JP2017043147A - Tire determination device, tire determination method and tire determination program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タイヤ判定装置、タイヤ判定方法およびタイヤ判定プログラムに関する。 The present invention relates to a tire determination device, a tire determination method, and a tire determination program.
自動車専用道路など、高速で走行可能な道路においては、天候の状態に応じて走行規制が行われることがある。走行規制には各種の規制が存在し、その一つにタイヤの規制が存在する。例えば、天候の悪化や温度の低下に伴うスリップを防止する等のため、夏タイヤを取り付けた車両の走行を許可しない規制がなされることがある。また、走行中の車両が使用しているタイヤの種類を判定するタイヤ判定装置として、例えば、特許文献1に開示された技術が知られている。
On roads that can travel at high speed, such as automobile-only roads, travel restrictions may be imposed depending on the weather conditions. There are various types of travel regulations, including tire regulations. For example, in order to prevent slipping due to worsening weather or a decrease in temperature, there may be a restriction that does not allow a vehicle with summer tires to travel. For example, a technique disclosed in
車両が使用するタイヤの種類は冬タイヤと夏タイヤに大別されるが、同一種類のタイヤであってもトレッドパターンが異なるなど、様々な種類のタイヤが存在し得る。そこで、より多様な視点に基づいて走行中の車両のタイヤの種類を判定可能であることが好ましい。
本発明は、前記課題にかんがみてなされたもので、車両の走行中であっても当該車両に取り付けられたタイヤの種類を自動で正確に判定することが可能な技術の提供を目的とする。
The types of tires used by vehicles are broadly divided into winter tires and summer tires, but there can be various types of tires such as different tread patterns even for the same type of tires. Therefore, it is preferable that the type of tire of the running vehicle can be determined based on more various viewpoints.
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of automatically and accurately determining the type of tire attached to a vehicle even while the vehicle is traveling.
前記目的を達成するため、本発明においては、車両の走行による路面の振動を複数の方向について同時計測し、計測結果に基づいて車両に装着されているタイヤの種類を判定する。すなわち、夏タイヤと冬タイヤとでは、トレッドパターンを形成するブロックの形状や位置が異なるため、両者の差異に起因して路面の振動の特性が異なる。従って、車両が走行した場合における路面の振動はタイヤの種類に依存した振動となり、当該路面の振動を解析することによって車両に装着されているタイヤの種類を判定することができる。 In order to achieve the above object, in the present invention, road surface vibrations caused by traveling of the vehicle are simultaneously measured in a plurality of directions, and the type of tire mounted on the vehicle is determined based on the measurement result. That is, since the shape and position of the block forming the tread pattern are different between the summer tire and the winter tire, the road surface vibration characteristics are different due to the difference between the two. Therefore, the road surface vibration when the vehicle travels depends on the type of tire, and the type of tire mounted on the vehicle can be determined by analyzing the road surface vibration.
具体的には、路面の振動は、タイヤの回転に伴ってタイヤの表面が路面と衝突することによって発生する。通常の車両の走行音を構成するパターン加振音は、タイヤ表面のブロックが路面と接触する際の衝撃に起因する音であるため、路面の振動の周波数特性はパターン加振音の周波数特性と同等である。 Specifically, the vibration of the road surface is generated when the tire surface collides with the road surface as the tire rotates. The pattern excitation sound that constitutes the driving sound of a normal vehicle is the sound caused by the impact when the block on the tire surface comes into contact with the road surface. Therefore, the frequency characteristic of the road surface vibration is the frequency characteristic of the pattern excitation sound. It is equivalent.
そして、本願発明者は、当該路面の振動がパターン加振音と同等の周波数特性であることを確認する一方、当該振動の路面内での伝達特性が方向によって異なり、かつ、当該伝達特性の方向依存性がタイヤの種類(夏タイヤまたは冬タイヤ)によって異なることを解析によって明らかにした。 The inventor of the present application confirms that the vibration of the road surface has a frequency characteristic equivalent to the pattern excitation sound, while the transfer characteristic of the vibration in the road surface varies depending on the direction and the direction of the transfer characteristic. The analysis revealed that the dependence differs depending on the tire type (summer tire or winter tire).
伝達特性の方向依存性がタイヤの種類によって異なる主な原因は、夏タイヤと冬タイヤとで材質が異なることであると考えられている。すなわち、夏タイヤと冬タイヤとではそれぞれの材質が異なり、一般に夏タイヤの方が硬く、冬タイヤの方が柔らかい。従って、冬タイヤは種々の方向に変形し、当該種々の方向への変形に伴ってパターン加振音と同等の周波数特性の振動が路面によって種々の方向に伝達される。一方、夏タイヤは変形しにくいため、変形に起因してパターン加振音と同等の周波数特性の振動が発生することはない(または発生してもその強度は小さい)。従って、夏タイヤにおいては、タイヤの回転に伴ってトレッドパターンのブロックが路面と衝突する際に上下方向の振動が発生するものの、他の方向への振動は発生しにくい。 It is considered that the main cause of the difference in the direction dependency of the transfer characteristics depending on the tire type is that the material is different between the summer tire and the winter tire. That is, the materials of the summer tire and the winter tire are different from each other. Generally, the summer tire is harder and the winter tire is softer. Accordingly, the winter tire is deformed in various directions, and vibrations having frequency characteristics equivalent to the pattern excitation sound are transmitted in various directions along the road surface in accordance with the deformation in the various directions. On the other hand, since summer tires are not easily deformed, vibrations having frequency characteristics equivalent to pattern excitation sound are not generated due to the deformation (or the intensity is small even if generated). Therefore, in the summer tire, when the tread pattern block collides with the road surface as the tire rotates, vibration in the vertical direction is generated, but vibration in the other direction is hardly generated.
このため、夏タイヤを装着した車両の走行による振動は特定の方向でのみ振動強度が大きくなり、冬タイヤを装着した車両の走行による振動は複数の方向で振動強度が大きくなる。従って、車両の走行による路面の振動を複数の方向について同時計測すれば、計測結果に基づいて車両に装着されているタイヤの種類を正確に判定することができる。 For this reason, the vibration intensity due to the traveling of the vehicle equipped with the summer tire increases the vibration intensity only in a specific direction, and the vibration due to the traveling of the vehicle equipped with the winter tire increases the vibration intensity in a plurality of directions. Therefore, if the vibration of the road surface due to the traveling of the vehicle is simultaneously measured in a plurality of directions, the type of tire mounted on the vehicle can be accurately determined based on the measurement result.
ここで、路面振動計測手段においては、走行中に車両から路面に伝達される路面の振動を複数の方向について同時計測することができればよく、例えば、料金所から所定距離以内の区間の路面に、2軸以上の方向の振動を測定可能な振動センサ等を取り付けて車両毎の振動を2軸以上の方向について同時計測する構成等を採用可能である。振動センサを路面に対して取り付ける手法としては、種々の手法を採用可能であり、振動センサを路面に接触させることによって振動を計測可能に構成しても良いし、振動センサを路面に埋設することによって振動を計測可能に構成しても良い。 Here, in the road surface vibration measuring means, it is only necessary to simultaneously measure the vibration of the road surface transmitted from the vehicle to the road surface during traveling in a plurality of directions. For example, on the road surface of the section within a predetermined distance from the toll gate, It is possible to employ a configuration in which a vibration sensor or the like capable of measuring vibrations in two or more directions is attached and vibrations for each vehicle are simultaneously measured in two or more directions. Various methods can be adopted as a method for attaching the vibration sensor to the road surface. The vibration sensor may be configured to be able to measure vibration by bringing the vibration sensor into contact with the road surface, or the vibration sensor may be embedded in the road surface. The vibration may be measured by the above.
路面の振動は複数の方向について計測されれば良く、複数の方向は夏タイヤと冬タイヤとで振動の特性が異なるように選定されていればよい。すなわち、夏タイヤと冬タイヤのそれぞれにおいて複数の方向の振動を計測し、両者の振動を比較した場合に、両者が区別できるように方向が選定されていればよい。方向の数は複数であればよいが、少ない数の方向で振動の特性を明らかにするためには、方向が互いに直交していることが好ましい。また、解析対象は車両の走行に起因する振動であるため、車両の走行に関連する方向、例えば、路面に垂直な方向、車両の進行方向に平行な方向、車両の進行方向に垂直な方向等を振動の計測方向としてもよい。 The road vibration may be measured in a plurality of directions, and the plurality of directions may be selected so that the vibration characteristics are different between the summer tire and the winter tire. In other words, when vibrations in a plurality of directions are measured for each of the summer tire and the winter tire and the vibrations of the two are compared, it is only necessary to select the directions so that they can be distinguished from each other. The number of directions may be plural, but in order to clarify the vibration characteristics in a small number of directions, the directions are preferably orthogonal to each other. In addition, since the analysis target is vibration caused by the traveling of the vehicle, the direction related to the traveling of the vehicle, for example, the direction perpendicular to the road surface, the direction parallel to the traveling direction of the vehicle, the direction perpendicular to the traveling direction of the vehicle, etc. May be the measurement direction of vibration.
タイヤ判定手段は、複数の方向の振動に基づいて車両に装着されているタイヤの種類を判定することができれば良く、複数の方向の振動が車両に装着されているタイヤの種類を反映していることを特定することによってタイヤの種類を判定すれば良い。路面の振動の解析は種々の手法によって行うことが可能であり、振動の強度、周波数、プロファイル(波形)等を解析対象としても良いし、所定の特性の振動の有無を確認しても良く種々の手法を採用可能である。 The tire determination means only needs to be able to determine the type of tire mounted on the vehicle based on vibrations in a plurality of directions, and the vibrations in the plurality of directions reflect the types of tires mounted on the vehicle. What is necessary is just to determine the kind of tire by specifying this. The analysis of road vibration can be performed by various methods. The vibration intensity, frequency, profile (waveform), etc. may be analyzed, and the presence or absence of vibration having a predetermined characteristic may be confirmed. This method can be adopted.
また、例えば、複数の方向の振動を解析し、複数の方向の振動の特性が特定のタイヤの種類に応じた特性であると確認できた場合に車両に特定のタイヤが装着されていると判定する構成としても良い。すなわち、車両の走行による複数の方向の路面の振動に特定の種類のタイヤに応じた振動成分が含まれる場合に当該特定の種類のタイヤが車両に装着されていると判定する構成を採用可能である。 In addition, for example, when vibrations in a plurality of directions are analyzed and it is confirmed that the vibration characteristics in the plurality of directions are characteristics corresponding to a specific tire type, it is determined that a specific tire is mounted on the vehicle. It is good also as composition to do. That is, it is possible to adopt a configuration in which it is determined that a specific type of tire is mounted on the vehicle when vibration components according to the specific type of tire are included in the vibration of the road surface in a plurality of directions due to traveling of the vehicle. is there.
さらに、タイヤ判定手段が、複数の方向の振動の周波数特性に基づいて車両に装着されているタイヤの種類を判定する構成であっても良い。例えば、タイヤ判定手段が、複数の方向の振動の周波数特性が、冬タイヤが装着された車両の走行による周波数特性である場合に車両に冬タイヤが装着されていると判定する構成であっても良い。ここで、周波数特性は振動の物理特性と周波数との関係であって、夏タイヤおよび冬タイヤの特徴が区別可能に現れる関係であればよい。従って、複数の方向の振動の強度等と周波数との関係を定義し、夏タイヤおよび冬タイヤの特徴が現れる場合にそれぞれの特徴を夏タイヤおよび冬タイヤの周波数特性として定義すればよい。 Furthermore, the tire determination means may be configured to determine the type of tire mounted on the vehicle based on frequency characteristics of vibrations in a plurality of directions. For example, even if the tire determining means determines that the winter tire is mounted on the vehicle when the frequency characteristics of the vibrations in the plurality of directions are frequency characteristics due to traveling of the vehicle on which the winter tire is mounted. good. Here, the frequency characteristic is a relation between the physical characteristic of vibration and the frequency, and may be a relation in which characteristics of the summer tire and the winter tire appear to be distinguishable. Therefore, the relationship between the vibration intensity in a plurality of directions and the frequency is defined, and when the characteristics of the summer tire and the winter tire appear, each characteristic may be defined as the frequency characteristic of the summer tire and the winter tire.
なお、夏タイヤおよび冬タイヤの周波数特性は、夏タイヤおよび冬タイヤの双方について定義されていても良いし、一方のみについて定義されていても良い。前者であれば、複数の方向の振動の周波数特性が、夏タイヤが装着された車両の周波数特性であるか否かを判定し、さらに、冬タイヤが装着された複数の方向の振動の周波数特性であるか否かを判定する構成となる。後者であれば、複数の方向の振動の周波数特性が、冬タイヤが装着された車両の走行による複数の方向の振動の周波数特性であるか否かを判定し、冬タイヤが装着された車両の走行による複数の方向の振動の周波数特性でない場合には夏タイヤが装着された車両の走行による複数の方向の振動の周波数特性であると判定する構成を採用可能である。むろん、夏タイヤが装着された車両の走行による複数の方向の振動の周波数特性であるか否かを判定し、夏タイヤが装着された車両の走行による複数の方向の振動の周波数特性でない場合には冬タイヤが装着された車両の走行による複数の方向の振動の周波数特性であると判定する構成を採用してもよい。 The frequency characteristics of the summer tire and the winter tire may be defined for both the summer tire and the winter tire, or may be defined for only one of them. If the former, it is determined whether or not the frequency characteristics of vibrations in a plurality of directions are the frequency characteristics of a vehicle equipped with summer tires, and further, the frequency characteristics of vibrations in a plurality of directions equipped with winter tires. It becomes the structure which determines whether it is. In the latter case, it is determined whether the frequency characteristics of vibrations in a plurality of directions are the frequency characteristics of vibrations in a plurality of directions due to traveling of a vehicle equipped with winter tires. If it is not the frequency characteristics of vibrations in a plurality of directions due to traveling, it is possible to adopt a configuration that determines that the frequency characteristics are vibrations in a plurality of directions due to traveling of a vehicle on which a summer tire is mounted. Of course, it is determined whether or not the frequency characteristics of vibrations in multiple directions due to traveling of a vehicle equipped with summer tires, and if it is not the frequency characteristics of vibrations in multiple directions due to traveling of a vehicle equipped with summer tires A configuration may be adopted in which it is determined that the frequency characteristics of vibrations in a plurality of directions caused by traveling of a vehicle equipped with winter tires.
周波数特性の解析は、種々の手法で実行して良く、例えば、タイヤ判定手段が、複数の方向の振動の周波数特性の相関に基づいて車両に装着されているタイヤの種類を判定する構成を採用してもよい。すなわち、冬タイヤが装着されていると、パターン加振音と同等の周波数特性の振動が路面によって種々の方向に伝達される。一方、夏タイヤが装着されていると、上下方向の振動が路面に伝達され、他の方向への振動は伝達されにくい。従って、冬タイヤが装着された車両の走行による振動においては、複数の方向の振動が互いに類似する一方、夏タイヤが装着された車両の走行による振動においては、複数の方向の振動が互いに異なる状態になる。従って、複数の方向の振動特性が類似していれば(相関があれば)冬タイヤ、類似していなければ(相関がなければ)夏タイヤであると判定することが可能である。 The analysis of the frequency characteristics may be performed by various methods. For example, the tire determination means adopts a configuration that determines the type of tire mounted on the vehicle based on the correlation of the frequency characteristics of vibrations in a plurality of directions. May be. That is, when a winter tire is mounted, vibrations having frequency characteristics equivalent to the pattern excitation sound are transmitted in various directions by the road surface. On the other hand, when summer tires are installed, vibrations in the vertical direction are transmitted to the road surface, and vibrations in other directions are not easily transmitted. Therefore, in the vibration caused by traveling of the vehicle equipped with winter tires, the vibrations in a plurality of directions are similar to each other, while in the vibration caused by traveling of the vehicle equipped with summer tires, the vibrations in the plurality of directions are different from each other. become. Therefore, if the vibration characteristics in a plurality of directions are similar (if there is a correlation), it can be determined as a winter tire, and if not similar (if there is no correlation), it can be determined as a summer tire.
周波数特性の相関は、周波数特性が互いに関連しているほど相関が強いと見なされるように定義されていれば良く、例えば、周波数特性が互いに関連しているほど値が大きくなるように相関を示す値を定義する構成を採用可能である。また、この構成において、相関を示す値が閾値より大きい場合に、タイヤ判定手段が車両に冬タイヤが装着されていると判定する構成を採用してもよい。すなわち、相関を示す値は、大きいほど相関が強いことを示しており、冬タイヤを装着した車両の走行による振動は複数の方向において周波数特性の相関が強いので、相関を示す値は大きくなる。 The correlation of the frequency characteristics may be defined so that the correlation is considered to be stronger as the frequency characteristics are related to each other. For example, the correlation is shown so that the value increases as the frequency characteristics are related to each other. A configuration that defines values can be employed. Further, in this configuration, when the value indicating the correlation is larger than the threshold value, a configuration may be adopted in which the tire determination unit determines that the winter tire is mounted on the vehicle. That is, the larger the correlation value is, the stronger the correlation is. The vibration due to running of a vehicle equipped with winter tires has a strong correlation in frequency characteristics in a plurality of directions, and thus the correlation value increases.
従って、タイヤ判定手段は、周波数特性の相関を示す値が閾値より大きい場合に当該周波数特性の振動を発生させたタイヤが冬タイヤであり、周波数特性の相関を示す値が閾値より小さい場合に当該周波数特性の振動を発生させたタイヤが夏タイヤであると判定することが可能になる。なお、相関を示す値としては種々の定義を採用可能であり、例えば、周波数特性が周波数毎の振動の強度である場合において、複数の方向の振動の周波数毎の強度に基づいて、ピアソンの積率相関係数等を利用して相関係数を取得し、相関を示す値と見なす構成等を採用してもよい。 Therefore, the tire determination means determines that the tire that caused the vibration of the frequency characteristic is a winter tire when the value indicating the correlation of the frequency characteristic is larger than the threshold, and It is possible to determine that the tire that has generated the vibration of the frequency characteristic is a summer tire. Various values can be adopted as the value indicating the correlation. For example, when the frequency characteristic is the vibration intensity for each frequency, the product of Pearson is based on the intensity for each frequency of vibration in a plurality of directions. A configuration in which a correlation coefficient is acquired using a rate correlation coefficient or the like and regarded as a value indicating correlation may be employed.
以上は、本発明が装置として実現される場合について説明したが、かかる装置を実現する方法やプログラム、当該プログラムを記録した媒体としても発明は実現可能である。また、以上のようなタイヤ判定処理装置は単独で実現される場合もあるし、ある方法に適用され、あるいは同方法が他の機器に組み込まれた状態で利用されることもあるなど、発明の思想としてはこれに限らず、各種の態様を含むものである。また、ソフトウェアであったりハードウェアであったりするなど、実現態様は適宜、変更可能である。また、ソフトウェアの記録媒体は、磁気記録媒体であっても良いし光磁気記録媒体であっても良いし、今後開発されるいかなる記録媒体においても同様である。 Although the case where the present invention is realized as an apparatus has been described above, the present invention can be realized as a method and program for realizing the apparatus and a medium recording the program. In addition, the tire determination processing device as described above may be realized alone, applied to a certain method, or used in a state where the method is incorporated in another device. The idea is not limited to this and includes various aspects. In addition, the implementation mode can be changed as appropriate, such as software or hardware. The software recording medium may be a magnetic recording medium, a magneto-optical recording medium, or any recording medium to be developed in the future.
ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
(1)タイヤ判定の原理:
(2)タイヤ判定装置の構成およびタイヤ判定処理:
Here, embodiments of the present invention will be described in the following order.
(1) Principle of tire judgment:
(2) Configuration of tire determination device and tire determination processing:
(1)タイヤ判定の原理:
図1Cは、車両の走行音の主な成分を示している。車両の走行音の大半を占めるタイヤ道路騒音は、主に図1Cに示すパターン主溝共鳴音とパターン加振音とから構成されることが知られている。パターン加振音は振動音に分類され、パターン主溝共鳴音は振動音には分類されない。すなわち、パターン加振音の原因となるタイヤブロックと路面との衝突は路面振動を生じさせるが、パターン主溝共鳴音の原因となる気柱管は路面振動を生じさせる原因とはならない。従って、パターン加振音と同等の周波数成分の振動は路面に伝達され、パターン主溝共鳴音と同等の周波数成分の振動は路面に伝達されない。
(1) Principle of tire judgment:
FIG. 1C shows the main components of the running sound of the vehicle. It is known that the tire road noise that occupies most of the traveling sound of the vehicle is mainly composed of the pattern main groove resonance sound and the pattern excitation sound shown in FIG. 1C. Pattern excitation sound is classified as vibration sound, and pattern main groove resonance sound is not classified as vibration sound. That is, the collision between the tire block causing the pattern excitation sound and the road surface causes road surface vibration, but the air column tube causing the pattern main groove resonance sound does not cause the road surface vibration. Therefore, the vibration of the frequency component equivalent to the pattern excitation sound is transmitted to the road surface, and the vibration of the frequency component equivalent to the pattern main groove resonance sound is not transmitted to the road surface.
図1Aは典型的な夏タイヤのトレッドパターン、図1Bは典型的な冬タイヤのトレッドパターンを示す図である。図1Bに示すように、冬タイヤにおいては、タイヤの回転軸Aを中心とした円周に沿って延びる溝Grと当該溝に交差する溝Gl(ラグパターン)とに囲まれたブロックBが複数個並べられるようにしてトレッドパターンが形成されている。そして、冬タイヤのトレッドパターンにおいては、図1Bに示すように溝Grと溝Glの幅が近似しており、深さも近似している。さらに、冬タイヤの溝Glは図1Aに示す夏タイヤの溝Glと比較して、幅が広く深い。一方、夏タイヤにおいて、溝Glの幅は狭く、かつ浅い。 FIG. 1A is a typical summer tire tread pattern, and FIG. 1B is a typical winter tire tread pattern. As shown in FIG. 1B, in the winter tire, there are a plurality of blocks B surrounded by a groove Gr extending along the circumference around the rotation axis A of the tire and a groove Gl (lug pattern) intersecting the groove. A tread pattern is formed so as to be lined up. And in the tread pattern of a winter tire, as shown to FIG. 1B, the width | variety of the groove | channel Gr and the groove | channel Gl is approximating, and the depth is also approximating. Further, the groove Gl of the winter tire is wider and deeper than the groove Gl of the summer tire shown in FIG. 1A. On the other hand, in the summer tire, the width of the groove Gl is narrow and shallow.
さらに、夏タイヤと冬タイヤとではそれぞれの材質が異なり、一般に夏タイヤの方が硬く、冬タイヤの方が柔らかい。従って、冬タイヤは夏タイヤよりも変形しやすく、ブロックBの周囲に深い溝が存在する冬タイヤのブロックBは、路面との接触によって等方的に変形しやすく、車両の進行方向に平行な方向だけでなく、車両の進行方向に垂直な方向にも変形し得る。一方、表面自体が硬く、溝Glが浅い夏タイヤにおいては、路面との接触によって変形しにくく、車両の進行方向にも垂直方向にも変形が少ない。 Furthermore, the material of the summer tire and that of the winter tire are different. In general, the summer tire is harder and the winter tire is softer. Therefore, the winter tire is more easily deformed than the summer tire, and the winter tire block B having a deep groove around the block B is easily deformed isotropically by contact with the road surface, and is parallel to the traveling direction of the vehicle. It can be deformed not only in the direction but also in the direction perpendicular to the traveling direction of the vehicle. On the other hand, a summer tire having a hard surface and a shallow groove Gl is not easily deformed by contact with the road surface, and is less deformed in both the vehicle traveling direction and the vertical direction.
タイヤの表面が路面と接触した場合に路面と水平な方向に変形する場合、当該変形に起因してパターン加振音と同等の周波数特性の振動が路面に水平な方向に伝達される。従って、水平方向に変形し得る冬タイヤにおいては、車両の走行に伴って、パターン加振音と同等の周波数特性の振動が水平方向に伝達される。一方、変形しにくい夏タイヤにおいては、車両の走行に伴って、路面とパターンとの衝突によって上下方向にパターン加振音と同等の周波数特性の振動が発生することがあるものの、水平方向にパターン加振音と同等の周波数特性の振動が伝達されることはない(または発生してもその強度は小さい)。 When the tire surface contacts the road surface and deforms in a direction horizontal to the road surface, vibration having a frequency characteristic equivalent to the pattern excitation sound is transmitted in a direction horizontal to the road surface due to the deformation. Therefore, in a winter tire that can be deformed in the horizontal direction, vibration having a frequency characteristic equivalent to the pattern excitation sound is transmitted in the horizontal direction as the vehicle travels. On the other hand, in summer tires that are difficult to deform, although the vibration of the frequency characteristic equivalent to the pattern excitation sound may occur in the vertical direction due to the collision between the road surface and the pattern as the vehicle travels, the pattern in the horizontal direction The vibration having the frequency characteristic equivalent to the excitation sound is not transmitted (or the intensity is small even if it is generated).
図2A〜図2Cは、冬タイヤを装着した車両の走行による振動強度の周波数特性を示すグラフであり、図3A〜図3Cは、夏タイヤを装着した車両の走行による振動強度の周波数特性を示すグラフである。これらのグラフに示す振動の強度は、路面内に埋設された3軸振動センサ(3軸加速度センサ)で計測されており、車両の進行方向を前方とした場合において各軸が上下方向、左右方向、前後方向を向くように3軸振動センサが路面内に埋設される。冬タイヤにおける振動において、図2Aは上下方向、図2Bは左右方向、図2Cは前後方向の振動を示し、夏タイヤにおける振動において、図3Aは上下方向、図3Bは左右方向、図3Cは前後方向の振動を示している。 2A to 2C are graphs showing frequency characteristics of vibration intensity due to traveling of a vehicle equipped with winter tires, and FIGS. 3A to 3C show frequency characteristics of vibration intensity due to traveling of a vehicle equipped with summer tires. It is a graph. The intensity of vibration shown in these graphs is measured by a three-axis vibration sensor (three-axis acceleration sensor) embedded in the road surface. When the traveling direction of the vehicle is the front, each axis is in the vertical direction and the horizontal direction. A triaxial vibration sensor is embedded in the road surface so as to face the front-rear direction. 2A shows the vertical vibration, FIG. 2B shows the horizontal vibration, and FIG. 2C shows the longitudinal vibration. FIG. 3A shows the vertical vibration, FIG. 3B shows the horizontal vibration, and FIG. Directional vibration is shown.
これらの振動の計測において車両の車速は50km/hであり、計測に使用された冬タイヤにおけるパターン加振音の周波数は400Hz前後、夏タイヤにおけるパターン加振音の周波数は500Hz前後であった。なお、パターン加振音の周波数は、以下の式(1)に示すとおりである。
図2A〜図2Cに基づいて冬タイヤにおける振動の強度を各方向について比較すると、強度の絶対値に差があるものの、パターン加振音の周波数域にピークを有し、他の周波数域における強度のプロファイルも互いに類似している。一方、図3A〜図3Cに基づいて夏タイヤにおける振動の強度を各方向について比較すると、上下方向においては、パターン加振音の周波数域に強度の大きいプロファイルが存在するものの、左右方向および前後方向においてはパターン加振音の周波数域が有意に大きい強度になっているとは限らない。また、他の周波数域における強度のプロファイルも互いに類似していない。 Comparing the strength of vibration in winter tires in each direction based on FIGS. 2A to 2C, although there is a difference in the absolute value of the strength, there is a peak in the frequency region of the pattern excitation sound, and the strength in other frequency regions The profiles are similar to each other. On the other hand, when comparing the intensity of vibration in the summer tire in each direction based on FIG. 3A to FIG. In, the frequency range of the pattern excitation sound does not always have a significantly large intensity. Also, the intensity profiles in other frequency ranges are not similar to each other.
強度のプロファイルの類似度を解析するため、本願発明者は冬タイヤと夏タイヤとのそれぞれにおいて、異なる方向の振動の強度の相関係数を算出した。図4Aは左右方向の振動の周波数特性と上下方向の振動の周波数特性との相関係数を示し、図4Bは前後方向の振動の周波数特性と上下方向の振動の周波数特性との相関係数を示し、図4Cは左右方向の振動の周波数特性と前後方向の振動の周波数特性との相関係数を示している。また、これらのグラフにおいて、横軸は車速、縦軸は相関係数であり、黒い丸は冬タイヤ、白い三角は夏タイヤでの相関係数を示している。すなわち、ここでは、異なる車速での走行で生じた振動を3軸方向で計測し、2方向の振動の周波数特性の相関係数を取得して各グラフにおいて示している。 In order to analyze the similarity of the intensity profiles, the inventor of the present application calculated the correlation coefficient of the vibration intensity in different directions for each of the winter tire and the summer tire. FIG. 4A shows the correlation coefficient between the frequency characteristic of the left and right vibration and the frequency characteristic of the vertical vibration, and FIG. 4B shows the correlation coefficient between the frequency characteristic of the front and rear vibration and the frequency characteristic of the vertical vibration. FIG. 4C shows a correlation coefficient between the frequency characteristic of the vibration in the left-right direction and the frequency characteristic of the vibration in the front-rear direction. In these graphs, the horizontal axis represents the vehicle speed, the vertical axis represents the correlation coefficient, the black circle represents the winter tire, and the white triangle represents the correlation coefficient for the summer tire. That is, here, vibrations generated by traveling at different vehicle speeds are measured in three axial directions, and correlation coefficients of frequency characteristics of vibrations in two directions are acquired and shown in each graph.
図4A,図4Bに示すように、冬タイヤと夏タイヤの双方において、上下方向の振動と水平方向の振動(左右方向および前後方向の振動)の相関係数は大半が0.4以下であり、相関があるとはいえない。一方、図4Cに示すように、冬タイヤの水平方向の振動、すなわち左右方向の振動と前後方向の振動の相関係数は大きく、最小のものでも0.6程度であり、大きいものは0.8前後である。従って、冬タイヤにおいては左右方向の振動と前後方向の振動に相関があるといえる。夏タイヤにおいては、相関係数が0.4以下であり、左右方向の振動と前後方向の振動に相関があるとはいえない。 As shown in FIG. 4A and FIG. 4B, the correlation coefficient between the vertical vibration and the horizontal vibration (left-right and front-back vibration) is mostly 0.4 or less in both the winter tire and the summer tire. There is no correlation. On the other hand, as shown in FIG. 4C, the horizontal coefficient of winter tires, that is, the correlation coefficient between the left and right vibrations and the front and rear vibrations is large. It is around 8. Therefore, in winter tires, it can be said that there is a correlation between left-right vibration and front-back vibration. In summer tires, the correlation coefficient is 0.4 or less, and it cannot be said that there is a correlation between left-right vibration and front-rear vibration.
以上の解析結果は、冬タイヤにおいてパターン加振音と同等の振動が水平方向にも伝達され、かつ、水平方向(左右方向および前後方向)においてその特性が類似していることを示している。一方、夏タイヤにおいては複数の方向の振動においてその特性が類似していないことを示している。従って、車両の走行による路面の振動を複数の方向について同時計測すれば、計測結果に基づいて車両に装着されているタイヤの種類を判定することが可能になる。 The above analysis results indicate that the vibration equivalent to the pattern excitation sound is transmitted in the horizontal direction in the winter tire, and the characteristics are similar in the horizontal direction (left-right direction and front-rear direction). On the other hand, the summer tire shows that the characteristics are not similar in vibrations in a plurality of directions. Therefore, if the road surface vibration caused by the traveling of the vehicle is simultaneously measured in a plurality of directions, the type of tire mounted on the vehicle can be determined based on the measurement result.
(2)タイヤ判定装置の構成およびタイヤ判定処理:
図5は本発明のタイヤ判定装置の一実施形態を示すブロック図であり、図6はタイヤ判定装置で実行されるタイヤ判定処理を示すフローチャートである。本実施形態にかかるタイヤ判定装置10には図示しないインタフェースを介して各種の機器を接続可能であり、本実施形態においては、増幅器41および表示部42がタイヤ判定装置10に接続されている。また、増幅器41には3軸振動センサ40が接続されている。3軸振動センサ40は、3軸方向の振動の強度を計測するセンサであり、路面R内に埋設されている。本実施形態において、3軸振動センサ40の各軸は、路面R上での車両の進行方向(前後方向)と、上下方向と、車両の進行方向を前方と見なした場合における左右方向とのそれぞれに対して平行になるように向けられている。
(2) Configuration of tire determination device and tire determination processing:
FIG. 5 is a block diagram showing an embodiment of the tire determination apparatus of the present invention, and FIG. 6 is a flowchart showing a tire determination process executed by the tire determination apparatus. Various devices can be connected to the
また、タイヤ判定装置10は、制御部20と記録媒体30を備えている。制御部20は、図示しないCPU,RAM,ROM等によって構成され、記録媒体30やROMに記録されたプログラムを実行することができる。本実施形態においては、当該プログラムの一つとしてタイヤ判定プログラム21を実行可能である。また、記録媒体30には冬タイヤによる複数の方向の振動に相関があるか否かを判定するための閾値(例えば、0.55等)を示す閾値情報30aが記録されている。
In addition, the
タイヤ判定プログラム21は、路面振動計測部21aとタイヤ判定部21bとを備えている。路面振動計測部21aは、車両の走行による路面の振動を複数の方向について同時計測する機能を制御部20に実現させるモジュールである。すなわち、車両が3軸振動センサ40の周辺の路面Rを走行すると、当該3軸振動センサ40から各軸に沿った方向の振動の強度を示す情報が順次出力される。3軸振動センサ40から各軸に沿った方向の振動の強度を示す信号が出力されると、当該信号が増幅器41によって増幅される。増幅器41から増幅後の信号が出力されると、制御部20は、路面振動計測部21aの処理により、当該増幅後の信号を取得する(ステップS100)。
The
タイヤ判定部21bは、複数の方向の振動に基づいて車両に装着されているタイヤの種類を判定する機能を制御部20に実現させるモジュールである。本実施形態において、制御部20は、タイヤ判定部21bの処理により、複数の方向の振動の強度の周波数特性を取得する(ステップS110)。すなわち、制御部20は、路面振動計測部21aの処理によって取得された時系列の振動強度に対してフーリエ変換を行い、振動の強度と周波数との対応関係(すなわち、周波数特性)を取得する。制御部20は、以上の処理を前後方向の振動と、左右方向の振動のそれぞれについて実行する。
The
次に、制御部20は、タイヤ判定部21bの処理により、前後方向の振動の周波数特性と左右方向の振動の周波数特性との相関を示す相関係数を取得する(ステップS120)。すなわち、制御部20は、ピアソンの積率相関係数など、公知の相関係数の算出手法を利用して前後方向の振動の周波数特性と左右方向の振動の周波数特性との相関を示す相関係数を取得する。
Next, the
次に、制御部20は、タイヤ判定部21bの処理により、相関係数が閾値より大きいか否かを判定する(ステップS130)。すなわち、制御部20は、閾値情報30aを参照して閾値を特定する。そして、制御部20は、ステップS120の処理で取得された相関係数と閾値とを比較し、相関係数が閾値より大きいか否かを判定する。
Next, the
ステップS130において、相関係数が閾値より大きいと判定されない場合、制御部20は、タイヤ判定部21bの処理により、車両に夏タイヤが装着されていると判定し、表示部42に対して制御信号を出力して当該判定結果を表示部42に表示させる(ステップS140)。一方、ステップS130において、相関係数が閾値より大きいと判定された場合、制御部20は、タイヤ判定部21bの処理により、車両に冬タイヤが装着されていると判定し、表示部42に対して制御信号を出力して当該判定結果を表示部42に表示させる(ステップS150)。以上の処理によれば、タイヤの種類を目視に頼らずに自動で正確に判定することが可能である。
If it is not determined in step S130 that the correlation coefficient is greater than the threshold value, the
以上の実施形態は、車両の走行により発生する路面に水平方向の振動を計測し、振動の強度の相関係数が特定の閾値より大きいと判定されるか否かにより装着されているタイヤの種類を判定する実施例である。しかし、上記実施形態は本発明を実施するための一例であり、図2及び図3から明らかなように、夏タイヤのトレッドパターンによってパターン加振音による強い振動が500Hz前後で上下方向(図3A)に発生する場合においても、左右方向(図3B)と前後方向(図3C)の強度は冬タイヤとは異なる特性を備えており、これら複数の方向の路面の振動に基づいて装着されているタイヤの種類を判定することが可能である。 The above embodiments measure the vibration in the horizontal direction on the road surface generated by the traveling of the vehicle, and the type of tire mounted depending on whether or not the correlation coefficient of the vibration intensity is determined to be greater than a specific threshold value. It is an Example which determines. However, the above-described embodiment is an example for carrying out the present invention. As is clear from FIGS. 2 and 3, strong vibration due to pattern excitation sound is generated in the vertical direction around 500 Hz by the tread pattern of the summer tire (FIG. 3A). ), The strength in the left-right direction (FIG. 3B) and the front-rear direction (FIG. 3C) has characteristics different from those of winter tires, and the tires are mounted on the basis of the vibration of the road surface in these directions. It is possible to determine the type of tire.
また、解析には種々の要素が加味されてもよく、例えば、冬タイヤの振動は主にパターン加振音と同等の周波数であり、夏タイヤの振動は主に主溝共振音と同等の周波数であることを加味してもよい。 In addition, various factors may be added to the analysis.For example, the vibration of winter tires is mainly the same frequency as pattern excitation sound, and the vibration of summer tires is mainly the same frequency as main groove resonance sound. You may consider that it is.
10…タイヤ判定装置、20…制御部、21…タイヤ判定プログラム、21a…路面振動計測部、21b…タイヤ判定部、30…記録媒体、30a…閾値情報、40…3軸振動センサ、41…増幅器、42…表示部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記複数の方向の前記振動に基づいて前記車両に装着されているタイヤの種類を判定するタイヤ判定手段と、
を備えるタイヤ判定装置。 Road surface vibration measuring means for simultaneously measuring the vibration of the road surface due to traveling of the vehicle in a plurality of directions;
Tire determination means for determining the type of tire mounted on the vehicle based on the vibrations in the plurality of directions;
A tire determination device comprising:
請求項1に記載のタイヤ判定装置。 The tire determination means determines the type of tire mounted on the vehicle based on frequency characteristics of the vibrations in the plurality of directions.
The tire determination device according to claim 1.
請求項1または請求項2のいずれかに記載のタイヤ判定装置。 The tire determination means determines the type of tire mounted on the vehicle based on the correlation of the frequency characteristics of the vibrations in the plurality of directions.
The tire determination apparatus according to claim 1 or 2.
請求項3に記載のタイヤ判定装置。 The tire determination means determines that a winter tire is mounted on the vehicle when the value indicating the correlation is greater than a threshold value.
The tire determination device according to claim 3.
前記複数の方向の前記振動に基づいて前記車両に装着されているタイヤの種類を判定するタイヤ判定工程と、
を含むタイヤ判定方法。 A road surface vibration measuring step for simultaneously measuring vibrations on the road surface in a plurality of directions due to traveling of the vehicle;
A tire determination step of determining the type of tire mounted on the vehicle based on the vibrations in the plurality of directions;
The tire judgment method containing.
前記複数の方向の前記振動に基づいて前記車両に装着されているタイヤの種類を判定するタイヤ判定機能と、
をコンピュータに実行させるタイヤ判定プログラム。 A road surface vibration measurement function for simultaneously measuring the vibrations of the road surface due to vehicle travel in a plurality of directions;
A tire determination function for determining the type of tire mounted on the vehicle based on the vibrations in the plurality of directions;
Tire judgment program that makes the computer execute.
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