JP4762123B2 - Tire wear amount estimation device and vehicle equipped with tire wear amount estimation device - Google Patents
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本発明は、タイヤトレッド部の摩耗量を推定する装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for estimating a wear amount of a tire tread portion.
一般に、タイヤが摩耗すると、その摩耗度合に応じて湿潤路における排水性能が低下するなど、タイヤの性能は大きく変化することから、自動車の安全性を高める上では、路面と接触しているタイヤの状態、特に、その摩耗度合を検知することは重要である。タイヤの摩耗が更に進むと、バーストの危険性も高くなる。
タイヤの摩耗量を推定する方法としては、図4(a)〜(c)に示すような、複数の導電ゴム抵抗体51aと抵抗体51bを並列に接続した抵抗手段51とこの抵抗手段51に直列に接続した直流電源52を備えたセンサ53と、このセンサ53の検出信号をアンテナ54を介して送信する送信部55とを備えたタイヤ装着ユニット50をタイヤトレッド部60のブロック61内に埋設して、当該ブロック61の摩耗に応じて変化する上記抵抗手段51の抵抗値を検出してタイヤトレッド部60の摩耗量を推定する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
As a method for estimating the wear amount of the tire, as shown in FIGS. 4A to 4C, a resistance means 51 in which a plurality of
しかしながら、上記方法では、タイヤトレッド部60のブロック61内にアンテナ54を有する送信部55を備えたタイヤ装着ユニット50を埋設してやる必要があるため、タイヤトレッド部60を加工する必要があった。
However, in the above method, since it is necessary to embed the
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、タイヤトレッド部に加工を施すことなく、タイヤの摩耗量を精度よく計測することのできるタイヤ摩耗量推定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the conventional problems, and an object of the present invention is to provide a tire wear amount estimation device that can accurately measure the wear amount of a tire without processing the tire tread portion. To do.
一般に、タイヤの摩耗が進展するとタイヤ外周は減少するため、同じ対地速度でも車輪の回転速度Vw0は増加する。よって、タイヤの摩耗が進展すると同じ車両前後加速度axでも車輪回転速度の変化量である車輪回転加速度ax =(dVw0 /dt)は大きくなる。
本発明者は、鋭意検討の結果、上記車両前後加速度axに対する車輪回転加速度awの比である加速度比Rがタイヤ摩耗量の大きさと高い相関関係を持つことから、上記加速度比Rを用いてタイヤの摩耗量を推定するようにすれば、タイヤトレッド部に加工を施すことなく、タイヤの摩耗量を精度よく推定できることを見出し本発明に到ったものである。
すなわち、本願の請求項1に記載の発明は、タイヤの摩耗量を推定する装置であって、車体側に装着された車両前後加速度測定手段と、車輪の回転速度を測定する車輪回転速測定手段と、上記測定された車輪の回転速度の変化量を算出する手段と、上記測定された車両前後加速度と上記算出された車輪回転速度の変化量とからタイヤの摩耗量を推定する摩耗量推定手段とを備えたことを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のタイヤ摩耗量推定装置において、当該車両のタイヤにタイヤ内圧を検知する手段を設けるとともに、上記検知されたタイヤ内圧に基づいて、上記測定された車輪回転速度を補正する補正手段を設けたものである。
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載のタイヤ摩耗量推定装置において、上記推定されたタイヤ摩耗量が予め設置された所定値を超えた場合に警報を発する警報手段を更に設けたものである。
また、請求項4に記載の車両は、請求項1〜請求項3のいずれかに記載のタイヤ摩耗量推定装置を搭載したことを特徴とするものである。
In general, when tire wear progresses, the outer periphery of the tire decreases, so that the wheel rotation speed V w0 increases even at the same ground speed. Therefore, as the wear of the tire progresses, the wheel rotational acceleration a x = (dV w0 / dt), which is the amount of change in the wheel rotational speed, increases even at the same vehicle longitudinal acceleration a x .
As a result of intensive studies, the present inventor uses the acceleration ratio R because the acceleration ratio R, which is the ratio of the wheel rotational acceleration a w to the vehicle longitudinal acceleration a x , has a high correlation with the amount of tire wear. Thus, the present inventors have found that if the tire wear amount is estimated, the tire wear amount can be accurately estimated without processing the tire tread portion.
That is, the invention according to
According to a second aspect of the present invention, in the tire wear amount estimating device according to the first aspect, the tire of the vehicle is provided with means for detecting the tire internal pressure, and the measurement is performed based on the detected tire internal pressure. A correction means for correcting the wheel rotation speed is provided.
According to a third aspect of the present invention, in the tire wear amount estimating device according to the first or second aspect, an alarm means for issuing a warning when the estimated tire wear amount exceeds a predetermined value set in advance. Is further provided.
A vehicle according to a fourth aspect is equipped with the tire wear amount estimating device according to any one of the first to third aspects.
本発明によれば、タイヤ摩耗量推定装置を、車体側に設けられた車両前後加速度を測定する車両前後加速度測定手段と、車輪の回転速度を測定する車輪回転速測定手段と、上記測定された車輪の回転速度の変化量を算出する手段と、上記測定された車両前後加速度と上記算出された車輪回転速度の変化量とからタイヤの摩耗量を推定する摩耗量推定手段とから構成し、車両前後加速度と車輪回転速度の変化量とからタイヤの摩耗量を推定するようにしたので、タイヤトレッド部に加工を施すことなく、タイヤトレッド部の摩耗量を精度よく推定することができる。
このとき、当該車両のタイヤにタイヤ内圧を検知する手段を設け、上記測定された車輪回転速度を上記検知されたタイヤ内圧に基づいて補正するようにすれば、タイヤトレッド部の摩耗量を更に精度よく推定することができる。
また、上記推定されたタイヤ摩耗量が予め設置された所定値を超えた場合に警報を発する警報手段を更に設けるようにすれば、タイヤが不適切な状態になる前に、当該タイヤの状態を、例えば、警報手段等を用いてドライバーに認識させることができる。
更には、上記判定結果を利用して、溝深さ不足によるハイドロプレーニングを未然に防止する対策をとることができるので、安全性が向上する。
According to the present invention, the tire wear amount estimating device is a vehicle longitudinal acceleration measuring means for measuring the vehicle longitudinal acceleration provided on the vehicle body side, a wheel rotational speed measuring means for measuring the rotational speed of the wheel, and the above measurement. A vehicle comprising: means for calculating a change amount of a wheel rotation speed; and a wear amount estimation means for estimating a tire wear amount from the measured vehicle longitudinal acceleration and the calculated wheel rotation speed change amount. Since the wear amount of the tire is estimated from the longitudinal acceleration and the change amount of the wheel rotation speed, the wear amount of the tire tread portion can be accurately estimated without processing the tire tread portion.
At this time, if the tire of the vehicle is provided with a means for detecting the tire internal pressure and the measured wheel rotational speed is corrected based on the detected tire internal pressure, the amount of wear on the tire tread portion can be further improved. Can be estimated well.
Further, if a warning means for issuing a warning when the estimated amount of tire wear exceeds a predetermined value set in advance, the state of the tire is changed before the tire becomes inappropriate. For example, the driver can be made to recognize using an alarm means or the like.
Furthermore, since the above determination result can be used to take measures to prevent hydroplaning due to insufficient groove depth, safety is improved.
以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図1は、本最良の形態に係るタイヤ摩耗量推定装置10の構成を示す機能ブロック図である。同図において、11は車体側に設置される、対地車両速度の変化を検出する車両前後加速度測定手段、12は車輪の回転速度を検出する車輪速センサ、13は当該車両のタイヤのタイヤ気室内の圧力(以下、タイヤ内圧という)を検知する圧力センサ、14は上記圧力センサ13で検知されたタイヤ内圧に基づいて上記車輪速センサ12で検出された車輪回転速度を補正する車輪回転速度補正手段、15は上記車輪回転速度補正手段14で補正された車輪回転速度の変化量を算出する車輪回転加速度算出手段、16は上記車両前後加速度測定手段11で検出された車両前後加速度axと上記車輪回転加速度算出手段15で算出された車輪回転加速度aw =(dVw/dt)との比である加速度比R=(aw/ax)を算出する加速度比算出手段、17は上記算出された加速度比Rから当該タイヤの摩耗量を推定するタイヤ摩耗量推定手段、18は上記推定された摩耗量が所定の値を超えたときにタイヤの摩耗進行しているという警報を発する警報手段で、車輪回転速度補正手段14、車輪回転加速度算出手段15、加速度比算出手段16、及び、タイヤ摩耗量推定手段17により、本タイヤ摩耗量推定装置10の演算部19を構成する。
本例では、図2に示すように、車両前後加速度測定手段11と演算部19とを車体1側に設置するとともに、警報手段18を運転席の前方に設けられた表示パネル2に取付けるようにしている。また、車輪速センサ12は図示しないドライブシャフト近傍に、圧力センサ13はタイヤ3の図示しないホイールのタイヤ気室内側に設置している。
なお、上記車両前後加速度測定手段11としては加速度センサなどが挙げられる。また、車輪速センサ12としては閉磁路タイプの磁気センサを用いることができるが、ベアリング一体型のセンサなど、他のタイプのセンサを用いてもよい。また、圧力センサ13としては、データを車体側に送信する必要があることから、ホイール装着タイプの無線内圧検知装置(TPMS)を用いることが好ましい。
Hereinafter, the best mode of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of a tire wear amount estimating apparatus 10 according to the best mode. In the figure, 11 is a vehicle longitudinal acceleration measuring means installed on the vehicle body side for detecting a change in the speed of the ground vehicle, 12 is a wheel speed sensor for detecting the rotational speed of the wheel, and 13 is a tire chamber of the tire of the vehicle. A pressure sensor for detecting the pressure of the tire (hereinafter referred to as tire internal pressure), 14 is a wheel rotational speed correcting means for correcting the wheel rotational speed detected by the wheel speed sensor 12 based on the tire internal pressure detected by the pressure sensor 13. , 15 the wheel rotational speed correction means 14 the wheel rotational acceleration calculating means for calculating a change amount of the corrected wheel rotation speed, 16 the vehicle detected vehicle longitudinal acceleration a x and the wheel in the longitudinal acceleration measuring means 11 Acceleration ratio calculating
In this example, as shown in FIG. 2, the vehicle longitudinal acceleration measuring means 11 and the
An example of the vehicle longitudinal acceleration measuring means 11 is an acceleration sensor. Further, as the wheel speed sensor 12, a closed magnetic circuit type magnetic sensor can be used, but other types of sensors such as a bearing integrated sensor may be used. Moreover, as the pressure sensor 13, since it is necessary to transmit data to the vehicle body side, it is preferable to use a wheel mounting type wireless internal pressure detection device (TPMS).
次に、本発明のタイヤ摩耗量推定装置10を用いたタイヤ摩耗量の推定方法について説明する。
まず、車体1側に配置された車両前後加速度測定手段11により、対地車両の速度変化である車両前後加速度axを測定するとともに、車輪速センサ12により車輪回転速度Vw0を測定する。一方、タイヤ内圧が減少するとタイヤ外周も減少する傾向にあることから、本例では、タイヤ3に圧力センサ13を設置してタイヤ内圧を検知するとともに、車輪回転速度補正手段14を設けて、上記検知されたタイヤ内圧に基づいて上記測定された車輪回転速度Vw0を補正する。以下、補正後の車輪回転速度をVwとする。
次に車輪回転加速度算出手段15にて、上記車輪回転速度補正手段14で補正された車輪回転速度の変化量である車輪回転加速度aw =(dVw/dt)を算出し、加速度比算出手段16にて、上記車両前後加速度測定手段11で検出された車両前後加速度axと上記車輪回転加速度awとの比である加速度比R=(aw/ax)を算出する。
タイヤ摩耗量推定手段17では、新品時の加速度比R0に対する上記算出された加速度比Rの比を求め、この比の値によりタイヤの摩耗量を推定する。タイヤ摩耗量が大きいと上記加速度比Rは大きくなるので、例えば、1よりも大きな閾値K1,K2を設定して、(R/R0)<K1ならば摩耗量が小さく、K1≦(R/R0)<K2ならば摩耗量が中程度、K2≦(R/R0)ならば摩耗量大、のように摩耗量(磨耗度合)を推定する。
そして、タイヤ摩耗量推定手段17にて摩耗量大と推定された場合には、警報手段18にその信号を入力し、表示パネル2に設けられた警報用のLEDを点滅させるなどしてドライバーにタイヤの摩耗が進展していることを認識させる。
タイヤの摩耗が進展すると溝深さ不足するので、水深が浅くてもハイドロプレーニングが起きやすくなる。そこで、タイヤが不適切な状態になる前に、警報手段18を用いて、当該タイヤの状態をドライバーに認識させるようにすれば、ドライバーはタイヤ交換したりするなどの処置を行うことができるので、車両の安全性を高めることができる。
Next, a tire wear amount estimation method using the tire wear amount estimation apparatus 10 of the present invention will be described.
First, the vehicle longitudinal acceleration measuring means 11 disposed on the
Next, the wheel rotation acceleration calculation means 15 calculates the wheel rotation acceleration a w = (dV w / dt), which is the amount of change in the wheel rotation speed corrected by the wheel rotation speed correction means 14, and the acceleration ratio calculation means. At 16, an acceleration ratio R = (a w / a x ), which is a ratio between the vehicle longitudinal acceleration a x detected by the vehicle longitudinal acceleration measuring means 11 and the wheel rotational acceleration a w , is calculated.
The tire wear amount estimating means 17 obtains the ratio of the calculated acceleration ratio R to the new acceleration ratio R 0 and estimates the tire wear amount from the value of this ratio. Since the acceleration ratio R increases when the tire wear amount is large, threshold values K1 and K2 greater than 1, for example, are set. If (R / R 0 ) <K1, the wear amount is small, and K1 ≦ (R / If R 0 ) <K2, the wear amount is estimated to be medium, and if
If the wear amount is estimated to be large by the tire wear amount estimating means 17, the signal is inputted to the alarm means 18, and the alarm LED provided on the
When tire wear progresses, the groove depth becomes insufficient, so that hydroplaning is likely to occur even when the water depth is shallow. Therefore, if the driver is made to recognize the state of the tire by using the alarm means 18 before the tire becomes in an inappropriate state, the driver can take measures such as changing the tire. , Can increase the safety of the vehicle.
このように本最良の形態では、車体1側に車両前後加速度測定手段11を設置し、車体1側にて車両前後加速度axを測定するとともに、車輪速センサ12により車輪回転速度Vw0を測定し、これを圧力センサ13で検知したタイヤ内圧に基づいて補正した車輪回転速度をVwに変換した後、車輪回転速度Vwの変化量である車輪回転加速度aw=(dVw/dt)を算出し、この車輪回転加速度awの上記車両前後加速度axに対する比である加速度比R=(aw/ax)を算出し、この加速度比Rに基づいてタイヤの摩耗量を推定するようにしたので、タイヤトレッド部に加工を施すことなく、タイヤトレッド部の摩耗量を精度よく推定することができる。
As described above, in this best mode, the vehicle longitudinal acceleration measuring means 11 installed in the
なお、上記最良の形態では、摩耗量を摩耗の度合として大,中,小の3段階に分けたが、閾値を1つにし、タイヤ交換時期をドライバーに知らせるだけの構成としてもよい。
また、摩耗量を摩耗の度合を更に細かく分類することも可能であるが、タイヤの摩耗を調べる目的は、車両の走行安全性にあるので、本例のように3段階程度に分類する方が実用的である。
また、上記加速度比R=(aw/ax)の摩耗による変化はタイヤ種(外径の違い)によって異なるので、タイヤ種に応じて摩耗量を推定する必要があることはいうまでもない。具体的には、摩耗量を推定する閾値K1,K2の値をタイヤ種に応じて設定したり、予めタイヤ種に応じて設定された補正係数を準備しておき、推定された摩耗量を補正するなどの方法を用いるようにすれば、タイヤ種に応じて摩耗量を推定することが可能となる。
In the above-described best mode, the wear amount is divided into three levels of large, medium, and small as the degree of wear. However, a configuration may be adopted in which the threshold is set to one and only the tire replacement time is notified to the driver.
Although it is possible to classify the amount of wear more finely, the purpose of examining the wear of the tire is to drive the vehicle, so it is better to classify it into about three stages as in this example. It is practical.
Further, since the change in the acceleration ratio R = (a w / a x ) due to wear differs depending on the tire type (difference in outer diameter), it is needless to say that the wear amount needs to be estimated according to the tire type. . Specifically, the threshold values K1 and K2 for estimating the wear amount are set according to the tire type, or a correction coefficient set in advance according to the tire type is prepared to correct the estimated wear amount. If a method such as this is used, the wear amount can be estimated according to the tire type.
本発明によるタイヤ摩耗量推定装置を搭載した車両をスムースなアスファルト路面にて走行させ、車両加速度0.2Gにおける車両前後加速度axと車輪回転速度Vw0とを測定した。試験に使用したタイヤは225/55R17で、新品(摩耗量ゼロ)、摩耗中期(摩耗量中)、摩耗後期(摩耗量大、残溝2mm)の各タイヤについて車両前後加速度axと車輪回転速度Vw0とを測定した。
また、内圧依存性検討のため、一般的な内圧範囲(150,200,250kPa)で新品タイヤのタイヤ内圧と車輪回転速度との関係を調べた。その結果を図3のグラフに示す。このグラフからわかるように、車輪回転速度には内圧依存性があるので、本例のように、測定した車輪回転速度をタイヤ内圧で補正することは有効であることが分かる。
なお、今回用いたタイヤでは、今回の標準状態である200kPaに対する補正式は以下のようになる。
Vw(補正値)=Vw0(計測値)/(1.01−0.000057×圧力値[kPa])
次に、上記補正式を用いて実測された各タイヤの車輪回転速度Vw0を補正して、車輪回転速度補正値Vwを求め、この車輪回転速度補正値Vwと車両前後加速度axとから加速度比を求めた結果を以下の表1に示す。
なお、加速度比の大きさについては、新品タイヤの場合を1000としたインデックス値で表わした。また、車両前後加速度axと車輪回転加速度awについては、0.5秒間の平均値を用いた。
Further, in order to examine the dependency on the internal pressure, the relationship between the tire internal pressure of the new tire and the wheel rotation speed was examined in a general internal pressure range (150, 200, 250 kPa). The result is shown in the graph of FIG. As can be seen from this graph, since the wheel rotation speed depends on the internal pressure, it is understood that it is effective to correct the measured wheel rotation speed with the tire internal pressure as in this example.
In the tire used this time, the correction formula for the standard state of 200 kPa is as follows.
V w (correction value) = V w0 (measured value) / (1.01−0.000057 × pressure value [kPa])
Next, the wheel rotational speed V w0 of each tire measured using the above correction formula is corrected to obtain a wheel rotational speed correction value V w , and this wheel rotational speed correction value V w and the vehicle longitudinal acceleration a x Table 1 below shows the result of the acceleration ratio obtained from the above.
In addition, the magnitude of the acceleration ratio is represented by an index value with 1000 as a new tire. Also, the vehicle longitudinal acceleration a x and the wheel rotation acceleration a w, using an average value of 0.5 seconds.
以上説明したように、本発明によれば、タイヤトレッド部に加工を施すことなく、タイヤトレッド部の摩耗量を精度よく推定することができる。また、当該タイヤの状態を、例えば、警報手段等を用いてドライバーに認識させるなどすれば、車両の走行安全性を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to accurately estimate the wear amount of the tire tread portion without processing the tire tread portion. In addition, if the driver recognizes the state of the tire using, for example, an alarm means, the driving safety of the vehicle can be improved.
1 車体、2 表示パネル、3 タイヤ、
10 タイヤ摩耗量推定装置、11 車両前後加速度測定手段、12 車輪速センサ、
13 圧力センサ、14 車輪回転速度補正手段、15 車輪回転加速度算出手段、
16 加速度比算出手段、17 タイヤ摩耗量推定手段、18 警報手段。
1 body, 2 display panel, 3 tires,
10 tire wear amount estimation device, 11 vehicle longitudinal acceleration measuring means, 12 wheel speed sensor,
13 pressure sensors, 14 wheel rotation speed correction means, 15 wheel rotation acceleration calculation means,
16 acceleration ratio calculating means, 17 tire wear amount estimating means, 18 alarm means.
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