JP4816181B2 - Tire condition processing device - Google Patents
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Description
本発明は、タイヤ状態に関する情報を処理する装置に関し、特にタイヤの接地面積や路面摩擦係数を推定する技術に関する。 The present invention relates to an apparatus for processing information related to a tire condition, and more particularly to a technique for estimating a tire contact area and a road surface friction coefficient.
従来、タイヤから得られる情報に基づいて車両の制動や姿勢を制御するために、タイヤのトレッド部に埋め込まれた歪みセンサの出力により求まるタイヤの滑り域と粘着域との割合に基づいて路面の摩擦係数を推定する方法が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
車両の姿勢を制御する場合、危険挙動が発生しているかどうかを検出すれば、そうした危険挙動を収束させる方向に制駆動力制御をすることができる。しかしながら、路面に接地し、挙動発生とその収束力に直接関与しているタイヤ発生力や、そのタイヤ発生力を左右する路面摩擦係数(以下、適宜「路面μ」という)をリアルタイムに把握していないので、危険挙動が発生してからの事後的な制御しかできず、危険の未然回避という意味では必ずしも十分とは言えない場面も生じ得る。 When controlling the attitude of the vehicle, it is possible to control the braking / driving force in a direction in which the dangerous behavior is converged by detecting whether or not the dangerous behavior has occurred. However, it is in contact with the road surface and knows in real time the tire generation force that is directly involved in the behavior and convergence force, and the road surface friction coefficient that affects the tire generation force (hereinafter referred to as “road surface μ” as appropriate). Since there is no such thing, only post hoc control after the occurrence of the dangerous behavior can be performed, and there may be a scene that is not necessarily sufficient in terms of avoiding danger.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の適切な制御のために路面摩擦係数を監視する装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of these circumstances, and an object thereof is to provide an apparatus for monitoring a road surface friction coefficient for appropriate control of a vehicle.
上記課題を解決するために、本発明のある態様のタイヤ状態処理装置は、タイヤに設けられて加速度を検出する加速度検出手段と、前記検出された加速度に基づいて前記タイヤの接地長の値を取得するタイヤ状態量取得手段と、前記タイヤの接地荷重を検出する接地荷重検出手段と、前記タイヤについてあらかじめ測定された接地荷重と接地長と接地面積の対応関係を記憶するマップ記憶手段と、前記記憶された接地荷重と接地長と接地面積の対応関係を参照し、前記取得された接地荷重および接地長に対応する前記タイヤの接地面積を推定する接地状態推定手段と、前記接地面積と前記接地荷重に基づいて路面摩擦係数を推定する摩擦係数推定手段と、を備える。 In order to solve the above-described problems, a tire condition processing device according to an aspect of the present invention includes an acceleration detection unit that is provided in a tire and detects acceleration, and calculates a value of a contact length of the tire based on the detected acceleration. a tire state quantity acquisition unit that acquires a vertical load detecting means for detecting a vertical load of the tire, and the map storage means for storing previously measured relationship between the contact load and the contact length ground plane product for said tire, With reference to the correspondence relationship between the stored grounding load, grounding length and grounding area, grounding state estimating means for estimating the grounding area of the tire corresponding to the acquired grounding load and grounding length, the grounding area and the grounding Friction coefficient estimating means for estimating a road surface friction coefficient based on the ground contact load.
ここで、接地状態推定手段は、接地荷重と接地長と接地面積の対応関係を参照することにより、取得された接地長からタイヤの接地面積を直接的に導き出しているが、これはその過程においてタイヤの接地形状や接地面の矩形率を推定してから接地面積を導き出す方法を妨げる趣旨ではない。摩擦係数推定手段は、接地面積と接地荷重の対応関係をあらかじめ記憶し、その対応関係に基づいて路面摩擦係数を推定してもよい。 Here, the contact state estimation means directly derives the contact area of the tire from the acquired contact length by referring to the correspondence relationship between the contact load, the contact length, and the contact area. It is not intended to hinder the method of deriving the contact area after estimating the contact shape of the tire and the rectangular ratio of the contact surface. The friction coefficient estimating means may store a correspondence relationship between the contact area and the contact load in advance, and estimate the road surface friction coefficient based on the correspondence relationship.
この態様によると、時間の経過とともに接地長の変化を監視することで路面とタイヤの摩擦係数の変化を認識することができ、その変化の傾向から車両の危険挙動を直ちに察知して車両の安全性向上を図ることができる。 According to this aspect, the change in the friction coefficient between the road surface and the tire can be recognized by monitoring the change in the contact length over time, and the dangerous behavior of the vehicle can be immediately detected from the tendency of the change, and the safety of the vehicle can be detected. It is possible to improve the performance.
前記加速度検出手段は、前記タイヤの幅方向における複数箇所に設けられ、前記タイヤ状態量取得手段は、前記タイヤの接地長を前記タイヤの複数箇所のそれぞれについて取得し、前記マップ記憶手段は、複数箇所についての接地荷重と接地長と接地面積の対応関係を記憶し、前記接地状態推定手段は、前記複数箇所についての接地荷重と接地長と接地面積の対応関係を参照し、前記複数箇所について取得された接地長に対応する前記タイヤの接地面積を推定してもよい。また、接地状態推定手段は、タイヤの複数箇所から取得された複数の接地長に基づいて接地面の接地形状を推定し、その接地形状をもとに接地面積を求めてもよい。この態様によれば、一つのタイヤにつき複数箇所の接地長を取得することで、より正確に接地形状を把握して接地面積を求めることができるので、より高い精度で路面摩擦係数の変化を認識して車両の安全性向上を図ることができる。 The acceleration detection means is provided at a plurality of locations in the width direction of the tire, the tire condition quantity acquisition means acquires the contact length of the tire for each of the plurality of locations of the tire, and the map storage means storing the ground contact load and the contact length of the correspondence between the ground plane product for location, the contact state estimation unit refers to correspondence between the ground plane product and the ground length and the vertical load on the plurality of locations, said plurality of locations The contact area of the tire corresponding to the contact length obtained with respect to may be estimated. The grounding state estimating means may estimate a grounding shape of the grounding surface based on a plurality of grounding lengths acquired from a plurality of locations on the tire and obtain a grounding area based on the grounding shape. According to this aspect, by obtaining multiple contact lengths for one tire, it is possible to more accurately grasp the contact shape and determine the contact area, and therefore recognize changes in the road surface friction coefficient with higher accuracy. Thus, the safety of the vehicle can be improved.
前記タイヤの空気圧の値を取得する空気圧取得手段をさらに備えてもよい。前記マップ記憶手段は、前記接地長と前記空気圧と前記接地面積との対応関係を記憶し、前記接地状態推定手段は、前記接地長と前記空気圧と前記接地面積との対応関係を参照し、前記取得された接地長と前記取得された空気圧とに対応する前記タイヤの接地面積を推定してもよい。また、接地状態推定手段は、接地長、接地荷重、および空気圧に基づいて接地面の接地形状を推定し、その接地形状をもとに接地面積を求めてもよい。この態様によれば、タイヤの空気圧を正確に把握することで、より正確に接地形状や接地面積を認識することができるので、より高い精度で路面摩擦係数の変化を認識して車両の安全性向上を図ることができる。 Air pressure acquisition means for acquiring the value of the air pressure of the tire may be further provided. The map storage means stores a correspondence relationship between the contact length, the air pressure, and the contact area, and the contact state estimation means refers to a correspondence relationship between the contact length, the air pressure, and the contact area, and The tire contact area corresponding to the acquired contact length and the acquired air pressure may be estimated. The grounding state estimating means may estimate the grounding shape of the grounding surface based on the grounding length, the grounding load, and the air pressure, and obtain the grounding area based on the grounding shape. According to this aspect, it is possible to recognize the contact shape and the contact area more accurately by accurately grasping the tire air pressure. Therefore, it is possible to recognize the change in the friction coefficient of the road surface with higher accuracy and to improve the safety of the vehicle. Improvements can be made.
前記接地状態推定手段は、前記検出された接地荷重と前記取得された接地長と空気圧に基づいて前記タイヤに加わる横力を推定し、その推定した横力に基づいて前記接地面積を推定してもよい。また、接地状態推定手段は、接地荷重、接地長、および空気圧に基づいて横力を推定してもよいし、横力に基づいて接地形状を推定してからその接地形状をもとに接地面積を求めてもよい。この態様によれば、タイヤに加わる横力をより正確に把握した上で接地面積を求めることにより、より高い精度で路面摩擦係数の変化を認識して車両の安全性向上を図ることができる。 The contact state estimation means, the detected based on the vertical load before Symbol obtained contact length and pressure estimates the lateral force applied to the tire, the ground contact area is estimated based on the lateral force and the estimated May be. The grounding state estimation means may estimate the lateral force based on the grounding load, the grounding length, and the air pressure. Alternatively, the grounding state may be estimated based on the grounding shape after estimating the grounding shape based on the lateral force. You may ask for. According to this aspect, by obtaining the contact area after more accurately grasping the lateral force applied to the tire, it is possible to recognize the change in the road surface friction coefficient with higher accuracy and to improve the safety of the vehicle.
本発明のタイヤ状態処理装置によれば、より高い精度で摩擦係数の変化を認識して車両の安全性向上を図ることができる。 According to the tire condition processing apparatus of the present invention, it is possible to improve the safety of the vehicle by recognizing a change in the friction coefficient with higher accuracy.
(第1の実施の形態)
図1は、本実施の形態に係るタイヤ状態処理装置を備えた車両10の全体構成を示す。車両10は、走行輪としての第1車輪20A、第2車輪20B、第3車輪20C、第4車輪20Dの各車輪と、車体12を備える。第1車輪20A、第2車輪20B、第3車輪20C、第4車輪20Dのそれぞれには、加速度を検出する加速度センサを含む状態量センサと、検出された加速度に関する情報を状態量センサのIDとともに車体12へ送信する通信機とが車輪側装置として設けられる。状態量センサとしては、第1状態量センサ30A、第2状態量センサ30B、第3状態量センサ30C、第4状態量センサ30Dが第1車輪20A、第2車輪20B、第3車輪20C、第4車輪20Dのそれぞれに設けられる。通信機としては、第1車輪側通信機40A、第2車輪側通信機40B、第3車輪側通信機40C、第4車輪側通信機40Dと、通信用のアンテナである第1アンテナ50A、第2アンテナ50B、第3アンテナ50C、第4アンテナ50Dとが、第1車輪20A、第2車輪20B、第3車輪20C、第4車輪20Dのそれぞれに設けられる。
(First embodiment)
FIG. 1 shows an overall configuration of a
以下、各輪を区別しないで構成を説明する場合、各輪の位置を区別する符号A〜Dを適宜省略する。たとえば、第1車輪20A、第2車輪20B、第3車輪20C、第4車輪20Dを車輪20と総称し、第1状態量センサ30A、第2状態量センサ30B、第3状態量センサ30C、第4状態量センサ30Dを状態量センサ30と総称する。また、第1車輪側通信機40A、第2車輪側通信機40B、第3車輪側通信機40C、第4車輪側通信機40Dを車輪側通信機40と総称し、第1アンテナ50A、第2アンテナ50B、第3アンテナ50C、第4アンテナ50Dをアンテナ50と総称する。
Hereinafter, when the configuration is described without distinguishing each wheel, reference signs A to D for distinguishing the positions of the wheels are appropriately omitted. For example, the first wheel 20A, the
車輪20は、タイヤ、ホイールその他の車輪構成体を含む。車輪側通信機40およびアンテナ50は、状態量センサ30と一体に構成されてもよい。状態量センサ30による検出値は車輪側通信機40に送られ、アンテナ50から無線によって車体側通信機200に送信される。
The
状態量センサ30に含まれる加速度センサは、たとえば圧電式の振動センサや、歪みゲージ、圧電フィルム、圧電ケーブルなどで実現される。本実施の形態における加速度センサは、一つのタイヤにつき一つだけ設けられ、たとえばトレッド部におけるタイヤ幅方向中央に埋め込まれる。
The acceleration sensor included in the
車体12には、第1車輪20A、第2車輪20B、第3車輪20C、第4車輪20Dの各車輪に設けられた第1車輪側通信機40A、第2車輪側通信機40B、第3車輪側通信機40C、第4車輪側通信機40Dから加速度などの車輪状態量に関する情報および状態量センサ30のID(以下、これら各情報を総括的に「車輪情報」という)を受信する車体側通信機200と、受信用の車体側アンテナ210と、車両10を統括的に制御する電子制御装置(以下、「ECU」と表記する)64と、警告出力手段としてのブザー70および警告ランプ72とが設けられる。車体12には、第1車輪20A、第2車輪20B、第3車輪20C、第4車輪20Dの各車輪に対応する位置に第1接地荷重センサ60A、第2接地荷重センサ60B、第3接地荷重センサ60C、第4接地荷重センサ60D(以下、これらを総括的に「接地荷重センサ60」と呼ぶ)が設けられる。接地荷重センサ60は、たとえばサスペンション、ショックアブソーバ、スプリングシートなどに設けられ、サスペンションのサスペンションのバネ反力、ショックアブソーバの軸力、スプリングシート部の圧力等に基づいてタイヤの接地荷重を検出する。
The
車体側通信機200は、走行輪として装着された4輪の第1車輪20A、第2車輪20B、第3車輪20C、第4車輪20Dから車体側アンテナ210を介して車輪情報を受信し、受信した情報をECU64へ送る。ECU64は、車体側通信機200から受け取った車輪情報に基づいてタイヤの状態を把握する。ECU64が各車輪20から受け取る状態量センサ30のIDは、以降の処理において各車輪20のタイヤIDとして認識され、車輪情報がどの車輪から取得したかを認識するために各種処理や判定に用いられる。ECU64は、車輪側通信機40および車体側通信機200を介して状態量センサ30から受け取る車輪情報に基づいて、車両10の制御に必要な演算を実行し、車両10を制御する。
The vehicle body
図2は、ECU64における車輪情報の取得および車両制御に係る構成を示す機能ブロック図である。ECU64は、タイヤ状態量取得部220、マップ記憶部222、接地状態推定部224、摩擦係数推定部226、警告出力部302、車両制御部304の各機能を有する。以下に説明する各処理は、第1車輪20A、第2車輪20B、第3車輪20C、第4車輪20Dの各タイヤについて独立して情報が処理されるとともに、独立して制御が可能であることを前提とする。
FIG. 2 is a functional block diagram showing a configuration relating to acquisition of wheel information and vehicle control in the
タイヤ状態量取得部220は、車体側通信機200を介して状態量センサ30から受け取る各タイヤの加速度に基づいてそのタイヤの接地長の値を取得する。ここで、走行中のタイヤのトレッド部およびショルダー部は路面に接地している部分と接地していない部分とに分かれ、車輪の回転とともにその接地部分が変位する。トレッド部における状態量センサ30が埋め込まれた部位が車輪の回転とともに接地開始するとき、状態量センサ30により検出される加速度には接地開始に伴う振動によりピークが現れる。同様に、トレッド部における状態量センサ30が設けられた部位が車輪の回転とともに接地終了するときも、状態量センサ30により検出される加速度にも接地終了に伴う振動によりピークが現れる。タイヤ状態量取得部220は、接地開始のピークから接地終了のピークまでの時間を計測するとともに、そのときの車両の速度との関係から接地部分の回転方向の長さである接地長を求める。
The tire state
マップ記憶部222は、各タイヤについてあらかじめ測定された、接地荷重に対する接地長の変化率とタイヤの接地面積との対応関係を接地長変化率マップとして記憶する。ここでいう接地長変化率は、接地荷重に対する接地長とその接地長の状態になるまでの変化時間の関係性であり、主にタイヤの大きさ、形状、素材、扁平率などの要素によって定まる。接地長変化率マップは、車体12に装着された各タイヤについて車両出荷前などにあらかじめ測定されてマップ記憶部222に格納される。接地長変化率マップは、テーブルとして生成されてもよいし、関数として生成されてもよい。接地長変化率は、そのタイヤの空気圧の大きさに応じて異なるため、複数の空気圧値でサンプルした接地長変化率マップがマップ記憶部222に格納される。タイヤ状態量取得部220は、サンプルされた値以外の空気圧値に関しては、サンプル値を補間処理することにより算出する。
接地状態推定部224は、タイヤ状態量取得部220からタイヤの接地長を受け取り、接地荷重センサ60からタイヤの接地荷重を受け取り、マップ記憶部222からタイヤの接地長変化率マップを読み出す。接地荷重の変化に対する接地長の変化速度はそのときのタイヤ空気圧の大きさによって異なるので、接地状態推定部224は実際の接地荷重の変化に対する接地長の変化を時間の経過とともに監視し、接地長の変化勾配の大きさに基づいてタイヤ空気圧を推定する。
The ground contact
警告出力部302は、接地状態推定部224によって推定されたタイヤ空気圧が所定の低圧値を下回った場合に、タイヤ空気圧の低下を示す警告をブザー70や警告ランプ72を介して出力する。これにより、タイヤ空気圧が低圧域に達したことによる危険性を運転者に知らせることができ、車両の安全性をより高めることができるとともに、各タイヤに空気圧センサを設けなくとも空気圧を推定することができ、安全性向上に寄与することができる。
The
接地状態推定部224は、接地長変化率マップを参照し、取得された接地長および検出された接地荷重に対応するタイヤの接地面積を推定する。ここで、接地長および接地荷重から接地面積を求める過程において、本来は接地面の接地形状、接地面の矩形率、横力による影響などの要素も加味する必要があるが、本実施の形態においてはこれら接地形状、矩形率、横力などの要素も反映されたかたちで接地長変化率マップが形成されている。したがって、少なくとも接地長と接地荷重さえ判明すれば、接地長変化率マップを参照することで接地面積を直接的に割り出すことができる。ただし、変形例として、接地状態推定部224が接地荷重、接地長、および空気圧に基づいて横力を推定してもよく、取得された接地長と推定した横力とに基づいて接地面積を推定する。
The contact
接地状態推定部224は、左右輪の接地長の違いにより、車両10が左右いずれかに旋回中であるか否かを判定する。接地状態推定部224は、左右輪の接地長の違いが所定値を超える場合、左側の車輪の方が長ければ右旋回中であると判定し、右側の車輪の方が長ければ左旋回中であると判定する。接地状態推定部224は、左右輪の接地長の違いにより車両10が旋回中であると判定した場合、それら接地長の違いの大きさに応じて旋回の度合いを判定する。なお、変形例として、接地状態推定部224は左右輪の接地荷重の違いにより車両10が左右いずれかに旋回中であるか否かを判定してもよい。その場合、接地状態推定部224は、左側の車輪の方が接地荷重が高ければ右旋回中であると判定し、右側の車輪の方が接地荷重が高ければ左旋回中であると判定する。車両制御部304は、接地状態推定部224による旋回有無の判定および旋回の度合いに基づいて車両10の姿勢を制御する。
The ground contact
摩擦係数推定部226は、接地面積と接地荷重とに基づいて単位面積当たりの接地面圧を推定して路面μを推定する。このとき、摩擦係数推定部226は、接地面積と接地荷重だけでなく、さらに接地形状に基づいて路面μを推定してもよい。接地形状が矩形率の高い形状である場合、トレッド幅方向の中央とショルダー部側とでは面圧差が小さく路面μは高くなる傾向にあり、逆に接地形状が矩形率の低い丸みを帯びた形状である場合、トレッド幅方向の中央とショルダー部側とでは面圧差は大きく路面μは低くなる傾向にある。摩擦係数推定部226は、このような接地形状と路面μの関係性の傾向を加味して路面μを推定する。摩擦係数推定部226は、車両10が左右いずれかに旋回中であると接地状態推定部224が判定した場合、路面μを前後方向の成分と横方向の成分とで分けて推定する。摩擦係数推定部226は、図示しない雨滴センサから得られる雨量および降雨時間が所定値を超える場合、それら雨量および降雨時間の情報に基づく路面の乾湿状態を加味して路面μを推定する。
The friction
車両制御部304は、摩擦係数推定部226により推定された路面μに基づいてサスペンション装置306、操舵装置308、制動装置310、駆動装置312、駆動伝達装置314などの各種装置を制御することにより、車両10の姿勢や制動を制御する。車両制御部304は、時間の経過とともに路面μの変化を認識するとともに、路面μが所定のしきい値を下回ろうとした場合に危険挙動が発生すると判断し、そうした危険挙動を回避するための制御を実行する。これにより、実際に危険挙動が発生してからその挙動に応じて車両の姿勢や制動を制御する場合と比べて、事前の予防的な制御を実現することができ、車両の安全性をより高めることができる。
The
図3は、接地荷重に対する接地長とその接地長の状態になるまでの変化時間の関係を示す図である。本図は、接地荷重と接地長と変化時間をそれぞれ軸にとった3軸グラフであり、ここでは空気圧がP1、P2、P3の3通りの場合でそれぞれの接地長変化率が示される。空気圧P1は高圧側のタイヤ空気圧であり、その場合の接地荷重がFのときの接地長変化率が直線100によって示される。空気圧P3は低圧側のタイヤ空気圧であり、その場合の接地荷重がFのときの接地長変化率が直線104によって示される。空気圧P2は中間的なタイヤ空気圧であり、その場合の接地荷重がFのときの接地長変化率が直線102によって示される。接地荷重がすべてFであるとすると、空気圧がP1,P2,P3の場合、接地長はそれぞれa,b,cとなり、接地長a,b,cになるまでのそれぞれの変化時間はA,B,Cとなる。a,b,cとA,B,Cの関係は、それぞれa<b<cとA<B<Cとなり、高圧である空気圧P1の場合が接地長の変化勾配が最も小さく、低圧である空気圧P3の場合が接地長の変化勾配が最も大きい。また、接地長の変化勾配の大きさは、空気圧値が小さいほどほぼリニアに増加するので、接地状態推定部224は空気圧がP1,P2,P3以外である場合に関しても補間処理によって接地長変化率を割り出すことができる。マップ記憶部222には、本図に示されるような接地長変化率に基づいた接地荷重と接地長と接地面積の対応関係がマップのかたちで格納されている。
FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the contact length with respect to the contact load and the change time until the contact length is reached. This figure is a three-axis graph in which the contact load, the contact length, and the change time are taken as axes. Here, the contact length change rates are shown for three cases of air pressure P1, P2, and P3. The air pressure P1 is the tire air pressure on the high pressure side, and the contact length change rate when the contact load is F in this case is indicated by a
図4は、第1の実施の形態における路面μの推定および車両制御の過程を示すフローチャートである。まず、タイヤ状態量取得部220がタイヤの接地長を取得し(S10)、接地荷重センサ60が接地荷重を検出する(S12)。接地状態推定部224は左右輪の接地長の違いに基づく旋回判定を実行し(S13)、接地荷重の変化に対する接地長の変化率を求め(S14)、その変化率が所定値より大きければ(S16のY)、空気圧が低いと判定して警告出力部302がその旨の警告をする(S18)。接地長変化率が所定値以下であればS18をスキップする(S16のN)。接地状態推定部224が接地長、接地荷重、接地長変化率に基づいてタイヤの接地面積を推定すると(S20)、摩擦係数推定部226は接地面積と接地荷重に基づいて路面μを推定する(S22)。車両制御部304は、路面μに基づいて車両10の姿勢や制動を制御する(S24)。
FIG. 4 is a flowchart showing a process of estimating the road surface μ and controlling the vehicle in the first embodiment. First, the tire state
図5は、図4におけるS13の旋回判定処理を詳細に示すフローチャートである。まず、接地状態推定部224は左右輪の接地長の差が所定値以上である場合に、車両10が左右いずれかに旋回していると判定してS100へ移行し(S90のY)、接地長の差が所定値より小さい場合は車両10は旋回中でないと判定してS100以降の処理をスキップする(S90のN)。S100において、接地状態推定部224は左側の車輪より右側の車輪の方が接地長が長い場合に(S100のY)、車両10が左方向へ旋回中であると判定し(S102)、左側の車輪より右側の車輪の方が接地長が短い場合に(S100のN)、車両10が右方向へ旋回中であると判定する(S104)。
FIG. 5 is a flowchart showing in detail the turning determination process of S13 in FIG. First, when the difference between the contact lengths of the left and right wheels is greater than or equal to a predetermined value, the ground contact
以上の通り、本実施の形態においては、接地状態推定部224が時間の経過とともに接地長の変化を監視することで、摩擦係数推定部226が路面μの変化を認識することができ、車両制御部304が路面μの変化の傾向から車両の危険挙動を直ちに察知して車両の安全性向上を図ることができる。さらに、各車輪から得られる情報に基づいて各車輪を独立に制御できるため、より正確な姿勢または制動の制御によって安全性の向上を図ることができる。
As described above, in the present embodiment, the ground contact
(第2の実施の形態)
本実施の形態においては、状態量センサが空気圧センサを含み、空気圧情報をもとにタイヤの接地面積や路面μが推定される点で、第1の実施の形態における状態量センサおよび接地面積や路面μの推定と相違する。以下、第1の実施の形態との共通点については説明を省略し、相違点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, the state quantity sensor includes an air pressure sensor, and the ground contact area and the road surface μ of the tire are estimated based on the air pressure information. This is different from the estimation of the road surface μ. Hereinafter, description of points common to the first embodiment will be omitted, and differences will be mainly described.
図1において、第1状態量センサ30A、第2状態量センサ30B、第3状態量センサ30C、第4状態量センサ30Dは、それぞれ加速度センサに加えて空気圧センサをさらに含む。この空気圧センサは、タイヤ空気圧監視システムへタイヤ空気圧情報を提供するために設けられるものであってもよい。第1状態量センサ30A、第2状態量センサ30B、第3状態量センサ30C、第4状態量センサ30Dは、それぞれタイヤ内の空気の温度やタイヤトレッドの温度を検出する温度センサをさらに含んでもよい。状態量センサ30に含まれる空気圧センサや温度センサは、ホイール、タイヤトレッド、リムなどに取り付けられる。
In FIG. 1, the first state quantity sensor 30A, the second
図2において、マップ記憶部222は、接地長変化率と空気圧と接地面積との対応関係を接地長変化率マップとして記憶する。接地状態推定部224は、接地長変化率と空気圧と接地面積との対応関係を参照し、取得された接地長と取得された空気圧とに対応するタイヤの接地面積を推定する。摩擦係数推定部226は、接地状態推定部224によって推定された接地面積や接地長、接地荷重に基づいて路面μを推定する。
In FIG. 2, the
図6は、第2の実施の形態における路面μの推定および車両制御の過程を示すフローチャートである。まず、タイヤ状態量取得部220がタイヤの接地長を取得し(S30)、接地荷重センサ60が接地荷重を検出し(S32)、タイヤ状態量取得部220が空気圧の情報を取得する(S34)。接地状態推定部224は、接地長、接地荷重、空気圧、接地長変化率に基づいて横力を推定し(S36)、接地面積を推定する(S38)。接地状態推定部224は左右輪の接地長の違いに基づく旋回判定を実行し(S39)、摩擦係数推定部226は接地面積と接地荷重に基づいて路面μを推定する(S40)。車両制御部304は、路面μに基づいて車両10の姿勢や制動を制御する(S42)。S39における旋回判定処理の詳細は図5に示すとおりである。なお、本フローチャートでは、接地状態推定部224がS36において横力を推定してからS38で接地面積を推定する過程を示したが、接地状態推定部224が途中の段階で横力を推定することなく、あらかじめ横力の推定が反映された接地長変化率マップにしたがって直接的に接地面積を推定してもよい。
FIG. 6 is a flowchart showing a process of estimating the road surface μ and controlling the vehicle in the second embodiment. First, the tire condition
以上の通り、本実施の形態においては、接地状態推定部224が時間の経過とともに接地長の変化を監視することで、摩擦係数推定部226が路面μの変化を認識することができ、車両制御部304が路面μの変化の傾向から車両の危険挙動を直ちに察知して車両の安全性向上を図ることができる。また、タイヤの空気圧を正確に把握することで、より正確に接地形状や接地面積を認識することができるので、より高い精度で路面μの変化を認識して車両の安全性向上を図ることができる。
As described above, in the present embodiment, the ground contact
(第3の実施の形態)
本実施の形態においては、一つのタイヤにつき複数個の加速度センサが設けられる点で、第1,2の実施の形態における状態量センサおよび接地面積や路面μの推定と相違する。以下、第1,2の実施の形態との共通点については説明を省略し、相違点を中心に説明する。
(Third embodiment)
The present embodiment is different from the state quantity sensor and the estimation of the ground contact area and road surface μ in the first and second embodiments in that a plurality of acceleration sensors are provided for each tire. Hereinafter, description of points common to the first and second embodiments will be omitted, and differences will be mainly described.
図1における状態量センサ30は、一つのタイヤにつき複数の加速度センサを含む。この加速度センサは、たとえばタイヤ幅方向において外側と内側の少なくとも2箇所から加速度を検出する。
The
図2において、タイヤ状態量取得部220は状態量センサ30から受け取る加速度の情報に基づき、一つのタイヤから少なくとも2箇所の接地長を取得する。マップ記憶部222は、タイヤの複数箇所についての接地長変化率と接地面積との対応関係を示す接地長変化率マップを記憶する。接地状態推定部224は、複数の接地長とその接地長変化率マップを参照することでより正確に接地形状を推定できるので、より精度よく接地面積および路面μを推定することができる。とくにタイヤの外側と内側の2箇所から接地長が得られれば、より正確に接地形状を推定できる。接地状態推定部224は、左右輪の接地長の違いだけでなく、一つのタイヤにおける複数の接地長の違いから車両10の旋回を判定する。すなわち、左右輪の接地長の違いまたは一つのタイヤにおける複数の接地長の違いのうち少なくともいずれかが所定値以上であるか否かによって旋回有無を判定するとともに、どちらの接地長が長いかによって左右どちらの旋回であるかを判定する。また、接地状態推定部224は、各タイヤから個別に得られる接地長差に基づいてより正確に旋回状態および旋回の度合いを判定することができる。
In FIG. 2, the tire state
図7は、第3の実施の形態における路面μの推定および車両制御の過程を示すフローチャートである。まず、タイヤ状態量取得部220がタイヤの複数箇所から接地長を取得し(S50)、接地荷重センサ60が接地荷重を検出する(S52)。接地状態推定部224は左右輪の接地長の違いまたは一つのタイヤについての複数の接地長の違いに基づく旋回判定を実行し(S56)、接地荷重の変化に対する複数の接地長変化率を求め(S58)、それらの変化率が所定値より大きければ(S60のY)、空気圧が低いと判定し、警告出力部302がその旨の警告をする(S62)。接地長変化率が所定値以下であればS62をスキップする(S60のN)。接地状態推定部224が複数の接地長、接地荷重、接地長変化率に基づいてタイヤの接地面積を推定すると(S64)、摩擦係数推定部226は接地面積と接地荷重に基づいて路面μを推定する(S66)。車両制御部304は、路面μに基づいて車両10の姿勢や制動を制御する(S68)。S56における旋回判定処理の詳細は図5に示すとおりである。ただし、図5のS90においては、接地状態推定部224は各タイヤの左側と右側の接地長差が所定値以上である場合に、車両10が左右いずれかに旋回していると判定してもよい。また、同図のS100において、接地状態推定部224は各タイヤの左側より右側の方が接地長が長い場合に(S100のY)、車両10が左方向へ旋回中であると判定し(S102)、左側より右側の方が接地長が短い場合に(S100のN)、車両10が右方向へ旋回中であると判定してもよい(S104)。
FIG. 7 is a flowchart showing a process of estimating the road surface μ and controlling the vehicle in the third embodiment. First, the tire state
以上の通り、本実施の形態においては、接地状態推定部224が時間の経過とともに接地長の変化を監視することで、摩擦係数推定部226が路面μの変化を認識することができ、車両制御部304が路面μの変化の傾向から車両の危険挙動を直ちに察知して車両の安全性向上を図ることができる。また、一つのタイヤから複数の接地長を取得することで、より正確に接地形状や接地面積を認識することができるので、より高い精度で路面μの変化を認識して車両の安全性向上を図ることができる。
As described above, in the present embodiment, the ground contact
本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれ得る。以下、そうした変形例を挙げる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment. Various modifications such as design changes can be added to the embodiments based on the knowledge of those skilled in the art, and embodiments to which such modifications are added can also be included in the scope of the present invention. Examples of such modifications are given below.
第2の実施の形態においては、接地長や接地荷重の他に各タイヤから空気圧の情報を取得し、その空気圧の情報に基づいて接地面積や路面μを推定する構成を説明した。また、第3の実施の形態においては、接地長や接地荷重の他に各タイヤから複数の接地長を取得し、それら複数の接地長に基づいて接地面積や路面μを推定する構成を説明した。変形例においては、各タイヤから空気圧の情報を取得するとともに複数の接地長を取得し、それら空気圧および複数の接地長に基づいて接地面積や路面μを推定する構成としてもよい。その場合、さらに精度よく接地面積や路面μを推定することができ、車両の安全性のさらなる向上を図ることができる。 In the second embodiment, a configuration has been described in which air pressure information is acquired from each tire in addition to the ground contact length and the ground load, and the ground contact area and the road surface μ are estimated based on the air pressure information. In the third embodiment, a configuration has been described in which a plurality of contact lengths are acquired from each tire in addition to the contact length and the contact load, and the contact area and the road surface μ are estimated based on the plurality of contact lengths. . In a modification, it is good also as a structure which acquires the information of air pressure from each tire, acquires several contact lengths, and estimates the contact area and road surface micro | micron | mu based on these air pressure and several contact lengths. In that case, the ground contact area and the road surface μ can be estimated with higher accuracy, and the safety of the vehicle can be further improved.
第3の実施の形態においては、一つのタイヤにおいて外側と内側の2箇所から接地長を取得する構成を示した。変形例においては、一つのタイヤにおいて外側と内側と中央の3箇所またはそれ以上の箇所から接地長を取得する構成であってもよい。その場合、さらに多くの接地長に基づいてより高い精度にて接地形状、接地面積、路面μを推定できるので、車両の安全性のさらなる向上を図ることができる。 In 3rd Embodiment, the structure which acquires the contact length from two places of the outer side and inner side in one tire was shown. In a modified example, the contact length may be acquired from three or more locations on the outer side, the inner side, and the center in one tire. In this case, since the contact shape, the contact area, and the road surface μ can be estimated with higher accuracy based on more contact lengths, the safety of the vehicle can be further improved.
10 車両、 12 車体、 20 車輪、 30 状態量センサ、 60 接地荷重センサ、 64 ECU、 70 ブザー、 72 警告ランプ、 220 タイヤ状態量取得部、 222 マップ記憶部、 224 接地状態推定部、 226 摩擦係数推定部、 302 警告出力部、 304 車両制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記検出された加速度に基づいて前記タイヤの接地長の値を取得するタイヤ状態量取得手段と、
前記タイヤの接地荷重を検出する接地荷重検出手段と、
前記タイヤについてあらかじめ測定された接地荷重と接地長と接地面積の対応関係を記憶するマップ記憶手段と、
前記記憶された接地荷重と接地長と接地面積の対応関係を参照し、前記取得された接地荷重および接地長に対応する前記タイヤの接地面積を推定する接地状態推定手段と、
前記接地面積と前記接地荷重に基づいて路面摩擦係数を推定する摩擦係数推定手段と、
を備えることを特徴とするタイヤ状態処理装置。 Acceleration detecting means provided on the tire for detecting acceleration;
Tire state quantity acquisition means for acquiring a value of a contact length of the tire based on the detected acceleration;
A contact load detecting means for detecting a contact load of the tire;
A map storage means for storing a correspondence between the ground plane product with a previously measured vertical load and the contact length on the tire,
A grounding state estimating means for referring to the correspondence relationship between the stored grounding load, the grounding length, and the grounding area, and estimating the grounding area of the tire corresponding to the acquired grounding load and the grounding length;
Friction coefficient estimating means for estimating a road surface friction coefficient based on the contact area and the contact load;
A tire condition processing apparatus comprising:
前記タイヤ状態量取得手段は、前記タイヤの接地長を前記タイヤの複数箇所のそれぞれについて取得し、
前記マップ記憶手段は、複数箇所についての接地荷重と接地長と接地面積の対応関係を記憶し、
前記接地状態推定手段は、前記複数箇所についての接地荷重と接地長と接地面積の対応関係を参照し、前記複数箇所について取得された接地長に対応する前記タイヤの接地面積を推定することを特徴とする請求項1に記載のタイヤ状態処理装置。 The acceleration detecting means is provided at a plurality of locations in the width direction of the tire,
The tire state quantity acquisition means acquires the contact length of the tire for each of a plurality of locations of the tire,
It said map storage means stores correspondence between the ground plane product and the ground load and the contact length of the plurality of locations,
The contact state estimation means to estimate a ground contact area of the tire in which the ground load of the plurality of locations and ground contact length with reference to the correspondence between the ground plane products, corresponding to the ground contact length obtained for the plurality of locations The tire condition processing apparatus according to claim 1, wherein
前記マップ記憶手段は、前記接地長と前記空気圧と前記接地面積との対応関係を記憶し、
前記接地状態推定手段は、前記接地長と前記空気圧と前記接地面積との対応関係を参照し、前記取得された接地長と前記取得された空気圧とに対応する前記タイヤの接地面積を推定することを特徴とする請求項1または2に記載のタイヤ状態処理装置。 An air pressure acquisition means for acquiring a value of the tire air pressure;
The map storage means stores a correspondence relationship between the contact length, the air pressure, and the contact area,
The contact state estimation means to estimate the ground contact area of the tire where the reference to the correspondence relation between the contact length and the pressure and the contact area, corresponding to the the obtained contact length and the obtained air pressure The tire condition processing device according to claim 1 or 2.
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