JP5036459B2 - Tire wear estimation method and tire wear estimation apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、タイヤの摩耗の度合を推定する方法とその装置に関するものである。   The present invention relates to a method and apparatus for estimating the degree of tire wear.

一般に、タイヤが摩耗すると排水性能が低下し、湿潤路面での制動距離が長くなる。また、スタッドレスタイヤでは、摩耗により氷雪路面上のグリップ性能が低下する。更に、過度の摩耗はトレッドベルトへ水が浸入しタイヤの破壊を引き起こすこともあり、非常に危険である。小型乗用車の場合、タイヤの残溝量が１．６ｍｍになるとスリップサインと呼ばれるゴムの突起が溝部に現れるようになっている。車両の走行安全性を考えると、上記スリップサインの出現より前にタイヤは交換されるべきであるが、こういったメンテナンスに無関心な運転者も少なくないのが現状である。
運転者への警告のため、タイヤの摩耗を自動的に検出する技術が求められている。また、車両制御の面からも、摩耗によるタイヤ特性の変化を把握し、より安全な制御を実現することが期待されている。
タイヤの摩耗を推定する方法としては、従来、ＧＰＳや光学センサなどにより車両の絶対速度を算出してこれを車輪回転速度と比較することによりタイヤ動半径を算出し、このタイヤ動半径と新品時のタイヤ半径の差からタイヤ摩耗量を求める方法が知られている。しかし、完全に摩耗したタイヤであっても、その回転数と新品タイヤの回転数との差は高々１％程度であるため、上記タイヤ半径の差からタイヤ摩耗量を求めるためには、高い精度の計測が必要なだけでなく、実際の走行においては、旋回時の内外輪誤差や、制駆動時の加速度スリップによる誤差、勾配に伴う誤差などを含むため、安定して精度の良い推定を実現することが困難であった。
そこで、トレッド部に磁性材料から成る検知体を埋め込んでおくとともに、車体側に磁気センサを配置して、タイヤの摩耗により上記検知体が摩耗して検出信号が変化することを検知してトレッド部の摩耗を推定する方法や、導電ゴムから成る抵抗体を備えたセンサを埋め込んでおき、タイヤの摩耗により上記センサの特性値が変化することを検知してトレッド部の摩耗を推定する方法が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開２００３−２１４８０８号公報 特開２００５−２８９５０号公報 Generally, when a tire is worn, drainage performance is lowered, and a braking distance on a wet road surface is increased. In addition, with a studless tire, the grip performance on an icy and snowy road surface decreases due to wear. Furthermore, excessive wear is very dangerous because water can enter the tread belt and cause tire destruction. In the case of a small passenger car, rubber protrusions called slip signs appear in the groove when the remaining groove amount of the tire is 1.6 mm. Considering the driving safety of the vehicle, tires should be replaced before the appearance of the slip sign, but there are not many drivers who are indifferent to such maintenance.
In order to warn the driver, a technique for automatically detecting tire wear is required. In terms of vehicle control, it is expected to grasp changes in tire characteristics due to wear and realize safer control.
As a method for estimating tire wear, conventionally, the tire dynamic radius is calculated by calculating the absolute speed of the vehicle using a GPS or an optical sensor and comparing it with the wheel rotational speed. A method for obtaining the tire wear amount from the difference in tire radii is known. However, even if the tire is completely worn, the difference between the rotational speed of the tire and the rotational speed of a new tire is at most about 1%. In actual driving, it includes stable inner and outer wheel errors during turning, errors due to acceleration slip during braking and driving, and errors due to gradients. It was difficult to do.
Therefore, the tread portion is embedded with a detection body made of a magnetic material, and a magnetic sensor is disposed on the vehicle body side to detect that the detection body is worn by tire wear and the detection signal changes, thereby detecting the tread portion. A method for estimating wear on the tread part by embedding a sensor with a resistor made of conductive rubber and detecting that the characteristic value of the sensor changes due to tire wear is proposed. (For example, see Patent Documents 1 and 2).
JP 2003-214808 A JP 2005-28950 A

しかしながら、トレッド部に磁性材料や導電ゴムを埋め込む方法では、摩耗が進展すると検知体やセンサが接地面に露出するため、タイヤの耐久性への悪影響が懸念されるだけでなく、トレッドゴムとは異なる物性のゴムがトレッド表面に露出した場合には、タイヤのグリップ力が低下してしまうといった問題やこれらが亀裂破壊核となるなどの問題があった。   However, in the method of embedding a magnetic material or conductive rubber in the tread part, when wear progresses, the detection body and sensor are exposed to the grounding surface, so there is a concern about the adverse effect on the durability of the tire. When rubber having different physical properties is exposed on the tread surface, there is a problem that the grip strength of the tire is reduced, and that these become crack fracture nuclei.

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、耐久性に優れるとともに、タイヤの摩耗度合を精度よく推定することのできる方法とその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 method and an apparatus capable of accurately estimating the wear degree of a tire while being excellent in durability.

課題を解決するための手段及び効果Means and effects for solving the problems

本願の請求項１に記載の発明は、タイヤの摩耗を推定する方法であって、タイヤトレッド部の幅方向中心にセンサを配置して、タイヤトレッド幅方向中心の接地時間を複数の異なるタイヤ速度にて計測して、各タイヤ速度におけるタイヤの接地長をそれぞれ算出するとともに、上記算出された接地長の大きさを比較してタイヤの摩耗の度合を推定することを特徴とするものである。
一般に 高速走行時には、遠心力によってタイヤセンター部の接地長は短くなるが、本発明者が検討した結果、摩耗したタイヤは摩耗していない新品のタイヤに比べて接地長がより短くなることが判明した。また、このような現象は、摩耗形態が異なっていても安定して発生していた。したがって、請求項１に記載の発明のように、各タイヤ速度における接地長の大きさを比較すれば、タイヤの摩耗形態が異なった場合でも、タイヤの摩耗の度合を精度よく推定することができる。
なお、タイヤの接地長は、接地時間にタイヤ速度を掛け合わせることにより求められる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のタイヤ摩耗推定方法において、上記算出された接地長のデータから接地長の速度に対する変化率である接地長変化率を算出し、この算出された接地長変化率からタイヤの摩耗の度合を推定することを特徴とする。このように、タイヤの摩耗の度合の推定に上記のような接地長変化率を用いるようにすれば、速度差の大きさによる誤差を最小限にすることができるので、接地長の差や接地長の比のような、単に接地長の大きさからタイヤの摩耗の度合を推定する場合に比べて、推定精度を向上させることができる。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のタイヤ摩耗推定方法において、上記算出された接地長のうちから２つの接地長を選択し、これらの接地長の差を上記２つの接地長に対応する２つのタイヤ速度の差で除した値を接地長変化率としたもので、これにより、接地長変化率を容易に算出することができる。
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載のタイヤ摩耗推定方法において、上記算出された接地長のうちの所定の速度範囲における接地長のデータから、上記速度範囲における接地長を速度の関数として近似し、この近似された関数から上記接地長の速度に対する変化率を算出し、これを接地長変化率としたものである。これにより、接地長と速度との関係が非線形である場合でも接地長変化率を精度良く算出することができるので、タイヤの摩耗の推定精度を向上させることができる。 The invention according to claim 1 of the present application is a method for estimating tire wear, wherein a sensor is arranged at the center in the width direction of the tire tread portion, and the contact time at the center in the tire tread width direction is set to a plurality of different tire speeds. And calculating the tire contact length at each tire speed and comparing the calculated contact lengths to estimate the degree of tire wear.
In general, when the vehicle is traveling at high speed, the ground contact length of the tire center portion is shortened by centrifugal force. However, as a result of investigation by the present inventor, it has been found that a worn tire is shorter than a new tire that is not worn. did. Moreover, such a phenomenon occurred stably even if the wear forms were different. Therefore, as in the first aspect of the invention, by comparing the contact length at each tire speed, the degree of tire wear can be accurately estimated even when the tire wear forms are different. .
The tire contact length is obtained by multiplying the contact time by the tire speed.
According to a second aspect of the present invention, in the tire wear estimation method according to the first aspect, a contact length change rate, which is a change rate with respect to the speed of the contact length, is calculated from the calculated contact length data, and this calculation is performed. The degree of tire wear is estimated from the rate of change in contact length. In this way, if the contact length change rate as described above is used to estimate the degree of tire wear, errors due to the magnitude of the speed difference can be minimized. The estimation accuracy can be improved as compared with a case where the degree of tire wear is simply estimated from the contact length, such as the length ratio.
According to a third aspect of the present invention, in the tire wear estimation method according to the second aspect, two contact lengths are selected from the calculated contact lengths, and a difference between these contact lengths is determined as the two contact lengths. The value obtained by dividing by the difference between the two tire speeds corresponding to 1 is the contact length change rate, whereby the contact length change rate can be easily calculated.
The invention according to claim 4 is the tire wear estimation method according to claim 2, wherein the contact length in the speed range is calculated from the contact length data in the predetermined speed range of the calculated contact length. Approximating as a function, the rate of change of the contact length with respect to the speed is calculated from the approximated function, and this is used as the contact length change rate. Thereby, even when the relationship between the contact length and the speed is non-linear, the contact length change rate can be calculated with high accuracy, so that the estimation accuracy of tire wear can be improved.

請求項５に記載の発明は、請求項２〜請求項４のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法において、上記接地長変化率と、荷重又は荷重の増減に応じてその値が変化する荷重の指標、もしくは、荷重又は上記荷重の指標を変数とする関数を用いて、荷重に対して基準化された変化率である基準化接地長変化率を算出し、この算出された基準化接地長変化率からタイヤの摩耗の度合を推定するようにしたものである。このように、上記接地長変化率を、荷重又は荷重の増減に応じてその値が変化する荷重の指標、もしくは、荷重又は上記荷重の指標の関数を用いて補正して基準化してやれば、接地長変化率の荷重による変動を小さくすることができるので、タイヤの摩耗推定精度を更に向上させることができる。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のタイヤ摩耗推定方法において、上記荷重の指標を接地長もしくは接地時間をタイヤ１回転に要する時間で除した接地時間比としたものである。接地長も接地時間比も荷重の増減に応じて増減するので、荷重の指標として十分に使用可能である。
これにより、荷重を直接測定することなく、接地長変化率を基準化できる。 According to a fifth aspect of the present invention, in the tire wear estimation method according to any one of the second to fourth aspects, the contact length change rate and a load whose value changes according to an increase or decrease of the load or the load. The standardized contact length change rate, which is the rate of change normalized with respect to the load, is calculated using an index or a function having the load or the load index as a variable, and the calculated standardized contact length change is calculated. The degree of tire wear is estimated from the rate. In this way, if the ground contact length change rate is corrected and standardized using a load index whose value changes according to the load or the increase or decrease of the load, or a function of the load or the load index, Since the fluctuation due to the load of the long rate of change can be reduced, the tire wear estimation accuracy can be further improved.
The invention according to claim 6 is the tire wear estimation method according to claim 5, wherein the load index is a contact time ratio obtained by dividing the contact length or the contact time by the time required for one rotation of the tire. Since the contact length and the contact time ratio increase / decrease according to the increase / decrease of the load, it can be used sufficiently as an index of the load.
Thereby, the contact length change rate can be standardized without directly measuring the load.

また、請求項７に記載の発明は、タイヤの摩耗を推定する方法であって、タイヤトレッド部の幅方向中心にセンサを配置して、タイヤトレッド幅方向中心の接地時間を複数の異なるタイヤ速度にて計測し、この接地時間をタイヤ１回転に要する時間で除して、各タイヤ速度における接地時間比を算出するとともに、上記算出された接地時間比の大きさを比較してタイヤの摩耗の度合を推定することを特徴とするものである。
接地時間をタイヤ１回転に要する時間で除したタイヤ接地時間比は接地長とかなり高い相関を示すので、請求項２に記載の接地長の大きさを比較するのに代えて、タイヤ接地時間比の大きさを比較してもタイヤの摩耗を精度よく推定することができる。
タイヤ接地時間比を用いた場合には、タイヤ速度を算出するために必要なタイヤ周方向情報(もしくは、タイヤ半径)が不要である。また、長さをメジャーとして用いる場合と同様に、速度が変動しても１つの基準で安定した推定が可能となる。
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のタイヤ摩耗推定方法において、上記算出された接地時間比のデータから接地時間比の速度に対する変化率である接地時間比変化率を算出し、この算出された接地時間比変化率からタイヤの摩耗の度合を推定するようにしたもので、接地時間比を用いる場合も、上記のような接地時間比変化率を用いるようにすれば、接地長変化率を用いる場合と同様に、速度差の大きさによる誤差を最小限にすることができ、摩耗推定精度を向上させることができる。
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のタイヤ摩耗推定方法において、上記算出された接地時間比のうちから２つの接地時間比を選択し、これらの接地時間比の差を上記２つの接地時間比に対応する２つのタイヤ速度の差で除した値を接地時間比変化率としたもので、これにより、接地時間変化率を容易に算出することができる。
請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載のタイヤ摩耗推定方法において、上記算出された接地長のうちの所定の速度範囲における接地時間比のデータから、上記速度範囲における接地時間比を速度の関数として近似し、この近似された関数から上記接地時間比の速度に対する変化率を算出し、これを接地時間比変化率としたものである。これにより、接地時間比と速度との関係が非線形である場合でも接地長変化率を精度良く算出することができるので、タイヤの摩耗の推定精度を向上させることができる。 The invention according to claim 7 is a method for estimating tire wear, wherein a sensor is arranged at the center in the width direction of the tire tread portion, and the contact time at the center in the tire tread width direction is set to a plurality of different tire speeds. The contact time is divided by the time required for one rotation of the tire to calculate the contact time ratio at each tire speed, and the magnitude of the calculated contact time ratio is compared to determine the tire wear. The degree is estimated.
Since the tire contact time ratio obtained by dividing the contact time by the time required for one rotation of the tire shows a fairly high correlation with the contact length, instead of comparing the contact length magnitude according to claim 2, the tire contact time ratio The tire wear can be accurately estimated even if the sizes of the tires are compared.
When the tire contact time ratio is used, the tire circumferential direction information (or tire radius) necessary for calculating the tire speed is unnecessary. Further, as in the case of using the length as a measure, stable estimation can be performed with one reference even if the speed varies.
The invention according to claim 8 is the tire wear estimation method according to claim 7, wherein the contact time ratio change rate, which is a change rate with respect to the speed of the contact time ratio, is calculated from the calculated contact time ratio data. The degree of wear of the tire is estimated from the calculated contact time ratio change rate. Even when using the contact time ratio, if the contact time ratio change rate as described above is used, the contact length As in the case of using the rate of change, the error due to the magnitude of the speed difference can be minimized, and the wear estimation accuracy can be improved.
The invention according to claim 9 is the tire wear estimation method according to claim 8, wherein two contact time ratios are selected from the calculated contact time ratios, and the difference between these contact time ratios is calculated as 2 A value obtained by dividing the difference between two tire speeds corresponding to two contact time ratios is a contact time ratio change rate, whereby the contact time change rate can be easily calculated.
According to a tenth aspect of the present invention, in the tire wear estimation method according to the eighth aspect, the contact time ratio in the speed range is calculated from the contact time ratio data in the predetermined speed range in the calculated contact length. Approximating as a function of speed, the rate of change of the ground contact time ratio with respect to the speed is calculated from the approximated function, and this is used as the ground contact time ratio change rate. Thereby, even when the relationship between the contact time ratio and the speed is non-linear, the contact length change rate can be calculated with high accuracy, so that the estimation accuracy of tire wear can be improved.

請求項１１に記載の発明は、請求項８〜請求項１０のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法において、上記接地時間比変化率と、荷重又は荷重の増減に応じてその値が変化する荷重の指標、もしくは、荷重又は上記荷重の指標を変数とする関数とを用いて、荷重に対して基準化された変化率である基準化接地時間比変化率を算出し、この算出された基準化接地時間比変化率からタイヤの摩耗の度合を推定するようにしたものである。このように、上記接地時間比変化率についても、荷重又は荷重の増減に応じてその値が変化する荷重の指標、もしくは、荷重又は上記荷重の指標を変数とする関数を用いて補正して基準化してやれば、荷重による変動を小さくすることができるので、タイヤの摩耗推定精度を更に向上させることができる。
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載のタイヤ摩耗推定方法において、上記荷重の指標を、接地長をもしくは接地時間比としたもので、これにより、荷重を直接測定することなく、接地長変化率を基準化できる。
請求項１３に記載の発明は、請求項１〜請求項１２のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法において、上記センサを加速度センサとするとともに、この加速度センサで検出された加速度の時系列波形、または、上記加速度を微分した値の時系列波形、または、上記加速度を積分した値の時系列波形のいずれかの時系列波形から、上記接地時間を算出するようにしたもので、これにより、タイヤの接地時間を精度よく算出することができる。
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載のタイヤ摩耗推定方法において、上記加速度の検出方向をタイヤ径方向、または、タイヤ周方向としたもので、これにより、接地端をピークとして検出できるので、タイヤの接地時間を更に精度よく算出できる。
請求項１５に記載の発明は、請求項１〜請求項１２のいずれかに記載のタイヤの摩耗推定方法において、上記センサを歪センサとするとともに、この歪センサで検出されたタイヤ周方向歪の時系列波形、または、上記歪を微分した値の時系列波形、または、上記歪を積分した値の時系列波形のいずれかの時系列波形から、上記接地時間を算出することを特徴とするものである。このように、上記加速度に代えて、タイヤトレッド部の周方向歪波形を用いても、タイヤの摩耗を精度よく推定することができる。
請求項１６に記載の発明は、請求項１３〜請求項１５のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法において、上記時系列波形に現れる踏み込み端側のピーク、及び、蹴り出し端側ピークを検出し、上記２つのピーク間の時間を算出してこれを接地時間とすることを特徴とするもので、これにより、タイヤの接地時間を更に精度よく算出できる。 The invention according to claim 11 is the tire wear estimation method according to any one of claims 8 to 10, wherein the rate of change of the contact time ratio and the load whose value changes in accordance with the increase or decrease of the load or the load. The standardized contact time ratio change rate, which is the rate of change standardized with respect to the load, is calculated using the index of load or a function having the load or the load index as a variable. The degree of tire wear is estimated from the rate of change in the contact time ratio. As described above, the rate of change in the contact time ratio is also corrected using a load index whose value changes according to the load or the increase or decrease of the load, or a function using the load or the load index as a variable. If it is, the fluctuation due to the load can be reduced, so that the tire wear estimation accuracy can be further improved.
The invention according to claim 12 is the tire wear estimation method according to claim 11, wherein the load index is a contact length or a contact time ratio, so that the load is not directly measured, The contact length change rate can be standardized.
The invention according to claim 13 is the tire wear estimation method according to any one of claims 1 to 12, wherein the sensor is an acceleration sensor, and a time series waveform of acceleration detected by the acceleration sensor, Alternatively, the contact time may be calculated from a time series waveform of a value obtained by differentiating the acceleration or a time series waveform of a value obtained by integrating the acceleration. Can be calculated with high accuracy.
The invention according to claim 14 is the tire wear estimation method according to claim 13, wherein the acceleration detection direction is a tire radial direction or a tire circumferential direction, whereby the ground contact end is detected as a peak. Therefore, the contact time of the tire can be calculated with higher accuracy.
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the tire wear estimation method according to any one of the first to twelfth aspects, the sensor is a strain sensor, and the tire circumferential strain detected by the strain sensor is reduced. The contact time is calculated from a time-series waveform, a time-series waveform obtained by differentiating the distortion, or a time-series waveform obtained by integrating the distortion. It is. As described above, tire wear can be accurately estimated even when the circumferential distortion waveform of the tire tread portion is used instead of the acceleration.
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the tire wear estimation method according to any one of the thirteenth to fifteenth aspects, a stepped-end peak and a kicked-out peak that appear in the time series waveform are detected. The time between the two peaks is calculated and used as the contact time, and the contact time of the tire can be calculated with higher accuracy.

請求項１７に記載の発明は、請求項１〜請求項１６のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法において、上記センサをタイヤのインナーライナー部に配置したもので、これにより、センサをトレッドゴム内に配置する場合に比べて、センサの耐久性を向上させることができる。
請求項１８に記載の発明は、請求項１〜請求項１７のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法において、上記接地時間を計測するタイヤ速度のうち、少なくとも１つのタイヤ速度は８０ｋｍ／ｈｒを超えていることを特徴とするもので、これにより、遠心力の影響が大きくなる領域の速度が含まれるので、上記各変化率の値を大きくすることができる。したがって、タイヤの摩耗を更に精度よく推定することができる。
請求項１９に記載の発明は、請求項２〜請求項１８のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法において、タイヤの摩耗の度合と接地長変化率との関係、もしくは、タイヤの摩耗の度合と接地時間比変化率との関係を予め求めておき、この予め求めておいたタイヤの摩耗の度合と接地長変化率との関係、もしくは、タイヤの摩耗の度合と接地時間比変化率との関係と、算出された接地長変化率、もしくは、算出された接地時間比変化率とを比較してタイヤの摩耗の度合を推定することを特徴とするもので、これにより、タイヤの摩耗の度合を更に精度よく推定することができる。
請求項２０に記載の発明は、請求項２〜請求項１９のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法において、複数の接地長変化率もしくは複数の接地時間比変化率からタイヤの摩耗の度合を推定するようにしたもので、これにより、例えば、複数の接地長変化率の平均値もしくは複数の接地時間比変化率の平均値からタイヤの摩耗の度合を推定することが可能となるので推定精度を更に向上させることができる。 The invention according to claim 17 is the tire wear estimation method according to any one of claims 1 to 16, wherein the sensor is arranged in an inner liner portion of the tire, whereby the sensor is placed in the tread rubber. The durability of the sensor can be improved as compared with the case where the sensor is disposed in the sensor.
The invention according to claim 18 is the tire wear estimation method according to any one of claims 1 to 17, wherein at least one of the tire speeds for measuring the contact time exceeds 80 km / hr. This includes the speed of the region in which the influence of the centrifugal force is increased, so that the value of each change rate can be increased. Therefore, the wear of the tire can be estimated with higher accuracy.
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the tire wear estimation method according to any one of the second to eighteenth aspects, the relationship between the degree of tire wear and the contact length change rate, or the degree of tire wear. The relationship between the contact time ratio change rate is obtained in advance, and the previously determined relationship between the degree of tire wear and the contact length change rate, or the relationship between the tire wear degree and the contact time ratio change rate. And the calculated contact length change rate or the calculated contact time ratio change rate to estimate the degree of tire wear. Further, it can be estimated with high accuracy.
The invention according to claim 20 is the tire wear estimation method according to any one of claims 2 to 19, wherein the degree of tire wear is estimated from a plurality of contact length change rates or a plurality of contact time ratio change rates. Thus, for example, it is possible to estimate the degree of tire wear from the average value of a plurality of contact length change rates or the average value of a plurality of contact time ratio change rates. Further improvement can be achieved.

請求項２１に記載の発明は、タイヤの摩耗を推定する装置であって、トレッド部のタイヤ周方向もしくはタイヤ径方向の加速度を検出する加速度センサと、上記検出された加速度の時系列波形、もしくは、上記加速度を微分した値の時系列波形、もしくは、上記加速度を積分した値の時系列波形から、予め設定された複数のタイヤ速度ごとに、タイヤの接地長、もしくは、タイヤの接地時間比を算出する接地状態量算出手段と、各タイヤ速度ごとに算出された接地長、もしくは、接地時間比のタイヤ速度に対する変化率を算出する変化率算出手段と、上記変化率に基づいて、タイヤの摩耗を推定する摩耗状態推定手段とを備えたものである。これにより、上記のタイヤ摩耗推定方法を実現するための装置を得ることができる。
請求項２２に記載の発明は、タイヤの摩耗を推定する装置であって、トレッド部の周方向歪を検出する歪センサと、上記検出された周方向歪の時系列波形、もしくは、上記周方向歪を微分した値の時系列波形、もしくは、上記周方向歪を積分した値の時系列波形から、予め設定された複数のタイヤ速度ごとに、タイヤの接地長、もしくは、タイヤの接地時間比を算出する接地状態量算出手段と、各タイヤ速度ごとに算出された接地長、もしくは、接地時間比のタイヤ速度に対する変化率を算出する変化率算出手段と、上記変化率に基づいて、タイヤの摩耗を推定する摩耗状態推定手段とを備えたものである。これによっても、上記のタイヤ摩耗推定方法を実現するための装置を得ることができる。 The invention according to claim 21 is an apparatus for estimating tire wear, wherein the acceleration sensor detects acceleration in the tire circumferential direction or tire radial direction of the tread portion, and the time-series waveform of the detected acceleration, or From the time series waveform of the value obtained by differentiating the acceleration or the time series waveform of the value obtained by integrating the acceleration, the tire contact length or the tire contact time ratio is calculated for each of a plurality of preset tire speeds. The contact state amount calculating means for calculating, the contact length calculated for each tire speed, or the change rate calculating means for calculating the change rate of the contact time ratio with respect to the tire speed, and tire wear based on the change rate. And a wear state estimating means for estimating. Thereby, the apparatus for implement | achieving said tire wear estimation method can be obtained.
The invention according to claim 22 is a device for estimating tire wear, a strain sensor for detecting a circumferential strain of a tread portion, a time series waveform of the detected circumferential strain, or the circumferential direction. From the time series waveform of the value obtained by differentiating the strain or the time series waveform of the value obtained by integrating the circumferential strain, the tire contact length or the tire contact time ratio is set for each of a plurality of preset tire speeds. The contact state amount calculating means for calculating, the contact length calculated for each tire speed, or the change rate calculating means for calculating the change rate of the contact time ratio with respect to the tire speed, and tire wear based on the change rate. And a wear state estimating means for estimating. Also by this, the apparatus for implement | achieving said tire wear estimation method can be obtained.

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。
最良の形態１．
図１は、本最良の形態１に係るタイヤ摩耗推定装置１０の構成を示す機能ブロック図で、同図において、１１はタイヤトレッド部の加速度を検出する加速度センサ、１２は上記加速度センサの出力からタイヤトレッド部の加速度の時系列波形を抽出する加速度波形抽出手段、１３は上記加速度を微分した値の時系列波形である加速度の微分波形を演算する微分波形演算手段、１４は上記加速度の微分波形に現れるタイヤ踏み込み端に対応するピークと蹴り出し端に対応するピークとの時間間隔であるタイヤの接地時間ｔを算出する接地時間算出手段、１５は上記タイヤ踏み込み端に対応するピーク間の時間間隔であるタイヤが１回転に要する時間Ｔを算出する回転時間算出手段、１６は上記回転時間Ｔとタイヤの動半径とから当該タイヤの速度Ｖを算出するタイヤ速度算出手段、１７は上記算出された接地時間ｔを上記回転時間Ｔで除して求められる接地時間比Ｋを算出する接地時間比算出手段、１８は上記算出されたタイヤ速度Ｖと接地時間比Ｋとを１組のデータ（Ｖ，Ｋ）として記憶するためのメモリ１８Ａと予め求めておいたタイヤ摩耗の度合Ｍと後述する接地時間比変化率Ｒとの関係を示すＭ−Ｒマップ１８Ｂとを記憶する記憶手段、１９は上記メモリ１８Ａに記憶された複数組のデータ（Ｖ，Ｋ）から２組のデータ（Ｖ1，Ｋ1）及びデータ（Ｖ2，Ｋ2）を選択して、以下の式（１）で表わされる接地時間比変化率Ｒを算出する接地長変化率算出手段、２０は上記算出された接地時間比変化率Ｒと上記Ｍ−Ｒマップ１８Ｂとを用いて、当該タイヤの摩耗の度合Ｍを推定する摩耗推定手段である。
接地時間比変化率Ｒ＝（Ｋ1−Ｋ2）／｜Ｖ1−Ｖ2｜‥‥（１）
本例では、加速度センサ１１を、図２に示すように、タイヤ１のインナーライナー部２のタイヤの幅方向中心に、その検出方向がタイヤ径方向になるように配置して、路面からタイヤトレッド３の内面に作用するタイヤ径方向の加速度を検出する。
また、上記加速度波形抽出手段１２から摩耗推定手段２０までの各手段は車体側に設置されて演算部２１を構成する。
上記加速度センサ１１の出力信号を演算部２１に送る構成としては、例えば、図２に示すように、インナーライナー部２もしくはホイール４に送信器１１Ｆを設置して、上記出力信号を図示しない増幅器で増幅した後、無線にて上記演算部２１に送信する構成とすることが好ましい。なお、演算部２１をタイヤ側に設けて摩耗推定手段２０の判定結果を車体側の図示しない車両制御装置に送信する構成としてもよい。 Hereinafter, the best mode of the present invention will be described with reference to the drawings.
Best Mode
FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of a tire wear estimation apparatus 10 according to the best mode 1. In FIG. 1, 11 is an acceleration sensor for detecting acceleration of a tire tread portion, and 12 is an output of the acceleration sensor. Acceleration waveform extracting means for extracting a time series waveform of acceleration of the tire tread portion, 13 is a differential waveform calculating means for calculating a differential waveform of acceleration which is a time series waveform of a value obtained by differentiating the acceleration, and 14 is a differential waveform of the acceleration. A contact time calculation means for calculating a contact time t of the tire, which is a time interval between a peak corresponding to the tire depression end and a peak corresponding to the kicking end, and 15 is a time interval between the peaks corresponding to the tire depression end. Rotation time calculation means for calculating a time T required for one rotation of the tire, and 16 is the speed of the tire based on the rotation time T and the tire radius. Tire speed calculating means for calculating V, 17 is a contact time ratio calculating means for calculating a contact time ratio K obtained by dividing the calculated contact time t by the rotation time T, and 18 is the calculated tire speed. A memory 18A for storing V and the contact time ratio K as a set of data (V, K), M indicating the relationship between a previously determined tire wear degree M and a contact time ratio change rate R described later. A storage means 19 for storing the -R map 18B; two sets of data (V 1 , K 1 ) and data (V 2 , K 2 ) from a plurality of sets of data (V, K) stored in the memory 18A The contact length change rate calculating means 20 for calculating the contact time ratio change rate R represented by the following formula (1), 20 is the calculated contact time ratio change rate R and the MR map 18B. Is used to estimate the degree of wear M of the tire That is a wear estimating means.
Grounding time ratio change rate R = (K 1 −K 2 ) / | V 1 −V 2 | (1)
In this example, as shown in FIG. 2, the acceleration sensor 11 is arranged at the center in the width direction of the tire of the inner liner portion 2 of the tire 1 so that the detection direction is the tire radial direction, and the tire tread from the road surface. The acceleration in the tire radial direction acting on the inner surface of the tire 3 is detected.
Further, each means from the acceleration waveform extracting means 12 to the wear estimating means 20 is installed on the vehicle body side and constitutes a calculation unit 21.
As a configuration for sending the output signal of the acceleration sensor 11 to the arithmetic unit 21, for example, as shown in FIG. 2, a transmitter 11F is installed in the inner liner part 2 or the wheel 4, and the output signal is sent by an amplifier (not shown). After amplification, it is preferable to transmit the signal to the calculation unit 21 wirelessly. In addition, it is good also as a structure which provides the calculating part 21 in the tire side and transmits the determination result of the wear estimation means 20 to the vehicle control apparatus which is not shown in figure on the vehicle body side.

次に、本最良の形態１に係るタイヤ摩耗推定方法について説明する。
タイヤの摩耗の推定は常時行うものではないが、摩耗推定を行う際には、車輌が高速道路などのような、乾燥アスファルト路面を一定速度で走行しているときに行うことが望ましい。本例では、タイヤ速度推定時にタイヤ速度Ｖを計測し、所定のタイヤ速度、例えば、Ｖ1＝８０ｋｍ／ｈｒのときの接地時間比Ｋ1と、Ｖ2＝１２０ｋｍ／ｈｒのときの接地時間比Ｋ2とを算出して、タイヤの摩耗の度合Ｍを推定するようにしている。
上記２つのタイヤ速度Ｖ1，Ｖ2を選択するときには基準としては、一方が「高速」であることが好ましい。上記「高速」とは遠心力の影響が大きくなる速度領域のことを指しており、タイヤの種類にもよるが、８０ｋｍ／ｈｒを超える速度であることが好ましい。両方の速度がともに８０ｋｍ／ｈｒ以下である場合には、接地長変化率Ｒが小さいため、摩耗の推定精度が低下する。逆に、タイヤ速度Ｖ1，Ｖ2をあまり高速に設定しておくと、ドライバーがそこまで速度を上げない可能性があるので、高い方の速度は１２０ｋｍ／ｈｒ以下としておく方が実用的である。
タイヤの摩耗を推定する際には、まず、加速度センサ１１によりタイヤトレッド３の変形に伴って変形するインナーライナー部２内面のタイヤ径方向の加速度を検出する。加速度波形抽出手段１２では、上記加速度センサの出力信号から、上記径方向加速度の時系列波形（以下、加速度波形という）を抽出する。微分波形演算手段１３では、上記加速度波形抽出手段１２で抽出した加速度を微分した値の時系列波形である加速度の微分波形を演算する。図３（ａ）は上記加速度波形の一例を示す図で、この加速度は、トレッドが径方向に受けている力にほぼ比例して発生しており、若干の位相差はあるが、径方向の変形量に比例している。また、図３（ｂ）は上記加速度の微分波形の一例を示す図で、その値(加速度微分値)は変形速度に対応している。
図３（ｂ）のピークはトレッドの受けているタイヤ径方向の力が最も変化している点に相当するピークで、時間的に先に現れる左側のピークがタイヤ踏み込み端に対応するピークで、右側のピークが蹴り出し端に対応するピークである。
接地時間算出手段１４では上記２つのピーク間の時間間隔を算出し、これをタイヤの接地時間ｔとして出力する。
なお、ピーク検出においては、加速度センサ１１の感度にもよるが、適度なローパスフィルタを掛けてからピーク検出する方がデータが安定する。すなわち、より安定した摩耗推定をすることができる。また、上記ピーク間の時間間隔はタイヤ速度によって大きく変化するので、ローパスフィルタの周波数はタイヤ速度に応じて変える方が、各速度における波形形状を同様にすることができるので、より安定した推定を行うことができる。 Next, the tire wear estimation method according to the best mode 1 will be described.
Although estimation of tire wear is not always performed, it is desirable that estimation of wear be performed when the vehicle is traveling on a dry asphalt road surface such as an expressway at a constant speed. In this example, the tire speed V is measured at the time of tire speed estimation, and a predetermined tire speed, for example, a contact time ratio K 1 when V 1 = 80 km / hr and a contact time ratio when V 2 = 120 km / hr. K 2 is calculated to estimate the tire wear degree M.
When the two tire speeds V 1 and V 2 are selected, it is preferable that one of them is “high speed” as a reference. The above "high speed" refers to a speed region where the influence of centrifugal force is large, and although it depends on the type of tire, a speed exceeding 80 km / hr is preferable. When both speeds are 80 km / hr or less, since the contact length change rate R is small, the estimation accuracy of wear decreases. Conversely, if the tire speeds V 1 and V 2 are set too high, the driver may not increase the speed so much, so it is more practical to set the higher speed to 120 km / hr or less. is there.
When estimating tire wear, first, the acceleration sensor 11 detects the acceleration in the tire radial direction on the inner surface of the inner liner portion 2 that is deformed as the tire tread 3 is deformed. The acceleration waveform extracting means 12 extracts a time series waveform of the radial acceleration (hereinafter referred to as an acceleration waveform) from the output signal of the acceleration sensor. The differential waveform calculation means 13 calculates a differential waveform of acceleration, which is a time series waveform of a value obtained by differentiating the acceleration extracted by the acceleration waveform extraction means 12. FIG. 3A is a diagram showing an example of the acceleration waveform. This acceleration is generated almost in proportion to the force that the tread receives in the radial direction, and there is a slight phase difference. It is proportional to the amount of deformation. FIG. 3B is a diagram showing an example of the differential waveform of the acceleration, and its value (acceleration differential value) corresponds to the deformation speed.
The peak in FIG. 3 (b) is a peak corresponding to the point where the force in the radial direction of the tire received by the tread changes most, and the left peak that appears earlier in time is a peak corresponding to the tire depression end, The right peak is the peak corresponding to the kicking edge.
The contact time calculation means 14 calculates a time interval between the two peaks and outputs this as the tire contact time t.
In peak detection, depending on the sensitivity of the acceleration sensor 11, data is more stable when peak detection is performed after applying an appropriate low-pass filter. That is, more stable wear estimation can be performed. Also, since the time interval between the peaks varies greatly depending on the tire speed, changing the frequency of the low-pass filter according to the tire speed can make the waveform shape at each speed the same, so that more stable estimation is possible. It can be carried out.

一方、回転時間算出手段１５では、タイヤ踏み込み端に対応するピーク間の時間間隔を算出し、これをタイヤが１回転に要する時間（回転時間）Ｔとして出力する。
タイヤ速度算出手段１６では、上記回転時間Ｔとタイヤの動半径とから当該タイヤのタイヤ速度Ｖを算出する。摩耗によるタイヤの動半径の変化は小さいので、上記タイヤの動半径として新品タイヤのものを用いてもよいが、始めには新品タイヤのものを用い、摩耗の度合の推定後には、逐次、上記推定された摩耗の度合に応じて上記タイヤの動半径を補正する(短くする)ようにすれば、タイヤの摩耗推定精度を高めることができる。
接地時間比手段１７では、上記接地時間算出手段１４で算出された接地時間と上記回転時間とから当該タイヤの接地時間比Ｋ＝（ｔ／Ｔ）を算出する。この算出された接地時間比Ｋとタイヤ速度Ｖとは記憶手段１８に送られ、１組のデータ（Ｖ，Ｋ）としてメモリ１８Ａに記憶される。 On the other hand, the rotation time calculation means 15 calculates a time interval between peaks corresponding to the tire depression end, and outputs this as a time (rotation time) T required for one rotation of the tire.
The tire speed calculation means 16 calculates the tire speed V of the tire from the rotation time T and the tire moving radius. Since the change in the tire radius due to wear is small, a tire with a new tire may be used as the tire radius, but first, a tire with a new tire is used. If the dynamic radius of the tire is corrected (shortened) according to the estimated degree of wear, the tire wear estimation accuracy can be increased.
The contact time ratio means 17 calculates the contact time ratio K = (t / T) of the tire from the contact time calculated by the contact time calculation means 14 and the rotation time. The calculated contact time ratio K and tire speed V are sent to the storage means 18 and stored in the memory 18A as a set of data (V, K).

タイヤ速度Ｖと接地時間比Ｋとの関係を調べるため、以下の４種の試験タイヤを準備した。言うまでもなく、市場における摩耗の形態にはバラツキがあり、摩耗形態が異なっても推定誤差が小さいことが重要である。そこで、本試験においては、残溝約４ｍｍのタイヤを２種類準備した。
試験タイヤ１〜新品タイヤ ；溝約８ｍｍ
試験タイヤ２〜摩耗タイヤ；残溝約４ｍｍ、
ショルダー部が摩耗気味
試験タイヤ３〜摩耗タイヤ；残溝約４ｍｍ、
センター部が摩耗気味、ショルダー部は残っている形態
試験タイヤ４〜摩耗タイヤ；残溝約２ｍｍ、
ほぼ均等に摩耗、スリップサインに近いレベル
上記試験タイヤ１〜４を、フラットベルト試験機上で一定速度で走行させ、タイヤ径方向の加速度を計測し、上記加速度の微分波形を用いて接地長Ｌを算出した。この接地長Ｌは、上記接地時間ｔに上記タイヤ速度Ｖを乗算して得られる。
用いたタイヤはサイズが２０５／６５Ｒ１５のタイヤで、荷重は５ｋＮ、内圧は２３０ｋＰａである。また、速度については、４０ｋｍ／ｈｒ，８０ｋｍ／ｈｒ，１２０ｋｍ／ｈｒ、及び、１６０ｋｍ／ｈｒで行った。その結果を図４のグラフに示す。
グラフの横軸はタイヤ速度Ｖ（ｋｍ／ｈｒ）で縦軸は接地長Ｌ（ｍ）である。各タイヤ１〜４はトレッド形状がそれぞれ異なっているので、接地形状も大きく異なり、接地長もばらついている。しかし、低速から高速への変化を見ると、摩耗が進むほど高速での接地長が短くなる傾向にあることが分かる。
そこで、上記試験タイヤ１〜４を用い、荷重を４ｋＮ〜７ｋＮの範囲で変化させ、上記と同様の実験を行い、Ｖ1＝８０ｋｍ／ｈｒでの接地時間比Ｋ1とＶ2＝１２０ｋｍ／ｈｒでの接地時間比Ｋ2との差（Ｋ2−Ｋ1 ）を速度差｜Ｖ2−Ｖ1｜で除した接地時間比変化率Ｒを計算した。その結果を図５のグラフに示す。なお、グラフの横軸は残溝量［ｍｍ］で、縦軸は接地時間比変化率Ｒを１００００倍した値である。接地時間比Ｋは高速で小さくなるので、上記接地時間比変化率Ｒはマイナスの値となる。
グラフから明らかなように、摩耗が進展するほど接地時間比変化率Ｒの絶対値が大きくなっていることがわかる。したがって、このグラフから接地時間比変化率Ｒと摩耗の度合Ｍとの関係を示すＭ−Ｒマップ１８Ｂを作成することができる。 In order to investigate the relationship between the tire speed V and the contact time ratio K, the following four types of test tires were prepared. Needless to say, there are variations in the form of wear in the market, and it is important that the estimation error is small even if the wear form is different. Therefore, in this test, two types of tires having a remaining groove of about 4 mm were prepared.
Test tire 1 to new tire; groove approximately 8mm
Test tire 2-worn tire; remaining groove about 4 mm,
Shoulder is worn out Test tire 3-Wear tire; Remaining groove about 4mm,
Form where the center part is worn out and the shoulder part remains Test tire 4-worn tire; remaining groove about 2 mm,
Level almost close to wear and slip sign The above test tires 1 to 4 are run at a constant speed on a flat belt testing machine, the acceleration in the tire radial direction is measured, and the contact length L is calculated using the differential waveform of the acceleration. Was calculated. The contact length L is obtained by multiplying the contact time t by the tire speed V.
The tire used is a tire of size 205 / 65R15, the load is 5 kPa, and the internal pressure is 230 kPa. The speed was 40 km / hr, 80 km / hr, 120 km / hr, and 160 km / hr. The result is shown in the graph of FIG.
The horizontal axis of the graph is the tire speed V (km / hr), and the vertical axis is the contact length L (m). Since the tires 1 to 4 have different tread shapes, the ground contact shapes are greatly different, and the contact lengths vary. However, looking at the change from low speed to high speed, it can be seen that the higher the wear, the shorter the contact length at high speed.
Therefore, the test tires 1 to 4 are used, the load is changed in the range of 4 kN to 7 kN, the same experiment as described above is performed, and the contact time ratio K 1 and V 2 = 120 km / hr at V 1 = 80 km / hr. The ground contact time ratio change rate R was calculated by dividing the difference (K 2 −K 1 ) from the ground contact time ratio K 2 by the speed difference | V 2 −V 1 |. The results are shown in the graph of FIG. The horizontal axis of the graph is the remaining groove amount [mm], and the vertical axis is a value obtained by multiplying the contact time ratio change rate R by 10,000. Since the contact time ratio K decreases at high speed, the contact time ratio change rate R is a negative value.
As can be seen from the graph, the absolute value of the contact time ratio change rate R increases as wear progresses. Therefore, an MR map 18B showing the relationship between the contact time ratio change rate R and the degree of wear M can be created from this graph.

本例では、タイヤ速度推定時に、タイヤ速度Ｖを計測し、所定のタイヤ速度、例えば、Ｖ1＝８０ｋｍ／ｈｒのときの接地上記間比Ｋ1と、Ｖ2＝１２０ｋｍ／ｈｒのときの接地時間比Ｋ2とを算出して、タイヤの摩耗の度合を推定するようにしている。
Ｖ1＝８０ｋｍ／ｈｒのときの接地時間比Ｋ1と、Ｖ2＝１２０ｋｍ／ｈｒのときの接地時間比Ｋ2との算出と記憶とが終了すると、接地時間比変化率算出手段１９では、記憶手段１８の上記メモリ１８Ａから２組のデータ（Ｖ1，Ｋ1）及びデータ（Ｖ2，Ｋ2）を呼び出し、以下の式（１）を用いて接地時間比変化率Ｒを算出し、これを摩耗推定手段２０に送る。
接地時間比変化率Ｒ＝（Ｋ2−Ｋ1 ）／｜Ｖ2−Ｖ1｜‥‥（１）
摩耗推定手段２０では、上記算出された接地時間比変化率Ｒと、記憶手段１８のＭ−Ｒマップ１８Ｂとから当該タイヤの摩耗の度合Ｍを推定する。 In this example, when the tire speed is estimated, the tire speed V is measured, and the predetermined tire speed, for example, the ground contact ratio K 1 when V 1 = 80 km / hr and the ground contact when V 2 = 120 km / hr. The time ratio K 2 is calculated to estimate the degree of tire wear.
When the calculation and storage of the contact time ratio K 1 when V 1 = 80 km / hr and the contact time ratio K 2 when V 2 = 120 km / hr are completed, the contact time ratio change rate calculating means 19 Two sets of data (V 1 , K 1 ) and data (V 2 , K 2 ) are retrieved from the memory 18A of the storage means 18, and the contact time ratio change rate R is calculated using the following equation (1): This is sent to the wear estimation means 20.
Grounding time ratio change rate R = (K 2 −K 1 ) / | V 2 −V 1 | (1)
The wear estimation means 20 estimates the degree M of wear of the tire from the calculated contact time ratio change rate R and the MR map 18B of the storage means 18.

なお、荷重が大きいほど接地時間比変化率Ｒは大きくなるので、必要に応じて荷重の補正をすることが好ましい。
荷重値は車輌にセンサを装着して検知してもよいが、荷重値を直接計測せずに、例えば、接地長などの、荷重との相関が高く、荷重の増減に応じてその値が変化する荷重の指標を用いて荷重による補正を行ってもよい。あるいは、荷重を変数とした関数もしくは荷重の指標を変数とした関数を用いて、荷重による補正を行ってもよい。
本例では、接地時間算出手段１４で算出した接地時間ｔとタイヤ速度算出手段１６で算出したタイヤ速度Ｖとを用いて接地長Ｌを求め、この接地長Ｌにより上記接地時間比変化率Ｒを基準化することにより、上記接地時間比変化率Ｒを荷重に対して補正した。
接地時間比変化率Ｒの補正は、例えば、以下のようにして行う。
接地時間比変化率Ｒを低速度側の接地長Ｌ1で除し、この値を基準化接地時間比変化率ｒ（Ｌ）とすると、基準化接地時間比変化率ｒ（Ｌ）は以下の式（２）で表わせる。
基準化接地時間比変化率ｒ（Ｌ1）＝（Ｋ2−Ｋ1）／｛｜Ｖ2−Ｖ1｜・Ｌ1｝‥‥（２）
なお、上記低速度側の接地長Ｌ1に代えて、高速度側の接地長Ｌ2を用いて基準化してもよいし、低速度側の接地長Ｌ1と高速度側の接地長Ｌ2との平均値Ｌ12を用いて基準化してもよい。あるいは、接地長Ｌそのものではなく、接地長Ｌを変数とする関数を用いて基準化してもよい。具体的には、荷重が大きな領域では、荷重に対する接地長Ｌの変化率が小さくなるので、荷重の指標を接地長Ｌの関数ｆ（Ｌ）として求め、この接地長Ｌの関数である荷重の指標ｆ（Ｌ）を用いて上記接地時間比変化率Ｒを基準化し、この基準化された基準化接地時間比変化率ｒ（Ｌ）を用いてタイヤの摩耗の度合を推定すれば、推定精度をさらに向上させることができる。 Since the contact time ratio change rate R increases as the load increases, it is preferable to correct the load as necessary.
The load value may be detected by attaching a sensor to the vehicle, but instead of directly measuring the load value, for example, the contact length is highly correlated with the load, and the value changes as the load increases or decreases. You may correct | amend by a load using the parameter | index of the load to perform. Alternatively, correction using a load may be performed using a function using a load as a variable or a function using a load index as a variable.
In this example, the contact length L is obtained using the contact time t calculated by the contact time calculation means 14 and the tire speed V calculated by the tire speed calculation means 16, and the contact time ratio change rate R is determined by the contact length L. By standardizing, the contact time ratio change rate R was corrected with respect to the load.
Correction of the contact time ratio change rate R is performed as follows, for example.
When the ground contact time ratio change rate R is divided by the low speed side contact length L 1 and this value is defined as a standardized contact time ratio change rate r (L), the standardized contact time ratio change rate r (L) is as follows. It can be expressed by equation (2).
Change rate of normalized ground contact time ratio r (L 1 ) = (K 2 −K 1 ) / {| V 2 −V 1 | · L 1 } (2)
In place of the low-speed-side contact length L 1 , the high-speed-side contact length L 2 may be standardized, or the low-speed-side contact length L 1 and the high-speed-side contact length L 2. it may be normalized using the average value L 12 of the. Or you may standardize not using the contact length L itself but using the function which makes the contact length L a variable. Specifically, in a region where the load is large, the rate of change of the contact length L with respect to the load is small. Therefore, the load index is obtained as a function f (L) of the contact length L. If the contact time ratio change rate R is normalized using the index f (L), and the degree of tire wear is estimated using the standardized contact time ratio change rate r (L), the estimated accuracy Can be further improved.

また、上記接地時間比Ｋも荷重とよい相関を示すので、この接地時間比Ｋにより上記接地時間比変化率Ｒを補正し、荷重に対して基準化するようにしてもよい。
本例では、接地時間比算出手段１７で接地時間比Ｋを算出しているので、接地長Ｌを別に求めずに、接地時間比Ｋを用いて基準化する。
接地時間比変化率Ｒの補正は例えば、以下のようにして行う。
接地時間比変化率Ｒを低速度側の接地時間比Ｋ1で除し、この値を基準化接地時間比変化率ｒ（Ｋ）とすると、基準化接地時間比変化率ｒ（Ｋ）は以下の式（２）で表わせる。
基準化接地時間比変化率ｒ（Ｋ）＝｛（Ｋ2／Ｋ1）−１｝／｜Ｖ2−Ｖ1｜‥‥（２）
図６は残溝量［ｍｍ］と基準化接地時間比変化率ｒ（Ｋ）との関係を示す図で、図５に示した結果よりは、荷重の依存性が少ないことが分かる。したがって、上記基準化接地時間比変化率ｒ（Ｋ）を用いてタイヤの摩耗の度合Ｍを推定するようにすれば、推定精度を向上させることができる。
なお、この場合にも、上記低速度側の接地時間比Ｋ1に代えて、高速度側の接地時間比長Ｋ2を用いて基準化したり、低速度側の接地時間比Ｋ1と高速度側の接地時間比Ｋ2との平均値Ｋ12を用いて基準化してもよい。あるいは、上記接地長Ｌを荷重の指標とした場合と同様に、接地時間比Ｋそのものではなく、接地時間比Ｋを変数とする関数を用いて基準化してもよい。 Further, since the ground contact time ratio K also shows a good correlation with the load, the ground contact time ratio change rate R may be corrected by the ground contact time ratio K and normalized with respect to the load.
In this example, since the contact time ratio calculation means 17 calculates the contact time ratio K, the contact length L is not obtained separately, and is standardized using the contact time ratio K.
Correction of the contact time ratio change rate R is performed as follows, for example.
When the ground contact time ratio change rate R is divided by the low speed side contact time ratio K 1 and this value is defined as a standardized contact time ratio change rate r (K), the standardized contact time ratio change rate r (K) is (2).
Standardized contact time ratio change rate r (K) = {(K 2 / K 1 ) −1} / | V 2 −V 1 | (2)
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the remaining groove amount [mm] and the standardized contact time ratio change rate r (K). It can be seen that the load dependency is less than the result shown in FIG. Therefore, if the tire wear degree M is estimated using the standardized contact time ratio change rate r (K), the estimation accuracy can be improved.
Also in this case, instead of the low speed side contact time ratio K 1 , the high speed side contact time ratio length K 2 is used as a standard, or the low speed side contact time ratio K 1 and the high speed side the average value K 12 and ground time ratio K 2 side may be scaled using. Alternatively, as in the case where the contact length L is used as a load index, the contact length may be standardized by using a function having the contact time ratio K as a variable instead of the contact time ratio K itself.

このように本最良の形態１では、タイヤ１のインナーライナー部２内面側に加速度センサ１１を設けて、トレッド３のタイヤ径方向の加速度を検出してその微分波形を演算して求め、この加速度の微分波形に現れる踏み込み端側のピークと蹴り出し端側のピークとの時間間隔である接地時間ｔを算出するとともに、踏み込み端側のピークの周期を算出してこれをタイヤの１回転に要する時間(回転時間)Ｔとし、この回転時間Ｔからタイヤの速度Ｖを算出する一方、上記速度Ｖにおける接地時間比をＫ＝（ｔ／Ｔ）とし、Ｖ1＝８０ｋｍ／ｈｒのときの接地時間比Ｋ1と、Ｖ2＝１２０ｋｍ／ｈｒのときの接地時間比Ｋ2とから、以下の式（１）を用いて接地時間比変化率Ｒを算出し、この接地時間比変化率Ｒと、予め求めておいたタイヤ摩耗の度合Ｍと接地時間比変化率Ｒとの関係を示すＭ−Ｒマップ１８Ｂに基づいて当該タイヤの摩耗の度合を推定するようにしたので、タイヤの摩耗形態が異なった場合でも、タイヤの摩耗を精度よく推定することができる。
接地時間比変化率Ｒ＝（Ｋ2−Ｋ1 ）／｜Ｖ2−Ｖ1｜‥‥（１）
また、本発明では、加速度センサ１１はタイヤ踏面に露出しないので、耐久性に優れるとともに、グリップ力などのタイヤ性能を損なうことなく、タイヤの摩耗を推定することができる。 As described above, in the first embodiment, the acceleration sensor 11 is provided on the inner surface of the inner liner portion 2 of the tire 1, the acceleration in the tire radial direction of the tread 3 is detected, and the differential waveform is calculated to obtain the acceleration. The contact time t, which is the time interval between the peak on the stepping end side and the peak on the kicking end side that appears in the differential waveform, is calculated, and the cycle of the peak on the stepping end side is calculated and this is required for one rotation of the tire. The time (rotation time) T is used, and the tire speed V is calculated from the rotation time T, while the contact time ratio at the speed V is K = (t / T), and the contact time when V 1 = 80 km / hr. From the ratio K 1 and the ground contact time ratio K 2 when V 2 = 120 km / hr, the ground contact time ratio change rate R is calculated using the following equation (1). Tire wear Since the degree of wear of the tire is estimated on the basis of the MR map 18B indicating the relationship between the total M and the contact time ratio change rate R, the tire wear can be reduced even when the tire wear form is different. It can be estimated with high accuracy.
Grounding time ratio change rate R = (K 2 −K 1 ) / | V 2 −V 1 | (1)
In the present invention, since the acceleration sensor 11 is not exposed on the tire tread, it is excellent in durability, and tire wear can be estimated without impairing tire performance such as grip force.

なお、上記最良の形態１では、Ｖ1＝８０ｋｍ／ｈｒのときの接地時間比Ｋ1と、Ｖ2＝１２０ｋｍ／ｈｒのときの接地時間比Ｋ2との差をタイヤ速度の差｜Ｖ2−Ｖ1｜で除した値を接地時間比変化率Ｒとしたが、図７に示すように、上記算出された接地時間比Ｋのうちの所定の速度範囲（例えば、Ｖ1≦Ｖ≦Ｖ2）における接地時間比Ｋのデータから、上記速度範囲における接地時間比Ｋを速度Ｖの関数として近似し、この近似された関数の速度Ｖにおける傾きから上記接地時間比Ｋの速度Ｖに対する変化率を算出し、これを接地時間比変化率Ｒとしてもよい。これにより、接地時間比Ｋと速度Ｖとの関係が非線形である場合でも接地時間比変化率Ｒを精度良く算出することができるので、タイヤの摩耗の推定精度を向上させることができる。
なお、測定点が足りないと接地時間比Ｋを速度Ｖの非線形型関数として近似することが難しいので、その場合には、上記所定の速度範囲のデータを、最小二乗法などで直線近似して、この近似した直線の傾きを接地時間比変化率Ｒとしても、タイヤの摩耗を精度よく推定することができる。 In the best mode 1, the difference between the contact time ratio K 1 when V 1 = 80 km / hr and the contact time ratio K 2 when V 2 = 120 km / hr is the difference in tire speed | V 2 The value divided by −V 1 | is defined as a contact time ratio change rate R. As shown in FIG. 7, a predetermined speed range (for example, V 1 ≦ V ≦ V) of the calculated contact time ratio K is used. 2 ) The contact time ratio K in the speed range is approximated as a function of the speed V from the data of the contact time ratio K in 2 ), and the change rate of the contact time ratio K with respect to the speed V from the slope of the approximate function at the speed V. May be calculated and used as the contact time ratio change rate R. Thereby, even when the relationship between the contact time ratio K and the speed V is non-linear, the contact time ratio change rate R can be calculated with high accuracy, so that the estimation accuracy of tire wear can be improved.
If there are not enough measurement points, it is difficult to approximate the contact time ratio K as a nonlinear function of the speed V. In this case, the data of the predetermined speed range is linearly approximated by the least square method or the like. The tire wear can be accurately estimated even when the approximate slope of the straight line is used as the contact time ratio change rate R.

また、上記例では、接地時間を計測するタイヤ速度をＶ1＝８０ｋｍ／ｈｒとＶ2＝１２０ｋｍ／ｈｒとしたが、これに限るものではなく、適宜設定すればよい。但し、上記接地時間を計測するタイヤ速度のうち、少なくとも１つのタイヤ速度は８０ｋｍ／ｈｒを超えていることが望ましい。これにより、遠心力の影響が大きくなる領域の速度が含まれるので、上記接地長変化率Ｒの値を大きくできる。したがって、タイヤの摩耗を更に精度よく推定することができる。
また、上記例では、１つの接地比変化率Ｒからタイヤの摩耗の度合を推定したが、複数の接地比変化率Ｒの平均値からタイヤの摩耗の度合を推定するなど、複数の複数の接地時間比変化率Ｒを用いてタイヤの摩耗の度合を推定すれば、推定精度を更に向上させることができる。
また、上記例では、接地時間比変化率Ｒを算出してタイヤの摩耗の度合を推定するようにしたが、高速での接地時間比Ｋ2と低速での接地時間比Ｋ1とを比較してタイヤの摩耗の度合を推定するようにしてもよい。すなわち、図４のグラフに示すように、摩耗が進むと高速での接地長Ｌ2は低速での接地長Ｌ1よりも短くなるので、上記接地時間比変化率Ｒを用いた場合よりも推定精度は低くなるが、接地長Ｌと高い相関のある接地時間比Ｋについて、高速での接地時間比Ｋ2と低速での接地時間比Ｋ1との差（Ｋ1−Ｋ2）、あるいは、上記接地時間比Ｋ2と上記接地時間比Ｋ1との比（Ｋ1／Ｋ2）を算出し、上記差（Ｋ1−Ｋ2）、あるいは、上記比（Ｋ1／Ｋ2）からタイヤの摩耗の度合を推定することも可能である。
また、上記例では、タイヤ径方向加速度の微分波形を用いて接地時間を算出したが、図８（ａ）に示すようなタイヤ周方向加速度波形や、図８（ｂ）に示すような径方向加速度の積分波形に現れる２つのピークの時間間隔を計測してこれを接地時間としてもよい。
また、上記加速度センサ１１に変えて歪センサを設け、タイヤ周方向歪波形、または、その微分波形、または、その積分波形から接地時間を算出するようにしてもよい。図９はタイヤ周方向歪の微分波形の一例を示す図で、このタイヤ周方向歪波形の微分波形に現れる２つのピーク間の時間を計測しこれを接地時間とすればよい。
また、上記例では、径方向加速度の微分波形のタイヤ踏み込み端側のピークの周期からタイヤの１回転に要する時間(回転時間)を算出したが、タイヤ蹴り出し端側のピークの周期から上記回転時間を求めるようにしてもよい。
また、車輪速センサの出力を用いて当該タイヤの速度を検出するようにしてもよいし、車体側に速度センサもしくは加速度センサを設けて車体速度を計測し、この車体速度からタイヤ速度を求めるようにしてもよい。 In the above example, the tire speed for measuring the contact time is V 1 = 80 km / hr and V 2 = 120 km / hr. However, the present invention is not limited to this and may be set as appropriate. However, it is desirable that at least one tire speed of the tire speed for measuring the contact time exceeds 80 km / hr. Thereby, since the speed of the region where the influence of the centrifugal force is large is included, the value of the contact length change rate R can be increased. Therefore, the wear of the tire can be estimated with higher accuracy.
In the above example, the degree of tire wear is estimated from a single contact ratio change rate R, but a plurality of contact points such as estimating the tire wear degree from an average value of the plurality of contact ratio change rates R. If the degree of tire wear is estimated using the time ratio change rate R, the estimation accuracy can be further improved.
In the above example, the rate of change R of the contact time ratio is calculated to estimate the degree of tire wear, but the contact time ratio K 2 at high speed and the contact time ratio K 1 at low speed are compared. Thus, the degree of tire wear may be estimated. That is, as shown in the graph of FIG. 4, since the contact length L 2 at high speed becomes shorter than the contact length L 1 at low speed as wear progresses, it is estimated more than when the change rate R of the contact time ratio is used. Although the accuracy is low, for the contact time ratio K highly correlated with the contact length L, the difference between the contact time ratio K 2 at high speed and the contact time ratio K 1 at low speed (K 1 −K 2 ), or calculating the ratio of said contact time ratio K 2 and the contact time ratio K 1 (K 1 / K 2 ), the difference (K 1 -K 2), or the tire from the ratio (K 1 / K 2) It is also possible to estimate the degree of wear.
In the above example, the contact time is calculated using the differential waveform of the tire radial acceleration, but the tire circumferential acceleration waveform as shown in FIG. 8A and the radial direction as shown in FIG. The time interval between two peaks appearing in the integrated waveform of acceleration may be measured and used as the ground contact time.
Further, a strain sensor may be provided instead of the acceleration sensor 11, and the contact time may be calculated from a tire circumferential strain waveform, a differential waveform thereof, or an integrated waveform thereof. FIG. 9 is a diagram showing an example of the differential waveform of the tire circumferential direction distortion. The time between two peaks appearing in the differential waveform of the tire circumferential direction distortion waveform may be measured and used as the contact time.
Further, in the above example, the time (rotation time) required for one rotation of the tire is calculated from the peak period on the tire depression end side of the differential waveform of the radial acceleration, but the above rotation is calculated from the peak period on the tire kicking end side. You may make it ask for time.
Further, the speed of the tire may be detected using the output of the wheel speed sensor, or the vehicle speed is measured by providing a speed sensor or an acceleration sensor on the vehicle body side, and the tire speed is obtained from the vehicle speed. It may be.

最良の形態２．
最良の形態１では、接地時間比の速度に対する変化率からタイヤの摩耗を推定したが、接地長の速度に対する変化率からタイヤの摩耗を推定することも可能である。
図１０は、最良の形態２に係るタイヤ摩耗推定装置３０の構成を示す機能ブロック図で、図１に示したタイヤ摩耗推定装置１０の接地時間比算出手段１７に代えて、接地時間算出手段１４で算出した接地時間ｔとタイヤ速度算出手段１６で算出したタイヤ速度Ｖとから、当該タイヤのセンター部の接地長Ｌを算出する接地長算出手段３７を設け、上記記憶手段１８に代えて、上記タイヤ速度Ｖと接地長Ｌとを１組のデータ（Ｖ，Ｌ）として記憶するためのメモリ３８Ａと予め求めておいたタイヤ摩耗の度合Ｍと後述する接地長比変化率Ｓとの関係を示すＭ−Ｓマップ３８Ｂとを記憶する記憶手段３８を設けるとともに、接地時間比変化率算出手段１９に代えて、上記メモリ３８Ａに記憶された複数組のデータ（Ｖ，Ｌ）から２組のデータ（Ｖ1，Ｌ1）及びデータ（Ｖ2，Ｌ2）を選択して、以下の式（３）で表わされる接地長比変化率Ｓを算出する接地長変化率算出手段３９を設け、更に、摩耗推定手段２０に代えて、摩耗推定手段４０を設けて、上記接地長変化率算出手段３９で算出された接地長変化率Ｓと上記Ｍ−Ｓマップ３８Ｂとから、当該タイヤの摩耗の度合を推定する。
接地長変化率Ｓ＝（Ｌ2−Ｌ1 ）／｜Ｖ2−Ｖ1｜‥‥（３）
タイヤ摩耗推定装置３０を上記のような構成にすることにより、加速度センサ１１により検出したタイヤ径方向加速度の微分波形を用いてタイヤの接地長Ｌを算出して、タイヤの摩耗の度合を推定することができる。
上記Ｍ−Ｓマップ３８Ｂを作成するための、タイヤの摩耗の度合Ｍと接地長Ｌとの関係については、上記最良の形態１と同様に、上述した４種の試験タイヤ１〜４を用いて求めることができる。 Best Mode 2
In the best mode 1, tire wear is estimated from the rate of change of the contact time ratio with respect to the speed, but it is also possible to estimate tire wear from the rate of change of the contact length with respect to the speed.
FIG. 10 is a functional block diagram showing the configuration of the tire wear estimating apparatus 30 according to the best mode 2. In place of the contact time ratio calculating means 17 of the tire wear estimating apparatus 10 shown in FIG. The contact length calculating means 37 for calculating the contact length L of the center portion of the tire is provided from the contact time t calculated in step 1 and the tire speed V calculated by the tire speed calculating means 16. The memory 38A for storing the tire speed V and the contact length L as a set of data (V, L), the tire wear degree M determined in advance, and the contact length ratio change rate S described later are shown. The storage means 38 for storing the MS map 38B is provided, and two sets of data (V, L) stored in the memory 38A are replaced with two sets of data (V, L) in place of the contact time ratio change rate calculation means 19. V 1 , L 1 ) and data (V 2 , L 2 ) are selected, and a contact length change rate calculating means 39 for calculating a contact length ratio change rate S expressed by the following equation (3) is provided. Instead of the estimation means 20, a wear estimation means 40 is provided to estimate the degree of wear of the tire from the contact length change rate S calculated by the contact length change rate calculation means 39 and the MS map 38B. To do.
Ground contact length change rate S = (L 2 −L 1 ) / | V 2 −V 1 | (3)
By configuring the tire wear estimation device 30 as described above, the tire contact length L is calculated using the differential waveform of the tire radial acceleration detected by the acceleration sensor 11, and the degree of tire wear is estimated. be able to.
As for the relationship between the degree M of tire wear and the contact length L for creating the MS map 38B, the four types of test tires 1 to 4 described above are used, as in the best mode 1. Can be sought.

なお、上記接地長変化率Ｓについても、上記最良の形態１と同様に、上記算出された接地長Ｌのうちの所定の速度範囲（例えば、Ｖ1≦Ｖ≦Ｖ2）における接地長Ｌのデータから、上記速度範囲における接地長Ｌを速度Ｖの関数として近似し、この近似された関数の速度Ｖにおける傾きから上記接地長Ｌの速度Ｖに対する変化率を算出してこれを接地長変化率Ｓとしてもよい。あるいは、上記所定の速度範囲のデータを、最小二乗法などで直線近似して、この近似した直線の傾きを接地長変化率Ｓとすれば、タイヤの摩耗を更に精度よく推定することができる。
また、上記接地長変化率Ｓも荷重が大きいほど大きくなるので、必要に応じて荷重の補正をすることが好ましい。
接地長Ｌは荷重とよい相関を示すので、この接地長Ｌにより上記接地長変化率Ｓを補正するようにすれば、荷重の依存性を少なくすることができ、タイヤの摩耗の度合Ｍの推定精度を向上させることができる。
接地長比変化率Ｓの補正は、例えば、以下のようにして行う。
接地長変化率Ｓを低速度側の接地長Ｌ1で除し、この値を基準化接地時間比変化率ｓとすると、基準化接地長変化率ｓは以下の式（４）で表わせる。
基準化接地長変化率ｓ＝｛（Ｌ2／Ｌ1）−１｝／｜Ｖ2−Ｖ1｜‥‥（４）
なお、荷重の補正についても、高速度側の接地長Ｌ2を用いて基準化してもよいし、低速度側の接地長Ｌ1と高速度側の接地長Ｌ2との平均値Ｌ12を用いて基準化してもよい。あるいは、接地長Ｌそのものではなく、接地長Ｌを変数とする関数を用いて基準化してもよい。
また、接地時間比Ｋも荷重とよい相関を示すので、上記接地長比変化率Ｓを上記接地時間比Ｋもしくは接地時間比Ｋを変数とする関数を用いて基準化してもよい。
また、図４のグラフに示すように、摩耗が進むと高速での接地長Ｌ2は低速での接地長Ｌ1よりも短くなるので、上記接地長変化率Ｓを用いた場合よりも推定精度は低くなるが、高速での接地長Ｌ2と低速での接地長Ｌ1との差（Ｌ1−Ｌ2）、あるいは、上記接地長Ｌ2と上記接地長Ｌ1との比（Ｌ1／Ｌ2）を算出し、上記差（Ｌ1−Ｌ2）、あるいは、上記比（Ｌ1／Ｌ2）からタイヤの摩耗の度合を推定するようにしてもよい。 As for the contact length change rate S, as in the best mode 1, the contact length L of the calculated contact length L in a predetermined speed range (for example, V 1 ≦ V ≦ V 2 ). From the data, the contact length L in the speed range is approximated as a function of the speed V, and the rate of change of the contact length L with respect to the speed V is calculated from the slope of the approximated function at the speed V. S may be used. Alternatively, if the data of the predetermined speed range is linearly approximated by the least square method or the like, and the slope of the approximated straight line is defined as the contact length change rate S, the tire wear can be estimated with higher accuracy.
Further, since the contact length change rate S increases as the load increases, it is preferable to correct the load as necessary.
Since the contact length L shows a good correlation with the load, if the contact length change rate S is corrected by the contact length L, the dependency of the load can be reduced and the degree of tire wear M can be estimated. Accuracy can be improved.
For example, the contact length ratio change rate S is corrected as follows.
When the contact length change rate S is divided by the low speed side contact length L 1 and this value is defined as a normalized contact time ratio change rate s, the normalized contact length change rate s can be expressed by the following equation (4).
Standardized contact length change rate s = {(L 2 / L 1 ) −1} / | V 2 −V 1 | (4)
Note that the correction of the load may be normalized using the contact length L 2 of the high speed side, the average value L 12 of the contact length L 2 of the contact length L 1 and operating speeds side of the low speed side May be used for standardization. Or you may standardize not using the contact length L itself but using the function which makes the contact length L a variable.
Since the contact time ratio K also shows a good correlation with the load, the contact length ratio change rate S may be standardized using the contact time ratio K or a function having the contact time ratio K as a variable.
Further, as shown in the graph of FIG. 4, as wear progresses, the contact length L 2 at high speed becomes shorter than the contact length L 1 at low speed, so that the estimated accuracy is higher than when the above-described contact length change rate S is used. However, the difference between the contact length L 2 at high speed and the contact length L 1 at low speed (L 1 −L 2 ) or the ratio between the contact length L 2 and the contact length L 1 (L 1 / L 2 ) may be calculated, and the degree of tire wear may be estimated from the difference (L 1 −L 2 ) or the ratio (L 1 / L 2 ).

以上説明したように、本発明のタイヤの摩耗推定装置は、耐久性に優れるとともに、タイヤの摩耗形態によらずタイヤの摩耗を精度よく検知できるので、当該タイヤの摩耗を、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、車輌の走行安全性を向上させることができる。   As described above, the tire wear estimation apparatus of the present invention is excellent in durability and can accurately detect tire wear regardless of the tire wear form. If the driver is made to recognize the vehicle, the driving safety of the vehicle can be improved.

本発明の最良の形態１に係るタイヤ摩耗推定装置の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the tire wear estimation apparatus which concerns on the best form 1 of this invention. 加速度センサの取付け例を示す図である。It is a figure which shows the example of attachment of an acceleration sensor. タイヤ径方向加速度波形とその微分波形を示す図である。It is a figure which shows a tire radial direction acceleration waveform and its differential waveform. 摩耗の度合をパラメータとしたタイヤ速度と接地時間比との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the tire speed which made the degree of wear the parameter, and the contact time ratio. 摩耗の度合をパラメータとしたタイヤ速度と接地時間比変化率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the tire speed which made the degree of wear the parameter, and the contact time ratio change rate. 摩耗の度合をパラメータとしたタイヤ速度と基準化接地時間比変化率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the tire speed which made the degree of wear the parameter, and the standardized contact time ratio change rate. 接地時間比変化率の算出方法の他の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other example of the calculation method of a contact time ratio change rate. タイヤ周方向加速度波形と径方向加速度の積分波形を示す図である。It is a figure which shows the integrated waveform of a tire circumferential direction acceleration waveform and radial direction acceleration. タイヤ周方向歪の微分波形を示す図である。It is a figure which shows the differential waveform of tire circumferential direction distortion. 本発明の最良の形態２に係るタイヤ摩耗推定装置の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the tire wear estimation apparatus which concerns on the best form 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ タイヤ、２ インナーライナー部、３ タイヤトレッド、４ ホイール、
１０ タイヤ摩耗推定装置、１１ 加速度センサ、１１Ｆ 送信器、
１２加速度波形抽出手段、１３ 微分波形演算手段、１４ 接地時間算出手段、
１５ 回転時間算出手段、１６ タイヤ速度算出手段、１７ 接地時間比算出手段、
１８ 記憶手段、１８Ａ メモリ、１８Ｂ Ｍ−Ｒマップ、
１９ 接地時間比変化率算出手段、２０ 摩耗推定手段、２１ 演算部。 1 tire, 2 inner liner, 3 tire tread, 4 wheel,
10 tire wear estimation device, 11 acceleration sensor, 11F transmitter,
12 acceleration waveform extraction means, 13 differential waveform calculation means, 14 contact time calculation means,
15 rotation time calculation means, 16 tire speed calculation means, 17 contact time ratio calculation means,
18 storage means, 18A memory, 18B MR map,
19 contact time ratio change rate calculation means, 20 wear estimation means, 21 calculation unit.

Claims (22)

タイヤトレッド部の幅方向中心にセンサを配置して、タイヤトレッド幅方向中心の接地時間を複数の異なるタイヤ速度にて計測して、各タイヤ速度におけるタイヤの接地長をそれぞれ算出するとともに、上記算出された接地長の大きさを比較してタイヤの摩耗の度合いを推定することを特徴とするタイヤ摩耗推定方法。   A sensor is arranged at the center in the width direction of the tire tread portion, and the contact time at the center in the tire tread width direction is measured at a plurality of different tire speeds to calculate the contact length of the tire at each tire speed, and the above calculation. A tire wear estimation method, wherein the degree of wear of a tire is estimated by comparing the sizes of the contact lengths. 上記算出された接地長から接地長の速度に対する変化率である接地長変化率を算出し、この算出された接地長変化率からタイヤの摩耗の度合いを推定することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ摩耗推定方法。   The contact length change rate, which is a rate of change with respect to the speed of the contact length, is calculated from the calculated contact length, and the degree of tire wear is estimated from the calculated contact length change rate. The tire wear estimation method as described. 上記算出された接地長のうちから２つの接地長を選択し、これらの接地長の差を上記２つの接地長に対応する２つのタイヤ速度の差で除した値を接地長変化率としたことを特徴とする請求項２に記載のタイヤ摩耗推定方法。   Two contact lengths were selected from the calculated contact lengths, and the value obtained by dividing the difference between these contact lengths by the difference between the two tire speeds corresponding to the two contact lengths was defined as the contact length change rate. The tire wear estimation method according to claim 2. 上記算出された接地長のうちの所定の速度範囲における接地長のデータから、上記速度範囲における接地長を速度の関数として近似し、この近似された関数から上記接地長の速度に対する変化率を算出し、これを接地長変化率としたことを特徴とする請求項２に記載のタイヤ摩耗推定方法。   From the contact length data in the predetermined speed range among the calculated contact lengths, the contact length in the speed range is approximated as a function of the speed, and the rate of change of the contact length with respect to the speed is calculated from the approximated function. The tire wear estimation method according to claim 2, wherein this is a contact length change rate. 上記接地長変化率と、荷重又は荷重の増減に応じてその値が変化する荷重の指標、もしくは、荷重又は上記荷重の指標を変数とした関数とを用いて、荷重に対して基準化された変化率である基準化接地長変化率を算出し、この算出された基準化接地長変化率からタイヤの摩耗の度合いを推定することを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法。   Standardized with respect to the load using the rate of change of the contact length and the load index whose value changes according to the load or the increase or decrease of the load, or a function using the load or the load index as a variable. 5. A standardized contact length change rate that is a change rate is calculated, and a degree of tire wear is estimated from the calculated standardized contact length change rate. Tire wear estimation method. 上記荷重の指標を接地長もしくは接地時間をタイヤ１回転に要する時間で除した接地時間比としたことを特徴とする請求項５に記載のタイヤ摩耗推定方法。   The tire wear estimation method according to claim 5, wherein the load index is a contact length ratio obtained by dividing a contact length or a contact time by a time required for one rotation of the tire. タイヤトレッド部の幅方向中心にセンサを配置して、タイヤトレッド幅方向中心の接地時間を複数の異なるタイヤ速度にて計測し、この接地時間をタイヤ１回転に要する時間で除して、各タイヤ速度における接地時間比を算出するとともに、上記算出された接地時間比の大きさを比較してタイヤの摩耗の度合いを推定することを特徴とするタイヤ摩耗推定方法。   A sensor is arranged at the center in the width direction of the tire tread portion, and the contact time at the center in the tire tread width direction is measured at a plurality of different tire speeds, and this contact time is divided by the time required for one rotation of the tire. A tire wear estimation method characterized by calculating a contact time ratio in speed and comparing the calculated contact time ratio to estimate the degree of tire wear. 上記算出された接地時間比から接地時間比の速度に対する変化率である接地時間比変化率を算出し、この算出された接地時間比変化率からタイヤの摩耗の度合いを推定することを特徴とする請求項７に記載のタイヤ摩耗推定方法。   A contact time ratio change rate that is a change rate with respect to a speed of the contact time ratio is calculated from the calculated contact time ratio, and a degree of tire wear is estimated from the calculated contact time ratio change rate. The tire wear estimation method according to claim 7. 上記算出された接地時間比のうちから２つの接地時間比を選択し、これらの接地時間比の差を上記２つの接地時間比に対応する２つのタイヤ速度の差で除した値を接地時間比変化率としたことを特徴とする請求項８に記載のタイヤ摩耗推定方法。   Two contact time ratios are selected from the calculated contact time ratios, and a value obtained by dividing a difference between these contact time ratios by a difference between two tire speeds corresponding to the two contact time ratios is a contact time ratio. The tire wear estimation method according to claim 8, wherein the rate of change is used. 上記算出された接地時間比のうちの所定の速度範囲における接地時間比のデータから、上記速度範囲における接地時間比を速度の関数として近似し、この近似された関数から上記接地時間比の速度に対する変化率を算出し、これを接地時間比変化率としたことを特徴とする請求項８に記載のタイヤ摩耗推定方法。   From the ground contact time ratio data in a predetermined speed range in the calculated ground contact time ratio, the ground contact time ratio in the speed range is approximated as a function of speed, and the approximate function is used for the speed of the ground contact time ratio. The tire wear estimation method according to claim 8, wherein a change rate is calculated and used as a contact time ratio change rate. 上記接地時間比変化率と、荷重又は荷重の増減に応じてその値が変化する荷重の指標、もしくは、荷重又は上記荷重の指標を変数とした関数とを用いて、荷重に対して基準化された変化率である基準化接地時間比変化率を算出し、この算出された基準化接地時間比変化率からタイヤの摩耗の度合いを推定することを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法。   It is standardized with respect to the load by using the rate of change in the contact time ratio and a load index whose value changes according to the load or the increase or decrease of the load, or a function using the load or the load index as a variable. 11. The standardized contact time ratio change rate, which is a change rate, is calculated, and the degree of tire wear is estimated from the calculated standardized contact time ratio change rate. The tire wear estimation method according to claim 1. 上記荷重の指標を接地長もしくは接地時間比としたことを特徴とする請求項１１に記載のタイヤ摩耗推定方法。   The tire wear estimation method according to claim 11, wherein the load index is a contact length or a contact time ratio. 上記センサを加速度センサとするとともに、この加速度センサで検出された加速度の時系列波形、または、上記加速度を微分した値の時系列波形、または、上記加速度を積分した値の時系列波形のいずれかの時系列波形から、上記接地時間を算出することを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法。   The sensor is an acceleration sensor, and either a time series waveform of acceleration detected by the acceleration sensor, a time series waveform of a value obtained by differentiating the acceleration, or a time series waveform of a value obtained by integrating the acceleration The tire wear estimation method according to any one of claims 1 to 12, wherein the contact time is calculated from a time-series waveform. 上記加速度の検出方向がタイヤ径方向、または、タイヤ周方向であることを特徴とする請求項１３に記載のタイヤ摩耗推定方法。   14. The tire wear estimation method according to claim 13, wherein the acceleration detection direction is a tire radial direction or a tire circumferential direction. 上記センサを歪センサとするとともに、この歪センサで検出されたタイヤ周方向歪の時系列波形、または、上記歪を微分した値の時系列波形、または、上記歪を積分した値の時系列波形のいずれかの時系列波形から、上記接地時間を算出することを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法。   A time series waveform of tire circumferential strain detected by the strain sensor, a time series waveform obtained by differentiating the strain, or a time series waveform obtained by integrating the strain. The tire wear estimation method according to any one of claims 1 to 12, wherein the contact time is calculated from any one of the time-series waveforms. 上記時系列波形に現れる踏み込み端側のピーク、及び、蹴り出し端側ピークを検出し、上記２つのピーク間の時間を算出してこれを接地時間とすることを特徴とする請求項１３〜請求項１５のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法。   14. The stepping end side peak and the kicking end side peak appearing in the time series waveform are detected, the time between the two peaks is calculated, and this is used as the contact time. Item 16. The tire wear estimation method according to any one of Items 15. 上記センサをタイヤのインナーライナー部に配置したことを特徴とする請求項１〜請求項１６のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法。   The tire wear estimation method according to any one of claims 1 to 16, wherein the sensor is arranged in an inner liner portion of a tire. 上記接地時間を計測するタイヤ速度のうち、少なくとも１つのタイヤ速度は８０ｋｍ／ｈｒを超えていることを特徴とする請求項１〜請求項１７のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法。   The tire wear estimation method according to any one of claims 1 to 17, wherein at least one of the tire speeds for measuring the contact time exceeds 80 km / hr. タイヤの摩耗の度合いと接地長変化率との関係、もしくは、タイヤの摩耗の度合いと接地時間比変化率との関係を予め求めておき、この予め求めておいたタイヤの摩耗の度合いと接地長変化率との関係、もしくは、タイヤの摩耗の度合いと接地時間比変化率との関係と、算出された接地長変化率、もしくは、算出された接地時間比変化率とを比較してタイヤの摩耗の度合いを推定することを特徴とする請求項２〜請求項１８のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法。   The relationship between the degree of tire wear and the contact length change rate, or the relationship between the degree of tire wear and the contact time ratio change rate is determined in advance, and the previously determined tire wear level and contact length are calculated in advance. Tire wear by comparing the relationship between the rate of change or the degree of tire wear and the rate of change in contact time ratio with the calculated contact length change rate or the calculated rate of change in contact time ratio The tire wear estimation method according to any one of claims 2 to 18, wherein the tire wear degree is estimated. 複数の接地長変化率もしくは複数の接地時間比変化率からタイヤの摩耗の度合いを推定することを特徴とする請求項２〜請求項１９のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法。   The tire wear estimation method according to any one of claims 2 to 19, wherein the degree of tire wear is estimated from a plurality of contact length change rates or a plurality of contact time ratio change rates. トレッド部のタイヤ周方向もしくはタイヤ径方向の加速度を検出する加速度センサと、上記検出された加速度の時系列波形、もしくは、上記加速度を微分した値の時系列波形、もしくは、上記加速度を積分した値の時系列波形から、予め設定された複数のタイヤ速度ごとに、タイヤの接地長、もしくは、タイヤの接地時間比を算出する接地状態量算出手段と、各タイヤ速度ごとに算出された接地長、もしくは、接地時間比のタイヤ速度に対する変化率を算出する変化率算出手段と、上記変化率に基づいて、タイヤの摩耗を推定する摩耗状態推定手段とを備えたことを特徴とするタイヤ摩耗推定装置。   An acceleration sensor that detects acceleration in the tire circumferential direction or tire radial direction of the tread portion, and a time series waveform of the detected acceleration, or a time series waveform obtained by differentiating the acceleration, or a value obtained by integrating the acceleration. From the time series waveform, for each of a plurality of preset tire speeds, the contact length of the tire, or the contact state amount calculating means for calculating the contact time ratio of the tire, and the contact length calculated for each tire speed, Alternatively, a tire wear estimation device comprising: a change rate calculation unit that calculates a change rate of the contact time ratio with respect to the tire speed; and a wear state estimation unit that estimates tire wear based on the change rate. . トレッド部の周方向歪を検出する歪センサと、上記検出された周方向歪の時系列波形、もしくは、上記周方向歪を微分した値の時系列波形、もしくは、上記周方向歪を積分した値の時系列波形から、予め設定された複数のタイヤ速度ごとに、タイヤの接地長、もしくは、タイヤの接地時間比を算出する接地状態量算出手段と、各タイヤ速度ごとに算出された接地長、もしくは、接地時間比のタイヤ速度に対する変化率を算出する変化率算出手段と、上記変化率に基づいて、タイヤの摩耗を推定する摩耗状態推定手段とを備えたことを特徴とするタイヤ摩耗推定装置。   A strain sensor that detects the circumferential strain of the tread, and a time-series waveform of the detected circumferential strain, a time-series waveform obtained by differentiating the circumferential strain, or a value obtained by integrating the circumferential strain. From the time series waveform, for each of a plurality of preset tire speeds, the contact length of the tire, or the contact state amount calculating means for calculating the contact time ratio of the tire, and the contact length calculated for each tire speed, Alternatively, a tire wear estimation device comprising: a change rate calculation unit that calculates a change rate of the contact time ratio with respect to the tire speed; and a wear state estimation unit that estimates tire wear based on the change rate. .
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