JP5384137B2 - Tire internal failure determination method and tire internal failure determination device - Google Patents
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Description
本発明は、走行中のタイヤ内部の故障を検知する方法とその装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for detecting a failure inside a running tire.
タイヤは、カーカスプライやベルトなどの繊維または金属のコードをゴムでコーティングした部材を積層した構造を有している。このため、車両走行中に前記部材の接着部に過大な負荷が入力すると、コード端部とコーティングゴムとが剥離してゴムに亀裂が生じるソケッティングと呼ばれる現象が発生する。タイヤ周上の各部に発生したソケッティングが結合していくと、積層した部材同士が剥離するセパレーションへと発展する。
また、ベルト間のセパレーションはベルトの幅方向両端部のせり上がりを引き起こし、その結果、操縦安定性能が低下する恐れがある。
The tire has a structure in which members such as carcass plies and belts or a metal cord coated with rubber are laminated. For this reason, when an excessive load is input to the bonded portion of the member during traveling of the vehicle, a phenomenon called socketing occurs in which the cord end portion and the coating rubber are peeled off and the rubber is cracked. When the socketing generated in each part on the tire circumference is coupled, the separation develops into a separation in which the laminated members are separated.
Further, the separation between the belts causes the both ends of the belt in the width direction to rise, and as a result, the steering stability performance may deteriorate.
ところで、タイヤにセパレーションなどの内部故障が発生すると故障箇所の発熱が多くなり、故障箇所近傍の温度が上昇する。
そこで、タイヤショルダー部に温度センサーを埋め込んで走行中のタイヤの温度を計測し、この温度変化からタイヤの内部故障を検知する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
By the way, when an internal failure such as separation occurs in the tire, heat generation at the failure location increases, and the temperature near the failure location increases.
Thus, a method has been proposed in which a temperature sensor is embedded in the tire shoulder portion to measure the temperature of the running tire and an internal failure of the tire is detected from this temperature change (see, for example, Patent Document 1).
また、タイヤの環状部分に、所定温度範囲にキューリー点を有する感温フェライトを周方向に沿って所定ピッチで配設し、車体側に環状部分と交差する環状磁路を形成する磁石と環状磁路の外周に巻き付けられたコイルとを設け、タイヤの回転に伴う磁束密度変化によってコイルに励起される起電力を測定して、この測定波形からタイヤのショルダー部の変形を間接的に検出してタイヤの環状部分に異常な歪みを検知し、タイヤの内部故障を検出する方法も提案されている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, a temperature-sensitive ferrite having a Curie point in a predetermined temperature range is arranged at a predetermined pitch along the circumferential direction in the annular portion of the tire, and a magnet and an annular magnet forming an annular magnetic path intersecting the annular portion on the vehicle body side. A coil wound around the outer circumference of the road, and the electromotive force excited by the coil due to the change in magnetic flux density accompanying the rotation of the tire is measured. There has also been proposed a method of detecting abnormal distortion in an annular portion of a tire and detecting an internal failure of the tire (for example, see Patent Document 2).
また、走行中のタイヤのショルダー部の変形を直接検出してタイヤの内部故障を検出する方法も提案されている。
具体的には、タイヤショルダー部に、タイヤの周方向の加速度を測定する加速度センサーとタイヤの幅方向の加速度を測定する加速度センサーとを埋設して、走行中のタイヤショルダー部のタイヤ周方向の変形量とタイヤ幅方向の変形量とを算出した後、これら2方向の変形量を用い、タイヤショルダー部の時系列の変形を、タイヤ周方向とタイヤ幅方向をそれぞれx軸及びy軸とした直交座標系における軌跡として表わし、この軌跡からタイヤショルダー部の変形の大きさや形態を検知して、タイヤの内部故障を検知する(例えば、特許文献3参照)。
There has also been proposed a method for detecting an internal failure of a tire by directly detecting deformation of a shoulder portion of the running tire.
Specifically, an acceleration sensor that measures the acceleration in the circumferential direction of the tire and an acceleration sensor that measures the acceleration in the width direction of the tire are embedded in the tire shoulder portion, and the tire circumferential portion of the running tire shoulder portion is embedded in the tire shoulder portion. After calculating the amount of deformation and the amount of deformation in the tire width direction, using these two amounts of deformation, the time series deformation of the tire shoulder is defined as the x-axis and y-axis in the tire circumferential direction and the tire width direction, respectively. Expressed as a trajectory in an orthogonal coordinate system, the size and form of deformation of the tire shoulder portion are detected from the trajectory, and an internal failure of the tire is detected (see, for example, Patent Document 3).
しかしながら、従来のタイヤ内部故障の検知方法では、センサーをセパレーションの発生するベルト端部の近傍であるショルダー部に埋設しているので、センサーと周りのゴムとの境界面が新たなゴムの亀裂の核となってタイヤ故障を誘発する恐れがある。
また、センサーをタイヤの転動時に大きな応力が作用するベルト端部に配置した場合には、かえってベルト端部が破壊されてセパレーションを引き起こす可能性が大きい。
However, in the conventional tire internal failure detection method, the sensor is embedded in the shoulder near the belt end where separation occurs, so the boundary surface between the sensor and the surrounding rubber has a new rubber crack. There is a risk of causing tire failure as a core.
In addition, when the sensor is disposed at the belt end portion where a large stress acts when the tire rolls, the belt end portion is broken and the possibility of causing separation is high.
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、タイヤの挙動に影響を与えることなく、セパレーションによるタイヤ内部故障が発生しているかどうかを精度よく判定することのできるタイヤ内部故障判定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 conventional problems, and a tire internal failure determination method capable of accurately determining whether or not a tire internal failure due to separation has occurred without affecting the behavior of the tire. And an apparatus for the same.
本発明者は、鋭意検討の結果、セパレーションによる内部故障が発生しているタイヤでは、走行中のタイヤのトレッドのタイヤ幅方向の振動を周波数分析して得られた振動スペクトルの、4kHz〜10kHzの周波数帯域内にある周波数成分の大きさ(以下、帯域値という)が正常なタイヤに比べて大幅に増加していることから、前記帯域値をセパレーションのメジャーに用いれば、タイヤ内部故障の有無を精度よく判定できることを見出し本発明に到ったものである。 As a result of intensive investigations, the present inventor, in the case of a tire in which an internal failure due to separation has occurred, the vibration spectrum obtained by frequency analysis of vibration in the tire width direction of the tread of the running tire is 4 kHz to 10 kHz. Since the size of frequency components in the frequency band (hereinafter referred to as the band value) has increased significantly compared to normal tires, if the band value is used as a separation measure, the presence or absence of internal tire failures can be determined. The inventors have found that accurate determination can be made and have arrived at the present invention.
すなわち、本願発明は、タイヤにセパレーションによる内部故障が発生しているか否かを判定する方法であって、タイヤ内面に配置された加速度センサーによりタイヤ幅方向の加速度を検出するステップと、前記加速度センサーの出力信号から得られるタイヤ幅方向加速度波形の4kHz〜10kHzの周波数帯域内にある周波数成分の大きさである帯域値を演算するステップと、前記加速度センサーの出力信号から得られるタイヤ幅方向加速度波形の0.5kHz〜3.5kHzの周波数帯域内の振動レベルを検出するステップと、前記検出された振動レベルと予め求めておいた内部にセパレーションが発生していない正常なタイヤを用いて計測した路面の状態と振動レベルとの関係とから路面状態を推定するステップと、前記正常なタイヤを装着して計測した帯域値と内部にセパレーションが発生したタイヤを装着して計測した帯域値とに基づいて設定される閾値を、前記推定された路面状態に応じて変更するステップと、前記演算された帯域値と、前記変更された閾値とを比較し、前記演算された帯域値が前記変更された閾値を超えたときに、当該タイヤにセパレーションによる内部故障が発生していると判定するステップとを有することを特徴とする。
なお、「セパレーション」は、一般に、タイヤを構成しているゴムとベルトやゴムとゴムとが剥離損傷する現象を指すもので、コード端部とコーティングゴムとが剥離するソケッティング現象も、「セパレーション」に含まれる。
That is, the present invention is a method for determining whether or not an internal failure due to separation has occurred in a tire, the step of detecting acceleration in the tire width direction with an acceleration sensor disposed on the inner surface of the tire, and the acceleration sensor A step of calculating a band value that is a magnitude of a frequency component within a frequency band of 4 kHz to 10 kHz of the tire width direction acceleration waveform obtained from the output signal of the tire, and a tire width direction acceleration waveform obtained from the output signal of the acceleration sensor A step of detecting a vibration level within a frequency band of 0.5 kHz to 3.5 kHz, and a road surface measured using a normal tire in which separation is not generated in the detected vibration level and a predetermined inside. Estimating the road surface state from the relationship between the state of the vehicle and the vibration level, and the normal type A step of the threshold is changed according to the estimated road surface state separation within the band value measured by mounting is set on the basis of the bandwidth value measured by mounting the tire generated, said operation determining a bandwidth values, by comparing the changed threshold, when the previous SL computed bandwidth value exceeds the modified threshold, an internal failure due separation in the tire has occurred And a step.
In addition, “separation” generally refers to a phenomenon in which a rubber and a belt constituting a tire and a rubber and a rubber are peeled and damaged, and a socketing phenomenon in which a cord end part and a coating rubber are peeled is also referred to as “separation”. "include.
また、本願発明は、前記セパレーションによる内部故障が発生しているか否かを判定するための閾値を、前記推定された路面状態と車輪速とに応じて変更するようにしたものである。 Further, the present invention, a threshold for determining whether the internal mechanical failure due to the separation has occurred, in which be changed according to said estimated road surface condition and wheel speed.
また、本願発明は、タイヤにセパレーションによる内部故障が発生しているか否かを判定する装置であって、タイヤ内面に配置されてタイヤ幅方向の加速度を検出する加速度センサーと、前記加速度センサーの出力信号からタイヤ幅方向加速度波形を抽出する幅方向加速度波形抽出手段と、前記タイヤ幅方向加速度波形から、4kHz〜10kHzの周波数帯域内にある周波数成分の大きさである帯域値を演算する帯域値演算手段と、前記タイヤ幅方向加速度波形から、0.5kHz〜3.5kHzの周波数帯域の振動レベルを検出する振動レベル検出手段と、内部にセパレーションが発生していない正常なタイヤを装着して走行したときの帯域値と内部にセパレーションが発生したタイヤを装着して走行したときの帯域値とに基づいて設定した閾値を記憶する第1の記憶手段と、予め求めておいた内部にセパレーションが発生していない正常なタイヤを用いて計測した路面の状態と前記振動レベルとの関係を示すテーブルを記憶する第2の記憶手段と、前記検出された振動レベルと前記テーブルとから、走行中の路面の状態を推定する路面状態推定手段と、前記推定された路面状態に応じて前記閾値を変更する閾値変更手段と、前記演算された帯域値と前記閾値変更手段で変更された閾値とを比較し、前記演算された帯域値が前記変更された閾値を超えたときに当該タイヤにセパレーションによる内部故障が発生していると判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。 Further, the present invention is an apparatus for determining whether or not an internal failure due to separation has occurred in a tire, an acceleration sensor disposed on the inner surface of the tire for detecting acceleration in the tire width direction, and an output of the acceleration sensor A width direction acceleration waveform extracting means for extracting a tire width direction acceleration waveform from the signal, and a band value calculation for calculating a band value which is a magnitude of a frequency component within a frequency band of 4 kHz to 10 kHz from the tire width direction acceleration waveform. And a vibration level detecting means for detecting a vibration level in a frequency band of 0.5 kHz to 3.5 kHz from the acceleration waveform in the tire width direction, and a normal tire in which separation is not generated is mounted. Set based on the band value when driving with a tire with separation generated inside First storage means for storing the threshold was, first stores a table showing pre-determined internal separation had been the state of the road surface was measured using a normal tire does not occur the relationship between the vibration level And a threshold value changing means for changing the threshold value in accordance with the estimated road surface condition from the stored vibration level and the table. And the calculated band value and the threshold value changed by the threshold value changing means, and when the calculated band value exceeds the changed threshold value, an internal failure due to separation occurs in the tire. It is characterized by comprising determination means for determining that it is present.
また、本願発明は、車輪速を検出する手段を設けるとともに、前記閾値変更手段では、
前記推定された路面状態と前記検出された車輪速とに応じて前記第1の記憶手段に記憶された閾値を変更することを特徴とする。
Further, the present invention provides a means for detecting the wheel speed, and the threshold value changing means
Characterized the Turkey to change the threshold stored in said first storage means in accordance with said estimated road surface state and the detected wheel speed.
本発明によれば、タイヤトレッド部に配置した加速度センサーから出力されるタイヤ幅方向加速度波形の4kHz〜10kHzの周波数帯域内にある周波数成分の大きさから、タイヤ内部故障が発生しているか否かを判定するようにしたので、タイヤの挙動に影響を与えることなく、セパレーションによるタイヤ内部故障が発生しているかどうかを判定することができる。また、判定に用いる閾値を、内部にセパレーションが発生していない正常なタイヤを装着して計測した帯域値と内部にセパレーションが発生したタイヤを装着して計測した帯域値とに基づいて設定したので、セパレーションの発生を確実に判定することができる。
また、前記判定に用いる閾値を路面状態に応じて変更したので、タイヤの内部故障判定の精度を更に向上させることができる。
具体的には、正常なタイヤを装着して計測した帯域値とタイヤ内部にセパレーションが発生したタイヤを装着して計測した帯域値との差がほとんどないタイヤ幅方向加速度波形の0.5kHz〜3.5kHzの周波数帯域内の振動レベルを検出し、この検出された振動レベルから路面状態を推定し、この推定された路面状態に応じて前記閾値を変更するようにしたので、路面状態によらず、タイヤの内部故障判定を精度よく行うことができる。
According to the present invention, whether or not a tire internal failure has occurred from the magnitude of the frequency component in the frequency band of 4 kHz to 10 kHz of the tire width direction acceleration waveform output from the acceleration sensor arranged in the tire tread portion. Therefore, it is possible to determine whether or not a tire internal failure due to separation has occurred without affecting the behavior of the tire. Further, the threshold value used for the determination was set based on the bandwidth value separation was measured by mounting the tire that occurred band value and an inner portion as measured by mounting the normal tire separation within has not occurred Therefore, the occurrence of separation can be reliably determined.
Moreover, since the threshold value used for the determination is changed according to the road surface condition, the accuracy of the tire internal failure determination can be further improved.
Specifically, a tire width direction acceleration waveform of 0.5 kHz to 3 with little difference between a band value measured with a normal tire mounted and a band value measured with a tire with separation inside. Since the vibration level in the frequency band of 5 kHz is detected, the road surface state is estimated from the detected vibration level, and the threshold value is changed according to the estimated road surface state, regardless of the road surface state. Therefore, it is possible to accurately determine the internal failure of the tire.
また、正常なタイヤを装着して計測した帯域値とタイヤ内部にセパレーションが発生したタイヤを装着して計測した帯域値との差は車輪速に依存するため、前記判定に用いる閾値を、推定された路面状態と車輪速とに応じて変更すれば、タイヤの内部故障判定の精度を更に向上させることができる。 In addition, since the difference between the band value measured with a normal tire mounted and the band value measured with a tire with separation inside is dependent on the wheel speed, the threshold used for the determination is estimated. if the change in accordance with the road conditions and the wheel speed, it is possible to further improve the accuracy of the internal failure determination of the tire.
なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。 The summary of the invention does not list all necessary features of the present invention, and sub-combinations of these feature groups can also be the invention.
以下、実施の形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また、実施の形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail through embodiments, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims, and all combinations of features described in the embodiments are included. It is not necessarily essential for the solution of the invention.
図1は、タイヤ内部故障判定装置1の構成を示す図である。
タイヤ内部故障判定装置1は加速度センサー11と、車輪速センサー12と、加速度波形抽出手段13と、周波数分析手段14と、帯域値演算手段15と、第1の記憶手段16と、閾値設定手段17と、故障判定手段18と、警報手段19と、振動レベル検出手段21と、第2の記憶手段22と、路面状態推定手段23とを備える。
加速度センサー11から警報手段19までの各手段が、タイヤ内部故障判定手段10を構成し、加速度センサー11、加速度波形抽出手段13、及び、周波数分析手段14と、振動レベル検出手段21から路面状態推定手段23までの各手段とが走行路面推定手段20を構成する。加速度センサー11、加速度波形抽出手段13、及び、周波数分析手段14は、タイヤ内部故障判定手段10と走行路面推定手段20との共通の構成要素である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a tire internal
The tire internal
Each means from the
図2は、タイヤ30の構成を示す断面図である。同図において、31はビード部、31Cはビードコア、32はカーカス層、33は第1ベルト層、34は第2ベルト層、35はトレッド、36はインナーライナーである。
カーカス層32は当該タイヤ30の骨格を成す部材であって、ビード部31に配置された1対のビードコア31Cにトロイド状をなして跨るように設けられる。このカーカス層32のクラウン部のタイヤ径方向外側に、2枚のベルト層(第1及び第2のベルト層)33,34が配置される。第1及び第2のベルト層33,34は、それぞれ、スチールコードもしくは有機繊維を撚ったコードが、赤道方向に対して20°〜70°の角度で交錯するように配置されたものである。タイヤ径方向内側に配置される第1のベルト層33はタイヤ径方向外側に配置される第2のベルト層34よりも幅広に形成されており、第1のベルト層33のコードの延長方向と第2のベルト層34のコードの延長方向とは互いに交錯している。
コード端部とコーティングゴムとが剥離してゴムに亀裂が生じるソケッティングは、主に、第1及び第2のベルト層33,34の端部で発生し、これが進展すると、図3に示すように、タイヤショルダー部37において、第1のベルト層33と第2のベルト層34とが剥離するセパレーションへと発展する。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the
The
The socketing in which the cord end portion and the coating rubber peel and the rubber cracks mainly occurs at the end portions of the first and second belt layers 33 and 34, and when this progresses, as shown in FIG. In addition, the
本例では、加速度センサー11がタイヤ30のインナーライナー36のタイヤ気室側のほぼ中央部に配置されている。加速度センサー11は検出方向がタイヤ幅方向になるように配置され、路面からトレッド35の接地面に入力するタイヤ幅方向振動を検出する。
車輪速センサー12は車輪速Vを検出するもので、回転数検出手段12aを備える。回転数検出手段12aは、例えば、磁気抵抗素子を用いてトランスミッションの回転を検出するタイプのものなどを使用することができる。
加速度波形抽出手段13は、加速度センサー11の出力信号からタイヤ幅方向加速度の時系列波形(以下、幅方向加速度波形)を抽出する。
周波数分析手段14は、前記幅方向加速度波形を周波数分析して周波数スペクトルを求める。
In the present example, the
The wheel speed sensor 12 detects the wheel speed V and includes a rotation speed detection means 12a. As the rotation speed detection means 12a, for example, a type that detects the rotation of the transmission using a magnetoresistive element can be used.
The acceleration waveform extraction means 13 extracts a time series waveform of tire width direction acceleration (hereinafter referred to as width direction acceleration waveform) from the output signal of the
The frequency analysis means 14 performs frequency analysis on the width direction acceleration waveform to obtain a frequency spectrum.
以下、セパレーションが発生した故障タイヤの特徴について説明する。
図4(a)は、タイヤの接地面の形状を示すフットプリントで、直進時には左右対称である。これは、第1のベルト層33のコードと第2のベルト層34のコードとがタイヤセンターに対して軸対称の角度に配置されているためで、第1のベルト層33と第2のベルト層34とが接着しているときには、ベルト角度による変形(剪断変形)を互いに打ち消すように互いを拘束するので、接地形状は左右対称になる。
一方、セパレーションが発生して、第1のベルト層33の端部と第2のベルト層34の端部とが剥離すると、互いの拘束力がなくなるため、ベルト角度による変形が接地形状及びタイヤ内面に現れる。そのため、図4(b)に示すように、接地面の形状が非対称になり、その結果、セパレーションが発生したタイヤでは、図5〜図7に示すように、タイヤ幅方向に高周波振動が発生する。
Hereinafter, the characteristics of the failed tire in which separation has occurred will be described.
FIG. 4 (a) is a footprint showing the shape of the ground contact surface of the tire and is symmetrical when traveling straight. This is because the cords of the first belt layer 33 and the cords of the
On the other hand, when separation occurs and the end portion of the first belt layer 33 and the end portion of the
図5〜図7は、DRYアスファルトの路面上で、車輪速Vをそれぞれ20km/hr、30km/hr、40km/hrとしたときの幅方向加速度の周波数スペクトルを示す図である。横軸は周波数(kHz)、縦軸は幅方向加速度レベルで、各図の実線が新品時タイヤを搭載して走行したときの周波数スペクトル、破線がセパレーションが発生したタイヤを搭載して走行したときの周波数スペクトルである。
同図から明らかなように、セパレーションが発生した故障タイヤでは、周波数スペクトルの4kHz以上の周波数帯域にある幅方向加速度レベルが新品時タイヤに比べて著しく増加する。
また、図8に示すように、その増加の仕方は、車輪速Vに依存する。具体的には、新品時タイヤであっても、故障タイヤであっても、車輪速Vが大きくなる程、帯域値の値は大きくなる。
したがって、車輪速Vと周波数スペクトルの4kHz以上の周波数帯域内の幅方向加速度レベルとを求めることにより、タイヤにセパレーションが発生したか否かを推定することができる。
5 to 7 are diagrams showing frequency spectra of the acceleration in the width direction when the wheel speed V is 20 km / hr, 30 km / hr, and 40 km / hr on the road surface of the DRY asphalt, respectively. The horizontal axis is the frequency (kHz), the vertical axis is the width direction acceleration level, the solid line in each figure is the frequency spectrum when running with a new tire, and the broken line is when running with a tire with separation Is the frequency spectrum.
As is clear from the figure, in the failed tire in which the separation occurred, the width direction acceleration level in the frequency band of 4 kHz or more of the frequency spectrum is remarkably increased as compared with the new tire.
Further, as shown in FIG. 8, the way of increase depends on the wheel speed V. Specifically, the band value increases as the wheel speed V increases, whether it is a new tire or a failed tire.
Therefore, it is possible to estimate whether or not separation has occurred in the tire by obtaining the wheel speed V and the width direction acceleration level within a frequency band of 4 kHz or more of the frequency spectrum.
帯域値演算手段15は、周波数分析手段14で求められた周波数スペクトルから、4kHz〜10kHzの周波数帯域内にある周波数成分の幅方向加速度レベル(以下、帯域値Pという)を演算する。
帯域値Pとしては、4kHz〜10kHz帯域のうちの特定の周波数における幅方向加速度レベルであってもよいし、予め設定した4kHz〜10kHz帯域のうちの複数の周波数における幅方向加速度レベルの平均値であってもよい。あるいは、予め設定した4kHz〜10kHz帯域のうちの所定の周波数帯域(例えば、5kHz〜8kHz)における幅方向加速度レベルの総和もしくは積分値であってもよい。
The band value calculation means 15 calculates the width direction acceleration level (hereinafter referred to as the band value P) of the frequency component in the frequency band of 4 kHz to 10 kHz from the frequency spectrum obtained by the frequency analysis means 14.
The band value P may be a width direction acceleration level at a specific frequency in the 4 kHz to 10 kHz band, or may be an average value of the width direction acceleration levels at a plurality of frequencies in the preset 4 kHz to 10 kHz band. There may be. Alternatively, it may be the sum or integral value of the width direction acceleration levels in a predetermined frequency band (for example, 5 kHz to 8 kHz) in a preset 4 kHz to 10 kHz band.
第1の記憶手段16は、予め求めておいた、正常なタイヤを装着して走行したときの帯域値P0と内部にセパレーションが発生したタイヤを装着して走行したときの帯域値Psとに基づいて設定した閾値Kを記憶する。
本例では、閾値Kを路面状態と車輪速とにより変更する。
具体的には、路面が滑り易くなると、セパレーションが発生していない正常なタイヤでも、幅方向加速度の0.5kHz以上の周波数帯域で幅方向加速度レベルが増大することが知られている。また、上述したように、帯域値Pは車輪速Vに依存する。そこで、閾値Kを、路面状態及び車輪速Vに応じた閾値Kj(V)とした。
すなわち、路面状態をDRYアスファルト路面に相当する高μ路、雪路や氷路に相当する低μ路、この中間にある中μ路の3つに分け、高μ路での閾値をKh(V)、中μ路での閾値をKm(V)、低μ路での閾値をKl(V)とするとともに、第1の記憶手段16では、前記閾値Kh(V),閾値Km(V)、及び、閾値Kl(V)を車輪速V毎に求めてこれらの閾値Kj(V)(j=h,m,l)を記憶する。
The first storage means 16 obtains in advance a band value P 0 when running with normal tires attached and a band value P s when running with tires with separation inside. The threshold value K set based on is stored.
In this example, the threshold value K is changed according to the road surface state and the wheel speed.
Specifically, it is known that when the road surface becomes slippery, the width direction acceleration level increases in a frequency band of 0.5 kHz or more of the width direction acceleration even in a normal tire in which separation does not occur. Further, as described above, the band value P depends on the wheel speed V. Therefore, the threshold value K is set to the threshold value K j (V) corresponding to the road surface state and the wheel speed V.
That is, the road surface condition is divided into three, a high μ road corresponding to a DRY asphalt road surface, a low μ road corresponding to a snow road or an ice road, and a middle μ road in the middle, and the threshold value on the high μ road is set to K h ( V), the threshold value for the medium μ road is K m (V), the threshold value for the low μ road is K l (V), and the first storage means 16 uses the threshold value K h (V), the threshold value K. m (V) and threshold value K l (V) are obtained for each wheel speed V, and these threshold values K j (V) (j = h, m, l) are stored.
閾値設定手段17は、車輪速センサー12で検出した車輪速Vと後述する路面状態推定手段23で推定された路面状態とに基づいて、帯域値演算手段15で演算した帯域値Pに対する閾値Kj(V)を選択して設定する。
故障判定手段18は、帯域値演算手段15で演算された帯域値Pと閾値設定手段17で設定された閾値Kj(V)とを比較し、帯域値Pが閾値Kj(V)を超えたときにタイヤ30にセパレーションによる内部故障が発生していると判定する。
警報手段19は、タイヤ30に内部故障が発生したときに、運転席近傍に配置されるランプなどを点滅させたり、スピーカーから警戒音を発生させたりすることで、運転者に警報を発する。
The threshold value setting means 17 is based on the wheel speed V detected by the wheel speed sensor 12 and the road surface state estimated by the road surface state estimating means 23 described later, and the threshold value K j for the band value P calculated by the band
The
The alarm means 19 issues an alarm to the driver by flashing a lamp or the like arranged near the driver's seat or generating a warning sound from a speaker when an internal failure occurs in the
上述したように、路面が滑り易くなると、正常なタイヤでも0.5kHz以上の周波数帯域で幅方向加速度レベルが増大する。そこで、本例では、走行路面推定手段20を用いて路面状態を推定し、この推定された路面状態に応じて閾値を変更する。
具体的には、路面の滑り易さにより増減する0.5kHz以上の周波数帯域において、セパレーションの発生による影響の殆どない、0.5kHz〜3.5kHzの周波数帯域にあるタイヤの幅方向加速度レベルを用いて路面状態を推定する。
すなわち、振動レベル検出手段21は、周波数分析手段14で求められた周波数スペクトルから、0.5kHz〜3.5kHzの周波数帯域内にある周波数成分の大きさである振動レベルMを演算する。
As described above, when the road surface becomes slippery, even in a normal tire, the width direction acceleration level increases in a frequency band of 0.5 kHz or more. Therefore, in this example, the road surface state is estimated using the traveling road surface estimation means 20, and the threshold value is changed according to the estimated road surface state.
Specifically, in the frequency band of 0.5 kHz or more that increases or decreases depending on the slipperiness of the road surface, the acceleration level in the width direction of the tire in the frequency band of 0.5 kHz to 3.5 kHz, which is hardly affected by the occurrence of separation. To estimate the road surface condition.
That is, the vibration level detection means 21 calculates the vibration level M, which is the magnitude of the frequency component within the frequency band of 0.5 kHz to 3.5 kHz, from the frequency spectrum obtained by the frequency analysis means 14.
第2の記憶手段22は、予め求めておいた、正常なタイヤを装着した車両を様々な路面摩擦係数μを有する路面でそれぞれ走行させたときの振動レベルM(μ)を用いて作成した路面摩擦係数μと振動レベルM(μ)との関係を示すテーブル22Tを記憶する。
路面状態推定手段23は、振動レベル検出手段21で演算された振動レベルMと第2の記憶手段22に記憶されたテーブル22Tとから、走行中の路面の状態が高μ路であるか、低μ路であるか、あるいは、中μ路であるかを推定する。
The second storage means 22 is a road surface created using vibration levels M (μ) obtained in advance by running a vehicle equipped with normal tires on road surfaces having various road surface friction coefficients μ. A table 22T indicating the relationship between the friction coefficient μ and the vibration level M (μ) is stored.
The road surface state estimating means 23 determines whether the road surface state during traveling is a high μ road based on the vibration level M calculated by the vibration
次に、タイヤ内部故障判定装置1の動作について、図9のフローチャートを参照して説明する。
まず、加速度センサー11にて走行中のタイヤ30のタイヤ幅方向の振動を検出し、その検出信号を加速度波形抽出手段13に出力する(ステップS11)。加速度波形抽出手段13では、加速度センサー11の出力波形からタイヤ幅方向加速度の時系列波形である幅方向加速度波形を抽出し(ステップS12)、これを周波数分析手段14に出力する。
周波数分析手段14では、幅方向加速度波形を周波数分析して周波数スペクトルを求め(ステップS13)、この周波数スペクトルを帯域値演算手段15と振動レベル検出手段21とに出力する。
帯域値演算手段15では、タイヤ幅方向加速度の周波数スペクトルから、4kHz〜10kHzの周波数帯域内にある周波数成分の大きさである帯域値Pを演算し(ステップS14)、これを故障判定手段18に出力する。
Next, operation | movement of the tire internal
First, vibration in the tire width direction of the running
The frequency analysis means 14 performs frequency analysis on the widthwise acceleration waveform to obtain a frequency spectrum (step S13), and outputs this frequency spectrum to the band value calculation means 15 and the vibration level detection means 21.
The band value calculation means 15 calculates a band value P which is the magnitude of the frequency component within the frequency band of 4 kHz to 10 kHz from the frequency spectrum of the tire width direction acceleration (step S14), and this is calculated to the failure determination means 18. Output.
一方、振動レベル検出手段21では、タイヤ幅方向加速度の周波数スペクトルから、0.5kHz〜3.5kHzの周波数帯域内にある周波数成分の大きさである振動レベルMを演算し(ステップS15)、これを路面状態推定手段23に出力する。
路面状態推定手段23では、振動レベルMと第2の記憶手段22に記憶されている路面摩擦係数μと振動レベルM(μ)との関係を示すテーブル22Tとから、路面状態を推定し(ステップS16)、この推定結果を閾値設定手段17に出力する。
一方で、車輪速センサー12を用いて車輪速Vを検出し、これを閾値設定手段17に出力する(ステップS17)。
On the other hand, the vibration level detection means 21 calculates a vibration level M which is the magnitude of the frequency component in the frequency band of 0.5 kHz to 3.5 kHz from the frequency spectrum of the tire width direction acceleration (step S15). Is output to the road surface state estimating means 23.
The road surface state estimating means 23 estimates the road surface state from the table 22T showing the relationship between the vibration level M, the road surface friction coefficient μ stored in the second storage means 22 and the vibration level M (μ) (step S 16), this estimation result is output to the threshold setting means 17.
On the other hand, the wheel speed sensor 12 is used to detect the wheel speed V and output this to the threshold setting means 17 (step S17).
閾値設定手段17では、車輪速センサー12で検出された車輪速Vと、路面状態推定手段23で推定された路面状態とから、帯域値Pに対する閾値Kj(V)(j=h,m,l)を設定する(ステップS18)。
故障判定手段18では、帯域値演算手段15から送られてきた帯域値Pが閾値Kj(V)を超えているかどうかを判定する(ステップS19)。帯域値Pが閾値Kj(V)を超えている場合に、タイヤ30にセパレーションによる内部故障が発生していると判定し、この判定結果を警報手段19に送る。警報手段19では当該タイヤに内部故障が発生したことを運転者に報知する(ステップS20)。
The threshold value setting means 17 uses the wheel speed V detected by the wheel speed sensor 12 and the road surface state estimated by the road surface state estimation means 23 to determine the threshold value K j (V) (j = h, m, l) is set (step S18).
The failure determination means 18 determines whether or not the band value P sent from the band value calculation means 15 exceeds the threshold value K j (V) (step S19). When the band value P exceeds the threshold value K j (V), it is determined that an internal failure due to separation has occurred in the
本実施の形態によれば、タイヤ30のインナーライナー36のタイヤ気室側に配置された加速度センサー11の出力波形から路面からトレッド35の接地面に入力するタイヤ幅方向加速度の時系列波形を抽出した後、これを周波数分析して得られた周波数スペクトルから、4kHz〜10kHzの周波数帯域内にある周波数成分の大きさである帯域値Pを演算し、この帯域値Pと、正常なタイヤを装着して計測した帯域値とタイヤ内部にセパレーションが発生したタイヤを装着して計測した帯域値とに基づいて設定された閾値Kj(V)とを比較して、タイヤ30にセパレーションによる内部故障が発生しているかどうかを判定するようにしたので、タイヤの挙動に影響を与えることなく、セパレーションによるタイヤ内部故障が発生しているかどうかを判定することができる。
According to the present embodiment, the time series waveform of the acceleration in the tire width direction input from the road surface to the contact surface of the tread 35 is extracted from the output waveform of the
また、判定に用いる閾値Kj(V)を、車輪速センサー12で検出された車輪速Vと、路面状態推定手段23で推定された路面状態とに応じて変更するようにしたので、セパレーションの発生によるタイヤ内部故障を確実に判定できる。
また、路面状態を推定する際に、タイヤ幅方向加速度の周波数スペクトルから、0.5kHz〜3.5kHzの周波数帯域内にある周波数成分の大きさである振動レベルMを演算し、この振動レベルMと、第2の記憶手段22に記憶されている路面摩擦係数μと振動レベルM(μ)との関係を示すテーブル22Tとから、路面状態を推定するようにしたので、判定に用いる閾値Kj(V)を的確に選択することができる。したがって、タイヤ内部故障判定の精度を向上させることができる。
Further, the threshold value K j (V) used for the determination is changed according to the wheel speed V detected by the wheel speed sensor 12 and the road surface state estimated by the road surface state estimating means 23. A tire internal failure due to occurrence can be reliably determined.
Further, when estimating the road surface condition, a vibration level M that is a magnitude of a frequency component within a frequency band of 0.5 kHz to 3.5 kHz is calculated from a frequency spectrum of acceleration in the tire width direction, and the vibration level M Since the road surface state is estimated from the table 22T indicating the relationship between the road surface friction coefficient μ and the vibration level M (μ) stored in the
また、一つの加速度センサー11でタイヤ内部故障の判定と路面状態の推定とを行うことができるので、装置を簡素化できる。
更に、タイヤ30にセパレーションによる内部故障が発生していると判定した場合には、警報手段19により、タイヤ30に内部故障が発生したことを運転者に報知して、運転者に注意を促すようにしたので、車両の走行安定性を向上させることができる。
Moreover, since the determination of a tire internal failure and the estimation of the road surface condition can be performed with one
Further, when it is determined that an internal failure due to separation has occurred in the
なお、前記実施の形態では、車輪速Vと路面状態の組み合わせについて、それぞれ一つの閾値Kj(V)を設定して、タイヤ30にセパレーションによる内部故障が発生しているかどうかを判定したが、閾値Kj(V)を増やしてもよい。これにより、セパレーション進展状態に応じて、例えば、「正常」、「故障発生」、「故障進展」などの複数段階の判定を行えるので、タイヤ内部故障判定を更に精度よく行うことができる。
また、帯域値Pを演算する周波数帯域については、タイヤ種、サイズ、タイヤ内圧等により変更してもよい。
In the above-described embodiment, one threshold value K j (V) is set for each combination of the wheel speed V and the road surface state, and it is determined whether or not an internal failure due to separation has occurred in the
The frequency band for calculating the band value P may be changed depending on the tire type, size, tire internal pressure, and the like.
また、前記例では、周波数分析手段14を用いて得られた幅方向加速度の周波数スペクトルから帯域値Pと振動レベルMとを求めたが、周波数分析手段14に代えて、バンドパスフィルタを用いてもよい。具体的には、タイヤ幅方向加速度の時系列波形から4kHz〜10kHzの周波数帯域の時系列波形を取り出す第1のフィルタと0.5kHz〜3.5kHzの周波数帯域の時系列波形を取り出す第2のフィルタとを設け、第1のフィルタの出力信号のRMS値を帯域値Pとし、第2のフィルタの出力信号のRMS値を振動レベルMとすればよい。
In the above example, the band value P and the vibration level M are obtained from the frequency spectrum of the width-direction acceleration obtained by using the
また、前記例では、路面の状態を高μ路面、中μ路面、低μ路面の3段階に分けたが、これに限るものではなく、高μ路面と低μ路面の2段階に分けてもよい。あるいは、路面の状態を路面摩擦係数μの値そのもので表わしてもよい。但し、この場合には、閾値Kの設定が細かくなり、かえって誤差が出易くなるので、本例のように、3段階程度に分ける方が好ましい。 In the above example, the road surface state is divided into three stages of a high μ road surface, a medium μ road surface, and a low μ road surface. However, the present invention is not limited to this, and the road surface state may be divided into two stages of a high μ road surface and a low μ road surface. Good. Alternatively, the road surface state may be represented by the value of the road surface friction coefficient μ itself. In this case, however, the threshold value K is finely set and an error is more likely to occur. Therefore, it is preferable to divide into about three stages as in this example.
また、走行路面推定手段20に代えて、図10に示すような路面状態推定装置40を用いてもよい。
路面状態推定装置40では、タイヤ内に圧力センサー41を設置し、この圧力センサー41で検出されたタイヤ気室内の気体の圧力の微小振動成分(AC成分)を周波数分析手段42で周波数分析して圧力変動スペクトルを求める。そして、圧力変動レベル検出手段43にて、圧力変動スペクトルの0.5kHz〜3.5kHzの圧力変動レベルを検出した後、路面状態推定手段45にて、圧力変動レベル検出手段43で検出された圧力変動レベルと、予め圧力変動レベル記憶手段44に記憶されている路面摩擦係数μと圧力変動レベルとの関係を示すG−テーブル44Gとから路面摩擦係数μの推定値を求める。
Further, a road surface
In the road surface
なお、本実施形態のように路面状態推定装置40と本発明によるタイヤ内部故障判定手段10とを組み合わせてタイヤ内部故障判定装置2とする場合には、路面状態推定手段45は、路面摩擦係数μの推定値ではなく、走行中の路面の状態が高μ路であるか、低μ路であるか、あるいは、中μ路であるかを推定し、これを閾値設定手段17に送るようにすればよい。
In addition, when the road surface
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the embodiment. It is apparent from the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
このように、本発明によれば、タイヤの挙動に影響を与えることなく、タイヤ内部の破壊を精度よく検知することができるので、タイヤの故障を事前に検出することができ、車両の安全性を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to accurately detect the destruction inside the tire without affecting the behavior of the tire, so it is possible to detect the failure of the tire in advance, and the safety of the vehicle. Can be improved.
1 タイヤ内部故障判定装置、10 タイヤ内部故障判定手段、
11 加速度センサー、12 車輪速センサー、13 加速度波形抽出手段、
14 周波数分析手段、15 帯域値演算手段、16 第1の記憶手段、
17 閾値設定手段、18 故障判定手段、19 警報手段、
20 走行路面推定手段、21 振動レベル検出手段、22 第2の記憶手段、
22T テーブル、23 路面状態推定手段、
30 タイヤ、31 ビード部、31C ビードコア、32 カーカス層、
33 第1ベルト層、34 第2ベルト層、35 トレッド、36 インナーライナー。
1 tire internal failure determination device, 10 tire internal failure determination means,
11 acceleration sensor, 12 wheel speed sensor, 13 acceleration waveform extraction means,
14 frequency analysis means, 15 band value calculation means, 16 first storage means,
17 threshold setting means, 18 failure determination means, 19 alarm means,
20 traveling road surface estimation means, 21 vibration level detection means, 22 second storage means,
22T table, 23 road surface state estimation means,
30 tires, 31 bead parts, 31C bead core, 32 carcass layers,
33 1st belt layer, 34 2nd belt layer, 35 tread, 36 inner liner.
Claims (4)
前記加速度センサーの出力信号から得られるタイヤ幅方向加速度波形の4kHz〜10kHzの周波数帯域内にある周波数成分の大きさである帯域値を演算するステップと、
前記加速度センサーの出力信号から得られるタイヤ幅方向加速度波形の0.5kHz〜3.5kHzの周波数帯域内の振動レベルを検出するステップと、
前記検出された振動レベルと予め求めておいた内部にセパレーションが発生していない正常なタイヤを用いて計測した路面の状態と振動レベルとの関係とから路面状態を推定するステップと、
前記正常なタイヤを装着して計測した帯域値と内部にセパレーションが発生したタイヤを装着して計測した帯域値とに基づいて設定される閾値を、前記推定された路面状態に応じて変更するステップと、
前記演算された帯域値と、前記変更された閾値とを比較し、前記演算された帯域値が前記変更された閾値を超えたときに、当該タイヤにセパレーションによる内部故障が発生していると判定するステップとを有することを特徴とするタイヤ内部故障判定方法。 Detecting the acceleration in the tire width direction by an acceleration sensor disposed on the inner surface of the tire;
Calculating a band value that is a magnitude of a frequency component within a frequency band of 4 kHz to 10 kHz of a tire width direction acceleration waveform obtained from an output signal of the acceleration sensor;
Detecting a vibration level within a frequency band of 0.5 kHz to 3.5 kHz of a tire width direction acceleration waveform obtained from an output signal of the acceleration sensor;
Estimating the road surface state from the detected vibration level and the relationship between the road surface state and vibration level measured using normal tires that have not been separated in the interior determined in advance;
A step of changing a threshold value set based on a band value measured by mounting the normal tire and a band value measured by mounting a tire in which separation occurs inside according to the estimated road surface condition When,
Wherein the computed bandwidth value, comparing the modified threshold, when the previous SL computed bandwidth value exceeds the modified threshold, an internal fault by separation on the tires has occurred And a step of determining the tire internal failure.
前記加速度センサーの出力信号からタイヤ幅方向加速度波形を抽出する幅方向加速度波形抽出手段と、
前記タイヤ幅方向加速度波形から、4kHz〜10kHzの周波数帯域内にある周波数成分の大きさである帯域値を演算する帯域値演算手段と、
前記タイヤ幅方向加速度波形から、0.5kHz〜3.5kHzの周波数帯域の振動レベルを検出する振動レベル検出手段と、
内部にセパレーションが発生していない正常なタイヤを装着して走行したときの帯域値と内部にセパレーションが発生したタイヤを装着して走行したときの帯域値とに基づいて設定した閾値を記憶する第1の記憶手段と、
予め求めておいた内部にセパレーションが発生していない正常なタイヤを用いて計測した路面の状態と前記振動レベルとの関係を示すテーブルを記憶する第2の記憶手段と、
前記検出された振動レベルと前記テーブルとから、走行中の路面の状態を推定する路面状態推定手段と、
前記推定された路面状態に応じて前記閾値を変更する閾値変更手段と、
前記演算された帯域値と前記閾値変更手段で変更された閾値とを比較し、前記演算された帯域値が前記変更された閾値を超えたときに当該タイヤにセパレーションによる内部故障が発生していると判定する判定手段とを備えたことを特徴とするタイヤ内部故障判定装置。 An acceleration sensor arranged on the inner surface of the tire to detect acceleration in the tire width direction;
A width direction acceleration waveform extracting means for extracting a tire width direction acceleration waveform from an output signal of the acceleration sensor;
Band value calculation means for calculating a band value that is a magnitude of a frequency component within a frequency band of 4 kHz to 10 kHz from the tire width direction acceleration waveform;
Vibration level detection means for detecting a vibration level in a frequency band of 0.5 kHz to 3.5 kHz from the tire width direction acceleration waveform;
A threshold value set based on a band value when running with a normal tire without separation inside and a band value when running with a tire with separation inside is stored . 1 storage means;
Second storage means for storing a table indicating a relationship between a road surface state and a vibration level measured using a normal tire in which separation is not generated in the interior obtained in advance;
From the detected vibration level and the table, road surface state estimating means for estimating the state of the road surface during traveling,
Threshold change means for changing the threshold according to the estimated road surface condition;
The calculated bandwidth value is compared with the threshold value changed by the threshold value changing means, and when the calculated bandwidth value exceeds the changed threshold value, an internal failure due to separation has occurred in the tire. A tire internal failure determination device, comprising: a determination unit that determines
前記閾値変更手段は、
前記推定された路面状態と前記検出された車輪速とに応じて前記第1の記憶手段に記憶された閾値を変更することを特徴とする請求項3に記載のタイヤ内部故障判定装置。 While providing means for detecting wheel speed ,
The threshold value changing means includes
Tire internal mechanical failure determination device according to claim 3, wherein the benzalkonium to change the threshold stored in said first storage means in accordance with said estimated road surface state and the detected wheel speed.
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