JP2010215180A - Method for estimating force applied to tire and pneumatic tire used therefor - Google Patents

Method for estimating force applied to tire and pneumatic tire used therefor Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the estimation accuracy of the longitudinal force, the lateral force and the vertical force to be applied to a tire. <P>SOLUTION: In a pneumatic tire, three or more (n-sets of) sensor units G are mounted on a side wall part 3 on one side Each sensor unit comprises a first strain sensor 10A in which the maximum gain line K1 is arranged in the tire radial direction, a second strain sensor 10B in which the maximum gain line K2 is inclined at the angle θa of 30-60° with respect to the maximum gain line K1, and a third strain sensor 10C in which the maximum gain line K3 is inclined in the other side at the angle θb of 30-60° with respect to the maximum gain line K1, and forms a W-shaped array. The estimation method includes a strain measuring step of obtaining the outputs of total 3n-sets of sensors by each sensor unit, and a rosette analysis step of obtaining three sensor outputs for each sensor unit, i.e., the maximum main strain data ε<SB>max</SB>, the minimum main strain data ε<SB>min</SB>, and the maximum shear strain data γ<SB>max</SB>for each sensor unit. The method is capable of estimating the longitudinal force Fx, the lateral force Fy and the vertical force Fz based on the total 3n-sets of analysis data. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

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。   The present invention relates to an estimation method for estimating longitudinal force, lateral force, and vertical force acting on a tire by measuring tire strain at a sidewall portion with a strain sensor, and a pneumatic tire used therefor.

近年、例えば図4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をタイヤ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〜t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。 In recent years, for example, as shown in FIG. 4, n strain sensors a are attached to one side wall of the tire at different positions in the tire circumferential direction, and tire strain is simultaneously measured at a predetermined tire rotation angle position Q. together, the n-number of simultaneous sensor output t 1 ~t n obtained by this, the longitudinal force Fx acting on the tire lateral force Fy, and vertical force Fz (hereinafter, referred 3 component force is collectively referred to Have been proposed (see, for example, Patent Document 1). In the figure, the case of n = 4 is shown.

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〜t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。 Here, the tire strain ε measured by each strain sensor a appears only as the sum of the strain εx caused by the longitudinal force Fx, the strain εy caused by the lateral force Fy, and the strain εz caused by the vertical force Fz. However, at different circumferential positions, the relationship between the longitudinal force Fx and its strain εx, the relationship between the lateral force Fy and its strain εy, and the relationship between the vertical force F and its strain εz are different for each circumferential position. , Each has a characteristic of appearing differently. Therefore using this characteristic varies with the use of the n-number of sensor outputs t 1 ~t n measured simultaneously in the circumferential direction position, then the 3 component force Fx exerted, Fy, be estimated, respectively to separate the Fz Is possible.

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〜t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〜tとの関係式Fx=fx(t、t・・・t)、横力Fyとセンサ出力t〜tとの関係式Fy=fy(t、t・・・t)、上下力Fzとセンサ出力t〜tとの関係式Fz=fz(t、t・・・t)を事前に求める。 Specifically, in this technique, prior load application tests are performed in which the longitudinal force Fx, the lateral force Fy, and the vertical force Fz are different, and the tire strain ε when the tire reaches a predetermined tire rotation angle position Q is calculated. The n strain sensors are measured simultaneously for each load application condition. And this with the n sensor outputs t 1 ~t n obtained by analyzing the number of load application test data consisting of a load application condition at that time, the longitudinal force Fx and the sensor output t 1 ~t n relationship Fx = fx (t 1, t 2 ··· t n), lateral force Fy and the sensor output t 1 ~t n and relationship Fy = fy (t 1, t 2 ··· t n), vertical obtaining force Fz and relationship Fz = fz between the sensor output t 1 ~t n a (t 1, t 2 ··· t n) in advance.

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〜t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 ┌t
│Fy│ = │A│ │t
└Fz┘ └A┘ └t
Then, the actual sensor output t 1 to t n measured when the tire reaches the predetermined tire rotation angle position Q in actual vehicle travel is applied to the prior relational expression, thereby acting on the tire during actual measurement. It is possible to estimate the longitudinal force Fx, the lateral force Fy, and the vertical force Fz, respectively. In Patent Document 1, the following determinant is exemplified as the relational expression.
┌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Japanese Patent Laid-Open No. 2005-126008

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。   However, in the case of the arrangement of the conventional strain sensor, there is a problem that it is difficult to improve the estimation accuracy of the three component forces Fx, Fy, and Fz. The reason is that the output form of the strain sensor by the longitudinal force Fx and the output form of the strain sensor by the lateral force Fy are similar, so it is difficult to separate the three component forces Fx, Fy, Fz, and the relationship described above. This is presumably because the accuracy of the expression is reduced.

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5(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5(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5(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と考えられる。   For example, in the case of a conventional strain sensor arrangement, when a longitudinal force Fx is applied to the tire, each strain sensor a1 to a4 detects a tensile strain, as conceptually shown in FIG. When a lateral force Fy is applied to the tire, the strain sensors a1 to a4 detect tensile strains as conceptually shown in FIG. 5B. When the compression force Fz is applied to the tire, the strain sensors a2 and a3 detect the tensile strain and the strain sensors a1 and a4 detect the compressive strain as conceptually shown in FIG. As shown in Table 1 that summarizes the results, the longitudinal force Fx and the lateral force Fy show similar output forms in which the strain sensors a1 to a4 detect tensile strains, respectively. As a result, when analyzing the load addition test data and obtaining a prior relational expression, it becomes unclear whether the strain is derived from longitudinal force or lateral force, and the error increases, and the accuracy of the relational expression is increased. It is thought to decrease.

そこで本発明は、3つの歪センサをW字状に配列したセンサユニットのn個をタイヤ周方向の異なる位置に配置し、センサユニット毎の3つのセンサ出力をロゼット解析して求めたセンサユニット毎の最大主歪データ、最小主歪データ、最大剪断歪データを、三分力Fx、Fy、Fzと関連付けることを基本として、事前の関係式の精度を高めることができ、三分力Fx、Fy、Fz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。   Therefore, the present invention provides n sensor units in which three strain sensors are arranged in a W shape at different positions in the tire circumferential direction, and each sensor unit obtained by rosette analysis of three sensor outputs for each sensor unit. Based on associating the maximum principal strain data, the minimum principal strain data, and the maximum shear strain data with the three component forces Fx, Fy, Fz, the accuracy of the prior relational expression can be improved, and the three component forces Fx, Fy An object of the present invention is to provide a method for estimating a force acting on a tire that can improve the estimation accuracy of Fz, and a pneumatic tire used therefor.

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、
タイヤの少なくとも一方側のサイドウォール部にタイヤ周方向に間隔を隔てて取り付く3個以上のn個のセンサユニットと、
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、
しかも各前記センサユニットは、ゲインを最大とするゲイン最大線K1がタイヤ半径方向に配される第1の歪センサと、ゲイン最大線K2が前記ゲイン最大線K1に対して30〜60°の角度θaでタイヤ周方向の一方側に傾く第2の歪センサと、ゲイン最大線K3が前記ゲイン最大線K1に対して30〜60°の角度θbでタイヤ周方向の他方側に傾く第3の歪センサとから構成され、かつこの第1〜第3の歪センサをタイヤ周方向に隣り合わせたW字状配列をなすとともに、
所定のタイヤ回転角度位置Qにおいて、各前記センサユニット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、センサユニット毎の3つのセンサ出力からなる合計3n個のセンサ出力をうる歪測定ステップと、
前記センサユニット毎の3つのセンサ出力をロゼット解析することにより、センサユニット毎に、最大主歪データεmax、最小主歪データεmin、最大剪断歪データγmaxである3つの解析データをうるロゼット解析ステップと、
このロゼット解析ステップにより求めた合計3n個の解析データに基づいて、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ことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 of the present application estimates the longitudinal force, lateral force, and vertical force acting on the tire based on the sensor output of the strain sensor that measures the tire strain in the sidewall portion of the tire. A method,
N or more sensor units of three or more that are attached to the sidewall portion on at least one side of the tire at intervals in the tire circumferential direction;
Using a tire angle distortion sensor that detects the rotational angle position of the tire,
In addition, each of the sensor units includes a first strain sensor in which a gain maximum line K1 that maximizes the gain is arranged in the tire radial direction, and an angle that the gain maximum line K2 is 30 to 60 ° with respect to the gain maximum line K1. A second strain sensor tilted to one side in the tire circumferential direction at θa, and a third strain tilted to the other side in the tire circumferential direction at an angle θb of 30-60 ° with respect to the maximum gain line K1 of the gain maximum line K3. And a W-shaped arrangement in which the first to third strain sensors are arranged adjacent to each other in the tire circumferential direction.
A strain measurement step for obtaining a total of 3n sensor outputs composed of three sensor outputs for each sensor unit by simultaneously measuring tire strain by strain sensors of the respective sensor units at a predetermined tire rotation angle position Q;
By performing rosette analysis on the three sensor outputs for each sensor unit, the rosette for obtaining three pieces of analysis data, that is, the maximum principal strain data ε max , the minimum principal strain data ε min , and the maximum shear strain data γ max for each sensor unit. An analysis step;
And a calculation step for obtaining estimated values of the longitudinal force Fx, the lateral force Fy, and the vertical force Fz based on a total of 3n pieces of analysis data obtained by the rosette analysis step.

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、
タイヤの少なくとも一方側のサイドウォール部に、タイヤ周方向に間隔を隔てて取り付く3個以上のn個のセンサユニットを具えるとともに、
各前記センサユニットは、ゲインを最大とするゲイン最大線K1がタイヤ半径方向に配される第1の歪センサと、ゲイン最大線K2が前記ゲイン最大線K1に対して30〜60°の角度θaでタイヤ周方向の一方側に傾く第2の歪センサと、ゲイン最大線K3が前記ゲイン最大線K1に対して30〜60°の角度θbでタイヤ周方向の他方側に傾く第3の歪センサとから構成され、かつこの第1〜第3の歪センサをタイヤ周方向に隣り合わせたW字状配列をなすことを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a pneumatic tire comprising a strain sensor used for estimating a longitudinal force, a lateral force and a vertical force acting on a tire based on a sensor output obtained by measuring tire strain at a sidewall portion. ,
Provided with three or more n sensor units attached at intervals in the tire circumferential direction on at least one side wall portion of the tire,
Each of the sensor units includes a first strain sensor in which a gain maximum line K1 that maximizes the gain is arranged in the tire radial direction, and an angle θa in which the gain maximum line K2 is 30 to 60 ° with respect to the gain maximum line K1. The second strain sensor tilts to one side in the tire circumferential direction, and the third strain sensor tilts the gain maximum line K3 to the other side in the tire circumferential direction at an angle θb of 30 to 60 ° with respect to the gain maximum line K1. And a W-shaped arrangement in which the first to third strain sensors are adjacent to each other in the tire circumferential direction.

本発明は、3つの歪センサをW字状に配列してなるセンサユニットを用い、このセンサユニットのn個を、タイヤ周方向の異なる位置に配置している。従って、各センサユニットからは、そのセンサユニットを構成する3つの歪センサからのセンサ出力がそれぞれ得られるとともに、この3つのセンサ出力をロゼット解析することにより、各センサユニットの位置毎に、該位置に作用する最大主歪データ、最小主歪データ、最大剪断歪データである3つの解析データを求めることができる。即ち合計3n個の解析データを求めることができる。   In the present invention, a sensor unit in which three strain sensors are arranged in a W shape is used, and n of the sensor units are arranged at different positions in the tire circumferential direction. Therefore, sensor outputs from the three strain sensors constituting the sensor unit are obtained from each sensor unit, and the three sensor outputs are subjected to rosette analysis, so that the position of each sensor unit is It is possible to obtain three pieces of analysis data that are maximum principal strain data, minimum principal strain data, and maximum shear strain data acting on the. That is, a total of 3n pieces of analysis data can be obtained.

他方、本発明者の研究の結果、前後力Fxと前記3n個の解析データとの間の相関性、横力Fyと前記3n個の解析データとの間の相関性、および上下力Fzと前記3n個の解析データとの間の相関性は、それぞれ、3n個のセンサ出力を用いた場合の相関性に比して高いことが判明した。そして、前後力Fx、横力Fy、上下力Fzに対して、それぞれ前記3n個の解析データを用いた関係式を立てることで、前後力Fx、横力Fy、上下力Fzの推定精度を向上させることが可能となる。   On the other hand, as a result of the inventor's research, the correlation between the longitudinal force Fx and the 3n analysis data, the correlation between the lateral force Fy and the 3n analysis data, and the vertical force Fz and the above It has been found that the correlation between 3n pieces of analysis data is higher than that when 3n sensor outputs are used. Then, the estimation accuracy of the longitudinal force Fx, lateral force Fy, and vertical force Fz is improved by establishing relational expressions using the 3n pieces of analysis data for the longitudinal force Fx, lateral force Fy, and vertical force Fz. It becomes possible to make it.

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。It is sectional drawing which shows the pneumatic tire used for the estimation method of the force which acts on the tire of this invention. (A)はセンサユニット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。(A) is a top view which shows one Example of a sensor unit, (B) is a side view which shows the direction of the gain maximum line. センサユニットの取り付け位置を説明する略図である。It is the schematic explaining the attachment position of a sensor unit. 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。It is a side view of the tire explaining arrangement | positioning of the conventional strain sensor. (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。(A)-(C) are the conceptual diagrams explaining the tire distortion in each sensor position when 3 component force acts.

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。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the pneumatic tire 1 according to this embodiment includes a carcass 6 extending from the tread portion 2 through the sidewall portion 3 to the bead core 5 of the bead portion 4, and the inside of the tread portion 2. And a belt layer 7 disposed on the outer side in the radial direction of the carcass 6.

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。   The carcass 6 is formed of one or more, in this example, one carcass ply 6A in which carcass cords are arranged at an angle of, for example, 70 to 90 ° with respect to the tire circumferential direction. The carcass ply 6A includes a series of ply turn-up portions 6b that are turned back from the inside in the tire axial direction around the bead core 5 on both sides of the ply main body portion 6a straddling the bead cores 5 and 5. Further, a bead apex rubber 8 for reinforcing a bead having a triangular cross section extending from the bead core 5 to the outer side in the tire radial direction is disposed between the ply main body portion 6a and the ply folded portion 6b.

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、バンドコードをタイヤ周方向に対して5度以下の角度で配列させたバンド層9を設けている。   The belt layer 7 is formed of two or more belt plies, in this example, two belt plies 7A and 7B in which belt cords are arranged at an angle of, for example, 10 to 35 ° with respect to the tire circumferential direction. By crossing each other, the belt rigidity is increased, and the substantially entire width of the tread portion 2 is firmly reinforced with a tagging effect. In this example, on the outer side in the radial direction of the belt layer 7, a band layer 9 in which band cords are arranged at an angle of 5 degrees or less with respect to the tire circumferential direction for the purpose of improving high-speed running performance and high-speed durability. Is provided.

そして本実施形態のタイヤ1では、少なくとも一方側のサイドウォール部3に、3つの歪センサ10から構成される3個以上のn個のセンサユニットGをタイヤ周方向に間隔を隔てて取り付けている。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。   In the tire 1 according to the present embodiment, three or more n sensor units G each including three strain sensors 10 are attached to at least one sidewall portion 3 at intervals in the tire circumferential direction. . The axle is provided with a tire angle distortion sensor (not shown) such as a resolver or an encoder that detects the rotational phase angle of the tire 1.

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3のみに、3個(n=3)のセンサユニットGが、タイヤ軸芯iを中心とした一つの円周線j上に等間隔を隔てて取り付けられる場合が例示される。なお前記センサユニットG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。   In this example, as conceptually shown in FIG. 3, only one side wall portion 3 has three (n = 3) sensor units G, one circumferential line centered on the tire axis i. The case where it attaches at equal intervals on j is illustrated. The region Y (shown in FIG. 1) to which the sensor unit G is to be attached is separated from the inside and outside in the radial direction by a distance L of 25% of the tire cross-section height h, centering on an intermediate height position M of the tire cross-section height h. An area range is preferable, and in particular, an area range closer to the intermediate height position M with the distance L being set to 20% and further 15% of the tire cross-section height h is preferable. The tire cross-sectional height h means a radial height from the bead base line BL to the tread surface on the tire equator.

次に、前記センサユニットGは、図2(A)、(B)に示すように、ゲインを最大とするゲイン最大線K1がタイヤ半径方向に配される第1の歪センサ10Aと、ゲイン最大線K2が前記ゲイン最大線K1に対して30〜60°の角度θaでタイヤ周方向の一方側に傾く第2の歪センサ10Bと、ゲイン最大線K3が前記ゲイン最大線K1に対して30〜60°の角度θbでタイヤ周方向の他方側に傾く第3の歪センサ10Cとから構成され、かつこの第1〜第3の歪センサ10A〜10Cをタイヤ周方向に隣り合わせたW字状配列をなす。なお前記角度θaと角度θbとは同一角度に設定される。   Next, as shown in FIGS. 2A and 2B, the sensor unit G includes a first strain sensor 10A in which a gain maximum line K1 that maximizes the gain is arranged in the tire radial direction, and a maximum gain. The second strain sensor 10B in which the line K2 is inclined to one side in the tire circumferential direction at an angle θa of 30 to 60 ° with respect to the maximum gain line K1, and the maximum gain line K3 is 30 to 30 with respect to the maximum gain line K1. A W-shaped array composed of a third strain sensor 10C tilted to the other side in the tire circumferential direction at an angle θb of 60 ° and adjacent to the first to third strain sensors 10A to 10C in the tire circumferential direction. Eggplant. The angle θa and the angle θb are set to the same angle.

前記第1〜第3の歪センサ10A〜10Cは、それぞれ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との対によって形成され、又前記センサユニットGは、これら3つの磁石11と3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3の歪センサ10A〜10C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3の歪センサ10A〜10Cを製造するという観点から好適に採用できる。   Each of the first to third strain sensors 10A to 10C is formed by a pair of one magnet 11 and one magnetostrictive sensor element 12 facing the magnet 11 with a gap therebetween, and the sensor unit G Is formed as a block-shaped mold body 20 in which the three magnets 11 and the three magnetostrictive sensor elements 12 are integrated via an elastic material 13. As the magnetostrictive sensor element 12, a Hall element, an MR element (magnetoresistance effect element), a TMF-MI element, a TMF-FG element, an amorphous strain sensor, etc. can be adopted, and particularly compactness, sensitivity, and ease of handling. From the viewpoints of the above, a Hall element can be preferably employed. In the first to third strain sensors 10 </ b> A to 10 </ b> C, it is important that the elastic members 13 can be elastically deformed flexibly following the movement of the side wall portion 3. Is adopted. In particular, thermoplastic elastomer (TPE) can be molded by plastic molding such as cast molding and injection molding, and can be suitably employed from the viewpoint of manufacturing the first to third strain sensors 10A to 10C.

ここで、前記センサユニットGでは、各磁気歪センサ素子12を半径方向内側に配するとともに、この磁気歪センサ素子12同士の間隔を磁石11同士の間隔よりも大とした半径方向内側開きのW字状配列とするのが好ましい。その理由は、もし磁気歪センサ素子12同士の間隔が小(磁石11同士の間隔が大)とした場合、即ち磁気歪センサ素子12同士を近づけた場合には、各磁気歪センサ素子12が受ける磁束密度が近くなる。その結果、3つの磁石11のうちのどの磁石11との距離が変化したかが、磁束密度の変化から判断できなくなり、測定精度を低下させる傾向を招く。又、もし磁気歪センサ素子12が半径方向外側(即ちトレッド側)に配された場合には、磁気歪センサ素子12からの配線が長くなる。その結果、前記配線が走行によって路面と干渉しやすくなるなど、測定精度や配線の耐久性に不利を招く。又この場合、磁石11が半径方向内側(即ちリム側)となるため、該リムが鉄などの磁性体で形成される場合には、磁界に変化が生じるため、測定精度に悪影響を及ぼす。   Here, in the sensor unit G, the magnetostrictive sensor elements 12 are arranged on the radially inner side, and the gap between the magnetostrictive sensor elements 12 is larger than the gap between the magnets 11. The character arrangement is preferable. The reason is that if the distance between the magnetostrictive sensor elements 12 is small (the distance between the magnets 11 is large), that is, if the magnetostrictive sensor elements 12 are brought close to each other, each magnetostrictive sensor element 12 receives. The magnetic flux density is close. As a result, it can no longer be determined from the change in the magnetic flux density which of the three magnets 11 has changed the distance to the magnet 11, which tends to reduce the measurement accuracy. Further, if the magnetostrictive sensor element 12 is arranged on the outer side in the radial direction (that is, on the tread side), the wiring from the magnetostrictive sensor element 12 becomes long. As a result, the wiring is liable to interfere with the road surface due to traveling, which causes disadvantages in measurement accuracy and wiring durability. In this case, since the magnet 11 is located radially inward (that is, on the rim side), when the rim is formed of a magnetic material such as iron, the magnetic field changes, which adversely affects measurement accuracy.

又センサユニットGでは、前記第1の歪センサ10Aにおける磁石11が、磁気歪センサ素子12に向き合うセンサ素子対抗面S1の磁極を、前記第2、第3の歪センサ10B、10Cにおけるセンサ素子対抗面S1の磁極と相違させることが好ましい。この場合、前記センサ素子対抗面S1と反対側の磁極面S2が互いに向き合うが、このとき隣り合う磁極面S2同士が異なる磁極となるため、磁石11同士が引き合う。その結果、センサユニットGを製造する際の磁石11の配置が安定して、製造効率、および製造精度を向上しうる。逆に、隣り合う磁極面S2同士が同じ磁極となった場合には、磁石11同士が反発し合うので、製造時に磁石11が動きやすくなり、製造効率および製造精度を低下させる傾向となる。   In the sensor unit G, the magnet 11 in the first strain sensor 10A opposes the magnetic pole of the sensor element facing surface S1 facing the magnetostrictive sensor element 12, and the sensor element counteracts in the second and third strain sensors 10B and 10C. It is preferable to make it different from the magnetic pole of the surface S1. In this case, the magnetic pole surface S2 opposite to the sensor element facing surface S1 faces each other. At this time, the adjacent magnetic pole surfaces S2 are different magnetic poles, so that the magnets 11 attract each other. As a result, the arrangement of the magnets 11 when the sensor unit G is manufactured can be stabilized, and the manufacturing efficiency and the manufacturing accuracy can be improved. On the contrary, when the adjacent magnetic pole surfaces S2 are the same magnetic pole, the magnets 11 repel each other, so that the magnets 11 are easy to move during manufacturing, and the manufacturing efficiency and manufacturing accuracy tend to be reduced.

なお各歪センサ10A〜10C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。   Each of the strain sensors 10A to 10C preferably includes a transmission means for transmitting the measured tire strain output to an electronic control unit (ECU) of the vehicle control system. This transmitting means is composed of a semiconductor in which a transmission / reception circuit, a control circuit, a memory, etc. are made into a chip, and an antenna. When receiving an interrogation radio wave from the electronic control unit (ECU), this is used as electric energy, The distortion output data in the memory can be transmitted as a response radio wave.

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、各前記センサユニットGの歪センサ10A〜10Cによってタイヤ歪を同時に測定することにより、センサユニットG毎の3つのセンサ出力t、t、tからなる合計3n個のセンサ出力ta1〜tan、tb1〜tbn、tc1〜tcnをうる歪測定ステップと、
(B) 前記センサユニットG毎の3つのセンサ出力t、t、tをロゼット解析することにより、センサユニットG毎に、最大主歪データεmax、最小主歪データεmin、最大剪断歪データγmaxである3つの解析データd、d、dをうるロゼット解析ステップと、
(C) このロゼット解析ステップにより求めた合計3n個の解析データda1〜dan、db1〜dbn、dc1〜dcnに基づいて、前後力Fx、横力Fyおよび上下力Fz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。
Next, a method for estimating the three component forces Fx, Fy, and Fz will be described using the pneumatic tire 1.
The estimation method is:
(A) At the predetermined tire rotation angle position Q, the tire strain is simultaneously measured by the strain sensors 10A to 10C of each of the sensor units G, whereby three sensor outputs t a , t b , t c for each sensor unit G are obtained. A strain measurement step for obtaining a total of 3n sensor outputs t a1 to t an , t b1 to t bn , t c1 to t cn ,
(B) By performing rosette analysis on the three sensor outputs t a , t b , and t c for each sensor unit G, the maximum principal strain data ε max , the minimum principal strain data ε min , and the maximum shear for each sensor unit G A rosette analysis step for obtaining three pieces of analysis data d a , d b and d c which are strain data γ max ;
(C) Estimating the longitudinal force Fx, lateral force Fy, and vertical force Fz based on a total of 3n pieces of analysis data d a1 to d an , db 1 to db bn , d c1 to d cn obtained by this rosette analysis step A calculation step for calculating a value;
It is comprised including.

前記歪測定ステップでは、予め、タイヤ歪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1が、このタイヤ回転角度位置Qとなったとき、各前記センサユニットGによってタイヤ歪を同時に測定する。これにより、センサユニットG毎の3つのセンサ出力t、t、tからなる合計3n個のセンサ出力ta1〜tan、tb1〜tbn、tc1〜tcnをうることができる。 In the strain measurement step, a tire rotation angle position Q for measuring tire strain is set in advance, and when the running tire 1 reaches the tire rotation angle position Q, each sensor unit G Measure tire strain at the same time. As a result, a total of 3n sensor outputs t a1 to t an , t b1 to t bn , and t c1 to t cn including three sensor outputs t a , t b and t c for each sensor unit G can be obtained. .

本例では、図3に例示する如く、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Tをプラス(+)とする)を採用し、0°の基準線X0からプラス側に順次並ぶセンサユニットGを、1番目〜n番目のセンサユニットG1〜Gnとして区別する。そして、前記1番目のセンサユニットG1の位相角度βが所定の値、例えば0°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βが+15°の時、+30°の時、或いは+45°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。   In this example, as illustrated in FIG. 3, first, a coordinate system around the tire axis i (where one of the tire rotation directions is set) is set to 0 ° as a vertical line passing vertically through the tire axis i toward the ground contact surface. The sensor unit G sequentially arranged on the plus side from the 0 ° reference line X0 is distinguished as the first to nth sensor units G1 to Gn. A tire rotation position at which the phase angle β of the first sensor unit G1 is a predetermined value, for example, 0 °, is set as the tire rotation angle position Q. For example, when the phase angle β is + 15 °, + 30 °, or + 45 ° can be set as the tire rotation angle position Q, the tire rotation angle position Q can be set as appropriate.

次に、ロゼット解析ステップでは、前記センサユニットG毎の3つのセンサ出力t、t、tに対して、周知のロゼット解析処理を行う。これによって、センサユニットG毎に、各センサユニットの位置に作用する
最大主歪データεmax、最小主歪データεmin、最大剪断歪データγmaxである3つの解析データd、d、dである3つの解析データd、d、dを求める。
Next, in the rosette analysis step, a known rosette analysis process is performed on the three sensor outputs t a , t b and t c for each sensor unit G. Thus, for each sensor unit G, three pieces of analysis data d a , d b , d that are maximum principal strain data ε max , minimum principal strain data ε min , and maximum shear strain data γ max acting on the position of each sensor unit. a c 3 single analysis data d a, d b, obtains the d c.

なお前記角度θa、θbが45°の場合、ロゼット解析により、
最大主歪データεmax、最小主歪データεmin、最大剪断歪データγmaxは、下記の式で求めることができる。
=εmax=[t+t+√2{(t−t+(t−t}]/2
=εmin=[t+t−√2{(t−t+(t−t}]/2
=γmax=√2{(t−t+(t−t
When the angles θa and θb are 45 °, by rosette analysis,
The maximum principal strain data ε max , the minimum principal strain data ε min , and the maximum shear strain data γ max can be obtained by the following equations.
d a = ε max = [t b + t c + √2 {(t c −ta a ) 2 + (t b −ta a 2 )}] / 2
d b = ε min = [t b + t c -√2 {(t c -t a) 2 + (t b -t a) 2}] / 2
d c = γ max = √2 {(t c −t a ) 2 + (t b −t c ) 2 }

次に、演算ステップでは、前記ロゼット解析ステップによって求めた合計3n個の解析データda1〜dan、db1〜dbn、dc1〜dcnを用い、事前に求めた前後力Fxと解析データda1〜dan、db1〜dbn、dc1〜dcnとの関係式Fx=fx(da1・・・dan、db1・・・dbn、dc1・・・dcn)、横力Fyと解析データda1〜dan、db1〜dbn、dc1〜dcnとの関係式Fy=fy(da1・・・dan、db1・・・dbn、dc1・・・dcn)、上下力Fzと解析データda1〜dan、db1〜dbn、dc1〜dcnとの関係式Fz=fz(da1・・・dan、db1・・・dbn、dc1・・・dcn)、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。 Next, in the calculation step, the longitudinal force Fx and analysis data obtained in advance are calculated using a total of 3n pieces of analysis data d a1 to d an , d b1 to d bn , d c1 to d cn obtained in the rosette analysis step. d a1 ~d an, d b1 ~d bn, d c1 ~d cn a relationship Fx = fx (d a1 ··· d an, d b1 ··· d bn, d c1 ··· d cn), lateral force Fy and analysis data d a1 ~d an, d b1 ~d bn, relational expression of the d c1 ~d cn Fy = fy ( d a1 ··· d an, d b1 ··· d bn, d c1 · .., D cn ), vertical force Fz, and analysis data d a1 to d an , d b1 to d bn , d c1 to d cn , relational expression Fz = fz (d a1 ... D an , d b1. d bn, d c1 ··· d cn ), from, Zorezore Estimate Fx0, Fy0, is determine by calculating the FZ0.

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を、異なる種々の荷重付加条件毎に前記3n個の歪センサによって同時に測定する。そしてこれにロゼット解析処理を施して、3n個の解析データda1〜dan、db1〜dbn、dc1〜dcnを求めるとともに、この解析データ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(da1・・・dan、db1・・・dbn、dc1・・・dcn)、
Fy=fy(da1・・・dan、db1・・・dbn、dc1・・・dcn)、
Fz=fz(da1・・・dan、db1・・・dbn、dc1・・・dcn)、
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da1〜dan、db1〜dbn、dc1〜dcn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。
Here, the prior relational expression can be obtained by a prior load application test in which the longitudinal force Fx, the lateral force Fy, and the vertical force Fz are different from each other. That is, the tire strain when the tire reaches a predetermined tire rotation angle position Q is simultaneously measured by the 3n strain sensors for each of various different load application conditions. This is subjected to rosette analysis processing to obtain 3n pieces of analysis data d a1 to d an , d b1 to d bn , and d c1 to d cn, and a large amount consisting of the analysis data and the load application conditions at that time By analyzing the load application test data, the above-mentioned relational expression Fx = fx (d a1 ... D an , d b1 ... D bn , d c1 ... D cn ),
Fy = fy (d a1 ... D an , d b1 ... D bn , d c1 ... D cn ),
Fz = fz (d a1 ... D an , d b1 ... D bn , d c1 ... D cn ),
Can be obtained in advance. As an example, in the load addition test data, for example, Fx, Fy, and Fz that are inputs are objective variables, and d a1 to d an , d b1 to d bn , and d c1 to d cn that are outputs are explanatory variables. The relational expression can be obtained by multiple regression.

このように、3n個の解析データを用いて前後力Fx、横力Fy、上下力Fzに対する関係式を立てることにより、前後力Fx、横力Fy、上下力Fzの推定精度を向上させることが可能となる。なお前記センサユニットGでは、ゲイン最大線間の前記角度θa、θbがそれぞれ30〜60°の範囲を外れると、最大主歪データεmax、最小主歪データεmin、最大剪断歪データγmaxの精度低下を招く。そのため、前記角度θa、θbは、その下限を40°以上、上限を50°以下とするのが好ましく、特に45°とするのが好ましい。 Thus, the estimation accuracy of the longitudinal force Fx, the lateral force Fy, and the vertical force Fz can be improved by establishing the relational expressions for the longitudinal force Fx, the lateral force Fy, and the vertical force Fz using 3n pieces of analysis data. It becomes possible. In the sensor unit G, when the angles θa and θb between the maximum gain lines are out of the range of 30 to 60 °, the maximum principal strain data ε max , the minimum principal strain data ε min , and the maximum shear strain data γ max . The accuracy is reduced. For this reason, the angles θa and θb preferably have a lower limit of 40 ° or more and an upper limit of 50 ° or less, particularly preferably 45 °.

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。   As mentioned above, although especially preferable embodiment of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to embodiment of illustration, It can deform | transform and implement in a various aspect.

本発明の作用効果を確認するため、一方側のサイドウォール部にn個のセンサユニットG(歪センサの総数は3n個)を、同一円周線j上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。センサユニットGを構成する第1〜第3の歪センサ10A〜10Cは、それぞれ1つの磁石と、1つのホール素子との対からなり、ゲイン最大線間の角度θa、θbは何れも45°である。   In order to confirm the operation and effect of the present invention, n sensor units G (total number of strain sensors: 3n) are attached to the side wall portion on one side and equidistantly mounted on the same circumferential line j. A tire (size 225 / 55R17) was prototyped. Each of the first to third strain sensors 10A to 10C constituting the sensor unit G is composed of a pair of one magnet and one Hall element, and the angles θa and θb between the maximum gain lines are both 45 °. is there.

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2と実施例1とは歪センサの合計数が同じである。   For comparison, a pneumatic tire of the same size in which a strain sensor 10A is attached only to one side wall portion was made as a comparative example. Comparative Example 2 and Example 1 have the same total number of strain sensors.

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4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:
Based on the estimation method of the present invention, tire strain is simultaneously measured by each strain sensor at a predetermined tire rotation angle position, and the sensor output obtained thereby is applied to a relational expression obtained in advance. These estimated values Fx0, Fy0, and Fz0 are calculated and obtained. The estimated values Fx0, Fy0, and Fz0 are compared with the three component forces Fx, Fy, and Fz that are actually measured using a six-component force meter to evaluate the estimation accuracy, and the results are shown in Table 4. Shown in The estimation accuracy is evaluated as follows.
Δ--The accuracy of the estimated value is slightly low: (Δ + is slightly better than Δ)
○ --The accuracy of the estimated value is good:
◎ --The accuracy of the estimated value is excellent:

表2に示すように、実施例の推定方法では、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。   As shown in Table 2, it can be confirmed that in the estimation method of the example, the estimation accuracy is improved as compared with the comparative example using the same number of strain sensors.

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。   By using the information of the three component forces estimated in the present invention, it is possible to improve vehicle safety and reduce occupant fatigue. For example, estimate the load (vertical force) for each wheel that changes depending on the number of passengers, the layout of the passengers, the loading position of the load, etc., and use this information to optimize the brake distribution for each wheel during normal braking or ABS operation Thus, the safety of the vehicle can be improved. Further, by transmitting the vertical force information to the electronically controlled suspension, the damping force of the shock absorber is changed, and the optimum damping force in the situation is improved, so that ride comfort is improved and occupant fatigue can be reduced.

1 空気入りタイヤ
3 サイドウォール部
10A 第1の歪センサ
10B 第2の歪センサ
10C 第3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
K1、K2、K3 ゲイン最大線
G センサユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pneumatic tire 3 Side wall part 10A 1st strain sensor 10B 2nd strain sensor 10C 3rd strain sensor 11 Magnet 12 Magnetostrictive sensor element 13 Elastic material 20 Mold body K1, K2, K3 Maximum gain line G Sensor unit

Claims (7)

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、
タイヤの少なくとも一方側のサイドウォール部にタイヤ周方向に間隔を隔てて取り付く3個以上のn個のセンサユニットと、
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、
しかも各前記センサユニットは、ゲインを最大とするゲイン最大線K1がタイヤ半径方向に配される第1の歪センサと、ゲイン最大線K2が前記ゲイン最大線K1に対して30〜60°の角度θaでタイヤ周方向の一方側に傾く第2の歪センサと、ゲイン最大線K3が前記ゲイン最大線K1に対して30〜60°の角度θbでタイヤ周方向の他方側に傾く第3の歪センサとから構成され、かつこの第1〜第3の歪センサをタイヤ周方向に隣り合わせたW字状配列をなすとともに、
所定のタイヤ回転角度位置Qにおいて、各前記センサユニット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、センサユニット毎の3つのセンサ出力からなる合計3n個のセンサ出力をうる歪測定ステップと、
前記センサユニット毎の3つのセンサ出力をロゼット解析することにより、センサユニット毎に、最大主歪データεmax、最小主歪データεmin、最大剪断歪データγmaxである3つの解析データをうるロゼット解析ステップと、
このロゼット解析ステップにより求めた合計3n個の解析データに基づいて、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。
An estimation method for estimating a longitudinal force, a lateral force, and a vertical force acting on a tire by a sensor output of a strain sensor that measures tire strain at a sidewall portion of the tire,
N or more sensor units of three or more that are attached to the sidewall portion on at least one side of the tire at intervals in the tire circumferential direction;
Using a tire angle distortion sensor that detects the rotational angle position of the tire,
In addition, each of the sensor units includes a first strain sensor in which a gain maximum line K1 that maximizes the gain is arranged in the tire radial direction, and an angle that the gain maximum line K2 is 30 to 60 ° with respect to the gain maximum line K1. A second strain sensor tilted to one side in the tire circumferential direction at θa, and a third strain tilted to the other side in the tire circumferential direction at an angle θb of 30-60 ° with respect to the maximum gain line K1 of the gain maximum line K3. And a W-shaped arrangement in which the first to third strain sensors are arranged adjacent to each other in the tire circumferential direction.
A strain measurement step for obtaining a total of 3n sensor outputs composed of three sensor outputs for each sensor unit by simultaneously measuring tire strain by strain sensors of the respective sensor units at a predetermined tire rotation angle position Q;
By performing rosette analysis on the three sensor outputs for each sensor unit, the rosette for obtaining three pieces of analysis data, that is, the maximum principal strain data ε max , the minimum principal strain data ε min , and the maximum shear strain data γ max for each sensor unit. An analysis step;
A force acting on the pneumatic tire, including a calculation step for obtaining estimated values of the longitudinal force Fx, the lateral force Fy, and the vertical force Fz based on a total of 3n pieces of analysis data obtained by the rosette analysis step Estimation method.
前記センサユニットは、タイヤ軸芯を中心とした一つの円周線上に、タイヤ周方向に等間隔を隔てて配さ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。   2. The estimation of the force acting on the pneumatic tire according to claim 1, wherein the sensor units are arranged at equal intervals in the tire circumferential direction on one circumferential line centered on the tire axis. Method. 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前記解析データと前後力Fxとの関係式、前記解析データと横力Fyとの関係式、および前記解析データと上下力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。   The calculation step includes a relational expression between the analysis data and the longitudinal force Fx obtained in advance at the tire rotation angle position Q, a relational expression between the analysis data and the lateral force Fy, and a relation between the analysis data and the vertical force Fz. 3. The method for estimating a force acting on a tire according to claim 1, wherein estimated values of the longitudinal force Fx, the lateral force Fy, and the vertical force Fz are calculated based on an equation. 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、
タイヤの少なくとも一方側のサイドウォール部に、タイヤ周方向に間隔を隔てて取り付く3個以上のn個のセンサユニットを具えるとともに、
各前記センサユニットは、ゲインを最大とするゲイン最大線K1がタイヤ半径方向に配される第1の歪センサと、ゲイン最大線K2が前記ゲイン最大線K1に対して30〜60°の角度θaでタイヤ周方向の一方側に傾く第2の歪センサと、ゲイン最大線K3が前記ゲイン最大線K1に対して30〜60°の角度θbでタイヤ周方向の他方側に傾く第3の歪センサとから構成され、かつこの第1〜第3の歪センサをタイヤ周方向に隣り合わせたW字状配列をなすことを特徴とする空気入りタイヤ。
A pneumatic tire including a strain sensor used for estimating front-rear force, lateral force, and vertical force acting on a tire based on a sensor output obtained by measuring tire strain in a sidewall portion,
Provided with three or more n sensor units attached at intervals in the tire circumferential direction on at least one side wall portion of the tire,
Each of the sensor units includes a first strain sensor in which a gain maximum line K1 that maximizes the gain is arranged in the tire radial direction, and an angle θa in which the gain maximum line K2 is 30 to 60 ° with respect to the gain maximum line K1. The second strain sensor tilts to one side in the tire circumferential direction, and the third strain sensor tilts the gain maximum line K3 to the other side in the tire circumferential direction at an angle θb of 30 to 60 ° with respect to the gain maximum line K1. And a W-shaped arrangement in which the first to third strain sensors are arranged adjacent to each other in the tire circumferential direction.
前記センサユニットは、タイヤ軸芯を中心とした一つの円周線上に、タイヤ周方向に等間隔を隔てて配されることを特徴とする請求項4記載の空気入りタイヤ。   5. The pneumatic tire according to claim 4, wherein the sensor units are arranged at equal intervals in the tire circumferential direction on one circumferential line centered on the tire axis. 前記第1〜第3の歪センサは、それぞれ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からなり、かつ前記センサユニットは、前記第1〜第3の歪センサ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に記載の空気入りタイヤ。   Each of the first to third strain sensors includes one magnet and one magnetostrictive sensor element facing the magnet, and the sensor unit uses the first to third strain sensors as an elastic material. The pneumatic tire according to claim 4, wherein the pneumatic tire is a molded body integrated with each other. 前記第1の歪センサは、前記磁石が前記磁気歪センサ素子に向き合うセンサ素子対抗面の磁極を、前記第2、第3の歪センサにおけるセンサ素子対抗面の磁極と相違させたことを特徴とする請求項6記載の空気入りタイヤ。   The first strain sensor is characterized in that the magnetic pole of the sensor element facing surface where the magnet faces the magnetostrictive sensor element is different from the magnetic pole of the sensor element facing surface in the second and third strain sensors. The pneumatic tire according to claim 6.
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