JP5199926B2 - タイヤに作用する力の推定方法、及びそれに用いる空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、サイドウォール部におけるタイヤ歪を歪センサにより測定することにより、タイヤに作用する前後力、横力および上下力を推定する推定方法、並びにそれに用いる空気入りタイヤに関する。

近年、例えば図４に示すように、タイヤの一方側のサイドウォール部にｎ個の歪センサａをタイヤ周方向の異なる位置に取り付け、所定のタイヤ回転角度位置Ｑにてタイヤ歪を同時に測定するとともに、これによって得たｎ個の同時のセンサ出力ｔ_１〜ｔ_ｎによって、タイヤに作用する前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、及び上下力Ｆｚ（以下、これらを総称して３分力という場合がある。）をそれぞれ推定する技術が提案されている（例えば特許文献１参照。）。同図にはｎ＝４の場合が示されている。

ここで、各歪センサａが計測するタイヤ歪εは、前後力Ｆｘによる歪みεｘと、横力Ｆｙによる歪みεｙと、上下力Ｆｚによる歪みεｚとの和としてしか現れない。しかし、異なる周方向位置においては、前後力Ｆｘとその歪みεｘとの関係、横力Ｆｙとその歪みεｙとの関係、及び上下力Ｆとその歪みεｚとの関係が、周方向の位置毎に、それぞれ異なって現れるという特性を有する。従ってこの特性を利用し、異なる周方向位置で同時に測定したｎ個のセンサ出力ｔ_１〜ｔ_ｎを用いることにより、そのとき作用した３分力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚをそれぞれ分離させて推定することが可能となるのである。

具体的には、この技術では、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、上下力Ｆｚをそれぞれ違えた事前の荷重付加試験を行い、タイヤが所定のタイヤ回転角度位置Ｑとなったときのタイヤ歪εを、荷重付加条件毎に前記ｎ個の歪センサによって同時に測定する。そして、これによって得たｎ個のセンサ出力ｔ_１〜ｔ_ｎと、そのときの荷重付加条件とからなる多くの荷重付加試験データを分析し、前後力Ｆｘとセンサ出力ｔ_１〜ｔ_ｎとの関係式Ｆｘ＝ｆｘ（ｔ_１、ｔ_２・・・ｔ_ｎ）、横力Ｆｙとセンサ出力ｔ_１〜ｔ_ｎとの関係式Ｆｙ＝ｆｙ（ｔ_１、ｔ_２・・・ｔ_ｎ）、上下力Ｆｚとセンサ出力ｔ_１〜ｔ_ｎとの関係式Ｆｚ＝ｆｚ（ｔ_１、ｔ_２・・・ｔ_ｎ）を事前に求める。

そして実車走行においてタイヤが前記所定のタイヤ回転角度位置Ｑとなったときに実測する同時のセンサ出力ｔ_１〜ｔ_ｎを、前記事前の関係式に適用することにより、実測時にタイヤに作用した前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、及び上下力Ｆｚをそれぞれ推定することが可能となる。なお前記特許文献１では、前記関係式として、下記の行列式が例示されている。
┌Ｆｘ┐ ┌Ａ_１ Ｂ_１ Ｃ_１┐−１ ┌ｔ_１┐
│Ｆｙ│ ＝ │Ａ_２ Ｂ_２ Ｃ_２│ │ｔ_２│
└Ｆｚ┘ └Ａ_３ Ｂ_３ Ｃ_３┘ └ｔ_３┘

特開２００５−１２６００８号公報

しかしながら、従来の歪センサの配置の場合、前記三分力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚの推定精度を高めることが難しいという問題がある。その理由として、前後力Ｆｘによる歪センサの出力形態と、横力Ｆｙによる歪センサの出力形態とが似ているため、三分力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚを分離させることが難しくなり、前述の関係式の精度が低下するためと推測される。

例えば、従来の歪センサの配置の場合、タイヤに前後力Ｆｘが作用した時、図５（Ａ）に概念的に示すように、各歪センサａ１〜ａ４では、それぞれ引張歪を検出する。又タイヤに横力Ｆｙが作用した時、図５（Ｂ）に概念的に示すように、各歪センサａ１〜ａ４では、それぞれ引張歪を検出する。又タイヤに圧縮力Ｆｚが作用した時、図５（Ｃ）に概念的に示すように、歪センサａ２、ａ３では引張歪を検出し、かつ歪センサａ１、ａ４では圧縮歪を検出する。その結果をまとめた表１に示されるように、前後力Ｆｘおよび横力Ｆｙでは、それぞれ各歪センサａ１〜ａ４が引張歪を検出するという似た出力形態を示している。その結果、荷重付加試験データを分析して事前の関係式を求める際に、歪みが前後力由来のものか横力由来のものか不明瞭となって誤差が大きくなり、前記関係式の精度を低下させると考えられる。

そこで本発明は、３つの歪センサをＷ字状に配列したセンサユニットのｎ個をタイヤ周方向の異なる位置に配置し、センサユニット毎の３つのセンサ出力をロゼット解析して求めたセンサユニット毎の最大主歪データ、最小主歪データ、最大剪断歪データを、三分力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚと関連付けることを基本として、事前の関係式の精度を高めることができ、三分力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚの推定精度を向上させうるタイヤに作用する力の推定方法、並びにそれに用いる空気入りタイヤを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、タイヤのサイドウォール部におけるタイヤ歪を測定する歪センサのセンサ出力により、タイヤに作用する前後力、横力および上下力を推定する推定方法であって、
タイヤの少なくとも一方側のサイドウォール部にタイヤ周方向に間隔を隔てて取り付く３個以上のｎ個のセンサユニットと、
タイヤの回転角度位置を検出するタイヤ角度歪センサとを用い、
しかも各前記センサユニットは、ゲインを最大とするゲイン最大線Ｋ１がタイヤ半径方向に配される第１の歪センサと、ゲイン最大線Ｋ２が前記ゲイン最大線Ｋ１に対して３０〜６０°の角度θａでタイヤ周方向の一方側に傾く第２の歪センサと、ゲイン最大線Ｋ３が前記ゲイン最大線Ｋ１に対して３０〜６０°の角度θｂでタイヤ周方向の他方側に傾く第３の歪センサとから構成され、かつこの第１〜第３の歪センサをタイヤ周方向に隣り合わせたＷ字状配列をなすとともに、
所定のタイヤ回転角度位置Ｑにおいて、各前記センサユニットの歪センサによってタイヤ歪を同時に測定することにより、センサユニット毎の３つのセンサ出力からなる合計３ｎ個のセンサ出力をうる歪測定ステップと、
前記センサユニット毎の３つのセンサ出力をロゼット解析することにより、センサユニット毎に、最大主歪データε_ｍａｘ、最小主歪データε_ｍｉｎ、最大剪断歪データγ_ｍａｘである３つの解析データをうるロゼット解析ステップと、
このロゼット解析ステップにより求めた合計３ｎ個の解析データに基づいて、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙおよび上下力Ｆｚの推定値を求める演算ステップとを含むことを特徴としている。

又請求項４の発明は、サイドウォール部におけるタイヤ歪を測定したセンサ出力により、タイヤに作用する前後力、横力および上下力を推定するために用いる歪センサを具える空気入りタイヤであって、
タイヤの少なくとも一方側のサイドウォール部に、タイヤ周方向に間隔を隔てて取り付く３個以上のｎ個のセンサユニットを具えるとともに、
各前記センサユニットは、ゲインを最大とするゲイン最大線Ｋ１がタイヤ半径方向に配される第１の歪センサと、ゲイン最大線Ｋ２が前記ゲイン最大線Ｋ１に対して３０〜６０°の角度θａでタイヤ周方向の一方側に傾く第２の歪センサと、ゲイン最大線Ｋ３が前記ゲイン最大線Ｋ１に対して３０〜６０°の角度θｂでタイヤ周方向の他方側に傾く第３の歪センサとから構成され、かつこの第１〜第３の歪センサをタイヤ周方向に隣り合わせたＷ字状配列をなすことを特徴としている。

本発明は、３つの歪センサをＷ字状に配列してなるセンサユニットを用い、このセンサユニットのｎ個を、タイヤ周方向の異なる位置に配置している。従って、各センサユニットからは、そのセンサユニットを構成する３つの歪センサからのセンサ出力がそれぞれ得られるとともに、この３つのセンサ出力をロゼット解析することにより、各センサユニットの位置毎に、該位置に作用する最大主歪データ、最小主歪データ、最大剪断歪データである３つの解析データを求めることができる。即ち合計３ｎ個の解析データを求めることができる。

他方、本発明者の研究の結果、前後力Ｆｘと前記３ｎ個の解析データとの間の相関性、横力Ｆｙと前記３ｎ個の解析データとの間の相関性、および上下力Ｆｚと前記３ｎ個の解析データとの間の相関性は、それぞれ、３ｎ個のセンサ出力を用いた場合の相関性に比して高いことが判明した。そして、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、上下力Ｆｚに対して、それぞれ前記３ｎ個の解析データを用いた関係式を立てることで、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、上下力Ｆｚの推定精度を向上させることが可能となる。

本発明のタイヤに作用する力の推定方法に用いる空気入りタイヤを示す断面図である。 （Ａ）はセンサユニットの一実施例を示す平面図、（Ｂ）はそのゲイン最大線の向きを示す側面図である。 センサユニットの取り付け位置を説明する略図である。 従来の歪センサの配置を説明するタイヤの側面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、３分力が作用したときの各センサ位置におけるタイヤ歪みを説明する概念図である。

以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１に示すように、本実施形態の空気入りタイヤ１は、本例では、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、トレッド部２の内方かつ前記カーカス６の半径方向外側に配されるベルト層７とを具える。

前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば７０〜９０°の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから形成される。このカーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間に跨るプライ本体部６ａの両側に、前記ビードコア５の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部６ｂを一連に具える。又前記プライ本体部６ａとプライ折返し部６ｂとの間には、前記ビードコア５からタイヤ半径方向外方にのびる断面三角形状のビード補強用のビードエーペックスゴム８が配設される。

又前記ベルト層７は、ベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１０〜３５゜の角度で配列した２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから形成され、各ベルトコードがプライ間相互で交差することにより、ベルト剛性を高め、トレッド部２の略全巾をタガ効果を有して強固に補強している。なお該ベルト層７の半径方向外側には、本例では、高速走行性能および高速耐久性等を高める目的で、バンドコードをタイヤ周方向に対して５度以下の角度で配列させたバンド層９を設けている。

そして本実施形態のタイヤ１では、少なくとも一方側のサイドウォール部３に、３つの歪センサ１０から構成される３個以上のｎ個のセンサユニットＧをタイヤ周方向に間隔を隔てて取り付けている。又車軸には、タイヤ１の回転位相角度を検出する例えばレゾルバ、エンコーダ等のタイヤ角度歪センサ（図示しない）を設けている。

本例では、図３に概念的に示すように、一方側のサイドウォール部３のみに、３個（ｎ＝３）のセンサユニットＧが、タイヤ軸芯ｉを中心とした一つの円周線ｊ上に等間隔を隔てて取り付けられる場合が例示される。なお前記センサユニットＧを取り付ける領域Ｙ（図１に示す）は、タイヤ断面高さｈの中間高さ位置Ｍを中心として、該タイヤ断面高さｈの２５％の距離Ｌを半径方向内外に隔てる領域範囲が好ましく、特には、前記距離Ｌをタイヤ断面高さｈの２０％、さらには１５％とし、前記中間高さ位置Ｍにより近い領域範囲が好ましい。なお前記タイヤ断面高さｈは、ビードベースラインＢＬからタイヤ赤道上のトレッド面までの半径方向高さを意味する。

次に、前記センサユニットＧは、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ゲインを最大とするゲイン最大線Ｋ１がタイヤ半径方向に配される第１の歪センサ１０Ａと、ゲイン最大線Ｋ２が前記ゲイン最大線Ｋ１に対して３０〜６０°の角度θａでタイヤ周方向の一方側に傾く第２の歪センサ１０Ｂと、ゲイン最大線Ｋ３が前記ゲイン最大線Ｋ１に対して３０〜６０°の角度θｂでタイヤ周方向の他方側に傾く第３の歪センサ１０Ｃとから構成され、かつこの第１〜第３の歪センサ１０Ａ〜１０Ｃをタイヤ周方向に隣り合わせたＷ字状配列をなす。なお前記角度θａと角度θｂとは同一角度に設定される。

前記第１〜第３の歪センサ１０Ａ〜１０Ｃは、それぞれ１つの磁石１１と、この磁石１１に間隔を有して向き合う１つの磁気歪センサ素子１２との対によって形成され、又前記センサユニットＧは、これら３つの磁石１１と３つの磁気歪センサ素子１２とを弾性材１３を介して一体化したブロック状のモールド体２０として形成される。なお前記磁気歪センサ素子１２としては、ホール素子、及びＭＲ素子（磁気抵抗効果素子）、ＴＭＦ−ＭＩ素子、ＴＭＦ−ＦＧ素子、アモルファス歪センサ等が採用でき、特にコンパクトさ、感度、取り扱い易さ等の観点からホール素子が好適に採用できる。又前記第１〜第３の歪センサ１０Ａ〜１０Ｃでは、サイドウォール部３の動きに追従して柔軟に弾性変形しうることが重要であり、そのために、前記弾性材１３として各種のゴム弾性材料が採用される。特に、熱可塑性エラストマ（ＴＰＥ）は、注型成形や射出成形等のプラスチック成形が可能であり、前記第１〜第３の歪センサ１０Ａ〜１０Ｃを製造するという観点から好適に採用できる。

ここで、前記センサユニットＧでは、各磁気歪センサ素子１２を半径方向内側に配するとともに、この磁気歪センサ素子１２同士の間隔を磁石１１同士の間隔よりも大とした半径方向内側開きのＷ字状配列とするのが好ましい。その理由は、もし磁気歪センサ素子１２同士の間隔が小（磁石１１同士の間隔が大）とした場合、即ち磁気歪センサ素子１２同士を近づけた場合には、各磁気歪センサ素子１２が受ける磁束密度が近くなる。その結果、３つの磁石１１のうちのどの磁石１１との距離が変化したかが、磁束密度の変化から判断できなくなり、測定精度を低下させる傾向を招く。又、もし磁気歪センサ素子１２が半径方向外側（即ちトレッド側）に配された場合には、磁気歪センサ素子１２からの配線が長くなる。その結果、前記配線が走行によって路面と干渉しやすくなるなど、測定精度や配線の耐久性に不利を招く。又この場合、磁石１１が半径方向内側（即ちリム側）となるため、該リムが鉄などの磁性体で形成される場合には、磁界に変化が生じるため、測定精度に悪影響を及ぼす。

又センサユニットＧでは、前記第１の歪センサ１０Ａにおける磁石１１が、磁気歪センサ素子１２に向き合うセンサ素子対抗面Ｓ１の磁極を、前記第２、第３の歪センサ１０Ｂ、１０Ｃにおけるセンサ素子対抗面Ｓ１の磁極と相違させることが好ましい。この場合、前記センサ素子対抗面Ｓ１と反対側の磁極面Ｓ２が互いに向き合うが、このとき隣り合う磁極面Ｓ２同士が異なる磁極となるため、磁石１１同士が引き合う。その結果、センサユニットＧを製造する際の磁石１１の配置が安定して、製造効率、および製造精度を向上しうる。逆に、隣り合う磁極面Ｓ２同士が同じ磁極となった場合には、磁石１１同士が反発し合うので、製造時に磁石１１が動きやすくなり、製造効率および製造精度を低下させる傾向となる。

なお各歪センサ１０Ａ〜１０Ｃには、測定されたタイヤ歪の出力を、車両制御システムの電子制御装置（ＥＣＵ）に発信する発信手段を内蔵するのが好ましい。この発信手段は、送受信回路、制御回路、メモリー等をチップ化した半導体と、アンテナとから構成され、前記電子制御装置（ＥＣＵ）からの質問電波を受信したとき、これを電気エネルギーとして使用し、メモリー内の歪出力のデータを応答電波として発信しうる。

次に、前記３分力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚの推定方法を、前記空気入りタイヤ１を用いて説明する。
前記推定方法は、
（Ａ） 所定のタイヤ回転角度位置Ｑにおいて、各前記センサユニットＧの歪センサ１０Ａ〜１０Ｃによってタイヤ歪を同時に測定することにより、センサユニットＧ毎の３つのセンサ出力ｔ_ａ、ｔ_ｂ、ｔ_ｃからなる合計３ｎ個のセンサ出力ｔ_ａ１〜ｔ_ａｎ、ｔ_ｂ１〜ｔ_ｂｎ、ｔ_ｃ１〜ｔ_ｃｎをうる歪測定ステップと、
（Ｂ） 前記センサユニットＧ毎の３つのセンサ出力ｔ_ａ、ｔ_ｂ、ｔ_ｃをロゼット解析することにより、センサユニットＧ毎に、最大主歪データε_ｍａｘ、最小主歪データε_ｍｉｎ、最大剪断歪データγ_ｍａｘである３つの解析データｄ_ａ、ｄ_ｂ、ｄ_ｃをうるロゼット解析ステップと、
（Ｃ） このロゼット解析ステップにより求めた合計３ｎ個の解析データｄ_ａ１〜ｄ_ａｎ、ｄ_ｂ１〜ｄ_ｂｎ、ｄ_ｃ１〜ｄ_ｃｎに基づいて、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙおよび上下力Ｆｚの推定値を演算して求める演算ステップと、
を含んで構成される。

前記歪測定ステップでは、予め、タイヤ歪を測定するためのタイヤ回転角度位置Ｑを設定しておき、走行中のタイヤ１が、このタイヤ回転角度位置Ｑとなったとき、各前記センサユニットＧによってタイヤ歪を同時に測定する。これにより、センサユニットＧ毎の３つのセンサ出力ｔ_ａ、ｔ_ｂ、ｔ_ｃからなる合計３ｎ個のセンサ出力ｔ_ａ１〜ｔ_ａｎ、ｔ_ｂ１〜ｔ_ｂｎ、ｔ_ｃ１〜ｔ_ｃｎをうることができる。

本例では、図３に例示する如く、まずタイヤ軸芯ｉを通って接地面に向かって垂直に下した垂直線を０°とするタイヤ軸芯ｉ廻りの座標系（ただしタイヤ回転方向の一方側Ｔをプラス（＋）とする）を採用し、０°の基準線Ｘ０からプラス側に順次並ぶセンサユニットＧを、１番目〜ｎ番目のセンサユニットＧ１〜Ｇｎとして区別する。そして、前記１番目のセンサユニットＧ１の位相角度βが所定の値、例えば０°となるタイヤの回転位置を、前記タイヤ回転角度位置Ｑとして設定している。なお例えば前記位相角度βが＋１５°の時、＋３０°の時、或いは＋４５°の時をタイヤ回転角度位置Ｑとして設定しうるなど、タイヤ回転角度位置Ｑを適宜設定することができる。

次に、ロゼット解析ステップでは、前記センサユニットＧ毎の３つのセンサ出力ｔ_ａ、ｔ_ｂ、ｔ_ｃに対して、周知のロゼット解析処理を行う。これによって、センサユニットＧ毎に、各センサユニットの位置に作用する
最大主歪データε_ｍａｘ、最小主歪データε_ｍｉｎ、最大剪断歪データγ_ｍａｘである３つの解析データｄ_ａ、ｄ_ｂ、ｄ_ｃである３つの解析データｄ_ａ、ｄ_ｂ、ｄ_ｃを求める。

なお前記角度θａ、θｂが４５°の場合、ロゼット解析により、
最大主歪データε_ｍａｘ、最小主歪データε_ｍｉｎ、最大剪断歪データγ_ｍａｘは、下記の式で求めることができる。
ｄ_ａ＝ε_ｍａｘ＝［ｔ_ｂ＋ｔ_ｃ＋√２｛（ｔ_ｃ−ｔ_ａ）^２＋（ｔ_ｂ−ｔ_ａ）^２｝］／２
ｄ_ｂ＝ε_ｍｉｎ＝［ｔ_ｂ＋ｔ_ｃ−√２｛（ｔ_ｃ−ｔ_ａ）^２＋（ｔ_ｂ−ｔ_ａ）^２｝］／２
ｄ_ｃ＝γ_ｍａｘ＝√２｛（ｔ_ｃ−ｔ_ａ）^２＋（ｔ_ｂ−ｔ_ｃ）^２｝

次に、演算ステップでは、前記ロゼット解析ステップによって求めた合計３ｎ個の解析データｄ_ａ１〜ｄ_ａｎ、ｄ_ｂ１〜ｄ_ｂｎ、ｄ_ｃ１〜ｄ_ｃｎを用い、事前に求めた前後力Ｆｘと解析データｄ_ａ１〜ｄ_ａｎ、ｄ_ｂ１〜ｄ_ｂｎ、ｄ_ｃ１〜ｄ_ｃｎとの関係式Ｆｘ＝ｆｘ（ｄ_ａ１・・・ｄ_ａｎ、ｄ_ｂ１・・・ｄ_ｂｎ、ｄ_ｃ１・・・ｄ_ｃｎ）、横力Ｆｙと解析データｄ_ａ１〜ｄ_ａｎ、ｄ_ｂ１〜ｄ_ｂｎ、ｄ_ｃ１〜ｄ_ｃｎとの関係式Ｆｙ＝ｆｙ（ｄ_ａ１・・・ｄ_ａｎ、ｄ_ｂ１・・・ｄ_ｂｎ、ｄ_ｃ１・・・ｄ_ｃｎ）、上下力Ｆｚと解析データｄ_ａ１〜ｄ_ａｎ、ｄ_ｂ１〜ｄ_ｂｎ、ｄ_ｃ１〜ｄ_ｃｎとの関係式Ｆｚ＝ｆｚ（ｄ_ａ１・・・ｄ_ａｎ、ｄ_ｂ１・・・ｄ_ｂｎ、ｄ_ｃ１・・・ｄ_ｃｎ）、から、ぞれぞれの推定値Ｆｘ０、Ｆｙ０、Ｆｚ０を演算して求めるのである。

ここで、前記事前の関係式は、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、及び上下力Ｆｚをそれぞれ違えた事前の荷重付加試験によって求めることができる。すなわち、タイヤが所定のタイヤ回転角度位置Ｑとなったときのタイヤ歪を、異なる種々の荷重付加条件毎に前記３ｎ個の歪センサによって同時に測定する。そしてこれにロゼット解析処理を施して、３ｎ個の解析データｄ_ａ１〜ｄ_ａｎ、ｄ_ｂ１〜ｄ_ｂｎ、ｄ_ｃ１〜ｄ_ｃｎを求めるとともに、この解析データとそのときの荷重付加条件とからなる多くの荷重付加試験データを分析することで、前述の関係式
Ｆｘ＝ｆｘ（ｄ_ａ１・・・ｄ_ａｎ、ｄ_ｂ１・・・ｄ_ｂｎ、ｄ_ｃ１・・・ｄ_ｃｎ）、
Ｆｙ＝ｆｙ（ｄ_ａ１・・・ｄ_ａｎ、ｄ_ｂ１・・・ｄ_ｂｎ、ｄ_ｃ１・・・ｄ_ｃｎ）、
Ｆｚ＝ｆｚ（ｄ_ａ１・・・ｄ_ａｎ、ｄ_ｂ１・・・ｄ_ｂｎ、ｄ_ｃ１・・・ｄ_ｃｎ）、
を事前に求めることができる。一例としては、例えば前記荷重付加試験データにおいて、入力であるＦｘ、Ｆｙ、Ｆｚを目的変数とし、出力であるｄ_ａ１〜ｄ_ａｎ、ｄ_ｂ１〜ｄ_ｂｎ、ｄ_ｃ１〜ｄ_ｃｎを説明変数として、重回帰にて前記関係式を求めることができる。

このように、３ｎ個の解析データを用いて前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、上下力Ｆｚに対する関係式を立てることにより、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙ、上下力Ｆｚの推定精度を向上させることが可能となる。なお前記センサユニットＧでは、ゲイン最大線間の前記角度θａ、θｂがそれぞれ３０〜６０°の範囲を外れると、最大主歪データε_ｍａｘ、最小主歪データε_ｍｉｎ、最大剪断歪データγ_ｍａｘの精度低下を招く。そのため、前記角度θａ、θｂは、その下限を４０°以上、上限を５０°以下とするのが好ましく、特に４５°とするのが好ましい。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

本発明の作用効果を確認するため、一方側のサイドウォール部にｎ個のセンサユニットＧ（歪センサの総数は３ｎ個）を、同一円周線ｊ上に等間隔を隔てて取り付けた空気入りタイヤ（サイズ２２５／５５Ｒ１７）を試作した。センサユニットＧを構成する第１〜第３の歪センサ１０Ａ〜１０Ｃは、それぞれ１つの磁石と、１つのホール素子との対からなり、ゲイン最大線間の角度θａ、θｂは何れも４５°である。

又比較のために、一方側のサイドウォール部のみに歪センサ１０Ａを取り付けた同サイズの空気入りタイヤを比較例として試作した。比較例２と実施例１とは歪センサの合計数が同じである。

そして本発明の推定方法に基づき、所定のタイヤ回転角度位置において、各歪センサによってタイヤ歪を同時に測定し、それによって得たセンサ出力を、事前に求めた関係式に当てはめることで、ぞれぞれの推定値Ｆｘ０、Ｆｙ０、Ｆｚ０を演算して求める。そして、この推定値Ｆｘ０、Ｆｙ０、Ｆｚ０を、６分力計を用いて実際に測定した３分力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚと比較することで、その推定精度を評価するとともに、その結果を表４に示す。なお推定精度の評価は以下のとうりである。
△−−推定値の精度がやや低い：（△＋は、△よりもやや優れている）
○−−推定値の精度が良い：
◎−−推定値の精度が優れている：

表２に示すように、実施例の推定方法では、同数の歪センサを用いた比較例に比して推定精度が向上しているのが確認できる。

本発明で推測した３分力の情報を利用することで、車両の安全性の向上や乗員の疲労軽減を図ることができる。例えば、乗員数や乗員の配置、荷物の積載位置などによって変化する車輪毎の荷重（上下力）を推測し、この情報を用いて通常ブレーキやＡＢＳ作動時に車輪毎のブレーキ配分を最適化することで、車両の安全性を向上することができる。又電子制御サスペンションに上下力の情報を伝達することで、ショックアブソーバの減衰力を変化させ、その状況における最適な減衰力にすることで、乗り心地性が向上し、乗員の疲労を低減できる。

１ 空気入りタイヤ
３ サイドウォール部
１０Ａ 第１の歪センサ
１０Ｂ 第２の歪センサ
１０Ｃ 第３の歪センサ
１１ 磁石
１２ 磁気歪センサ素子
１３ 弾性材
２０ モールド体
Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３ ゲイン最大線
Ｇ センサユニット

Claims (7)

1. タイヤのサイドウォール部におけるタイヤ歪を測定する歪センサのセンサ出力により、タイヤに作用する前後力、横力および上下力を推定する推定方法であって、
   タイヤの少なくとも一方側のサイドウォール部にタイヤ周方向に間隔を隔てて取り付く３個以上のｎ個のセンサユニットと、
   タイヤの回転角度位置を検出するタイヤ角度歪センサとを用い、
   しかも各前記センサユニットは、ゲインを最大とするゲイン最大線Ｋ１がタイヤ半径方向に配される第１の歪センサと、ゲイン最大線Ｋ２が前記ゲイン最大線Ｋ１に対して３０〜６０°の角度θａでタイヤ周方向の一方側に傾く第２の歪センサと、ゲイン最大線Ｋ３が前記ゲイン最大線Ｋ１に対して３０〜６０°の角度θｂでタイヤ周方向の他方側に傾く第３の歪センサとから構成され、かつこの第１〜第３の歪センサをタイヤ周方向に隣り合わせたＷ字状配列をなすとともに、
   所定のタイヤ回転角度位置Ｑにおいて、各前記センサユニットの歪センサによってタイヤ歪を同時に測定することにより、センサユニット毎の３つのセンサ出力からなる合計３ｎ個のセンサ出力をうる歪測定ステップと、
   前記センサユニット毎の３つのセンサ出力をロゼット解析することにより、センサユニット毎に、最大主歪データε_ｍａｘ、最小主歪データε_ｍｉｎ、最大剪断歪データγ_ｍａｘである３つの解析データをうるロゼット解析ステップと、
   このロゼット解析ステップにより求めた合計３ｎ個の解析データに基づいて、前後力Ｆｘ、横力Ｆｙおよび上下力Ｆｚの推定値を求める演算ステップとを含むことを特徴とする空気入りタイヤに作用する力の推定方法。
2. 前記センサユニットは、タイヤ軸芯を中心とした一つの円周線上に、タイヤ周方向に等間隔を隔てて配されることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤに作用する力の推定方法。
3. 前記演算ステップは、前記タイヤ回転角度位置Ｑにおいて予め求めた前記解析データと前後力Ｆｘとの関係式、前記解析データと横力Ｆｙとの関係式、および前記解析データと上下力Ｆｚとの関係式に基づき、前記前後力Ｆｘ、横力Ｆｙおよび上下力Ｆｚの推定値を算出することを特徴とする請求項１又は２記載のタイヤに作用する力の推定方法。
4. サイドウォール部におけるタイヤ歪を測定したセンサ出力により、タイヤに作用する前後力、横力および上下力を推定するために用いる歪センサを具える空気入りタイヤであって、
   タイヤの少なくとも一方側のサイドウォール部に、タイヤ周方向に間隔を隔てて取り付く３個以上のｎ個のセンサユニットを具えるとともに、
   各前記センサユニットは、ゲインを最大とするゲイン最大線Ｋ１がタイヤ半径方向に配される第１の歪センサと、ゲイン最大線Ｋ２が前記ゲイン最大線Ｋ１に対して３０〜６０°の角度θａでタイヤ周方向の一方側に傾く第２の歪センサと、ゲイン最大線Ｋ３が前記ゲイン最大線Ｋ１に対して３０〜６０°の角度θｂでタイヤ周方向の他方側に傾く第３の歪センサとから構成され、かつこの第１〜第３の歪センサをタイヤ周方向に隣り合わせたＷ字状配列をなすことを特徴とする空気入りタイヤ。
5. 前記センサユニットは、タイヤ軸芯を中心とした一つの円周線上に、タイヤ周方向に等間隔を隔てて配されることを特徴とする請求項４記載の空気入りタイヤ。
6. 前記第１〜第３の歪センサは、それぞれ１つの磁石と、この磁石に向き合う１つの磁気歪センサ素子とからなり、かつ前記センサユニットは、前記第１〜第３の歪センサを弾性材を介して一体化したモールド体からなることを特徴とする請求項４又は５に記載の空気入りタイヤ。
7. 前記第１の歪センサは、前記磁石が前記磁気歪センサ素子に向き合うセンサ素子対抗面の磁極を、前記第２、第３の歪センサにおけるセンサ素子対抗面の磁極と相違させたことを特徴とする請求項６記載の空気入りタイヤ。