JP2012122811A - タイヤに作用する力の推定方法、及びそれに用いる空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】地磁気の影響を排除してタイヤに作用する力の推定精度を向上させる。
【解決手段】一方側のサイドウォール部に取り付くｎ個の第１の歪センサと、他方側のサイドウォール部に取り付くｎ個の第２の歪センサと、タイヤ角度センサとを用いる。第１の歪センサと第２の歪センサとはタイヤ赤道面を挟んで向かい合う対称位置に取り付く。
第１、第２の歪センサは、それぞれ磁石と磁気センサ素子とを有し、ゲイン最大線のタイヤ半径方向線に対する角度θは２０〜７０°、かつ各ゲイン最大線は同一方向に傾斜する。第１の歪センサにおける磁石と磁気センサ素子とのタイヤ半径方向の位置関係を、第２の歪センサにおける磁石と磁気センサ素子とのタイヤ半径方向の位置関係と逆にした。
【選択図】図３

Description

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

近年、例えば図７（Ａ）に示すように、タイヤの一方側のサイドウォール部に３個以上のｎ個の歪センサａを周方向の異なる位置に取り付け、所定のタイヤ回転角度位置Ｑにおい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ｔ１〜ｔｎに基づい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。）の何れかを推定する技術が提案されている（例えば特許文献１、２参照。）。同図にはｎ＝４の場合が示されている。

ここで、各歪センサａが計測するタイヤ歪εは、前後力Ｆｘによる歪みεｘと、横力Ｆｙによる歪みεｙと、上下力Ｆｚによる歪みεｚとの和としてしか現れない。しかし異なる周方向位置においては、前後力Ｆｘとその歪みεｘとの関係、横力Ｆｙとその歪みεｙとの関係、及び上下力Ｆとその歪みεｚとの関係が、周方向の位置毎に、それぞれ異なって現れるという特性を有する。従ってこの特性を利用し、異なる周方向位置で同時に測定したｎ個のセンサ出力ｔ１〜ｔｎを用いることにより、そのとき作用した３分力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚをそれぞれ分離させて推定することが可能となるのである。

具体的には、前記技術では、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ｔ１〜ｔｎ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ｔ１〜ｔｎとの関係式Ｆｘ＝ｆｘ（ｔ１、ｔ２・・・ｔｎ）、横力Ｆｙとセンサ出力ｔ１〜ｔｎとの関係式Ｆｙ＝ｆｙ（ｔ１、ｔ２・・・ｔｎ）、上下力Ｆｚとセンサ出力ｔ１〜ｔｎとの関係式Ｆｚ＝ｆｚ（ｔ１、ｔ２・・・ｔｎ）を事前に求める。そして実車走行においてタイヤが前記所定のタイヤ回転角度位置Ｑとなったときに実測する同時のセンサ出力ｔ１〜ｔｎ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。

なお歪センサａとしては、図７（Ｂ）に示すように、磁石ｅと磁気センサ素子ｃとを組み合わせたものが使用されるが、歪センサａのゲイン最大線Ｋをタイヤ半径方向線に対して２０〜７０°の角度θで傾斜させるとともに、磁気センサ素子ｃからの電気信号を取り出す配線のホイール側への設置のしやすさなどから、磁石ｅと磁気センサ素子ｃとの位置関係として、磁気センサ素子ｃをタイヤ半径方向内側、磁石ｅをタイヤ軸方向外側として取り付けられている。

しかし、本発明者が研究した結果、前記歪センサａを使用した場合、車輌の走行の向き（方角）によって、推定値に誤差が生じることが判明した。

具体的には、図８に示すように、車輌Ａを用い、例えば半径５０ｍの円軌道上を一定速度で旋回走行し、その時、タイヤに作用する前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ及び上下力Ｆｚについて、６分力計を用いた実測値と、一方側のサイドウォール部に取り付けた４つの歪センサによるセンサ出力に基づき推定した推定値とを比較した。その結果、図９（Ａ）、（Ｃ）に示すように、車輌の走行の向きが「北→南」及び「南→北」の時、前後力Ｆｘ及び上下力Ｆｚにおいて実測値と推定値とに大きな乖離Ｄが生じ、車輌の走行の向きが「西→東」、「東→西」の時には、乖離Ｄが発じていないことが判明した。なお横力Ｆｙにおいては、図９（Ｃ）に示すように、車輌の走行の向きによる乖離はほとんど生じていない。

そして、さらなる研究の結果、前記乖離Ｄには地磁気が原因していることを究明し得た。即ち、地磁気により、南から北に向く磁界Ｇが発生している。従って、例えば「北→南」に向かって走行する車輌におけるタイヤの回転中の瞬間を捉えた図１０に示すように、例えば３時方向に位置する歪センサａ３では、磁気センサ素子ｃには、磁石ｅからの磁束密度ｇ１と、地磁気よって生じるゲイン最大線Ｋ方向の磁束密度成分ｇ２との和（ｇ１＋ｇ２）が作用するため、センサ出力は実際のものよりも大となり、例えば９時方向に位置する歪センサａ９では、磁気センサ素子ｃには、磁石ｅからの磁束密度成分ｇ１と、地磁気によって生じる磁束密度ｇ２との差（ｇ１−ｇ２）が作用するため、センサ出力は実際のものよりも小となる。逆に走行方向が「南→北」の場合には、３時方向の歪センサａ３では（ｇ１−ｇ２）の磁束密度が作用し、又９時方向の歪センサａ９では（ｇ１＋ｇ２）の磁束密度が作用することとなる。なお前記磁束密度成分ｇ２の大きさは、歪センサａの角度位置αによっても変化する。

このように、走行方向が「北→南」及び「南→北」の場合には、地磁気がセンサ出力に与える影響が大となるため、実測値と推定値と間に大きな乖離Ｄが発生すると推測される。又走行方向が「西→東」、及び「東→西」の場合には、地磁気による磁界Ｇがタイヤ軸方向となってゲイン最大線Ｋ方向の磁束密度成分ｇ２が小さくなるため、センサ出力に与える影響がほとんどなく、実測値と推定値と間の乖離Ｄがほとんど発生しないと推測される。

従って、実測値と推定値との乖離Ｄを減じて推定値の精度を高めるためには、地磁気の影響を排除することが必要である。又そのためには、歪センサを磁気シールドする方法、及び予め地磁気によるセンサ出力の変化を調査しておき、走行方向によりセンサ出力を補正する方法などが考えられるが、何れも容易に実現しうるものではない。

特開２００５−１２６００８号公報 特開２００９−２７６２８８号公報

そこで本発明は、一方側のサイドウォール部にｎ個の第１の歪センサ、他方側のサイドウォール部にｎ個の第２の歪センサを、それぞれタイヤ赤道面を挟んで互いに向かい合う対称位置に取り付けるとともに、第１の歪センサにおける磁石と磁気センサ素子とのタイヤ半径方向の位置関係を、第２の歪センサにおける磁石と磁気センサ素子とのタイヤ半径方向の位置関係と逆にすることを基本として、地磁気が第１の歪センサに与える影響と第２の歪センサに与える影響とを互いに相殺させることができ、タイヤに作用する力の推定精度を向上させうるタイヤに作用する力の推定方法、及び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。

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、横力および上下力の何れかを推定する推定方法であって、
一方側のサイドウォール部に、取り付く３個以上のｎ個の第１の歪センサからなる第１の歪センサ群と、他方側のサイドウォール部に取り付くｎ個の第２の歪センサからなる第２の歪センサ群と、タイヤの回転角度位置を測定するタイヤ角度センサとを用い、
所定のタイヤ回転角度位置Ｑにおいて、前記第１、第２の歪センサ群によってタイヤ歪を同時に測定することにより２ｎ個のセンサ出力をうる歪測定ステップと、
この歪測定ステップにより測定された２ｎ個のセンサ出力に基づいて、タイヤに作用する力の推定値を求める演算ステップとを含むとともに、
前記ｎ個の第１の歪センサは、タイヤ軸芯を中心とした一つの円周線上でタイヤ周方向に間隔を隔てて取り付き、かつ前記ｎ個の第２の歪センサは、前記ｎ個の第１の歪センサとはタイヤ赤道面を挟んで向かい合う対称位置に取り付く一方、
前記第１、第２の歪センサは、それぞれ磁石とこの磁石に対向する磁気センサ素子とを有し、かつセンシングのゲインが最大となるゲイン最大線のタイヤ半径方向線に対する角度θが２０〜７０°、しかも各ゲイン最大線がタイヤ周方向の同一方向に傾斜するように配されるとともに、
第１の歪センサにおける磁石と磁気センサ素子とのタイヤ半径方向の位置関係を、第２の歪センサにおける磁石と磁気センサ素子とのタイヤ半径方向の位置関係と逆にしたことを特徴としている。

又請求項２の発明では、第１、第２の歪センサ群は、互いに対称位置で向かい合う第１、第２の歪センサを一対としたｎ組の歪センサ対を構成するとともに、
前記演算ステップは、各歪センサ対をなす第１の歪センサのセンサ出力と第１の歪センサのセンサ出力とを平均することによりｎ個の平均センサ出力を求めるとともに、このｎ個の平均センサ出力に基づいて力を推定することを特徴としている。

又請求項３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、横力および上下力の何れか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、
一方側のサイドウォール部に、取り付く３個以上のｎ個の第１の歪センサからなる第１の歪センサ群と、他方側のサイドウォール部に取り付くｎ個の第２の歪センサからなる第２の歪センサ群とを具え、
前記ｎ個の第１の歪センサは、タイヤ軸芯を中心とした一つの円周線上でタイヤ周方向に間隔を隔てて取り付き、かつ前記ｎ個の第２の歪センサは、前記ｎ個の第１の歪センサとはタイヤ赤道面を挟んで向かい合う対称位置に取り付く一方、
前記第１、第２の歪センサは、それぞれ磁石とこの磁石に対向する磁気センサ素子とを有し、かつセンシングのゲインが最大となるゲイン最大線のタイヤ半径方向線に対する角度θが２０〜７０°、しかも各ゲイン最大線がタイヤ周方向の同一方向に傾斜するように配されるとともに、
第１の歪センサにおける磁石と磁気センサ素子とのタイヤ半径方向の位置関係を、第２の歪センサにおける磁石と磁気センサ素子とのタイヤ半径方向の位置関係と逆にしたことを特徴としている。

本発明は叙上の如く、一方側のサイドウォール部にｎ個の第１の歪センサを、又他方側のサイドウォール部にｎ個の第２の歪センサをそれぞれ取り付けるとともに、前記第１の歪センサと第２の歪センサとを、タイヤ赤道面を挟んで互いに向かい合う対称位置に配している。しかも 第１の歪センサにおける磁石と磁気センサ素子とのタイヤ半径方向の位置関係を、第２の歪センサにおける磁石と磁気センサ素子とのタイヤ半径方向の位置関係とは逆としている。

従って、第１の歪センサに及ぼす地磁気の影響と、この第１の歪センサの対称位置に配される第２の歪センサに及ぼす地磁気の影響とを互いに相殺させることが可能となる。そのため、地磁気を原因とする実測値と推定値と間の乖離を防止でき、タイヤに作用する力の推定精度を向上させうる。

本発明のタイヤに作用する力の推定方法に用いる空気入りタイヤを示す断面図である。 （Ａ）は一方側のサイドウォール部に取り付く第１の歪センサ群の配置を一方側から見た側面図、（Ｂ）は他方側のサイドウォール部に取り付く第２の歪センサ群の配置を一方側から透視して見た側面図である。 （Ａ）は第１の歪センサを一方側から見た拡大図、（Ｂ）は第２の歪センサを一方側から見た透視して見た拡大図である。 本発明の推定方法により、旋回走行時にタイヤに作用した前後力を推定した値と実測値とを比較したグラフである。 本発明の推定方法により、旋回走行時にタイヤに作用した横力を推定した値と実測値とを比較したグラフである。 本発明の推定方法により、旋回走行時にタイヤに作用した上下力を推定した値と実測値とを比較したグラフである。 （Ａ）は従来の歪センサの配置を説明するタイヤの側面図、（Ｂ）は歪センサを拡大して示す側面図である。 円軌道上を一定速度で旋回走行した状態を示す概念図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、旋回走行時にタイヤに作用した前後力、上下力、及び横力を従来方法で推定した値と実測値とを比較したグラフである。 （Ａ）は、走行方向が「北→南」の場合における地磁気の影響を説明する側面図である。

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

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

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

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

図２（Ａ）に概念的に示すように、一方側のサイドウォール部３Ａには、本例では６個（ｎ＝６）の第１の歪センサ１０Ａが、タイヤ軸芯ｉを中心とした一つの円周線ｊ上に、タイヤ周方向に例えば等間隔を隔てて取り付けられる。又図２（Ｂ）に概念的に示すように、他方側のサイドウォール部３Ｂには、第１の歪センサ１０Ａと同数（ｎ＝６）の第２の歪センサ１０Ｂが、前記第１の歪センサ１０Ａとはタイヤ赤道面Ｃｏを挟んで向かい合う対称位置に取り付けられる。

従って、第１、第２の歪センサ群１０ＡＧ、１０ＢＧは、互いに対称位置で向かい合う第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂを一対としたｎ組の歪センサ対を構成している。言い換えると、例えばタイヤ軸芯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（本例ではタイヤ回転方向Ｓの向きをプラス（＋）とする）において、０°の基準線Ｘ０からプラス側に順次並ぶ第１の歪センサ１０Ａを１番目〜ｎ番目の第１の歪センサ１０Ａ１〜１０Ａｎとし、かつ第２の歪センサ１０Ｂを１番目〜ｎ番目の第２の歪センサ１０Ｂ１〜１０Ｂｎとした時、１番目の第１、第２の歪センサ１０Ａ１、１０Ｂ１同士、２番目の第１、第２の歪センサ１０Ａ２、１０Ｂ２同士、・・・・ｎ番目の第１、第２の歪センサ１０Ａｎ、１０Ｂｎ同士がそれぞれ歪センサ対を構成している。

ここで、第１、第２の歪センサ群１０ＡＧ、１０ＢＧを取り付ける領域Ｙ（図１に示す）は、タイヤ断面高さＨの中間高さ位置Ｍを中心として、該タイヤ断面高さＨの２５％の距離Ｌを半径方向内外に隔てる領域範囲が好ましく、特には、前記距離Ｌをタイヤ断面高さＨの２０％、さらには１５％とし、前記中間高さ位置Ｍにより近い領域範囲が好ましい。なお前記タイヤ断面高さＨは、ビードベースラインＢＬからタイヤ赤道上のトレッド面までの半径方向高さを意味する。

次に、前記第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂは、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、それぞれ、磁石２１と、この磁石２１の例えばＮ極側に間隔を有して対向する磁気歪センサ素子２２とを具える。本例では、前記磁石２１と磁気歪センサ素子２２とを弾性材２３を介して一体化したブロック状のモールド体として形成される場合が示される。なお第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂでは、それぞれサイドウォール部３Ａ、３Ｂ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２３として低モジュラスの種々のゴム弾性材料が採用される。特に、熱可塑性エラストマ（ＴＰＥ）は、注型成形や射出成形等のプラスチック成形が可能であり、前記第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂをモールド体として製造するという観点から好適に採用できる。

前記磁気歪センサ素子２２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。又第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂとしては、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。

又図３（Ａ）、（Ｂ）中の符号Ｋは、前記第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂにおいて、センシングのゲインが最大となるゲイン最大線Ｋを意味し、前記第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂでは、各ゲイン最大線Ｋのタイヤ半径方向線に対する角度θが２０〜７０°であって、しかも各ゲイン最大線Ｋは、タイヤ周方向の同一方向に傾斜している。即ち、第１の歪センサ１０Ａと第２の歪センサ１０Ｂとは、ゲイン最大線Ｋの傾斜の角度θ及び傾斜の向きが同じであって、本例では、前進時のタイヤ回転方向をＳとしたとき、各歪センサ１０Ａ、１０Ｂのゲイン最大線Ｋが、共にタイヤ半径方向外側に向かってタイヤ回転方向Ｓ側に４５°の角度θで傾斜している場合が示される。

そして本発明では、第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂにおいて、第１の歪センサ１０Ａにおける磁石２１Ａと磁気センサ素子２２Ａとのタイヤ半径方向の位置関係と、第２の歪センサ１０Ｂにおける磁石２１Ｂと磁気センサ素子２２Ｂとのタイヤ半径方向の位置関係とを逆向きとしたことに大きな特徴がある。具体的には、本例の場合、前記図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１の歪センサ１０Ａにおいては、その磁石２１Ａを磁気センサ素子２２Ａよりも半径方向外側に位置させるとともに、第２の歪センサ１０Ｂにおいては、その磁石２１Ｂを磁気センサ素子２２Ｂよりも半径方向内側に位置させている。

従って、第１の歪センサ１０Ａの磁気センサ素子２２Ａは、磁石２１Ａからのタイヤ半径方向内向きの磁束密度ｇ１を検出し、逆に第２の歪センサ１０Ｂの磁気センサ素子２２Ｂは、磁石２１Ｂからのタイヤ半径方向外向きの磁束密度ｇ１を検出するなど、検出する磁束密度の向きが逆となる。

従って、地磁気による磁界Ｇが作用した場合、歪センサ対における第１の歪センサ１０Ａの磁気センサ素子２２Ａが検出する磁束密度は、前記磁束密度ｇ１と地磁気によるゲイン最大線Ｋ方向の磁束密度成分ｇ２との和（ｇ１＋ｇ２）或いは差（ｇ１−ｇ２）となり、逆に、歪センサ対における第２の歪センサ１０Ｂの磁気センサ素子２２Ｂが検出する磁束密度は、前記磁束密度ｇ１と前記磁束密度成分ｇ２との差（ｇ１−ｇ２）或いは和（ｇ１＋ｇ２）となる。

従って、各歪センサ対において、その歪センサ対をなす第１の歪センサ１０Ａによるセンサ出力ｔＡと、第２の歪センサ１０Ｂのセンサ出力ｔＢとを平均することにより、地磁気による影響が相殺された歪センサ対毎のｎ個の平均センサ出力ｔＮ＝（ｔＡ＋ｔＢ）／２をうることができる。そして、このｎ個の平均センサ出力ｔＮを用いることで、タイヤに作用する前後力Ｆｘ、横力Ｆｙおよび上下力Ｆｚの何れかを、高精度で推定することができる。

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

前記歪測定ステップでは、予め、タイヤ歪εを測定するためのタイヤ回転角度位置Ｑを設定しておき、走行中のタイヤが、このタイヤ回転角度位置Ｑとなったとき、各前記第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂによってタイヤ歪εを同時に測定することにより、前記２ｎ個のセンサ出力ｔをうることができる。

次に、前記演算ステップでは、歪センサ対毎に、その歪センサ対をなす第１の歪センサ１０Ａのセンサ出力ｔＡと第２の歪センサ１０Ｂのセンサ出力ｔＢとを平均することにより、ｎ個の平均センサ出力ｔＮ＝（ｔＡ＋ｔＢ）／２をうる。具体的には、
１番目の歪センサ対１０Ａ１、１０Ｂ１のセンサ出力ｔＡ１、ｔＢ１から１番目の平均センサ出力ｔＮ１＝（ｔＡ１、ｔＢ１）／２、
２番目の歪センサ対１０Ａ２、１０Ｂ２のセンサ出力ｔＡ２、ｔＢ２から２番目の平均センサ出力ｔＮ２＝（ｔＡ２、ｔＢ２）／２、・・・・・・
ｎ番目の歪センサ対１０Ａｎ、１０Ｂｎのセンサ出力ｔＡｎ、ｔＢｎからｎ番目の平均センサ出力ｔＮｎ＝（ｔＡｎ、ｔＢｎ）／２、
をそれぞれ求める。

そして、このｎ個の平均センサ出力ｔＮを用い、事前に求めた前後力Ｆｘと平均センサ出力ｔＮとの関係式Ｆｘ＝ｆｘ（ｔＮ１、ｔＮ２、・・・、ｔＮｎ）、横力Ｆｙと平均センサ出力ｔＮとの関係式Ｆｙ＝ｆｙ（ｔＮ１、ｔＮ２、・・・、ｔＮｎ）、上下力Ｆｚと平均センサ出力ｔＮとの関係式Ｆｚ＝ｆｚ（ｔＮ１、ｔＮ２、・・・、ｔＮｎ）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。

前述の如く、前記平均センサ出力ｔＮでは、地磁気が第１の歪センサ１０Ａに与える影響と第２の歪センサ１０Ｂに与える影響とが互いに相殺されたセンサ出力となるため、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、上下力Ｆｚに対し、地磁気の影響を排除した高精度の推定が可能となる。

ここで、前記事前の関係式は、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、及び上下力Ｆｚをそれぞれ違えた事前の荷重付加試験によって求めることができる。すなわち、タイヤが所定のタイヤ回転角度位置Ｑとなったときのタイヤ歪εを、異なる種々の荷重付加条件毎に各ｎ個の第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂによって同時に測定し、これによって得た２ｎ個のセンサ出力ｔＡ１〜ｔＡｎ、ｔＢ１〜ｔＢｎからｎ個の平均センサ出力ｔＮを求める。そして、前記ｎ個の平均センサ出力ｔＮ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（ｔＮ１、ｔＮ２、・・・、ｔＮｎ）、Ｆｙ＝ｆｙ（ｔＮ１、ｔＮ２、・・・、ｔＮｎ）、Ｆｚ＝ｆｚ（ｔＮ１、ｔＮ２、・・・、ｔＮｎ）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ｔＮ１、ｔＮ２、・・・、ｔＮｎ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。

なお、ゲイン最大線Ｋの前記角度θを２０〜７０°とすることで、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、上下力Ｆｚによるそれぞれの歪みをバランス良く検出することができるのであって、前記範囲を外れると２０°未満の場合には、前後力Ｆｘによる歪みの検出精度が悪くなり、逆に７０°を越えると、横力Ｆｙおよび上下力Ｆｚによる歪みの検出精度が悪くなる。従って角度θの下限値は、３０°以上、さらには４０°以上が好ましい。又上限値は６０°以下、さらには５０°以下が好ましい。

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

本発明の作用効果を確認するため、本発明に係わる空気入りタイヤ（サイズ２２５／５５Ｒ１７）を、車輌の全輪に装着し、図８に示す半径５０ｍの円軌道上を一定速度で旋回走行した。前記空気入りタイヤでは、両側のサイドウォール部に、それぞれ６個の歪センサをタイヤ赤道面を挟んだ対称位置に取り付けている。磁気センサ素子としてＭｅｌｘｉｓ社製のホールＩＣ：MLX90251を用い、かつゲイン最大線Ｋの角度θを４５°としている。

そして前記旋回走行時にタイヤに作用する前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ及び上下力Ｆｚについて、１２個の歪センサによるセンサ出力に基づき推定し、６分力計による実測値と比較した。図４は旋回走行時にタイヤに作用した前後力Ｆｘを推定した値と実測値とを比較したグラフ、図５は旋回走行時にタイヤに作用した横力Ｆｙを推定した値と実測値とを比較したグラフ、図６は旋回走行時にタイヤに作用した上下力Ｆｚを推定した値と実測値とを比較したグラフである。

なお推定方法では、歪センサ対毎に、その歪センサ対をなす第１の歪センサのセンサ出力と第２の歪センサのセンサ出力とから平均センサ出力ｔＮを求め、この平均センサ出力ｔＮに基づき、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、上下力Ｆｚの推定値Ｆｘ０、Ｆｙ０、Ｆｚ０を演算して求めている。

図のように、本発明では、地磁気による影響がなくなり、タイヤに作用する力の推定精度を向上させうるのが確認できる。

１ タイヤ
３Ａ、３Ｂ サイドウォール部
１０ 歪センサ
１０Ａ 第１の歪センサ
１０ＡＧ 第１の歪センサ群
１０Ｂ 第２の歪センサ
１０ＢＧ 第２の歪センサ群
２１ 磁石
２２ 磁気センサ素子
Ｃｏ タイヤ赤道面
ｉ タイヤ軸芯
Ｊ 円周線
Ｋ ゲイン最大線
ｔ センサ出力
ｔＮ 平均センサ出力
ε タイヤ歪

Claims (3)

1. タイヤのサイドウォール部におけるタイヤ歪を測定する歪センサのセンサ出力により、タイヤに作用する前後力、横力および上下力の何れかを推定する推定方法であって、
   一方側のサイドウォール部に、取り付く３個以上のｎ個の第１の歪センサからなる第１の歪センサ群と、他方側のサイドウォール部に取り付くｎ個の第２の歪センサからなる第２の歪センサ群と、タイヤの回転角度位置を測定するタイヤ角度センサとを用い、
   所定のタイヤ回転角度位置Ｑにおいて、前記第１、第２の歪センサ群によってタイヤ歪を同時に測定することにより２ｎ個のセンサ出力をうる歪測定ステップと、
   この歪測定ステップにより測定された２ｎ個のセンサ出力に基づいて、タイヤに作用する力の推定値を求める演算ステップとを含むとともに、
   前記ｎ個の第１の歪センサは、タイヤ軸芯を中心とした一つの円周線上でタイヤ周方向に間隔を隔てて取り付き、かつ前記ｎ個の第２の歪センサは、前記ｎ個の第１の歪センサとはタイヤ赤道面を挟んで向かい合う対称位置に取り付く一方、
   前記第１、第２の歪センサは、それぞれ磁石とこの磁石に対向する磁気センサ素子とを有し、かつセンシングのゲインが最大となるゲイン最大線のタイヤ半径方向線に対する角度θが２０〜７０°、しかも各ゲイン最大線がタイヤ周方向の同一方向に傾斜するように配されるとともに、
   第１の歪センサにおける磁石と磁気センサ素子とのタイヤ半径方向の位置関係を、第２の歪センサにおける磁石と磁気センサ素子とのタイヤ半径方向の位置関係と逆にしたことを特徴とする空気入りタイヤに作用する力の推定方法。
2. 第１、第２の歪センサ群は、互いに対称位置で向かい合う第１、第２の歪センサを一対としたｎ組の歪センサ対を構成するとともに、
   前記演算ステップは、各歪センサ対をなす第１の歪センサのセンサ出力と第２の歪センサのセンサ出力とを平均することによりｎ個の平均センサ出力を求めるとともに、このｎ個の平均センサ出力に基づいて力を推定することを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤに作用する力の推定方法。
3. 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、横力および上下力の何れか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、
   一方側のサイドウォール部に、取り付く３個以上のｎ個の第１の歪センサからなる第１の歪センサ群と、他方側のサイドウォール部に取り付くｎ個の第２の歪センサからなる第２の歪センサ群とを具え、
   前記ｎ個の第１の歪センサは、タイヤ軸芯を中心とした一つの円周線上でタイヤ周方向に間隔を隔てて取り付き、かつ前記ｎ個の第２の歪センサは、前記ｎ個の第１の歪センサとはタイヤ赤道面を挟んで向かい合う対称位置に取り付く一方、
   前記第１、第２の歪センサは、それぞれ磁石とこの磁石に対向する磁気センサ素子とを有し、かつセンシングのゲインが最大となるゲイン最大線のタイヤ半径方向線に対する角度θが２０〜７０°、しかも各ゲイン最大線がタイヤ周方向の同一方向に傾斜するように配されるとともに、
   第１の歪センサにおける磁石と磁気センサ素子とのタイヤ半径方向の位置関係を、第２の歪センサにおける磁石と磁気センサ素子とのタイヤ半径方向の位置関係と逆にしたことを特徴とする空気入りタイヤ。

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