JP2015530955A - タイヤのトレッドのトレッドデプスを求めるための方法、制御装置およびシステム - Google Patents

Abstract

本発明が対象とするのは、タイヤ（２）を有する車両（３）の動作中に、タイヤ（２）のトレッド（１）のトレッドデプスを求める方法である。この方法は、以下のステップを有する。ここでは、少なくとも１つの第１センサ（５）によって求めたデータに基づいて、タイヤ（２）を装着した車両（３）のホイール（４）の瞬時回転速度を求める。さらに、上記の少なくとも１つの第１センサ（５）とは異なる少なくとも１つの第２センサ（６）によって求めたデータに基づいて、車両（３）の瞬時速度を求める。引き続いてさらに、求めた瞬時回転速度および求めた瞬時速度に基づいて、タイヤ（２）を装着したホイール（４）の瞬時の動的な半径を求める。さらに、瞬時タイヤ温度、瞬時タイヤ空気圧および瞬時タイヤ負荷とからなるグループから選択した、タイヤ（２）の少なくとも１つの第１パラメタを求める。さらに、求めた少なくとも１つの第１パラメタに基づいて、ホイール（４）の瞬時の動的な内径を求める。ここでホイール（４）のこの内径は、ホイール中心（７）とトレッド（１）のタイヤ側の始端部（８）との間の間隔である。この方法ではさらに、求めた瞬時の動的な半径と、求めた瞬時の動的な内径とに基づいてタイヤ（２）のトレッド（１）のトレッドデプスを求める。

Description

本発明は、タイヤを有する車両の動作中に、このタイヤのトレッドのトレッドデプスを求めるための方法と、車両のタイヤのトレッドのトレッドデプスを求めるための車両用の制御装置およびシステムに関する。

WO 02/12003 A2からは、車両の複数のホイールの各ホイールの状態を監視するための装置が公知である。この装置は、コンピュータと、ホイール回転速度算出システムと、車速信号発生器とを有しており、上記のホイール回転速度算出システムは、各ホイールについて複数のホイール回転速度を形成し、かつ、上記のコンピュータに接続されており、これによってホイール毎に複数の回転速度信号をこのコンピュータに伝送する。さらに上記の装置は、コンピュータ記憶装置を有しており、このコンピュータ記憶装置には、複数のホイールのそれぞれに取り付けられたタイヤに対するタイヤ摩耗率と、装着以来のタイヤ積算距離値、現在の走行の走行距離と、平均ホイール回転速度と、車両速度信号に基づいてホイール速度を推定するためのスケーリングファクタとに関するデータが記憶されている。さらにこの装置は、上記のコンピュータ上で実行するための記憶されたプログラムを有しており、このプログラムは、許容限界外にある、妥協的な複数の動作条件を特徴付けるホイール速度を求める際に上記の記憶されたデータを参照する。

本発明の課題は、タイヤのトレッドのトレッドデプスを求めるための方法、制御装置およびシステムを提供して、タイヤを有する車両の動作中にトレッドデプスが一層良好に求められるようにすることである。

この課題は、独立請求項が対象とするものよって解決される。有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。

タイヤを有する車両の動作中にタイヤのトレッドのトレッドデプスを求める本発明の方法は、本発明の一態様において以下のようなステップを有する。ここでは、少なくとも１つの第１センサによって求めたデータに基づいて、タイヤを装着した車両のホイールの瞬時回転速度を求める。さらに、上記の少なくとも１つの第１センサとは異なる少なくとも１つの第２センサによって求めたデータに基づいて上記の車両の瞬時速度を求める。さらに、上記の求めた瞬時回転速度および求めた瞬時速度に基づいて、タイヤを装着した上記のホイールの瞬時の動的な半径を求める。さらに、瞬時タイヤ温度、瞬時タイヤ空気圧および瞬時タイヤ負荷からなるグループから選択した、上記のタイヤの少なくとも１つの第１パラメタを求める。さらに、上記の求めた少なくとも１つの第１パラメタに基づいて、ホイールの瞬時の動的な内径を求める。ここでこのホイールの内径は、ホイール中心と前トレッドのタイヤ側の始端部との間の間隔である。ここではさらに、上記の求めた瞬時の動的な半径と、求めた瞬時の動的な内径とに基づいてタイヤのトレッドのトレッドデプスを求める。

ここおよび以下で、瞬時の動的な半径とは、剛性ホイールが有するつぎのような半径のことである。すなわち、この剛性ホイールの半径は、所定の速度において、上記のタイヤを装着したホイールがこの速度において有する転がり周長と等しい転がり周長を剛性ホイールが有するようにするための半径のことである。ここで転がり周長とは、ホイールが一回転時にスリップなし進む長さのことである。さらに上記の動的な半径は、動的なホイール半径または動的な転がり半径とも称される。上記の瞬時の動的な内径とは、ホイール中心と、上記の剛性ホイールのトレッドのタイヤ側の始端部、つまり所定の速度において、上記のタイヤを装着したホイールがこの速度において有する転がり周長に等しくなるようなホイールのトレッドのタイヤ側の始端部との間の間隔のことである。

上記の実施形態による方法により、車両の動作中に、タイヤのトレッドデプスを一層良好に求めることができる。これは、殊に上記の瞬時の動的な半径を求めることと、求めた上記の少なくとも１つのパラメタに基づいて上記の瞬時の動的な内径を求めることと、これら量に基づいてトレッドデプスを求めることとによって行われる。ここでは、以下に詳しく説明するように、上記のホイールの動的な半径が、このホイールの上記の瞬時の動的な内径と、タイヤのトレッドのトレッドデプスとから成り、かつ、このホイールの上記の瞬時の動的な内径が上記の少なくとも１つのパラメタに依存するという考察から出発している。したがって上記の少なくとも１つの第１パラメタを求めることにより、このホイールの都度の瞬時の動的な内径を求めることができ、ひいては上記のトレッドデプスを、可能な限りに正確な範囲に求めることができるのである。

上記の少なくとも１つの第１センサは一般的に、回転数センサとして構成されている。すなわち、上記のホイールの瞬時回転速度は、この実施形態において少なくとも１つの回転数センサによって求めたデータに基づいて求められるのである。これにより、このホイールの回数速度を簡単かつ高い信頼性で求めることができる。

上記のホイールの瞬時回転速度の算出には一般的に、このホイールの瞬時角速度の算出が含まれている。

上記の少なくとも１つの第２センサは有利には、衛星支援位置検出センサと、レーダセンサと、ライダセンサと、超音波センサと、光学式カメラとからなるグループから選択される。これらのセンサを用いれば、回転数ベースの速度算出とは無関係に車両の瞬時速度を求めることができ、上記の瞬時の動的な半径の算出ひいてはトレッドデプスの算出に対し、独立した車両基準速度を供給することができる。

上記の方法の別の実施形態ではさらに、上記のホイールの瞬時の動的な内径の算出は、上記の車両の求めた瞬時速度に基づいて行われる。ここでは、上記のホイールの瞬時の動的な内径は、上記ですでに挙げた量に他にさらに、以下でさらに説明するように上記の瞬時速度に依存するという考察から出発している。これにより、ここで挙げた実施形態によってホイールの都度の瞬時の動的な内径をさらに改善して求めることができる。

さらに上記のホイールの瞬時の動的な内径は、タイヤのタイプおよび／またはタイヤの製造後経過年数に基づいて求めることができる。これらのパラメタもホイールの内径に影響を及ぼすことがあり、したがって有利には上記の内径を求める際にも考慮される。

上記のホイールの瞬時の動的な内径の算出は、例えば、記憶装置に格納された少なくとも１つの特性曲線を用いて行われる。この少なくとも１つの特性曲線は、ホイールの少なくとも１つの第１パラメタとホイールの内径との間、車両の速度とホイールの内径との間、タイヤタイプとホイールの内径との間、および／または、タイヤの製造後経過年数とホイールの内径との間の関係を表す。

上記の少なくとも１つの特性曲線は、上記のホイールのモデルをベースにすることができる。すなわち、上で挙げた複数の量と、ホイールの内径との間の関係は、この実施形態においてすでに記憶装置に前もって格納されているのである。また上記の少なくとも１つの特性曲線は、車両の走行動作中に求めることができる。したがって最後に挙げた実施形態では、各特性曲線はまず学習フェーズにおいて、一般的には新しいホイールを車両に取り付けた後に求められ、以降は上記の瞬時の動的な内径を求めるために使用されるのである。

上記の方法の別の実施形態ではさらに、車両の瞬時加速度と、車両の瞬時ヨーレートと、瞬時操舵角と、車両の駆動原動機の瞬時回転トルクと、車両の制動装置の動作状態とからなるグループから選択した少なくとも１つの第２パラメタを求める。この実施形態では、求めたこの少なくとも１つの第２パラメタに依存して、タイヤのトレッドのトレッドデプスを求める。ここでは、駆動スリップないしは制動スリップの影響が小さく、かつ、車両が直線的に運動する走行状況中に、可能な限り正確な範囲で上記のトレッドデプスを求めることができるという考察から出発している。上で挙げたパラメタを用いれば、このような走行状況を容易に識別することができ、さらに駆動スリップないし制動スリップおよび路面の湾曲の影響を補償することができる。

さらに、上記のタイヤのトレッドの求めたトレッドデプスが、あらかじめ設定した第１閾値を下回る場合、警告メッセージを出力することができる。この警告の出力はこの車両内で行うことができる。これにより、車両の搭乗者には、殊に車両のドライバには、トレッドデプスが小さいことを示すことができる。さらにこの警告は、車両間通信装置を用いて別の車両に通知することが可能である。

さらに、上記の方法の一実施形態では、上記のタイヤのトレッドの求めたトレッドデプスが、あらかじめ設定した第２閾値を下回る場合、サービス施設に自動的に通知を行うことができる。あらかじめ設定した第２閾値は、あらかじめ設定した第１閾値と同じとするかまたはとこれとは異なるようにすることが可能である。これにより、例えば、タイヤ交換のための期日取り決めを自動的に開始することができる。

上記の方法の別の一実施形態では、上記の車両の少なくとも１つのドライバアシストシステムに、タイヤのトレッドの求めたトレッドデプスを伝送する。これにより、上記の求めたトレッドデプスは、この実施形態において少なくとも１つのドライバアシストシステムに供給される。これにより、ドライバアシストシステムの動作を都度求めたトレッドデプスに適合させることができる。ここでこの少なくとも１つのドライバアシストシステムは、例えば、ＡＢＳ、走行ダイナミック制御システム、殊に電子式スタビリティプログラムおよび非常ブレーキからなるグループから選択される。

本発明はさらに、車両のタイヤのトレッドのトレッドデプスを求めるための、車両用の制御装置に関する。この制御装置は、少なくとも１つの受信装置を有しており、この受信装置は、瞬時タイヤ温度と、瞬時タイヤ空気圧と、瞬時タイヤ負荷とからなるグループから選択されるタイヤの少なくとも１つの第１パラメタ、タイヤを装着した車両のホイールの瞬時回転速度、ならびに、車両の瞬時速度を受信するように構成されている。さらに、上記の制御装置は、第１算出装置を有しており、この第１算出装置は、受信した瞬時回転速度と、受信した瞬時速度とに基づいて、タイヤを装着したホイールの瞬時の動的な半径を求めるように構成されている。さらに上記の制御装置は第２算出装置を有しており、この第２算出装置は、受信した少なくとも１つの第１パラメタに基づいて、ホイールの瞬時の動的な内径を求めるように構成されている。ここでこのホイールの内径は、ホイール中心と、トレッドのタイヤ側の始端部との間の間隔である。さらに上記の制御装置は、第３算出装置を有しており、この第３算出装置は、求めた瞬時の動的な半径と、求めた瞬時の動的の内径とに基づいて、タイヤのトレッドのトレッドデプスを求めるように構成されている。

上記の制御装置は、上記の車両用の独立した制御装置として構成するかまたは別の制御装置の、例えばＡＢＳまたは走行ダイナミックシステムの制御装置の構成部分とすることが可能である。

さらに本発明は、車両のタイヤのトレッドのトレッドデプスを求めるための車両用のシステムに関する。このシステムは、上で挙げた実施形態に記載した制御装置と、少なくとも１つのホイールユニットとを有する。この少なくとも１つのホイールユニットは、タイヤに配置可能であり、かつ、温度センサと、圧力センサと、タイヤ負荷センサとからなるグループから選択される少なくとも１つのセンサを有している。

トレッドデプスを求めるための上記の制御装置およびシステムは、対応する方法に関連してすでに挙げた複数の利点を有している。これらの利点については、繰り返しを避けるため、ここでは再度説明しないが、これらの利点は殊に本発明の方法を実施するのに好適であり、このことは上記の複数の実施形態および発展形態についても当てはまり得る。このために上記の制御装置およびシステムは、別の適当な装置ないしはコンポーネントを有し得る。

以下では添付の図面に基づき、本発明の複数の実施形態を詳しく説明する。

第１実施形態にしたがい、タイヤのトレッドのトレッドデプスを求めるための方法の流れ図である。 第２実施形態にしたがい、タイヤのトレッドのトレッドデプスを求めるための方法の流れ図である。 一実施形態にしたがい、タイヤのトレッドのトレッドデプスを求めるための制御装置を有する車両を示す図である。 図３Ａに示した車両のホイールの概略断面図である。 一実施形態にしたがい、タイヤのトレッドのトレッドデプスを求めるためのシステムを示す図である。

図１には、第１実施形態にしたがい、タイヤを有する車両の動作中に、このタイヤのトレッドのトレッドデプスを求めるための方法の流れ図が示されている。この車両は一般的には自動車であり、例えば乗用車または貨物自動車である。

ステップ５０では、少なくとも１つ第１センサによって求めたデータに基づいて、タイヤを装着した車両のホイールの瞬時回転速度が求められる。例えば、ホイールの瞬時角速度ωが求められる。上記の少なくとも１つの第１センサはこのため、有利には回転数センサとして構成されている。

ステップ６０では、上記の少なくとも１つの第１センサとは異なる少なくとも１つの第２センサによって求めたデータに基づき、車両の瞬時速度ｖ_refが、すなわち車両の長手方向速度が求められる。この瞬時速度ｖ_refの算出には一般的に、上記の少なくとも１つの第２センサによって求めたデータに基づいて、所定の時間間隔内に進んだこの車両の走行距離を算出することが含まれている。上記の少なくとも１つの第２センサはこのため、例えば衛星支援の位置検出センサとして構成されている。さらにこの少なくとも１つの第２センサは、レーダセンサ、ライダセンサ、超音波センサまたは光学式カメラとして構成することができ、これによって種々異なる時点に、位置固定に識別される対象体と車両との間隔が求められ、ここからこの車両が進んだ走行距離を求めることができる。

さらにステップ９０では、上記の求めた瞬時回転速度および求めた瞬時速度に基づいて、タイヤを装着したホイールの瞬時の動的な半径Ｒが求められる。これは、この実施形態において、関係式ｖ_ref＝Ｒ×ωを用いて行われ、ここでｖ_refはすでに説明したように車両の瞬時速度であり、Ｒはホイールの瞬時の動的な半径であり、ωはホイールの瞬時回転速度である。

ステップ１００ではタイヤの少なくとも１つの第１パラメタが求められ、ここでこの少なくとも１つの第１パラメタは、瞬時タイヤ温度Ｔと、瞬時タイヤ空気圧Ｐと、瞬時タイヤ負荷とからなるグループから選択される。この際に有利には上で挙げたすべてのパラメタが求められる。これらのパラメタは一般的には、別の複数の図面に関連して詳しく説明するように、タイヤに配置されたホイールユニットを用いて求められる。

さらにステップ１１０では、求めた上記の少なくとも１つの第１パラメタと、求めた瞬時速度ｖ_refと、タイヤのタイプとに基づき、ホイールの瞬時の動的な内径ｒ⁰が求められ、上記のタイヤのタイプは、例えば上記のホイールユニットの記憶装置に格納されている。ここでこのホイールの内径ｒ⁰は、ホイール中心と、上記のトレッドのタイヤ側の始端部との間の間隔である。このホイールの瞬時の動的な内径ｒ⁰は有利には、記憶装置に格納されている少なくとも１つの特性曲線を用いて求められる。

上記のホイールの瞬時の動的な内径ｒ⁰は一般的に、タイヤ温度の上昇およびタイヤ空気圧の上昇に伴って増大する。これに対してタイヤ負荷の増大は一般的に上記の瞬時の動的な内径ｒ⁰を低減させる。車両の瞬時速度が増大すると、上記の瞬時の動的な内径ｒ⁰は一般的に増大し、内径ｒ⁰のこの増大は、所定の速度領域に達すると飽和状態になる。

上で述べた複数の依存性は、上記の少なくとも１つの第１パラメタと、瞬時速度ｖ_refと、タイヤのタイプとを求めることにより、ホイールの瞬時の動的な内径ｒ⁰を求める際に考慮して補償することができる。

さらにステップ１２０では、上記の求めた瞬時の動的な半径Ｒと、求めた瞬時の動的な内径ｒ⁰とに基づき、タイヤのトレッドのトレッドデプスｔ_pが算出される。この算出は、図示の実施形態において、関係式ｖ_ref＝[ｒ⁰(ｖ_ref，Ｔ，Ｐ，タイヤ負荷、タイヤタイプ)＋ｔ_p]×ωと、ｖ_ref＝Ｒ×ωとに基づいて行われる。これらから関係式Ｒ＝ｒ⁰(ｖ_ref，Ｔ，Ｐ，タイヤ負荷、タイヤタイプ)＋ｔ_pが得られ、これらからトレッドデプスｔ_pを求めることができる。

ここでｔ_pは図示の実施形態において、すでに説明した剛性ホイールのトレッドのトレッドデプスの動的な特性に対する尺度であり、この剛性ホイールは、所定の速度において、上記のタイヤを装着したホイールがこの速度において有する転がり周長と同じ転がり周長を有する。したがって求めた上記の値は、車両の走行動作におけるトレッドデプスの特性を特徴付けているのであり、この値を求める際には、車両のホイールと同等の剛性ホイールという仮定から出発している。

一般的にステップ５０から１２０は車両の動作中に連続して実行される。すなわち、上記のトレッドデプスは、走行動作中に連続して求められるのである。この際には上記のトレッドデプスの絶対値も、前に求めた値を基準にしたトレッドデプスの相対的な変化も共に求めることができる。

上記のトレッドデプスは有利には、車両のすべてのタイヤについて求められる。すなわち、上記の瞬時回転速度と、瞬時の動的な半径と、少なくとも１つの第１パラメタと、瞬時の動的な内径の算出が、タイヤ毎ないしはホイール毎に独立して行われるのである。引き続いてこれらの値からタイヤ毎にトレッドデプスが求められる。

図２には、第２実施形態にしたがい、タイヤを有する車両の動作中に、このタイヤのトレッドのトレッドデプスを求める方法の流れ図が示されている。この車両はここでも、例えば乗用車または貨物自動車である。

ステップ５０では、図１に示した第１実施形態のステップ５０に相応して、少なくとも１つの第１センサによって求めたデータに基づいて、車両のタイヤを装着したホイールの瞬時回転速度を求める。

さらにステップ６０では、図１に示した第１実施形態のステップ６０に相応して、少なくとも１つの第１センサとは異なる少なくとも１つの第２センサによって求めたデータに基づいて、車両の瞬時速度を求める。

ステップ７０では、車両の瞬時加速度と、車両の瞬時ヨーレートと、瞬時操舵角と、車両の駆動原動機の瞬時回転トルクと、車両の制動装置の動作状態とからなるグループから選択された少なくとも１つの第２パラメタが求められる。

このためにステップ８０では、求めた少なくとも１つの第２パラメタに基づき、スリップが生じていないかまたは可能な限りに小さいスリップしか生じず、かつ、車両が実質的に直線的に走行している走行状態を、瞬時の走行状態が表しているか否かが求められる。例えば、ここでは、上記の少なくとも１つの第２パラメタが、あらかじめ設定した閾値を上回っているか否か、ないしは、車両の制動装置が現在起動されている否かが求められる。

ステップ８０において、スリップが生じていないかまたは可能な限りに小さいスリップしか生じず、かつ、車両が実質的に直線的に走行している走行状態を、瞬時の走行状態が表していないことが求められる場合、例えば、第２パラメタがあらかじめ設定した閾値を上回っている、および／または、制動装置が起動されている場合、ステップ５０，６０，７０および８０が繰り返して実行される。

これに対し、ステップ８０において、スリップが生じていないかまたは可能な限りに小さいスリップしか生じず、かつ、車両が実質的に直線的に走行している走行状態を、瞬時の走行状態を表していることが求められた場合、例えば、第２パラメタがあらかじめ設定した閾値を上回っておらず、かつ、制動装置が起動されていない場合、ステップ９０において、図１に示した実施形態のステップ９０に相応し、上記の求めた瞬時回転速度と、求めた瞬時速度とに基づいて、タイヤを装着したホイールの瞬時の動的な半径が求められる。駆動スリップないしは制動スリップの影響が少ない状況は、例えば、加速度が極めて小さい走行状況が識別される場合に得られる。すなわち、上記の長手方向加速度および横方向加速度がほぼゼロであり、上記の制動装置が起動されておらず、上記の原動機トルクも同様にほぼゼロであり、上記の車両の求めた上記の瞬時加速度の時間変化がほぼゼロであり、この車両の全ホイールの回転速度がほぼ等しい場合に得られるのである。

さらにステップ１００において、瞬時タイヤ温度と、瞬時タイヤ空気圧と、瞬時タイヤ負荷とからなるグループから選択される、上記のタイヤの少なくとも１つの第１パラメタが求められる。

ステップ１１０では、少なくとも１つの求めたパラメタに基づいてホイールの瞬時の動的な内径が求められ、またステップ１２０では、求めた瞬時の動的な半径および求めた瞬時の動的な内径に基づき、タイヤのトレッドのトレッドデプスが求められる。ステップ１００，１１０および１２０は、図１に示した第１実施形態のステップ１００，１１０および１２０にそれぞれ対応する。

さらにここで図示した実施形態において、タイヤのトレッドの上記の求めたトレッドデプスは、ステップ１３０において車両の少なくとも１つのドライバアシストシステムに、例えばＡＢＳまたはＥＳＰシステムに伝送される。

ステップ１４０では、タイヤのトレッドの上記の求めたトレッドデプスが、あらかじめ設定した閾値を、例えば２ｍｍを下回ったか否かが求められる。

上記の求めたトレッドデプスが上記のあらかじめ設定した閾値を下回っていない場合、ステップ５０ないし８０が、また場合によってはステップ９０ないし１４０が繰り返して実行される。

これに対し、上記の求めたトレッドデプスの上記のあらかじめ設定した閾値を下回っている場合、ステップ１５０においてこの車両の出力装置を用いて警告メッセージが出力される。さらにこの場合に別の複数の車両に自動的に警告メッセージを伝送する、および／または例えば期日取り決めのため、自動的にサービス施設への通知を行うことができる。

例えば、図１および２に示した本発明による方法を用いて、ホイール半径変化をタイヤ空気圧変化として、負荷変化として、または温度による変化として分類することができる。これにより、これらの作用を補償することでき、残りのホイール半径変化をトレッドデプス変化として分類することがきる。

これにより、上で説明した方法を用い、センサフュージョンアプローチに基づいて個別のタイヤトレッドデプスを求めることができる。このアプローチでは、例えば、タイヤユニットの信号、ＡＢＳ／ＥＳＰシステムの信号、およびナビゲーションシステムの信号にアクセスが行われる。さらに原動機制御部の複数の信号にもアクセスすることができ、これによって上記の算出の精度を高めることができる。

この際にさらに注意すべきであるのは、カーブ走行時のカーブ内側のホイールとカーブ外側のホイールとの間の速度差を一般的には無視できるようにすることである。このような影響は、例えばヨーレート情報および操舵角情報に基づいて補償可能であり、またはカーブの作用がまったく発生しない走行状況を識別することができ、この場合にも操舵角情報およびヨーレート情報を介して行われるか、ないしは、車両の全ホイールの回転速度がほぼ等しい場合に行われる。このために有利には、スリップの少ないないしはカーブの作用が小さい、上で説明した複数の走行状況だけを許容し、これらを所定の時間にわたって平均するフィルタプロセスを使用する。

したがって上記の方法により、トレッドデプスを推定するかないしはこれを求めるための走行動的特性に基づくアプローチが提供される。ここでは、例えば、ＧＰＳシステムを用いて測定した、あらかじめ設定した時間にわたる走行距離と、例えばＡＢＳ／ＥＳＰシステムによって測定したタイヤ回転数とが関係することを出発点としている。この関係は、殊に上記の動的なホイール半径に依存し、この動的なホイール半径それ自体は上記のトレッドデプスに依存する。

図３Ａには、車両３の少なくとも１つのホイール４に装着されているタイヤ２のトレッドのトレッドデプスを求める制御装置１１を有する車両が略示されている。

車両３は、ここに示した図において乗用車の形態の自動車であり、全部で４つのホイールを有するが、図３Ａではこれらのホイールのうち、１つのフロントホイールおよび１つのリアホイールが示されている。以下に示す複数の図に関連して、さらなる詳細を詳しく説明する。

このため、図３Ｂには、図３Ａに示した車両の複数のホイール４のうちの１つの概略断面図が示されている。

図３Ｂに示したように、ホイール４のタイヤ２は、トレッドデプスｔ_pを有しかつ破線で略示したトレッド１を有する。ホイール４の内径はｒ⁰であり、ホイール４の内径ｒ⁰は、ホイール中心７と、トレッド１のタイヤ側の始端部８との間の間隔である。したがってホイール４の内径ｒ⁰は、タイヤ２のトレッド１を含まないホイール４の半径を表しているのである。さらに図３Ｂではホイール４の転がり方向が矢印Ａによって略示されている。

図３Ｂにはさらに、タイヤ２内に配置されているホイールユニット１７が示されている。このようなタイヤユニットないしはホイールユニット１７がタイヤ接地面に、すなわち路面４８とタイヤ２との接触面に、ないしは摺動面の内側に取り付けられる場合、このタイヤユニットは、例えば加速度センサ、衝撃センサまたは圧電素子を介して、さらに路面４８とタイヤ２との間の相互作用を直接検出することができる。この場合には、タイヤ空気圧測定、場合によっては行われるタイヤ温度測定および速度測定に関連して、タイヤ接地長さ測定により、個別のタイヤ負荷を求めることができる。すなわち、このタイヤ負荷は、タイヤ接地面長さ、タイヤ空気圧、温度および速度の関数なのである。

以下に詳しく説明するように、図３Ｂに詳しく示していないホイールユニット１７の複数のセンサにより、また別に求めた複数のパラメタに基づき、この車両の動作中にタイヤ２のトレッド１の瞬時トレッドデプスを求めることができる。この瞬時トレッドデプスの値を求める際には、すでに説明したように、車両のホイールと同等の剛体ホイールを仮定することから出発する。

上記に加えて図４には、図４に詳しく示していない車両のタイヤのトレッドのトレッドデプスを求めるためのシステム１６が示されている。図３Ａおよび３Ｂと同じ機能を有するコンポーネントは、同じ参照符号で示されており、以下では再度説明しない。

システム１６は、１つの制御装置１１を有しており、また車両のホイールないしはタイヤ毎にホイールユニット１７を有している。図４では見易くするため、このようなホイールユニット１７が１つだけ示されている。

ホイールユニット１７は、各タイヤに配置することができ、また図示の実施形態では、瞬時タイヤ温度を求めるための温度センサ１８と、瞬時タイヤ空気圧を求めるための圧力センサ１９と、瞬時タイヤ負荷を求めるためのタイヤ負荷センサ２０とを１つずつ有する。さらにホイールユニット１７は、記憶装置２７を有しており、記憶装置２７には、例えば、タイヤのタイプおよび／またはタイヤの製造後経過年数についてのデータを格納することができる。殊に特徴的なタイヤ特性、例えばタイヤタイプ、製造後経過年数、サイズ、ＤＯＴナンバおよびトレッドウェア値なども格納して利用することできる。さらにホイールユニット１７は、送信装置２８を有しており、この装置を用いて上記のデータを制御装置１１に伝送することできる。

制御装置１１はこのために受信装置１２を有しており、この受信装置は、送信装置２８から瞬時タイヤ温度と、瞬時タイヤ空気圧値と、瞬時タイヤ負荷値とを受信するように構成されている。

さらに受信装置１２は、車両の、タイヤを装着したホイールの瞬時回転速度値を受信するように構成されている。このために受信装置１２は、信号線路４７を介して制御装置３１に接続されている。この制御装置３１は、図示した実施形態においてＡＢＳまたはＥＳＰ制御装置として構成されている。制御装置３１はさらに信号線路３２を介して、回転角センサの形態の第１センサ５に接続されている。ここでは車両の各ホイールに専用の第１センサ５が割り当てられているが、図４では見易くするため、このような第１センサ５が１つだけ示されている。

さらに制御装置３１は、信号線路３３を介して加速度センサ２１に接続されており、この加速度センサ２１は、車両の長手方向加速度と、車両の横方向加速度と検出するように構成されている。さらに制御装置３１は信号線路３４を介してヨーレートセンサ２２に、また信号線路３５を介して操舵角センサ２３に接続されている。さらに制御装置３１は信号線路３６を介してセンサ２４に接続されており、このセンサは、車両の詳しく図示していない制動装置の動作状態を求めるように構成されている。例えばセンサ２４は、この制動装置の制動ランプ信号を制御装置３１に伝送することができる。上で挙げた複数のセンサによって求めたデータは制御装置３１で処理され、これによって求められた複数の値は、受信装置１２に伝送される。

受信装置１２はさらに、信号線路３７を介してナビゲーションシステム２５に接続されている。このナビゲーションシステムは、位置検出センサの形態の第２センサ６を有する。第２センサ６によって求めたデータに基づき、ナビゲーションシステム２５によって車両の瞬時速度を求め、受信装置１２を用いてこの瞬時速度を制御装置１１に供給することができる。

さらに受信装置１２は、信号線路３８を介して、車両の詳しく図示していない駆動原動機の原動機制御装置２６に接続されている。これによって駆動原動機の瞬時回転トルクを制御装置１１に伝送することができる。

制御装置１１はさらに第１算出装置１３を有しており、この第１算出装置は、受信装置１２によって受信した瞬時回転速度値と、受信した瞬時速度値とに基づいて、タイヤを装着したホイールの瞬時の動的な半径を算出するように構成されている。このために第１算出装置１３は、信号線路３９を介して受信装置１２に接続されている。

さらに制御装置１１は第２算出装置１４を有しており、この第２算出装置は、受信した瞬時タイヤ温度値と、受信した瞬時タイヤ空気圧値と、受信した瞬時タイヤ負荷値と、タイヤのタイプおよび／またはタイヤの製造後経過年数とに基づいて、ホイールの瞬時の動的な内径を求めるように構成されている。タイヤの製造後経過年数は、例えば記憶装置２７に格納されている製造データに基づいて求めることができ、これによって殊に、新品のタイヤであるか否かを識別することができ、新しい場合にはシステム１６はこのタイヤを読み込むことできる。

第２算出装置１４は、信号線路４０を介して受信装置１２に接続されており、また図示の実施形態では、記憶装置９に格納されている複数の特性曲線を用いて、ホイールの瞬時の動的な内径を求めるように構成されている。記憶装置９はこのため、信号線路４３を介して第２算出装置１４に接続されている。

制御装置１１はさらに第３算出装置１５を有しており、この第３算出装置は、求めた瞬時の動的な半径および求めた瞬時の動的な内径に基づいて、タイヤのトレッドのトレッドデプスを求めるように構成されている。このために第３算出装置１５は信号線路４１を介して第１算出装置１３に、または信号線路４２を介して第２算出装置１４に接続されている。

図示の実施形態では、受信装置１２によって受信した車両の瞬時加速度の値と、車両の瞬時ヨーレートの値と、瞬時操舵角と、駆動原動機の瞬時回転トルクと、制動装置の動作状態とに基づいて、スリップが発生していない、ないしは、可能な限りに小さいスリップしか発生しておらず、かつ、車両が実質的に直線的に走行している走行状況を都度の瞬時走行状況が表しているか否かを求めるように第３算出装置１５が構成されている。

スリップが発生していない、ないしは、可能な限りに小さいスリップしか発生しておらず、かつ、車両が実質的に直線的に走行する走行状況を、上記の瞬時の走行状況が表していないことが第３算出装置１５によって求められた場合、この情報は第１算出装置１３および／または第２算出装置１４に伝送することができ、この状況において上記の瞬時の動的な半径ないしは瞬時の動的な内径は算出されなくなる。このため、殊に信号線路４１および４２は双方向信号線路として構成されている。さらに、このような状況において、すでに求められた値は、トレッドデプスを求める際に考慮されないままになり得る。

さらに、図示の実施形態において第３算出装置１５は、タイヤのトレッドのトレッドデプスが、あらかじめ設定した閾値を下回るか否かを求めるように構成されている。下回った場合、車両の出力装置３０を用いて警告メッセージを出力することができ、また送信装置２９を用いて別の車両にこれを通知することができる。第３算出装置１５はこのために信号線路４５を介して出力装置３０に、また信号線路４４を介して送信装置２９に接続されている。

さらにタイヤのトレッドの求めたトレッドデプスは、車両のドライバアシストシステム１０に伝送することができる。このために第３算出装置１５は、信号線路４６を介して、ブレーキアシストまたは非常時制動システムとして構成されているドライバアシストシステム１０に接続されている。

タイヤのトレッドデプスは、車両の挙動に大きな影響を有する。このことは、殊にクリティカルな走行状況において当てはまる。タイヤと路面との間の最大グリップは一方では、都度の路面状況に大きく依存し、例えば路面状態または路面上にある雪または氷に大きく依存する。都度の状況に対するグリップは他方では、所定のタイヤ特性によって最適化することができる。このうちの一つが、殊に都度の気象状況に最適化されたタイヤトレッドである。タイヤトレッドの有効性は、トレッドデプスによって大きく左右される。例えば、ハイドロプレーニングの際、路面とタイヤとの間の水は、十分ではなくなってしまったトレッドによってはもはや排水できないのである。

十分なトレッドデプスにより、殊にクリティカルな走行状況におけるタイヤと路面との間の最大限に可能なグリップを保証することができる。このために一般的には、季節によって変化し得る最小トレッドデプスに対する法的な要求が存在するのである。

本発明によって有利にも、走行中のトレッドデプスを推定ないしは求めることができる方法、制御装置およびシステムが得られる。上記の情報は、殊にドライバに提供可能であり、これによってドライバは、トレッドデプスが小さくなりすぎたタイヤを適時に交換するのである。これにより、殊にハイドロプレーニングおよび雪に覆われた路面におけるグリップの消失のような特定の危険状況およびこれに伴う事故を回避することができる。

さらに上記の求めたトレッドデプスは、別の車両システムに、殊にアクティブセーフティシステムに、例えばＡＢＳまたはＥＳＰに供給することができる。これにより、関連する制御ストラテジをグリップ低下状況に適合させて最適化することができる。

さらにトレッドデプスの中期的な経過により、季節によって決まるタイヤ交換について推定を行うことができる。これにより、該当するタイヤが、到来するシーズンに対してまだ十分なトレッドを有するかまたは交換すべきかを推定することができるのである。

１ トレッド、 ２ タイヤ、 ３ 車両、 ４ ホイール、 ５ センサ、 ６ センサ、 ７ ホイール中心、 ８ 始端部、 ９ 記憶装置、 １０ ドライバアシストシステム、 １１ 制御装置、 １２ 受信装置、 １３ 算出装置、 １４ 算出装置、 １５ 算出装置、 １６ システム、 １７ ホイールユニット、 １８ 温度センサ、 １９ 圧力センサ、 ２０ タイヤ負荷センサ、 ２１ 加速度センサ、 ２２ ヨーレートセンサ、 ２３ 操舵角センサ、 ２４ センサ、 ２５ ナビゲーションシステム、 ２６ 原動機制御装置、 ２７ 記憶装置、 ２８ 送信装置、 ２９ 送信装置、 ３０ 出力装置、 ３１ 制御装置、 ３２ 信号線路、 ３３ 信号線路、 ３４ 信号線路、 ３５ 信号線路、 ３６ 信号線路、 ３７ 信号線路、 ３８ 信号線路、 ３９ 信号線路、 ４０ 信号線路、 ４１ 信号線路、 ４２ 信号線路、 ４３ 信号線路、 ４４ 信号線路、 ４５ 信号線路、 ４６ 信号線路、 ４７ 信号線路、 ４８ 路面、 ５０ ステップ、 ６０ ステップ、 ７０ ステップ、 ８０ ステップ、 ９０ ステップ、 １００ ステップ、 １１０ ステップ、 １２０ ステップ、 １３０ ステップ、 １４０ ステップ、 １５０ ステップ、 Ａ 矢印

Claims (12)

1. タイヤ（２）を有する車両（３）の動作中に、前記タイヤ（２）のトレッド（１）のトレッドデプスを求める方法において、
   当該方法は、
   ・ 少なくとも１つの第１センサ（５）によって求めたデータに基づいて、前記タイヤ（２）を装着した前記車両（３）のホイール（４）の瞬時回転速度を求めるステップと、
   ・ 前記少なくとも１つの第１センサ（５）とは異なる少なくとも１つの第２センサ（６）によって求めたデータに基づいて、前記車両（３）の瞬時速度を求めるステップと、
   ・ 求めた前記瞬時回転速度および求めた前記瞬時速度に基づいて、前記タイヤ（２）を装着した前記ホイール（４）の瞬時の動的な半径を求めるステップと、
   ・ 瞬時タイヤ温度、瞬時タイヤ空気圧および瞬時タイヤ負荷からなるグループから選択される、前記タイヤ（２）の少なくとも１つの第１パラメタを求めるステップと、
   ・ 求めた前記少なくとも１つの第１パラメタに基づいて、前記ホイール（４）の瞬時の動的な内径を求めるステップとを有しており、前記ホイール（４）の前記内径は、ホイール中心（７）と、前記トレッド（１）のタイヤ側の始端部（８）との間の間隔であり、
   前記方法はさらに、
   ・ 求めた前記瞬時の動的な半径と、求めた前記瞬時の動的な内径とに基づいて前記タイヤ（２）の前記トレッド（１）のトレッドデプスを求めるステップを有する、
   ことを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   前記少なくとも１つの第１センサ（５）は、回転数センサとして構成されている、
   ことを特徴とする方法。
3. 請求項１または２に記載の方法において、
   前記少なくとも１つの第２センサ（６）は、衛星支援位置検出センサと、レーダセンサと、ライダセンサと、超音波センサと、光学式カメラとからなるグループから選択される、
   ことを特徴とする方法。
4. 請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法において、
   前記ホイール（４）の前記瞬時の動的な内径を求めるステップはさらに、求めた前記瞬時速度に基づいて行われる、
   ことを特徴とする方法。
5. 請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法において、
   前記ホイール（４）の前記瞬時の動的な内径を求めるステップはさらに、前記タイヤ（２）のタイプおよび／製造後経過年数に基づいて行われる、
   ことを特徴とする方法。
6. 請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法において、
   前記ホイール（４）の前記瞬時の動的な内径を求めるステップは、記憶装置（９）に格納された少なくとも１つの特性曲線を用いて行われる、
   ことを特徴とする方法。
7. 請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法において、
   さらに、前記車両（３）の瞬時加速度と、前記車両（３）の瞬時ヨーレートと、瞬時操舵角と、前記車両（３）の駆動原動機の瞬時回転トルクと、前記車両（３）の制動装置の動作状態とからなるグループから選択される少なくとも１つの第２パラメタを求め、
   前記タイヤ（２）の前記トレッドのトレッドデプスを求める前記ステップを、さらに、求めた前記少なくとも１つの第２パラメタに依存して行う、
   ことを特徴とする方法。
8. 請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法において、
   さらに、前記タイヤ（２）の前記トレッドの求めた前記トレッドデプスが、あらかじめ設定した第１閾値を下回る場合、警告メッセージを出力する、
   ことを特徴とする方法。
9. 請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法において、
   さらに、前記タイヤ（２）の前記トレッドの求めた前記トレッドデプスが、あらかじめ設定した第２閾値を下回る場合、サービス施設への通知を行う、
   ことを特徴とする方法。
10. 請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法において、
    前記車両（３）の少なくとも１つのドライバアシストシステム（１０）に前記タイヤ（２）の前記トレッドの求めた前記トレッドデプスを伝送する、
    ことを特徴とする方法。
11. 車両（３）のタイヤ（２）のトレッド（１）のトレッドデプスを求めるための車両（３）用の制御装置において、
    該制御装置は、少なくとも１つの受信装置（１２）と、第１算出装置（１３）と、第２算出装置（１４）と、第３算出装置（１５）とを有しており、
    前記受信装置（１２）は、
    前記車両（３）の、前記タイヤ（２）を装着したホイール（４）の瞬時回転速度、
    前記車両（３）の瞬時速度、ならびに、
    瞬時タイヤ温度と、瞬時タイヤ空気圧と、瞬時タイヤ負荷とからなるグループから選択される前記タイヤ（２）の少なくとも１つの第１パラメタ
    を受信するように構成されており、
    前記第１算出装置（１３）は、受信した前記瞬時回転速度と、受信した前記瞬時速度とに基づいて、前記タイヤ（２）を装着した前記ホイール（４）の瞬時の動的な半径を求めるように構成されており、
    前記第２算出装置（１４）は、受信した前記少なくとも１つの第１パラメタに基づいて、前記ホイール（４）の瞬時の動的な内径を求めるように構成されており、前記ホイール（４）の前記内径は、ホイール中心（７）と、前記トレッド（１）のタイヤ側の始端部（８）との間の間隔であり、
    前記第３算出装置（１５）は、求めた前記瞬時の動的な半径と、求めた前記瞬時の動的の内径とに基づいて、前記タイヤ（２）の前記トレッド（１）のトレッドデプスを求めるように構成されている、
    ことを特徴とする制御装置。
12. 車両（３）のタイヤ（２）のトレッド（１）のトレッドデプスを求めるための車両（３）用のシステムにおいて、
    該システムは、請求項１１に記載の制御装置（１１）と、少なくとも１つのホイールユニット（１７）とを有しており、
    当該少なくとも１つのホイールユニット（１７）は、前記タイヤ（２）に配置可能であり、かつ、温度センサ（１８）と、圧力センサ（１９）と、タイヤ負荷センサ（２０）とからなるグループから選択される少なくとも１つのセンサを有している、
    ことを特徴とするシステム。

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