JP2011073646A - Method for estimating force on tire, and tire and tire wheel assembly to be used for the same - Google Patents

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JP2011073646A JP2009229803A JP2009229803A JP2011073646A JP 2011073646 A JP2011073646 A JP 2011073646A JP 2009229803 A JP2009229803 A JP 2009229803A JP 2009229803 A JP2009229803 A JP 2009229803A JP 2011073646 A JP2011073646 A JP 2011073646A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for estimating longitudinal force Fx, vertical force Fz and lateral force Fy with high accuracy while suppressing trouble of a tire. <P>SOLUTION: The method uses a sensor unit 7 which consists of one magnet 8 mounted on a sidewall portion 2b and first-fourth magnetic sensors 9a-9d mounted on a tire wheel 3, and in which sensor centers C1, C2 of the magnetic sensors 9a, 9b and sensor centers C3, C4 of the third and forth magnetic sensors 9c, 9d are located at an equal distance La on both sides of a peripheral reference line Θ passing through an intersection P and sensor centers C1, C4 of the magnetic sensors 9a, 9d and sensor centers C2, C3 of the second and third magnetic sensors 9b, 9c are located at the distance La on both sides of a radial reference line R passing through the intersection P and extending in a tire radial direction. It includes a measuring step of producing sensor outputs V1-V4 using the magnetic sensors 9a, 9d, and a computing step of finding at least one of the longitudinal force Fx, the vertical force Fz, and the lateral force Fy in accordance with the sensor outputs V1-V4. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、タイヤのサイドウォール部に取り付く1つの磁石と、タイヤホイールに取り付く4つの磁気センサとからなるセンサユニットを用いてタイヤに作用する力を推定する推定方法、及びそれに用いるタイヤとタイヤホイールとの組立体に関する。   The present invention relates to an estimation method for estimating a force acting on a tire by using a sensor unit including one magnet attached to a sidewall portion of a tire and four magnetic sensors attached to a tire wheel, and the tire and the tire wheel used therefor And the assembly.

近年、タイヤのサイドウォール部にn個の歪センサをタイヤ周方向の異なる位置に取り付け、所定のタイヤ回転位置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V1〜Vnによって、タイヤに作用する前後力Fx、横力Fy、上下力Fz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。)。   In recent years, n strain sensors are attached to tire sidewall portions at different positions in the tire circumferential direction, and tire strain is simultaneously measured at a predetermined tire rotation position, and n simultaneous sensor outputs V1 obtained thereby are obtained. A technique for estimating the longitudinal force Fx, the lateral force Fy, and the vertical force Fz acting on the tire based on ˜Vn has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

ここで、各歪センサ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(ε=εx+εy+εz)としてしか測定されない。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Fz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。従ってこの特性の差を利用し、異なる周方向位置で同時に測定したn個のセンサ出力V1〜Vnを用いることにより、そのとき作用した作用力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。   Here, the tire strain ε measured by each strain sensor is measured 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 (ε = εx + εy + εz). 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 Fz and its strain εz are different for each circumferential position. , Each has a characteristic of appearing differently. Therefore, by using this difference in characteristics and using n sensor outputs V1 to Vn measured simultaneously at different circumferential positions, the acting forces Fx, Fy, and Fz acting at that time can be separately estimated. It becomes possible.

特開2005−126008号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-126008

しかしながら前記提案の技術では、タイヤに取り付けた歪センサからのセンサ出力を、車体側の電子制御装置(ECU)に送信することが必要となる。   However, in the proposed technique, it is necessary to transmit the sensor output from the strain sensor attached to the tire to an electronic control unit (ECU) on the vehicle body side.

この送信手段としては、例えば、各歪センサに無線送信機能を持たせることが考えられるが、小さな歪センサにそれぞれ無線送信機能を持たせることは、相当なコストが要求されるため実用化への大きな妨げとなる。また他の方法としては、タイヤホイールに無線装置を取り付けるとともに、この無線装置と各歪センサとの間を、タイヤ内を通るリード線によって接続することが考えられる。しかしこの場合、走行中の空気抵抗や遠心力等によってリード線に外力が作用するため、タイヤ歪に影響を与えるなど測定誤差が大きくなり、推定精度を低減させるという問題が生じる。また前記リード線は、タイヤに追従して曲げ変形を繰り返すため断線の恐れも有する。   As this transmission means, for example, it is conceivable that each strain sensor has a wireless transmission function. However, it is necessary to provide a small strain sensor with a wireless transmission function. It is a big hindrance. As another method, a wireless device may be attached to the tire wheel, and the wireless device and each strain sensor may be connected by a lead wire passing through the tire. However, in this case, an external force acts on the lead wire due to air resistance, centrifugal force, or the like during traveling, so that a measurement error becomes large, such as affecting tire distortion, and there is a problem that estimation accuracy is reduced. Moreover, since the said lead wire repeats bending deformation following a tire, there also exists a possibility of a disconnection.

そこで本発明は、タイヤのサイドウォール部に取り付く1つの磁石と、タイヤホイールに取り付く4つの磁気センサとからなるセンサユニットを用い、かつ前記4つの磁気センサの配置位置を特定することを基本として、コストの増加、およびリード線に起因する測定誤差や断線などの不具合を抑えながら前後力Fx、上下力Fz、横力Fyを高精度で推定しうるタイヤに作用する力の推定方法、及びそれに用いるタイヤとタイヤホイールとの組立体を提供することを目的としている。   Therefore, the present invention is based on using a sensor unit comprising one magnet attached to the sidewall portion of the tire and four magnetic sensors attached to the tire wheel, and specifying the arrangement position of the four magnetic sensors. A method for estimating a force acting on a tire that can accurately estimate the longitudinal force Fx, the vertical force Fz, and the lateral force Fy while suppressing an increase in cost and problems such as measurement errors and disconnections caused by the lead wire, and the method used therefor An object of the present invention is to provide an assembly of a tire and a tire wheel.

上記課題を解決するために、本願請求項1の発明は、タイヤのサイドウォール部に取り付きかつタイヤ軸心を含む子午面上を磁束中心が通る1つの磁石と、前記タイヤを装着するタイヤホイールに取り付くとともに前記磁石からの磁束を検出する第1、第2、第3、第4の磁気センサからなる磁気センサ群とからなるセンサユニットを用いてタイヤに作用する力を推定する推定方法であって、
前記第1、第2、第3、第4の磁気センサは、前記磁石の磁束中心と交点Pで直交する基準面S1上に配され、
しかもタイヤに力が作用していない無負荷状態において、
第1、第2の磁気センサのセンサ中心C1、C2と、第3、第4の磁気センサのセンサ中心C3、C4とは、前記交点Pを通ってタイヤ周方向にのびる周方向基準線Θの両側に、該周方向基準線Θから等距離Laを隔てて位置し、
かつ第1、第4の磁気センサのセンサ中心C1、C4と、第2、第3の磁気センサのセンサ中心C2、C3とは、前記交点Pを通ってタイヤ半径方向にのびる半径方向基準線Rの両側に、該半径方向基準線Rから前記距離Laと等しい距離Lbを隔てて位置するとともに、
走行中、前記第1、第2、第3、第4の磁気センサによって前記磁石からの磁束をそれぞれ検出することにより、第1の磁気センサのセンサ出力V1、第2の磁気センサのセンサ出力V2、第3の磁気センサのセンサ出力V3、第4の磁気センサのセンサ出力V4を得る測定ステップと、
このセンサ出力V1、V2、V3、V4に基づいて、タイヤに作用する前後力Fx、上下力Fz、横力Fyの少なくとも1つ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 solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 of the present application provides a magnet that is attached to a sidewall portion of a tire and has a magnetic flux center on a meridional surface including a tire axis, and a tire wheel on which the tire is mounted. An estimation method for estimating a force acting on a tire using a sensor unit including a magnetic sensor group including first, second, third, and fourth magnetic sensors that are attached and detect magnetic flux from the magnet. ,
The first, second, third, and fourth magnetic sensors are disposed on a reference plane S1 orthogonal to the magnetic flux center of the magnet at an intersection P,
Moreover, in a no-load state where no force is acting on the tire,
The sensor centers C1 and C2 of the first and second magnetic sensors and the sensor centers C3 and C4 of the third and fourth magnetic sensors pass through the intersection point P with respect to the circumferential reference line Θ extending in the tire circumferential direction. Located on both sides at an equal distance La from the circumferential reference line Θ,
The sensor centers C1 and C4 of the first and fourth magnetic sensors and the sensor centers C2 and C3 of the second and third magnetic sensors pass through the intersection point P in the radial direction of the tire R. And a distance Lb equal to the distance La from the radial reference line R, and
While traveling, the magnetic output from the magnet is detected by the first, second, third, and fourth magnetic sensors, respectively, so that the sensor output V1 of the first magnetic sensor and the sensor output V2 of the second magnetic sensor are detected. A measurement step of obtaining a sensor output V3 of the third magnetic sensor and a sensor output V4 of the fourth magnetic sensor;
And a calculation step for obtaining at least one of the longitudinal force Fx, the vertical force Fz, and the lateral force Fy acting on the tire based on the sensor outputs V1, V2, V3, and V4.

又請求項2の発明では、前記演算ステップは、前記センサ出力V1、V2、V3、V4と、前記無負荷状態における基準のセンサ出力V01、V02、V03、V04との差から各センサ出力の変動量ΔV1、ΔV2、ΔV3、ΔV4を求める変動量取得ステップと
前記変動量ΔV1、ΔV2、ΔV3、ΔV4から、前記磁石の周方向への変位量dθ、半径方向への変位量dr、磁束中心方向への変位量djをそれぞれ求める変位量取得ステップと、
この変位量dθ、dr、djを、磁石の前後方向の変位量DX、上下方向の変位量DZ、横方向の変位量DY、または捩れ方向の変位量DTに換算する変位量換算ステップと、
前記前後方向の変位量DXから前後力Fx、上下方向の変位量DZから上下力Fz、または横方向の変位量DYから横力Fyを求める作用力演算ステップとを含むことを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the calculation step, each sensor output varies from the difference between the sensor outputs V1, V2, V3, V4 and the reference sensor outputs V01, V02, V03, V04 in the no-load state. Fluctuation amount obtaining step for obtaining amounts ΔV1, ΔV2, ΔV3, and ΔV4, and from the variation amounts ΔV1, ΔV2, ΔV3, and ΔV4, the displacement amount dθ in the circumferential direction of the magnet, the displacement amount dr in the radial direction, and the magnetic flux center direction A displacement amount obtaining step for obtaining a displacement amount dj of
A displacement amount conversion step for converting the displacement amounts dθ, dr, dj into a displacement amount DX in the longitudinal direction of the magnet, a displacement amount DZ in the vertical direction, a displacement amount DY in the lateral direction, or a displacement amount DT in the torsion direction;
An operation force calculating step for obtaining a longitudinal force Fx from the longitudinal displacement amount DX, a vertical force Fz from the vertical displacement amount DZ, or a lateral force Fy from the lateral displacement amount DY.

又請求項3の発明は、タイヤに作用する力の推定方法に用いるタイヤとタイヤホイールとの組立体であって
タイヤのサイドウォール部に取り付きかつタイヤ軸心を含む子午面上を磁束中心が通る1つの磁石と、前記タイヤを装着するタイヤホイールに取り付くとともに前記磁石からの磁束を検出する第1、第2、第3、第4の磁気センサからなる磁気センサ群とからなるセンサユニットを具えるとともに、
前記第1、第2、第3、第4の磁気センサは、前記磁石の磁束中心と交点Pで直交する基準面S1上に配され、
しかもタイヤに力が作用していない無負荷状態において、
第1、第2の磁気センサのセンサ中心C1、C2と、第3、第4の磁気センサのセンサ中心C3、C4とは、前記交点Pを通ってタイヤ周方向にのびる周方向基準線Θの両側に、該周方向基準線Θから等距離Laを隔てて位置し、
かつ第1、第4の磁気センサのセンサ中心C1、C4と、第2、第3の磁気センサのセンサ中心C2、C3とは、前記交点Pを通ってタイヤ半径方向にのびる半径方向基準線Rの両側に、該半径方向基準線Rから前記距離Laと等しい距離Lbを隔てて位置することを特徴としている。
The invention according to claim 3 is an assembly of a tire and a tire wheel used in a method for estimating a force acting on the tire, wherein the center of magnetic flux passes through the meridian plane that is attached to the sidewall of the tire and includes the tire axis. A sensor unit is provided that includes one magnet and a magnetic sensor group including first, second, third, and fourth magnetic sensors that are attached to a tire wheel on which the tire is mounted and that detect magnetic flux from the magnet. With
The first, second, third, and fourth magnetic sensors are disposed on a reference plane S1 orthogonal to the magnetic flux center of the magnet at an intersection P,
Moreover, in a no-load state where no force is acting on the tire,
The sensor centers C1 and C2 of the first and second magnetic sensors and the sensor centers C3 and C4 of the third and fourth magnetic sensors pass through the intersection point P with respect to the circumferential reference line Θ extending in the tire circumferential direction. Located on both sides at an equal distance La from the circumferential reference line Θ,
The sensor centers C1 and C4 of the first and fourth magnetic sensors and the sensor centers C2 and C3 of the second and third magnetic sensors pass through the intersection point P in the radial direction of the tire R. And a distance Lb equal to the distance La from the radial reference line R.

本発明は、タイヤのサイドウォール部に取り付く1つの磁石と、タイヤホイールに取り付く4つの磁気センサとからなるセンサユニットを用いている。従って、タイヤホイール側に無線装置を取り付け、この無線装置と磁気センサとをリード線で接続した場合にも、このリード線がタイヤとは関係なく配線されるため、リード線に外力が作用してもタイヤ歪に悪影響を及ぼすことがなく、測定精度を高く維持しうる。しかも、タイヤに追従した繰り返しの曲げ変形がないため、断線を抑制しうる。   The present invention uses a sensor unit including one magnet that is attached to a sidewall portion of a tire and four magnetic sensors that are attached to a tire wheel. Therefore, even when a wireless device is attached to the tire wheel side and this wireless device is connected to the magnetic sensor with a lead wire, since the lead wire is wired irrespective of the tire, an external force acts on the lead wire. Also, the measurement accuracy can be kept high without adversely affecting the tire distortion. Moreover, since there is no repeated bending deformation following the tire, disconnection can be suppressed.

また1つの磁石の磁束を、特定配置の4つの磁気センサにより検出しているため、そのセンサ出力V1〜V4から、前後力Fx、上下力Fz、横力Fyをそれぞれ演算によって求める、即ち推定することができる。   Further, since the magnetic flux of one magnet is detected by four magnetic sensors in a specific arrangement, the longitudinal force Fx, the vertical force Fz, and the lateral force Fy are obtained by calculation from the sensor outputs V1 to V4, that is, estimated. be able to.

本発明のタイヤに作用する力の推定方法に用いるタイヤとタイヤホイールとの組立体の一実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one Example of the assembly of the tire and tire wheel used for the estimation method of the force which acts on the tire of this invention. その主要部を拡大して示す側面図である。It is a side view which expands and shows the principal part. センサユニットの配置の一例を示す側面図である。It is a side view which shows an example of arrangement | positioning of a sensor unit. 磁石と、第1〜4の磁気センサとの位置関係を磁束中心方向から見た矢視面である。It is the arrow surface which looked at the positional relationship of a magnet and the 1st-4th magnetic sensor from the magnetic flux center direction. 磁石と、第1〜4の磁気センサとの位置関係を磁束中心と直角方向から見た矢視面である。It is the arrow surface which looked at the positional relationship of a magnet and the 1st-4th magnetic sensor from the magnetic flux center from the right angle direction. (A)、(B)は、磁石との間の距離によるセンサ出力の変化の状態を示すグラフ、およびそのときの配置図である。(A), (B) is the graph which shows the state of the change of the sensor output by the distance between magnets, and an arrangement | positioning figure at that time. 無負荷状態における磁石と、第1〜4の磁気センサとの位置関係を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the positional relationship of the magnet in a no-load state, and the 1st-4th magnetic sensor. (A)〜(C)は、前後力、上下力、横力が作用したときのタイヤの変形状態を示す側面図である。(A)-(C) are side views which show the deformation | transformation state of a tire when front-back force, up-down force, and lateral force act.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図1は、本発明のタイヤに作用する力の推定方法に用いるタイヤとタイヤホイールとの組立体1(以下に、タイヤ組立体1と呼ぶ。)の一例を示す断面図であって、前記タイヤ組立体1は、タイヤ2と、このタイヤ2を装着するタイヤホイール3と、少なくとも1以上のセンサユニット7とを具える。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an assembly 1 (hereinafter referred to as a tire assembly 1) of a tire and a tire wheel used in a method for estimating a force acting on a tire according to the present invention. The assembly 1 includes a tire 2, a tire wheel 3 on which the tire 2 is mounted, and at least one sensor unit 7.

前記タイヤ2は、路面と接地するトレッド部2aと、そのタイヤ軸心方向両端部からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部2bと、各サイドウォール部2bの半径方向内方端に形成されるビード部2cとを有する空気入りタイヤであって、カーカスとベルト層とを含む周知のタイヤコード層(図示しない。)によって補強され、必要な剛性、強度、及び耐久性等が付与される。   The tire 2 is formed at a tread portion 2a that comes into contact with the road surface, a pair of sidewall portions 2b extending inward in the tire radial direction from both ends in the tire axial center direction, and radially inner ends of the respective sidewall portions 2b. A pneumatic tire having a bead portion 2c, which is reinforced by a well-known tire cord layer (not shown) including a carcass and a belt layer, and imparts necessary rigidity, strength, durability, and the like. .

又前記タイヤホイール3は、本例では、車軸4に固定されるホイール本体5と、このホイール本体5に取り付く化粧用のホイールキャップ6とから構成される。前記ホイール本体5は、前記車軸4先端のハブ部分にボルト固定される略円盤状のディスク部5Aと、タイヤ2のビード部2cを組み付けて装着するリム部5Bとからなる周知構造をなす。   In the present example, the tire wheel 3 includes a wheel body 5 fixed to the axle 4 and a cosmetic wheel cap 6 attached to the wheel body 5. The wheel body 5 has a well-known structure including a substantially disk-shaped disc portion 5A that is bolted to the hub portion at the tip of the axle 4 and a rim portion 5B that is assembled and mounted with the bead portion 2c of the tire 2.

又前記ホイールキャップ6は、前記ホイール本体5を覆う略円盤状のキャップ主部6aの内側面に、前記ホイール本体5に向かって軸心方向内方にのびる複数の嵌合突起6bが、周方向に並んで形成される。この嵌合突起6bは、その軸心方向内端に、本例では前記リム部5Bの半径方向内面に設ける嵌合凹部5B1と嵌り合う係止爪部6b1を有する。これにより前記ホイールキャップ6は、ホイール本体5に、ワンタッチでかつ位置ズレすることなく精度良く取り付けられる。なお前記ホイールキャップ6のホイール本体5への固定手段としては、本例の嵌合突起6bに限定されることなく、従来的な種々のものが採用される。   The wheel cap 6 has a plurality of fitting projections 6b extending inward in the axial direction toward the wheel main body 5 on the inner surface of a substantially disc-shaped cap main portion 6a covering the wheel main body 5. Formed side by side. The fitting projection 6b has a locking claw portion 6b1 that fits with a fitting recess 5B1 provided on the inner surface in the radial direction of the rim portion 5B in this example at the inner end in the axial center direction. As a result, the wheel cap 6 can be attached to the wheel body 5 with high accuracy with one touch and without being displaced. The means for fixing the wheel cap 6 to the wheel body 5 is not limited to the fitting protrusion 6b of this example, and various conventional ones are employed.

次に、前記タイヤ組立体1には、少なくとも1以上のセンサユニット7が取り付けられる。本例では図2、3に示すように、複数(例えば6つ)のセンサユニット7が、周方向に等間隔を隔てて取り付けられる場合が例示される。各センサユニット7は、前記タイヤ2のサイドウォール部2bに取り付く1つの磁石8と、前記タイヤホイール3に取り付くとともに前記磁石8からの磁束を検出する第1、第2、第3、第4の磁気センサ9a、9b、9c、9dからなる磁気センサ群とから構成される。なお第1、第2、第3、第4の磁気センサ9a、9b、9c、9dを総称するとき磁気センサ9という。   Next, at least one sensor unit 7 is attached to the tire assembly 1. In this example, as shown in FIGS. 2 and 3, a case where a plurality of (for example, six) sensor units 7 are attached at equal intervals in the circumferential direction is illustrated. Each sensor unit 7 has a single magnet 8 attached to the sidewall portion 2b of the tire 2, and first, second, third, and fourth attached to the tire wheel 3 and detecting magnetic flux from the magnet 8. The magnetic sensor group includes magnetic sensors 9a, 9b, 9c, and 9d. The first, second, third, and fourth magnetic sensors 9a, 9b, 9c, and 9d are collectively referred to as a magnetic sensor 9.

前記磁石8は、その磁束中心jが、タイヤ軸心iを含む子午面S0上を通るように取り付く。なお前記磁石8は、サイドウォール部2bの外表面上に接着することも、又サイドウォール部2bのゴム内に埋入して取り付けることもできる。この磁石8としては、高い磁束密度が得られる希土類磁石が好適であるが、種類によっては、加硫時の熱によって減磁が発生し、十分なセンサ出力が得られなくなるという問題が生じる。従って、磁石8としては、キューリ温度が高く、温度による磁束密度の変化が小さいサマリウムコバルト磁石(所謂サマコバ磁石)が好適である。   The magnet 8 is attached so that the magnetic flux center j passes on the meridian plane S0 including the tire axis i. The magnet 8 can be adhered on the outer surface of the sidewall portion 2b or can be embedded in the rubber of the sidewall portion 2b. As the magnet 8, a rare earth magnet capable of obtaining a high magnetic flux density is suitable. However, depending on the type, there is a problem that demagnetization occurs due to heat during vulcanization and a sufficient sensor output cannot be obtained. Therefore, the magnet 8 is preferably a samarium cobalt magnet (so-called samacoba magnet) having a high Curie temperature and a small change in magnetic flux density due to the temperature.

又前記第1〜第4の磁気センサ9a〜9dは、本例では、前記ホイールキャップ6に取り付けられる。前記ホイールキャップ6は、図1、2の如く、前記キャップ主部6aの外周縁から半径方向外側にのびる延出部6cを具え、各延出部6cに、前記第1〜第4の磁気センサ9a〜9dが、前記磁束中心jと交点Pで直交する基準面S1上で、かつ下記の配置で取り付けられる。具体的には、図4、5に示すように、タイヤに力が作用していない無負荷状態において、 前記第1、第2の磁気センサ9a、9bのセンサ中心C1、C2と、第3、第4の磁気センサ9c、9dのセンサ中心C3、C4とは、前記交点Pを通ってタイヤ周方向にのびる周方向基準線Θの両側に、該周方向基準線Θから等距離Laを隔てて配される。又前記第1、第4の磁気センサ9a、9dのセンサ中心C1、C4と、第2、第3の磁気センサ9b、9cのセンサ中心C2、C3とは、前記交点Pを通ってタイヤ半径方向にのびる半径方向基準線Rの両側に、該半径方向基準線Rから前記距離Laと等しい距離Lbを隔てて配される。   The first to fourth magnetic sensors 9a to 9d are attached to the wheel cap 6 in this example. As shown in FIGS. 1 and 2, the wheel cap 6 includes extending portions 6c extending radially outward from the outer peripheral edge of the cap main portion 6a, and the first to fourth magnetic sensors are provided in the extending portions 6c. 9a to 9d are mounted on the reference plane S1 orthogonal to the magnetic flux center j at the intersection P and in the following arrangement. Specifically, as shown in FIGS. 4 and 5, in the no-load state where no force is applied to the tire, the sensor centers C1, C2 of the first and second magnetic sensors 9a, 9b, The sensor centers C3 and C4 of the fourth magnetic sensors 9c and 9d are separated from the circumferential reference line Θ by an equal distance La on both sides of the circumferential reference line Θ extending in the tire circumferential direction through the intersection P. Arranged. The sensor centers C1 and C4 of the first and fourth magnetic sensors 9a and 9d and the sensor centers C2 and C3 of the second and third magnetic sensors 9b and 9c pass through the intersection point P in the tire radial direction. On both sides of the extending radial reference line R, a distance Lb equal to the distance La from the radial reference line R is arranged.

なお前記磁束中心jとは、磁石8の一方側の磁極面の中心と他方側の磁極面の中心とを通る直線を意味し、この磁束中心jで磁束密度が最も高くなる。又センサ中心C1〜C4とは、磁気センサにおけるセンサ素子の面積の中心を意味する。   The magnetic flux center j means a straight line passing through the center of the magnetic pole surface on one side and the center of the magnetic pole surface on the other side of the magnet 8, and the magnetic flux density is highest at the magnetic flux center j. The sensor centers C1 to C4 mean the center of the area of the sensor element in the magnetic sensor.

前記磁気センサ9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素子等のセンサ素子を用いたものが採用でき、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を用いたものが好適に採用しうる。又ホイールキャップ6には、各磁気センサ9を作動する電源、及び各磁気センサ9からのセンサ出力の信号を車両側の電子制御装置に発信する無線装置を含む制御装置10(図1に示す。)が取り付けられるとともに、この制御装置10と各磁気センサ9との間は、リード線(図示しない。)によって接続される。   As the magnetic sensor 9, sensors using sensor elements such as Hall elements, MR elements (magnetoresistance effect elements), TMF-MI elements, TMF-FG elements, etc. can be adopted, and particularly compactness, sensitivity, and ease of handling. From the viewpoint of the above, a device using a Hall element can be suitably employed. Further, the wheel cap 6 includes a control device 10 (shown in FIG. 1) including a power source for operating each magnetic sensor 9 and a wireless device for transmitting a sensor output signal from each magnetic sensor 9 to an electronic control device on the vehicle side. ) And the control device 10 and each magnetic sensor 9 are connected by lead wires (not shown).

又本例では、前記磁石8からの磁束が磁気センサ9を安定して貫通するように、前記磁気センサ9と延出部6cとの間に、例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性体からなる磁性板11(図5に示す。)を介在させることが好ましい。又ホイール本体5およびホイールキャップ6は、前記磁束への悪影響を避けるために、例えばアルミ、銅、合成樹脂などの非磁性体によって形成するのが好ましい。   In this example, a ferromagnetic material such as iron, cobalt, nickel, or the like is interposed between the magnetic sensor 9 and the extension 6c so that the magnetic flux from the magnet 8 can stably pass through the magnetic sensor 9. It is preferable to interpose a magnetic plate 11 (shown in FIG. 5). The wheel body 5 and the wheel cap 6 are preferably formed of a nonmagnetic material such as aluminum, copper, or synthetic resin in order to avoid adverse effects on the magnetic flux.

次に、前記タイヤ組立体1を用いて、タイヤに作用する前後力Fx、上下力Fz、横力Fyの少なくとも1つを推定する推定方法を説明する。   Next, an estimation method for estimating at least one of the longitudinal force Fx, the vertical force Fz, and the lateral force Fy acting on the tire using the tire assembly 1 will be described.

この推定方法は、測定ステップと演算ステップとを含み、前記測定ステップでは、走行中、前記第1〜第4の磁気センサ9a〜9dによって前記磁石8からの磁束をそれぞれ検出し、これによって前記第1の磁気センサ9aのセンサ出力V1、第2の磁気センサ9bのセンサ出力V2、第3の磁気センサ9cのセンサ出力V3、第4の磁気センサ9dのセンサ出力V4を得る。なおセンサ出力V1〜V4を総称するときセンサ出力Vという。   This estimation method includes a measurement step and a calculation step. In the measurement step, the magnetic flux from the magnet 8 is detected by the first to fourth magnetic sensors 9a to 9d during traveling, and thereby the first step is performed. The sensor output V1 of the first magnetic sensor 9a, the sensor output V2 of the second magnetic sensor 9b, the sensor output V3 of the third magnetic sensor 9c, and the sensor output V4 of the fourth magnetic sensor 9d are obtained. The sensor outputs V1 to V4 are collectively referred to as sensor output V.

又前記測定ステップでは、磁束検出時におけるセンサユニット7の角度位置を測定するか、或いはセンサユニット7が所定の角度位置になったときに前記磁束検出を行う。前記角度位置は、例えば車軸4の軸心廻りのタイヤ回転角度を測定するレゾルバ、エンコーダ等の角度センサ(図示しない)を、車体に取り付けることにより検知することができる。本例では、図3に示すように、タイヤ軸心iから反接地面側にのびる垂直線を基準位置Nとし、この基準位置N(0°)からセンサユニット7の前記交点Pまでの角度αによって各センサユニット7の角度位置を表示している。なお前記角度αは、タイヤ回転方向を+としている。   In the measurement step, the angular position of the sensor unit 7 at the time of detecting the magnetic flux is measured, or the magnetic flux is detected when the sensor unit 7 reaches a predetermined angular position. The angular position can be detected by, for example, attaching an angle sensor (not shown) such as a resolver or an encoder that measures the tire rotation angle around the axis of the axle 4 to the vehicle body. In this example, as shown in FIG. 3, a vertical line extending from the tire axis i to the anti-contact surface side is defined as a reference position N, and an angle α from the reference position N (0 °) to the intersection P of the sensor unit 7. Is used to display the angular position of each sensor unit 7. The angle α is + in the tire rotation direction.

ここで前記磁気センサ9は、そのセンサ素子を貫通する磁界の強さに応じてセンサ出力Vが変化し、又磁界の強さは、磁気センサ9と磁石8との間の距離に応じて変化する。従って、センサ出力V或いはその変動量ΔVから、磁気センサ9と磁石8との間の距離或いは磁石8の変位量をうることが可能となる。図6(A)、(B)には、磁石8と磁気センサ9との間の磁束中心方向の距離A、および磁束中心jから磁気センサ9のセンサ中心Cまでの距離Bを違えたときの磁気センサ9のセンサ出力Vの変化の様子が示されている。なお磁石8としては、直径3.0mm、磁束密度310mTの円柱状の磁石を用い、又磁気センサ9としては、ホール素子(Merixis製のMLX90251)を有するものを使用した。同図に示すように、磁束中心方向には、距離Aが3.5〜10.0mmの範囲でセンサ出力V(出力電圧)が変化しており、又磁束中心jと直角方向には、距離Bが0〜3mmの範囲でセンサ出力V(出力電圧)が変化している。従って、磁気センサ9a〜9dにおける前記距離La、Lb(距離Bに相当)は、2.0mm以下が好ましく、又磁気センサ9a〜9dの磁石8からの磁束中心方向の距離Lc(距離Aに相当)は、3.5〜10.0mmの範囲が好ましい。   Here, in the magnetic sensor 9, the sensor output V changes according to the strength of the magnetic field penetrating the sensor element, and the strength of the magnetic field changes according to the distance between the magnetic sensor 9 and the magnet 8. To do. Therefore, the distance between the magnetic sensor 9 and the magnet 8 or the displacement amount of the magnet 8 can be obtained from the sensor output V or the variation ΔV thereof. 6 (A) and 6 (B), the distance A in the direction of the magnetic flux center between the magnet 8 and the magnetic sensor 9 and the distance B from the magnetic flux center j to the sensor center C of the magnetic sensor 9 are different. The change of the sensor output V of the magnetic sensor 9 is shown. As the magnet 8, a cylindrical magnet having a diameter of 3.0 mm and a magnetic flux density of 310 mT was used, and as the magnetic sensor 9, a magnet having a Hall element (Merixis MLX90251) was used. As shown in the figure, the sensor output V (output voltage) changes in the range of 3.5 to 10.0 mm in the distance A in the magnetic flux center direction, and the distance in the direction perpendicular to the magnetic flux center j. The sensor output V (output voltage) changes within the range of B from 0 to 3 mm. Accordingly, the distances La and Lb (corresponding to the distance B) in the magnetic sensors 9a to 9d are preferably 2.0 mm or less, and the distance Lc (corresponding to the distance A) in the magnetic flux center direction from the magnet 8 of the magnetic sensors 9a to 9d. ) Is preferably in the range of 3.5 to 10.0 mm.

次に、前記演算ステップでは、前記センサ出力V1、V2、V3、V4に基づいて、前後力Fx、上下力Fz、横力Fyの少なくとも1つを演算によって求める。本例では、前記演算ステップが、変動量取得ステップと、変位量取得ステップと、変位量換算ステップと、作用力演算ステップとを含んで構成される。   Next, in the calculation step, at least one of the longitudinal force Fx, the vertical force Fz, and the lateral force Fy is obtained by calculation based on the sensor outputs V1, V2, V3, and V4. In this example, the calculation step includes a fluctuation amount acquisition step, a displacement amount acquisition step, a displacement amount conversion step, and an action force calculation step.

前記変動量取得ステップでは、走行時に測定した前記センサ出力V1、V2、V3、V4と、予め無負荷状態において測定した基準のセンサ出力V01、V02、V03、V04との差から、各センサ出力の変動量ΔV1(=V1−V01)、ΔV2(=V2−V02)、ΔV3(=V3−V03)、ΔV4(=V4−V04)を求める。   In the fluctuation amount acquisition step, each sensor output is calculated from the difference between the sensor outputs V1, V2, V3, V4 measured during driving and the reference sensor outputs V01, V02, V03, V04 measured in advance in a no-load state. Fluctuations ΔV1 (= V1−V01), ΔV2 (= V2−V02), ΔV3 (= V3−V03), and ΔV4 (= V4−V04) are obtained.

又前記変位量取得ステップでは、前記変動量ΔV1、ΔV2、ΔV3、ΔV4から、前記磁石8の周方向への変位量dθ、半径方向への変位量dr、磁束中心方向への変位量djをそれぞれ求める。   In the displacement amount acquisition step, the displacement amount dθ in the circumferential direction of the magnet 8, the displacement amount dr in the radial direction, and the displacement amount dj in the magnetic flux center direction are calculated from the variation amounts ΔV1, ΔV2, ΔV3, and ΔV4, respectively. Ask.

図7は、無負荷状態における磁石8と磁気センサ9a〜9bとの位置関係を示す概念図であり、走行時の磁石8’は、作用力により、無負荷状態の磁石8から周方向に変位量dθ、半径方向に変位量dr、磁束中心方向に変位量djで変位している。なお前記変位量dθは距離Lbより小、変位量drは距離Laより小、変位量djは距離Lcより小である。   FIG. 7 is a conceptual diagram showing the positional relationship between the magnet 8 and the magnetic sensors 9a to 9b in the no-load state, and the magnet 8 ′ during travel is displaced in the circumferential direction from the magnet 8 in the no-load state by the acting force. It is displaced by an amount dθ, a displacement amount dr in the radial direction, and a displacement amount dj in the magnetic flux center direction. The displacement amount dθ is smaller than the distance Lb, the displacement amount dr is smaller than the distance La, and the displacement amount dj is smaller than the distance Lc.

ここで、第1の磁気センサ9aにおける前記変動量ΔV1は、周方向の変位量dθに基づく変動量成分ΔV1θと、半径方向の変位量drに基づく変動量成分ΔV1rと、磁束中心方向の変位量djに基づく変動量成分ΔV1jとの和として示される。
又第2の磁気センサ9bにおける前記変動量ΔV2は、周方向の変位量dθに基づく変動量成分−ΔV2θと、半径方向の変位量drに基づく変動量成分ΔV2rと、磁束中心方向の変位量djに基づく変動量成分ΔV2jとの和として示される。
又第3の磁気センサ9cにおける前記変動量ΔV3は、周方向の変位量dθに基づく変動量成分−ΔV3θと、半径方向の変位量drに基づく変動量成分−ΔV3rと、磁束中心方向の変位量djに基づく変動量成分ΔV3jとの和として示される。
又第4の磁気センサ9dにおける前記変動量ΔV4は、周方向の変位量dθに基づく変動量成分ΔV4θと、半径方向の変位量drに基づく変動量成分−ΔV4rと、磁束中心方向の変位量djに基づく変動量成分ΔV4jとの和として示される。
なお磁石8が周方向に変位量dθで変位したとき、第2、第3の磁気センサ9b、9cでは磁石8との距離が離れる(即ちセンサ出力減じる)ため、変動量成分は−(マイナス)表示となっている。同様に、磁石8が半径方向に変位量drで変位したとき、第3、第4の磁気センサ9c、9dでは磁石8との距離が離れる(即ちセンサ出力減じる)ため、変動量成分は−(マイナス)表示となっている。
ΔV1= ΔV1θ+ΔV1r+ΔV1j
ΔV2=−ΔV2θ+ΔV2r+ΔV2j
ΔV3=−ΔV3θ−ΔV3r+ΔV3j
ΔV4= ΔV4θ−ΔV3r+ΔV3j
Here, the variation ΔV1 in the first magnetic sensor 9a includes a variation component ΔV1θ based on the circumferential displacement dθ, a variation component ΔV1r based on the radial displacement dr, and a displacement in the magnetic flux center direction. It is shown as the sum of the fluctuation amount component ΔV1j based on dj.
The variation ΔV2 in the second magnetic sensor 9b includes a variation component −ΔV2θ based on the circumferential displacement dθ, a variation component ΔV2r based on the radial displacement dr, and a displacement dj in the magnetic flux center direction. It is shown as the sum with the fluctuation amount component ΔV2j based on.
The variation ΔV3 in the third magnetic sensor 9c includes a variation component −ΔV3θ based on the circumferential displacement dθ, a variation component −ΔV3r based on the radial displacement dr, and a displacement in the direction of the magnetic flux center. It is shown as the sum of the fluctuation amount component ΔV3j based on dj.
The variation ΔV4 in the fourth magnetic sensor 9d includes a variation component ΔV4θ based on the circumferential displacement dθ, a variation component −ΔV4r based on the radial displacement dr, and a displacement dj in the magnetic flux center direction. It is shown as the sum with the fluctuation amount component ΔV4j based on.
When the magnet 8 is displaced in the circumferential direction by the displacement amount dθ, the second and third magnetic sensors 9b and 9c are separated from the magnet 8 (that is, the sensor output is reduced), so the variation component is − (minus). It is displayed. Similarly, when the magnet 8 is displaced in the radial direction by the displacement amount dr, the third and fourth magnetic sensors 9c and 9d are separated from the magnet 8 (that is, the sensor output is reduced), so the variation component is − ( Minus) is displayed.
ΔV1 = ΔV1θ + ΔV1r + ΔV1j
ΔV2 = −ΔV2θ + ΔV2r + ΔV2j
ΔV3 = −ΔV3θ−ΔV3r + ΔV3j
ΔV4 = ΔV4θ−ΔV3r + ΔV3j

このとき、第1、第2の磁気センサ9a、9bのセンサ中心C1、C2と、第3、第4の磁気センサ9c、9dのセンサ中心C3、C4とが、周方向基準線Θの両側に等距離Laを隔てて配され、かつ第1、第4の磁気センサ9a、9dのセンサ中心C1、C4と、第2、第3の磁気センサ9b、9cのセンサ中心C2、C3とが半径方向基準線Rの両側に等距離Lbを隔てて配されているため、ΔV1θ=ΔV4θ、ΔV2θ=ΔV3θ、ΔV1r=ΔV2r、ΔV3r=ΔV4r、ΔV1j=ΔV2j=ΔV3j=ΔV4jとなる。   At this time, the sensor centers C1 and C2 of the first and second magnetic sensors 9a and 9b and the sensor centers C3 and C4 of the third and fourth magnetic sensors 9c and 9d are on both sides of the circumferential reference line Θ. The sensor centers C1 and C4 of the first and fourth magnetic sensors 9a and 9d and the sensor centers C2 and C3 of the second and third magnetic sensors 9b and 9c are arranged in a radial direction with an equal distance La therebetween. Since they are arranged at equal distances Lb on both sides of the reference line R, ΔV1θ = ΔV4θ, ΔV2θ = ΔV3θ, ΔV1r = ΔV2r, ΔV3r = ΔV4r, ΔV1j = ΔV2j = ΔV3j = ΔV4j.

従って、(ΔV1+ΔV4)−(ΔV2+ΔV3)を考えたとき、この式では、半径方向の変動量成分ΔV1r〜ΔV4r、および磁束中心方向の変動量成分ΔV1j〜ΔV4jが相殺され、周方向の変動量成分ΔV1θ〜ΔV4θのみの和として示される。
(ΔV1+ΔV4)−(ΔV2+ΔV3)=ΔV1θ+ΔV2θ+ΔV3θ+ΔV4θ ---(1)
これにより周方向の変位量dθは、次式(2)のように(ΔV1+ΔV4)−(ΔV2+ΔV3)の関数として表すことができる。
dθ=f{(ΔV1+ΔV4)−(ΔV2+ΔV3)} ---(2)
Therefore, when (ΔV1 + ΔV4) − (ΔV2 + ΔV3) is considered, in this equation, the variation components ΔV1r to ΔV4r in the radial direction and the variation components ΔV1j to ΔV4j in the magnetic flux center direction are canceled out, and the variation component ΔV1θ in the circumferential direction It is shown as the sum of only ~ ΔV4θ.
(ΔV1 + ΔV4) − (ΔV2 + ΔV3) = ΔV1θ + ΔV2θ + ΔV3θ + ΔV4θ --- (1)
Thereby, the displacement dθ in the circumferential direction can be expressed as a function of (ΔV1 + ΔV4) − (ΔV2 + ΔV3) as in the following equation (2).
dθ = f {(ΔV1 + ΔV4)-(ΔV2 + ΔV3)} --- (2)

同様に、(ΔV1+ΔV2)−(ΔV3+ΔV4)を考えたとき、この式では、周方向の変動量成分ΔV1θ〜ΔV4θ、および磁束中心方向の変動量成分ΔV1j〜ΔV4jが相殺され、半径方向の変動量成分ΔV1r〜ΔV4rのみの和として示される。
(ΔV1+ΔV2)−(ΔV3+ΔV4)=ΔV1r+ΔV2r+ΔV3r+ΔV4r ---(3)
これにより半径方向の変位量drは、次式(4)のように(ΔV1+ΔV2)−(ΔV3+ΔV4)の関数として表すことができる。
dr=f{(ΔV1+ΔV2)−(ΔV3+ΔV4)} ---(4)
Similarly, when (ΔV1 + ΔV2) − (ΔV3 + ΔV4) is considered, in this equation, the fluctuation amount components ΔV1θ to ΔV4θ in the circumferential direction and the fluctuation amount components ΔV1j to ΔV4j in the magnetic flux center direction are canceled, and the fluctuation amount component in the radial direction. It is shown as the sum of only ΔV1r to ΔV4r.
(ΔV1 + ΔV2) − (ΔV3 + ΔV4) = ΔV1r + ΔV2r + ΔV3r + ΔV4r --- (3)
As a result, the displacement dr in the radial direction can be expressed as a function of (ΔV1 + ΔV2) − (ΔV3 + ΔV4) as in the following equation (4).
dr = f {(ΔV1 + ΔV2)-(ΔV3 + ΔV4)} --- (4)

又第1〜第4の磁気センサ9a〜9dでは、さらにLa=Lbであるので、ΔV1θ≒ΔV2θ、ΔV3θ≒ΔV4θ、ΔV1r≒ΔV3r、ΔV2r≒ΔV4rとなる。従って、(ΔV1+ΔV2+ΔV3+ΔV4)を考えたとき、この式では、周方向の変動量成分ΔV1θ〜ΔV4θ、および半径方向方向の変動量成分ΔV1r〜ΔV4rが相殺され、磁束中心方向の変動量成分ΔV1j〜ΔV4jのみの和として示される。
(ΔV1+ΔV2+ΔV3+ΔV4)=ΔV1j+ΔV2j+ΔV3j+ΔV4j ---(5)
これにより磁束中心方向の変位量djは、次式(6)のように(ΔV1+ΔV2+ΔV3+ΔV4)の関数として表すことができる。
dj=f(ΔV1+ΔV2+ΔV3+ΔV4) ---(6)
In the first to fourth magnetic sensors 9a to 9d, since La = Lb, ΔV1θ≈ΔV2θ, ΔV3θ≈ΔV4θ, ΔV1r≈ΔV3r, ΔV2r≈ΔV4r. Therefore, when (ΔV1 + ΔV2 + ΔV3 + ΔV4) is considered, in this expression, the fluctuation amount components ΔV1θ to ΔV4θ in the circumferential direction and the fluctuation amount components ΔV1r to ΔV4r in the radial direction are canceled out, and only the fluctuation amount components ΔV1j to ΔV4j in the magnetic flux center direction. It is shown as the sum of
(ΔV1 + ΔV2 + ΔV3 + ΔV4) = ΔV1j + ΔV2j + ΔV3j + ΔV4j --- (5)
Thus, the displacement dj in the direction of the magnetic flux center can be expressed as a function of (ΔV1 + ΔV2 + ΔV3 + ΔV4) as in the following equation (6).
dj = f (ΔV1 + ΔV2 + ΔV3 + ΔV4) --- (6)

即ち、センサ出力の変動量ΔV1、ΔV2、ΔV3、ΔV4を得ることにより、磁石8の変位量dθ、dr、djを、前記式(2)、(4)、(6)を用いてそれぞれ求めることができる。なお前記式(2)、(4)、(6)は、事前の荷重付加試験によって予め求めることができる。具体的には、多くの荷重付加試験を行い、そのときのdθとΔV1、ΔV2、ΔV3、ΔV4とのデータ、drとΔV1、ΔV2、ΔV3、ΔV4とのデータ、djとΔV1、ΔV2、ΔV3、ΔV4とのデータを回帰分析することにより、dθ、dr、djを目的変数、ΔV1、ΔV2、ΔV3、ΔV4を説明変数とした回帰式として前記式(2)、(4)、(6)をうることができる。   That is, by obtaining the sensor output fluctuation amounts ΔV1, ΔV2, ΔV3, and ΔV4, the displacement amounts dθ, dr, and dj of the magnet 8 are obtained using the equations (2), (4), and (6), respectively. Can do. In addition, said Formula (2), (4), (6) can be previously calculated | required by the prior load addition test. Specifically, many load application tests are performed, and data of dθ and ΔV1, ΔV2, ΔV3, and ΔV4, data of dr and ΔV1, ΔV2, ΔV3, and ΔV4, dj and ΔV1, ΔV2, ΔV3, By regression analysis of data with ΔV4, the above equations (2), (4), and (6) are obtained as regression equations with dθ, dr, and dj as objective variables and ΔV1, ΔV2, ΔV3, and ΔV4 as explanatory variables. be able to.

又前記変位量換算ステップでは、前記変位量取得ステップで得た変位量dθ、dr、djを、磁石8の前後方向の変位量DX、上下方向の変位量DZ、または横方向の変位量DYに換算する。磁束検出時のセンサユニット7の基準位置Nからの回転角度がαの時、前記前後方向の変位量DX、上下方向の変位量DZ、および横方向の変位量DYは、変位量dθ、dr、djを用いて下記式で表される。即ち、換算することができる。なお角度βは、図1に示すように、前記磁束中心jの軸心方向に対する角度である。
DX=dθ・cosα−dj・sinα・sinβ−dr・sinα・cosβ
DY=dj・cosβ−drsinβ
DZ=dθ・sinα+dj・cosα・sinβ+dr・cosα・cosβ
なお、β≒0の場合、
DX=dθ・cosα−dr・sinα
DY=dj
DZ=dθ・sinα+dj・cosα
となる。
In the displacement amount conversion step, the displacement amounts dθ, dr, dj obtained in the displacement amount acquisition step are changed to the displacement amount DX in the front-rear direction, the displacement amount DZ in the vertical direction, or the displacement amount DY in the lateral direction of the magnet 8. Convert. When the rotation angle from the reference position N of the sensor unit 7 at the time of detecting the magnetic flux is α, the displacement amount DX in the front-rear direction, the displacement amount DZ in the vertical direction, and the displacement amount DY in the lateral direction are the displacement amounts dθ, dr, It is represented by the following formula using dj. That is, it can be converted. As shown in FIG. 1, the angle β is an angle with respect to the axial direction of the magnetic flux center j.
DX = dθ · cosα−dj · sinα · sinβ−dr · sinα · cosβ
DY = dj · cosβ-drsinβ
DZ = dθ · sinα + dj · cosα · sinβ + dr · cosα · cosβ
If β ≒ 0,
DX = dθ · cos α−dr · sin α
DY = dj
DZ = dθ · sinα + dj · cosα
It becomes.

又前記作用力演算ステップでは、前記前後方向の変位量DX、上下方向の変位量DZ、横方向の変位量DYから、それぞれ前後力Fx、上下力Fz、横力Fyを求める。図8(A)〜(C)には、タイヤ2に前後力Fx、上下力Fz、横力Fyがそれぞれ作用したときの、タイヤ2のサイドウォール部2bの変形状態が示されており、それぞれの変位量と作用力との間には、下記の式(7)〜(9)の関係がある。
Fx=Ka・DX ---(7)
Fz=Kb・DZ ---(8)
Fy=Kc・DY ---(9)
In the acting force calculation step, the longitudinal force Fx, the vertical force Fz, and the lateral force Fy are obtained from the longitudinal displacement amount DX, the vertical displacement amount DZ, and the lateral displacement amount DY, respectively. 8A to 8C show the deformation state of the sidewall portion 2b of the tire 2 when the longitudinal force Fx, the vertical force Fz, and the lateral force Fy are applied to the tire 2, respectively. There is a relationship of the following formulas (7) to (9) between the displacement amount and the acting force.
Fx = Ka · DX --- (7)
Fz = Kb · DZ --- (8)
Fy = Kc · DY --- (9)

従って、前記式(7)〜(9)を用いることにより、前記変位量DX、DZ、DYから前後力Fx、上下力Fz、横力Fyをそれぞれ求めることができる。なお前記式(7)〜(9)或いは定数Ka〜Kcは、前記式(2)、(4)、(6)の場合と同様、事前の荷重付加試験によって求めた前後力Fx、上下力Fz、横力Fyと、変位量DX、DZ、DYとのデータを分析することにより予め求めることができる。なお前記式(7)〜(9)は、前記角度αの値に応じて設定される。   Therefore, by using the equations (7) to (9), the longitudinal force Fx, the vertical force Fz, and the lateral force Fy can be obtained from the displacement amounts DX, DZ, and DY, respectively. In addition, said Formula (7)-(9) or constant Ka-Kc is the longitudinal force Fx and vertical force Fz which were calculated | required by the prior load addition test similarly to the case of said Formula (2), (4), (6). It can be obtained in advance by analyzing the data of the lateral force Fy and the displacement amounts DX, DZ, DY. The expressions (7) to (9) are set according to the value of the angle α.

又、本例の如く複数のセンサユニット7を設ける場合、各センサユニット7によって、同時に前後力Fx、上下力Fz、横力Fyを推定することができる。この場合、各センサユニット7の推定値を平均することで、推定精度をさらに高めることが可能となる。   When a plurality of sensor units 7 are provided as in this example, the front / rear force Fx, the vertical force Fz, and the lateral force Fy can be estimated simultaneously by each sensor unit 7. In this case, it is possible to further increase the estimation accuracy by averaging the estimated values of the sensor units 7.

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.

1 タイヤとタイヤホイールとの組立体
2 タイヤ
2b サイドウォール部
3 タイヤホイール
7 センサユニット
8 磁石
9a 第1の磁気センサ
9b 第2の磁気センサ
9c 第3の磁気センサ
9d 第4の磁気センサ
i タイヤ軸心
j 磁束中心
S0 子午面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Assembly of tire and tire wheel 2 Tire 2b Side wall part 3 Tire wheel 7 Sensor unit 8 Magnet 9a 1st magnetic sensor 9b 2nd magnetic sensor 9c 3rd magnetic sensor 9d 4th magnetic sensor i Tire shaft Heart j Magnetic flux center S0 Meridian

Claims (3)

タイヤのサイドウォール部に取り付きかつタイヤ軸心を含む子午面上を磁束中心が通る1つの磁石と、前記タイヤを装着するタイヤホイールに取り付くとともに前記磁石からの磁束を検出する第1、第2、第3、第4の磁気センサからなる磁気センサ群とからなるセンサユニットを用いてタイヤに作用する力を推定する推定方法であって、
前記第1、第2、第3、第4の磁気センサは、前記磁石の磁束中心と交点Pで直交する基準面S1上に配され、
しかもタイヤに力が作用していない無負荷状態において、
第1、第2の磁気センサのセンサ中心C1、C2と、第3、第4の磁気センサのセンサ中心C3、C4とは、前記交点Pを通ってタイヤ周方向にのびる周方向基準線Θの両側に、該周方向基準線Θから等距離Laを隔てて位置し、
かつ第1、第4の磁気センサのセンサ中心C1、C4と、第2、第3の磁気センサのセンサ中心C2、C3とは、前記交点Pを通ってタイヤ半径方向にのびる半径方向基準線Rの両側に、該半径方向基準線Rから前記距離Laと等しい距離Lbを隔てて位置するとともに、
走行中、前記第1、第2、第3、第4の磁気センサによって前記磁石からの磁束をそれぞれ検出することにより、第1の磁気センサのセンサ出力V1、第2の磁気センサのセンサ出力V2、第3の磁気センサのセンサ出力V3、第4の磁気センサのセンサ出力V4を得る測定ステップと、
このセンサ出力V1、V2、V3、V4に基づいて、タイヤに作用する前後力Fx、上下力Fz、横力Fyの少なくとも1つを求める演算ステップとを含むことを特徴とするタイヤに作用する力の推定方法。
One magnet that is attached to the sidewall portion of the tire and that passes through the meridional plane including the tire axis, and that is attached to the tire wheel to which the tire is mounted and that detects the magnetic flux from the magnet. An estimation method for estimating a force acting on a tire using a sensor unit including a magnetic sensor group including third and fourth magnetic sensors,
The first, second, third, and fourth magnetic sensors are disposed on a reference plane S1 orthogonal to the magnetic flux center of the magnet at an intersection P,
Moreover, in a no-load state where no force is acting on the tire,
The sensor centers C1 and C2 of the first and second magnetic sensors and the sensor centers C3 and C4 of the third and fourth magnetic sensors pass through the intersection point P with respect to the circumferential reference line Θ extending in the tire circumferential direction. Located on both sides at an equal distance La from the circumferential reference line Θ,
The sensor centers C1 and C4 of the first and fourth magnetic sensors and the sensor centers C2 and C3 of the second and third magnetic sensors pass through the intersection point P in the radial direction of the tire R. And a distance Lb equal to the distance La from the radial reference line R, and
While traveling, the magnetic output from the magnet is detected by the first, second, third, and fourth magnetic sensors, respectively, so that the sensor output V1 of the first magnetic sensor and the sensor output V2 of the second magnetic sensor are detected. A measurement step of obtaining a sensor output V3 of the third magnetic sensor and a sensor output V4 of the fourth magnetic sensor;
A force acting on the tire, including a calculation step for obtaining at least one of the longitudinal force Fx, the vertical force Fz, and the lateral force Fy acting on the tire based on the sensor outputs V1, V2, V3, and V4. Estimation method.
前記演算ステップは、前記センサ出力V1、V2、V3、V4と、前記無負荷状態における基準のセンサ出力V01、V02、V03、V04との差から各センサ出力の変動量ΔV1、ΔV2、ΔV3、ΔV4を求める変動量取得ステップと
前記変動量ΔV1、ΔV2、ΔV3、ΔV4から、前記磁石の周方向への変位量dθ、半径方向への変位量dr、磁束中心方向への変位量djをそれぞれ求める変位量取得ステップと、
この変位量dθ、dr、djを、磁石の前後方向の変位量DX、上下方向の変位量DZ、または横方向の変位量DYに換算する変位量換算ステップと、
前記前後方向の変位量DXから前後力Fx、上下方向の変位量DZから上下力Fz、または横方向の変位量DYから横力Fyを求める作用力演算ステップとを含むことを特徴とする請求項1記載のタイヤに作用する力の推定方法。
The calculation step includes fluctuation amounts ΔV1, ΔV2, ΔV3, ΔV4 of each sensor output based on differences between the sensor outputs V1, V2, V3, V4 and reference sensor outputs V01, V02, V03, V04 in the no-load state. The displacement amount obtaining step for obtaining the displacement amount and the displacement amounts ΔV1, ΔV2, ΔV3, and ΔV4 for obtaining the displacement amount dθ in the circumferential direction of the magnet, the displacement amount dr in the radial direction, and the displacement amount dj in the magnetic flux center direction, respectively. A quantity acquisition step;
A displacement amount conversion step for converting the displacement amounts dθ, dr, dj into a displacement amount DX in the longitudinal direction of the magnet, a displacement amount DZ in the vertical direction, or a displacement amount DY in the lateral direction;
And an acting force calculating step for obtaining a longitudinal force Fx from the longitudinal displacement amount DX, a vertical force Fz from the vertical displacement amount DZ, or a lateral force Fy from the lateral displacement amount DY. A method for estimating a force acting on a tire according to 1.
請求項1または2のタイヤに作用する力の推定方法に用いるタイヤとタイヤホイールとの組立体であって
タイヤのサイドウォール部に取り付きかつタイヤ軸心を含む子午面上を磁束中心が通る1つの磁石と、前記タイヤを装着するタイヤホイールに取り付くとともに前記磁石からの磁束を検出する第1、第2、第3、第4の磁気センサからなる磁気センサ群とからなるセンサユニットを具えるとともに、
前記第1、第2、第3、第4の磁気センサは、前記磁石の磁束中心と交点Pで直交する基準面S1上に配され、
しかもタイヤに力が作用していない無負荷状態において、
第1、第2の磁気センサのセンサ中心C1、C2と、第3、第4の磁気センサのセンサ中心C3、C4とは、前記交点Pを通ってタイヤ周方向にのびる周方向基準線Θの両側に、該周方向基準線Θから等距離Laを隔てて位置し、
かつ第1、第4の磁気センサのセンサ中心C1、C4と、第2、第3の磁気センサのセンサ中心C2、C3とは、前記交点Pを通ってタイヤ半径方向にのびる半径方向基準線Rの両側に、該半径方向基準線Rから前記距離Laと等しい距離Lbを隔てて位置することを特徴とするタイヤとタイヤホイールとの組立体。
An assembly of a tire and a tire wheel used in a method for estimating a force acting on a tire according to claim 1 or 2, wherein the magnetic flux center passes through a meridional surface that is attached to a sidewall of the tire and includes a tire axis. A sensor unit including a magnet and a magnetic sensor group including first, second, third, and fourth magnetic sensors that are attached to a tire wheel on which the tire is mounted and that detects magnetic flux from the magnet;
The first, second, third, and fourth magnetic sensors are disposed on a reference plane S1 orthogonal to the magnetic flux center of the magnet at an intersection P,
Moreover, in a no-load state where no force is acting on the tire,
The sensor centers C1 and C2 of the first and second magnetic sensors and the sensor centers C3 and C4 of the third and fourth magnetic sensors pass through the intersection point P with respect to the circumferential reference line Θ extending in the tire circumferential direction. Located on both sides at an equal distance La from the circumferential reference line Θ,
The sensor centers C1 and C4 of the first and fourth magnetic sensors and the sensor centers C2 and C3 of the second and third magnetic sensors pass through the intersection point P in the radial direction of the tire R. The tire and tire wheel assembly is located on both sides of the tire at a distance Lb equal to the distance La from the radial reference line R.
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