JP2012122813A - タイヤに作用する力の推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤに作用する前後力、横力、上下力の推定精度を向上させる。
【解決手段】一方側のサイドウォール部３Ａに、同一円周線ｊ上で間隔を隔てて取り付く３個以上ｎ個の歪センサ１０を用いる。歪センサ１０は、磁石１１と磁気センサ素子１２とを有し、ゲイン最大線Ｎの角度θは２０〜７０°しかも各ゲイン最大線Ｎが同一方向に傾斜する。所定のタイヤ回転角度位置Ｑにおいて、各歪センサ１０によってタイヤ歪を同時に測定することによりｎ個のセンサ出力Ｖ_１〜Ｖ_ｎをうる歪測定ステップと、それを変位距離Ｌ_１〜Ｌ_ｎに換算する変位距離換算ステップと、個のｎ個の変位距離Ｌ_１〜Ｌ_ｎ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。
【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に関する。
に関する。

近年、タイヤの一方側のサイドウォール部に３個以上の歪センサ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３つの同時のセンサ出力Ｖ_１〜Ｖ_３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Ｆ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１参照。）。

この技術では、前記３分力Ｆを、センサ出力Ｖ_１〜Ｖ_ｎを変数とした下記の行列式を用いて算出している。なお式中のＡ_１〜Ａ_３、Ｂ_１〜Ｂ_３、Ｃ_１〜Ｃ_３、Ｄ_１〜Ｄ_３は、定数であって、事前の荷重付加試験によって得られる。
┌Ｆｘ┐ ┌Ａ_１Ｂ_１ Ｃ_１┐−１ ┌Ｖ_１−Ｄ_１┐
│Ｆｙ│ ＝│Ａ_２Ｂ_２ Ｃ_２│ ×│Ｖ_２−Ｄ_２│
└Ｆｚ┘ └Ａ_３Ｂ_３ Ｃ_３┘ └Ｖ_３−Ｄ_３┘

しかし、前記３分力Ｆをセンサ出力Ｖ_１〜Ｖ_３の一次式を用いて推定させた場合には、推定値と実データとの相関が低くなり推定精度が低下するという問題がある。

そこで本発明者が研究した結果、歪センサとして磁石と磁気センサ素子との組合せ体を用いた場合には、磁気センサ素子の磁石からの変位距離と、その時得られるセンサ出力との間には、図４にプロットしたように非線形の関係があり、このことが前記推定精度の低下原因となっていることが判明した。

そこで、より推定精度を高めるために、下記式のように、３個以上のｎ個のセンサ出力Ｖ_１〜Ｖ_ｎを用い、各センサ出力Ｖ_１〜Ｖ_ｎの２乗の項を含む２次式によって前記３分力Ｆを推定することが提案される。
Ｆ＝ Ｑ_１・Ｖ_１ ^２＋Ｑ_２・Ｖ_２ ^２＋・・・＋Ｑ_ｎ・Ｖ_ｎ ^２
＋Ｑ_ｎ＋１・Ｖ_１＋Ｑ_ｎ＋２・Ｖ_２＋・・・＋Ｑ_２ｎ・Ｖ_ｎ
＋Ｑ_０ −−−（３）
（式中、Ｑ_０〜Ｑ_２ｎは、事前の荷重付加試験によって得られる定数）

しかしながらかかる場合、説明変数の数が倍増するため、誤差が多く発生し、推定精度を充分満足しうるレベルまで高めることが難しい。しかも説明変数の増加により、演算器に大きなメモリが必要となるなど大容量の計算機が必要となりコストの上昇を招く。

特開２００５−１２６００８号公報

そこで本発明は、測定したセンサ出力を、いったんタイヤ歪の変位距離に換算し、しかる後この変位距離に基づいて力の推定値を求めることを基本として、変位距離の一次式を用いながらも、３分力を高精度で推定しうるタイヤに作用する力の推定方法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を用いて、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、
磁石とこの磁石に対向する磁気センサ素子とを具える３個以上のｎ個の歪センサからなり、かつ各歪センサが、タイヤの一方側のサイドウォール部に、タイヤ軸心を中心とした同一円周線上でタイヤ周方向に間隔を隔てて取り付くとともに、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た歪センサ群と、
タイヤの回転角度位置を測定する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、前記歪センサ群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ｎ個のセンサ出力Ｖ_１〜Ｖ_ｎをうる歪測定ステップと、
各センサ出力Ｖ_１〜Ｖ_ｎを、タイヤ歪の変位距離Ｌ_１〜Ｌ_ｎに換算する変位距離換算ステップと、
この換算ステップにより換算されたｎ個の変位距離Ｌ_１〜Ｌ_ｎ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ことを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記演算ステップは、変位距離Ｌ_１〜Ｌ_ｎを変数とした下記の一次式を推定式（１）としてタイヤに作用する力の推定値Ｆを求めることを特徴としている。 Ｆ＝ｋ_１・Ｌ_１＋ｋ_２・Ｌ_２＋・・・＋ｋ_ｎ・Ｌ_ｎ＋ｋ_０ −−−（１）
（式中のｋ_０〜ｋ_ｎは定数）

又請求項３の発明では、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を用いて、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、
磁石とこの磁石に対向する磁気センサ素子とを具える３個以上のｎ個の第１の歪センサからなり、かつ各第１の歪センサが、タイヤの一方側のサイドウォール部に、タイヤ軸心を中心とした同一円周線上でタイヤ周方向に間隔を隔てて取り付くとともに、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た第１の歪センサ群と、
磁石とこの磁石に対向する磁気センサ素子とを具える前記ｎ個の第２の歪センサからなり、かつ各第２の歪センサが、タイヤの他方側のサイドウォール部に、タイヤ軸心を中心とした同一円周線上でタイヤ周方向に間隔を隔てて取り付くとともに、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前記第１の歪センサのゲイン最大線と同方向に傾斜するように配された第２の歪センサ群と
タイヤの回転角度位置を測定する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の歪センサ群の第１、第２の歪センサによってタイヤ歪を同時に測定することにより２ｎ個のセンサ出力Ｖ_１〜Ｖ_２ｎをうる歪測定ステップと、
各センサ出力Ｖ_１〜Ｖ_２ｎを、タイヤ歪の変位距離Ｌ_１〜Ｌ_２ｎに換算する変位距離換算ステップと、
この換算ステップにより換算された２ｎ個の変位距離Ｌ_１〜Ｌ_２ｎ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ことを特徴としている。

又請求項４の発明では、前記演算ステップは、変位距離Ｌ_１〜Ｌ_２ｎを変数とした下記の一次式を推定式（２）としてタイヤに作用する力の推定値Ｆを求めることを特徴としている。
Ｆ＝ｋ_１・Ｌ_１＋ｋ_２・Ｌ_２＋・・・＋ｋ_２ｎ・Ｌ_２ｎ＋ｋ_０ −−−（２）
（式中のｋ_０〜ｋ_２ｎは定数）

又請求項５の発明では、前記第１、第２の歪センサは、実質的に同じ位相位置に設けられることを特徴としている。

本発明は叙上の如く、歪測定ステップによって測定したセンサ出力を、いったんタイヤ歪の変位距離に換算し、しかる後この変位距離に基づいて力の推定値を求めている。これにより、センサ特性の影響、即ち変位距離とセンサ出力との間の非線形の影響を抑えることができ、一次式を用いながらも、高精度の３分力の推定式を得ることができ、推定精度を向上しうる。

第１の発明の力の推定方法に用いる空気入りタイヤを示す断面図である。 （Ａ）は歪センサの一実施例を示す平面図、（Ｂ）はそのゲイン最大線の傾斜の向きを示す側面図である。 歪センサの配置を説明する略図である。 歪センサにおける磁気センサ素子の磁石からの変位距離とセンサ出力との関係を示すグラフである。 第２の発明の力の推定方法に用いる空気入りタイヤにおける歪センサの取り付け方向を説明する略図である。 前後力が作用したときの各センサ位置におけるタイヤ歪みを説明する概念図である。 横力が作用したときの各センサ位置におけるタイヤ歪みを説明する概念図である。 前後力が作用したときの各センサ位置におけるタイヤ歪みを説明する概念図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１に第１発明の力の推定方法に用いる空気入りタイヤの一実施例の断面図を示す。図１において、本例の空気入りタイヤ１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。

又前記空気入りタイヤ１には、少なくとも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個の歪センサ１０からなる歪センサ群が取り付けられる。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。

本例では図３に概念的に示すように、６個（ｎ＝６）の歪センサ１０が、タイヤ軸芯ｉを中心とした同一円周線ｊ上に、例えば等間隔を隔てて取り付けられる場合が例示される。

ここで、前記歪センサ１０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ｈ１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ｈ１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、前記歪センサ１０は、図２（Ａ）に示すように、１つの磁石１１と、この磁石１１のＮ極側に間隔を有して向き合う１つの磁気センサ素子１２とを具え、本例では前記磁石１１と磁気センサ素子１２とを弾性材１３を介して一体化したブロック状のモールド体２０として形成されている。なお図中の符号Ｎは、歪センサ１０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Ｎを意味する。前記磁気センサ素子１２としては、ホール素子、及びＭＲ素子（磁気抵抗効果素子）、ＶＭＦ−ＭＩ素子、ＶＭＦ−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。又前記歪センサ１０では、サイドウォール部３の動きに追従して柔軟に弾性変形しうることが重要であり、そのために、前記弾性材１３として各種のゴム弾性材料が採用される。特に、熱可塑性エラストマ（ＶＰＥ）は、注型成形や射出成形等のプラスチック成形が可能であり、前記歪センサ１０を製造するという観点から好適に採用できる。

又前記歪センサ１０は、図２（Ｂ）に示すように、各ゲイン最大線Ｎのタイヤ半径方向線に対する角度θが、２０〜７０°の範囲、好ましくは３０〜６０°、さらに好ましくは４０〜５０°であって、しかも各ゲイン最大線Ｎは、タイヤ周方向に対して同方向に傾斜している。本例では、各歪センサ１０の角度θは等しく、又各歪センサ１０のゲイン最大線Ｎは、タイヤ半径方向外側に向かってタイヤ回転方向Ｓ側に傾斜している。

次に、このような磁気センサ素子１２を用いた歪センサ１０においては、磁気センサ素子１２の磁石１１からの変位距離Ｌ（図２（Ａ）に示す。）を縦軸ｙ、センサ出力Ｖを横軸ｘとした前記図３に示すように、前記変位距離Ｌとその時のセンサ出力Ｖとには非線形の関係がある。そしてこれが原因し、センサ出力Ｖの一次式を用いた推定式にて３分力Ｆを推定した場合、推定値と実データとの相関が低くなり、推定精度を低下させている。

そこで本発明では、前記センサ出力Ｖから換算した変位距離Ｌを用いて３分力Ｆの推定式を設定する。前記変位距離Ｌの換算式としては、直線近似以外の例えば多項式近似、指数近似、累乗近似が使用しうるが、特にセンサの特性上、累乗近似が好適に採用しうる。なお同図には、下記の累乗近似式にて近似させた場合が示される。
Ｌ＝５８８．１２・Ｖ^{−０．５９３７} −−−（３）

次に、前記３分力Ｆ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、
（ア） 所定のタイヤ回転角度位置Ｑにおいて、前記歪センサ群の各歪センサ１０によってタイヤ歪を同時に測定することによりｎ個のセンサ出力Ｖ_１〜Ｖ_ｎをうる歪測定ステップと、
（イ） 各センサ出力Ｖ_１〜Ｖ_ｎを、変位距離Ｌ_１〜Ｌ_ｎに換算する変位距離換算ステップと、
（ウ） この換算ステップにより換算されたｎ個の変位距離Ｌ_１〜Ｌ_ｎに基づいて、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、上下力Ｆｚの何れか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、各前記歪センサ１０によってタイヤ歪を同時に測定する。これにより、ｎ個のセンサ出力Ｖ_１〜Ｖ_ｎをうることができる。本例では、図３に例示する如く、タイヤ軸芯ｉを通って接地面に向かって垂直に下した基準線Ｘ０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Ｓ側をプラス（＋）とする）において、１つの基準歪センサ１０Ｒ（ｎ個の歪センサ１０から任意に選ぶことができる。）が所定角度γ位置、例えば＋４５°の角度位置Ｐを通過する時の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、例えば前記角度γが０°の時、＋１５°の時、或いは＋３０°の時など、タイヤ回転角度位置Ｑを適宜設定できる。又角度位置Ｐを１度毎に違えることにより３６０個のタイヤ回転角度位置Ｑを設定することができ、かかる場合には、１度毎に歪測定ステップが行われる。

次に、前記変位距離換算ステップでは、各センサ出力Ｖ_１〜Ｖ_ｎを、換算式を用いて変位距離Ｌ_１〜Ｌ_ｎに換算する。換算式としては、歪センサ１０の性能試験によってセンサ出力Ｖと変位距離Ｌとの関係を求め、それを周知の手法、例えば累乗近似式等で近似させることにより容易にうることができる。なお各歪センサ１０が同一仕様である場合、一つの換算式で代用させることができるが、厳密には歪センサ毎にその特性は相違し、従って、歪センサ毎に換算式を設定するのも好ましい。

次に、前記演算ステップでは、換算した前記ｎ個の変位距離Ｌを用い、事前に求めた前後力Ｆｘと変位距離Ｌとの関係式（推定式）、横力Ｆｙと変位距離Ｌとの関係式（推定式）、上下力Ｆｚと変位距離Ｌとの関係式（推定式）から、ぞれぞれの推定値を演算して求める。

このとき本発明のように、前記変位距離Ｌを変数とすることで、変位距離Ｌの一次式を用いた場合にも、高精度の推定式を得ることができる。具体的には、前後力Ｆｘの推定式（１ｘ）、横力Ｆｙの推定式（１ｙ）、上下力Ｆｚの推定式（１ｘ）として、下記の如き変位距離Ｌ_１〜Ｌ_ｎの一次式が使用できる。
Ｆｘ＝ｋｘ_１・Ｌ_１＋ｋｘ_２・Ｌ_２＋・・・＋ｋｘ_ｎ・Ｌ_ｎ＋ｋｘ_０ −−−（１ｘ）
Ｆｙ＝ｋｙ_１・Ｌ_１＋ｋｙ_２・Ｌ_２＋・・・＋ｋｙ_ｎ・Ｌ_ｎ＋ｋｙ_０ −−−（１ｙ）
Ｆｚ＝ｋｚ_１・Ｌ_１＋ｋｚ_２・Ｌ_２＋・・・＋ｋｚ_ｎ・Ｌ_ｎ＋ｋｚ_０ −−−（１ｚ）
式中のＫｘ_０〜Ｋｘ_ｎ、Ｋｙ_０〜Ｋｙ_ｎ、Ｋｚ_０〜Ｋｚ_ｎはそれぞれ定数である。

ここで、前記推定式（１ｘ）〜（１ｚ）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によって求めることができる。すなわち、前記空気入りタイヤ１を用い、このタイヤ１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ｎ個の歪センサ１０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Ｖ_１〜Ｖ_ｎを、前記センサ特性によって定まる前記換算式を用いて変位距離Ｌ_１〜Ｌ_ｎに換算する。そして前記荷重付加試験における入力であるＦｘ、Ｆｙ、Ｆｚを目的変数とし、出力である変位距離Ｌ_１〜Ｌ_ｎを説明変数として、回帰分析することで、上記定数Ｋｘ_０〜Ｋｘ_ｎ、Ｋｙ_０〜Ｋｙ_ｎ、Ｋｚ_０〜Ｋｚ_ｎをタイヤ回転角度位置Ｑ毎に求めることができる。なお前述の如く、タイヤ回転角度位置Ｑを１°毎に設定する場合には、前後力Ｆｘの推定式（１）、横力Ｆｙの推定式（２）、上下力Ｆｚの推定式（３）は、それぞれ３６０個形成される。

次に、第２発明の力の推定方法を、それに用いる空気入りタイヤ１とともに説明する。なお便宜上、第１発明に用いる空気入りタイヤ１を第１実施形態のタイヤ、第２発明に用いる空気入りタイヤ１を第２実施形態のタイヤという場合がある。第２実施形態のタイヤでは、図５に示すように、一方側のサイドウォール部３Ａに、ｎ個の第１の歪センサ１０Ａからなる第１の歪センサ群が取り付けられるとともに、他方側のサイドウォール部３Ｂにもｎ個の第２の歪センサ１０Ｂからなる第２の歪センサ群が取り付けられる。又第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂは、それぞれ円周線ｊＡ、ｊＢ上に例えば等間隔を隔てて配されており、特に本例では、第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂが、実質的に同じ位相位置に設けられる場合が例示されている。なお前記第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂのゲイン最大線Ｎは、その角度θ、及び傾斜方向は、互いに等しく設定されている。同図にはｎ＝４の場合が示される。

ここで、前記「第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂが、実質的に同じ位相位置に設けられる」とは、以下のように定義される。例えば前記座標系において、前記基準線Ｘ０からプラス側に順次並ぶ１番目〜ｎ番目の第１の歪センサ１０Ａ１〜１０Ａｎにおける位相角度をα１〜αｎとし、かつ１番目〜ｎ番目の第２の歪センサ１０Ｂ１〜１０Ｂｎにおける位相角度をβ１〜βｎとするとき、同じ番目同士の位相角度の差、すなわち｜α１−β１｜、｜α２−β２｜・・・｜αｎ−βｎ｜が、それぞれ５°以下の場合を、実質的に同じ位相位置にあるという。

次に、この第２実施形態のタイヤを用いた力の推定方法を説明する。この推定方法も、歪測定ステップと、変位距離換算ステップと、演算ステップとを含んで構成される。なお前記歪測定ステップと、変位距離換算ステップとは、第１発明の場合と実質的に同様であり、センサ出力Ｖの数がｎ個から２ｎ個に増えた点、及びセンサ出力Ｖから換算する変位距離Ｌの数がｎ個から２ｎ個に増えた点が相違している。

次に、前記演算ステップでは、２ｎ個の変位距離Ｌ_１〜Ｌ_２ｎに基づいて、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、上下力Ｆｚの何れかの推定値を演算して求める。具体的には、変位距離Ｌ_１〜Ｌ_２ｎを変数とした下記の一次の推定式を用いて求める。
Ｆｘ＝ｋｘ_１・Ｌ_１＋ｋｘ_２・Ｌ_２＋・・・＋ｋｘ_２ｎ・Ｌ_２ｎ＋ｋｘ_０ −−−（２ｘ）
Ｆｙ＝ｋｙ_１・Ｌ_１＋ｋｙ_２・Ｌ_２＋・・・＋ｋｙ_２ｎ・Ｌ_２ｎ＋ｋｙ_０ −−−（２ｙ）
Ｆｚ＝ｋｚ_１・Ｌ_１＋ｋｚ_２・Ｌ_２＋・・・＋ｋｚ_２ｎ・Ｌ_２ｎ＋ｋｚ_０ −−−（２ｚ）
式中のＫｘ_０〜Ｋｘ_２ｎ、Ｋｙ_０〜Ｋｙ_２ｎ、Ｋｚ_０〜Ｋｚ_２ｎはそれぞれ定数である。

なお前記定数は、第１発明の場合と同様、事前の荷重付加試験によって、タイヤ回転角度位置Ｑ毎に求めることができる。

そして、第２発明の如く構成した場合には、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、上下力Ｆｚの推定精度をさらに高めることができる。

その理由は、例えば図６に示すタイヤ回転角度位置Ｑ（第１の歪センサ１０Ａ１の位相角度α１が例えば４５°となるタイヤ回転角度位置）において、タイヤに前後力Ｆｘが作用したとき、同図６に概念的に示すように、一方側のサイドウォール部３Ａでは、１番目〜４番目の全ての第１の歪センサ１０Ａ１〜１０Ａ４で引張歪が検出され、又他方側のサイドウォール部３Ｂでも、１番目〜４番目の全ての第２の歪センサ１０Ｂ１〜１０Ｂ４で引張歪が検出される。

これに対して、図７に概念的に示すように、タイヤに横力Ｆｙが作用したとき、一方側のサイドウォール部３Ａでは、１番目〜４番目の全ての第１の歪センサ１０Ａ１〜１０Ａ４で圧縮歪が検出され、又他方側のサイドウォール部３Ｂでは、１番目〜４番目の全ての第２の歪センサ１０Ｂ１〜１０Ｂ４で引張歪が検出される。又図８に概念的に示すように、タイヤ１に上下力Ｆｚが作用したとき、一方側のサイドウォール部３Ａでは、１番目、４番目の第１の歪センサ１０Ａ１、１０Ａ４で圧縮歪が検出され、又２番目、３番目の第１の歪センサ１０Ａ２、１０Ａ３では引張歪が検出される。又他方側のサイドウォール部３Ｂでは、１番目、４番目の第１の歪センサ１０Ｂ１、１０Ｂ４で圧縮歪が検出され、又２番目、３番目の第２の歪センサ１０Ｂ２、１０Ｂ３では引張歪が検出される。

表１に、その結果をまとめて示すように、第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂを用いた場合には、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、上下力Ｆｚにおいて、それぞれ異なった出力形態をうることが可能となる。その結果、前後力Ｆｘと変位距離Ｌ_１〜Ｌ_２ｎとの相関性、横力Ｆｙと変位距離Ｌ_１〜Ｌ_２ｎとの相関性、上下力Ｆｚと変位距離Ｌ_１〜Ｌ_２ｎとの相関性をそれぞれ高めることが可能となり、各関係式の精度、すなわち前後力、横力、上下力の推定精度を向上させることができるのである。なお第１発明のように、一方側のサイドウォール部３のみに取り付く歪センサ１０を用いた場合には、前後力Ｆｘと横力Ｆｙとで出力形態が同じとなるため、事前の荷重付加試験のデータを分析して推定式を求める際に、歪みが前後力由来のものか横力由来のものかが不明瞭となるため、第２発明の場合に比して、推定精度は劣ることとなる。

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

（１） 図３に示すように、一方側のサイドウォール部に、６個（ｎ＝６）の歪センサ１０を、同一円周線ｊ上に周方向に等間隔を隔てて取り付けた空気入りタイヤ（サイズ２４５／４０Ｒ１８）を試作した。各歪センサ１０は、１つの磁石と１つの磁気センサ素子（ホール素子−−Ｍｅｌｘｉｓ社製のホールＩＣ：MLX90251）とをゴム弾性材で一体化したモールド体を使用し、そのゲイン最大線Ｎのタイヤ半径方向線に対する角度θは、何れも４５°で一定、しかも半径方向外側に向かってタイヤ回転方向Ｓ側に傾斜している。

そして第１発明の推定方法に基づき、時速２０ｋｍ／ｈで走行するタイヤに対し、タイヤの回転角度１°毎（タイヤ回転角度位置が１°毎に３６０個設定されている）に、各歪センサ１０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Ｖ_１〜Ｖ_６を、それぞれ変位距離Ｌ_１〜Ｌ_６に換算した。そしてこの変位距離Ｌ_１〜Ｌ_６により、事前に求めた前記（１ｘ）〜（１ｚ）の一次式の推定式を用いて、タイヤの回転角度１°毎に、３分力の推定値を演算して求め、６分力計を用いて実際に測定した３分力の実測値との差のバラツキを３σ（σ：標準偏差）で評価した。３σが小さいほど、実測値とのバラツキが少なく良好である。なお標準偏差は、力を４５水準に振り、各水準で１秒間計測した４５０００点の標本で構成されたデータから求めている。なお比較例Ａ１では、センサ出力Ｖ_１〜Ｖ_６を変数とした一次の推定式を用いて３分力を推定している。又比較例Ａ２では、センサ出力Ｖ_１〜Ｖ_６を変数とした二次の推定式（式（３）参照）を用いて３分力を推定している。

（２） 図５に示すように、一方側、他方側のサイドウォール部に、それぞれ３個（ｎ＝３）の歪センサ１０を同一円周線ｊ上に周方向に等間隔を隔てて取り付けた空気入りタイヤ（サイズ２４５／４０Ｒ１８）を試作した。各歪センサ１０とも上記と同仕様であり、ゲイン最大線Ｎは、半径方向外側に向かってタイヤ回転方向Ｓ側に角度４５°（＝θ）で傾斜するとともに、一方側のサイドウォール部に配される歪センサ１０と、他方側のサイドウォール部に配される歪センサ１０とは、同位相位置に設けられている。

そして第２発明の推定方法に基づき、上記と同速度で走行するタイヤに対し、タイヤの回転角度１°毎（タイヤ回転角度位置が１°毎に３６０個設定されている）に、各歪センサ１０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Ｖ_１〜Ｖ_６を、それぞれ変位距離Ｌ_１〜Ｌ_６に換算した。そしてこの変位距離Ｌ_１〜Ｌ_６により、事前に求めた前記（１）〜（３）の一次式の推定式を用いて、タイヤの回転角度１°毎に、３分力の推定値を演算して求め、６分力計を用いて実際に測定した３分力の実測値との差のバラツキを３σ（σ：標準偏差）で評価した。３σが小さいほど、実測値とのバラツキが少なく良好である。なお標準偏差は、力を４５水準に振り、各水準で１秒間計測した４５０００点の標本で構成されたデータから求めている。なお比較例Ｂ１では、センサ出力Ｖ_１〜Ｖ_６を変数とした一次の推定式を用いて３分力を推定している。又比較例Ｂ２では、センサ出力Ｖ_１〜Ｖ_６を変数とした二次の推定式を用いて３分力を推定している。

表２に示すように、実施例の推定方法は、推定精度を向上しうるのが確認できる。

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

Claims (5)

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を用いて、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、
   磁石とこの磁石に対向する磁気センサ素子とを具える３個以上のｎ個の歪センサからなり、かつ各歪センサが、タイヤの一方側のサイドウォール部に、タイヤ軸心を中心とした同一円周線上でタイヤ周方向に間隔を隔てて取り付くとともに、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た歪センサ群と、
   タイヤの回転角度位置を測定する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、前記歪センサ群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ｎ個のセンサ出力Ｖ_１〜Ｖ_ｎをうる歪測定ステップと、
   各センサ出力Ｖ_１〜Ｖ_ｎを、タイヤ歪の変位距離Ｌ_１〜Ｌ_ｎに換算する変位距離換算ステップと、
   この換算ステップにより換算されたｎ個の変位距離Ｌ_１〜Ｌ_ｎ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ことを特徴とするタイヤに作用する力の推定方法。
2. 前記演算ステップは、変位距離Ｌ_１〜Ｌ_ｎを変数とした下記の一次式を推定式（１）としてタイヤに作用する力の推定値Ｆを求める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。
   Ｆ＝ｋ_１・Ｌ_１＋ｋ_２・Ｌ_２＋・・・＋ｋ_ｎ・Ｌ_ｎ＋ｋ_０ −−−（１）
   （式中のｋ_０〜ｋ_ｎは定数）
3. 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を用いて、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、
   磁石とこの磁石に対向する磁気センサ素子とを具える３個以上のｎ個の第１の歪センサからなり、かつ各第１の歪センサが、タイヤの一方側のサイドウォール部に、タイヤ軸心を中心とした同一円周線上でタイヤ周方向に間隔を隔てて取り付くとともに、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た第１の歪センサ群と、
   磁石とこの磁石に対向する磁気センサ素子とを具える前記ｎ個の第２の歪センサからなり、かつ各第２の歪センサが、タイヤの他方側のサイドウォール部に、タイヤ軸心を中心とした同一円周線上でタイヤ周方向に間隔を隔てて取り付くとともに、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前記第１の歪センサのゲイン最大線と同方向に傾斜するように配された第２の歪センサ群と
   タイヤの回転角度位置を測定する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の歪センサ群の第１、第２の歪センサによってタイヤ歪を同時に測定することにより２ｎ個のセンサ出力Ｖ_１〜Ｖ_２ｎをうる歪測定ステップと、
   各センサ出力Ｖ_１〜Ｖ_２ｎを、タイヤ歪の変位距離Ｌ_１〜Ｌ_２ｎに換算する変位距離換算ステップと、
   この換算ステップにより換算された２ｎ個の変位距離Ｌ_１〜Ｌ_２ｎ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ことを特徴とするタイヤに作用する力の推定方法。
4. 前記演算ステップは、変位距離Ｌ_１〜Ｌ_２ｎを変数とした下記の一次式を推定式（２）としてタイヤに作用する力の推定値Ｆを求めることを特徴とする請求項３記載のタイヤに作用する力の推定方法。
   Ｆ＝ｋ_１・Ｌ_１＋ｋ_２・Ｌ_２＋・・・＋ｋ_２ｎ・Ｌ_２ｎ＋ｋ_０ −−−（２）
   （式中のｋ_０〜ｋ_２ｎは定数）
5. 前記第１、第２の歪センサは、実質的に同じ位相位置に設けられることを特徴とする請求項３又は４記載のタイヤに作用する力の推定方法。

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