JP5580547B2 - タイヤに作用する上下力の推定方法 - Google Patents

Description

本発明は、サイドウォール部におけるタイヤ歪を測定することにより、タイヤに作用する上下力を推定する推定方法に関する。

近年、タイヤの一方側のサイドウォール部に３個以上の歪センサを周方向の異なる位置に取り付け、所定のタイヤ回転位置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３個の同時のセンサ出力ｔ_１〜ｔ_３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。）。

ここで、各歪センサが計測するタイヤ歪εは、前後力Ｆｘによる歪εｘと、横力Ｆｙによる歪εｙと、上下力Ｆｚによる歪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εｘとの関係、横力Ｆｙとその歪εｙとの関係、及び上下力Ｆｚとその歪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３個のセンサ出力ｔ_１〜ｔ_３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、前記３個のセンサ出力ｔ_１〜ｔ_３から下記の３つの連立式（ｂ）である行列式（ｃ）を求め、その逆行列（ｄ）を解くことにより３分力を分離している。なお係数Ａ_１〜Ａ_３、Ｂ_１〜Ｂ_３、Ｃ_１〜Ｃ_３は、３分力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚをそれぞれ違えた事前の荷重付加試験の実験データを回帰分析することにより求めた回帰係数である。
ｔ_１＝Ａ_１・Ｆｘ＋Ｂ_１・Ｆｙ＋Ｃ_１・Ｆｚ
ｔ_２＝Ａ_２・Ｆｘ＋Ｂ_２・Ｆｙ＋Ｃ_２・Ｆｚ
ｔ_３＝Ａ_３・Ｆｘ＋Ｂ_３・Ｆｙ＋Ｃ_３・Ｆｚ −−−（ｂ）

┌ｔ_１┐ ┌Ａ_１ Ｂ_１ Ｃ_１┐ ┌Ｆｘ┐
│ｔ_２│ ＝ │Ａ_２ Ｂ_２ Ｃ_２│・ │Ｆｙ│ −−−（ｃ）
└ｔ_３┘ └Ａ_３ Ｂ_３ Ｃ_３┘ └Ｆｚ┘

┌Ｆｘ┐ ┌Ａ_１ Ｂ_１ Ｃ_１┐−１ ┌ｔ_１┐
│Ｆｙ│ ＝ │Ａ_２ Ｂ_２ Ｃ_２│ │ｔ_２│ −−−（ｄ）
└Ｆｚ┘ └Ａ_３ Ｂ_３ Ｃ_３┘ └ｔ_３┘

特開２００５−１２６００８号公報

しかしながら、前記推定方法では、少なくとも３個の歪センサが必要となる。又演算に対しても、３分力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚを同時解法するロジックをプログラミングする必要があるため、プログラムの複雑化を招くという問題がある。

このような状況に鑑み、本発明者は、走行中のタイヤ歪εを測定することによって得られる歪センサのセンサ出力波形Ｄ１に着目して研究を行った。その結果、以下のことを見出し得た。即ち、図１１（Ａ）に例示するように、一定の上下力Ｆｚが作用している場合（Ｆｘ＝０、Ｆｙ＝０）、センサ出力Ｖは周期的に変化し、そのセンサ出力波形Ｄ１は、上下力Ｆｚの値毎に特定の波形を示している。従って、予め上下力Ｆｚ毎のセンサ出力波形Ｄ１が求まっておれば、逆に、回転角度βとセンサ出力Ｖとから、そのとき作用する上下力Ｆｚを推定することは、一応可能である。しかし実際には、回転角度βによって、上下力Ｆｚの変化に対するセンサ出力の変化の大きさが大幅に相違するため、回転角度βの僅かな違いによって、上下力Ｆｚの推定値が大幅にバラ付いてしまう。従って、予め上下力Ｆｚ毎のセンサ出力波形Ｄ１が求まっているとしても、そこから実用に足る推定精度をうることは困難である。

これに対して、２つの歪センサ（便宜上、第１、第２の歪センサとして区別する）を、同一円周線上でかつタイヤ軸芯を挟んだ両側に対置させて取り付けた場合における、第１の歪センサによるセンサ出力波形Ｄ１と、第２の歪センサによるセンサ出力波形Ｄ２とを、図１１（Ａ）、（Ｂ）に例示する。センサ出力波形Ｄ２は、センサ出力波形Ｄ１の位相を１８０°ずらしたものと実質的に等しい。しかし、図１２に示す如く、前記センサ出力波形Ｄ２におけるセンサ出力Ｖ２からセンサ出力波形Ｄ１におけるセンサ出力Ｖ１を引いた出力差ΔＶ（＝Ｖ２−Ｖ１）の波形においては、上下力Ｆｚ毎の出力差ΔＶの波形同士が平行に近づき、しかも回転角度βが９０°近辺の領域Ｓａ及び回転角度βが２７０°近辺の領域Ｓａ以外の領域において比較的フラットとなる矩形波形状をなす。

このことは、前記回転角度βに関わらず出力差ΔＶと上下力Ｆｚとの関係が安定しており、回転角度βによる上下力Ｆｚの推定値のバラ付きが少ないことを意味する。又タイヤ軸芯回りのモーメント（図１３（Ａ）に示す）、横力Ｆｙ（図１３（Ｂ）に示す）がタイヤに作用した場合、３６０°の全てのサイドウォール部で、一方向の歪（例えば引張歪）しか発生せず、従って、出力差ΔＶを用いた場合には、タイヤ軸芯回りのモーメントによる歪の影響が打ち消されるとともに、横力Ｆｙによる歪の影響が打ち消されることとなる。従って、出力差ΔＶを用いることにより、タイヤ軸芯回りのモーメント、横力Ｆｙ、及び回転角度βの誤差等に影響されることがなくなり、実用に足る高い精度で上下力Ｆｚを推定することが可能となる。なお図１１、１２における回転角度βは、図５に示す座標系に従っている。

本発明は、出力差ΔＶを用いることで、実用に足る高い精度で上下力Ｆｚを推定することが可能となり、歪センサの設置数の削減を図り、かつ解析プログラムの複雑化を防ぎうるタイヤに作用する上下力の推定方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、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取り付くとともにセンシングのゲインが最大となるゲイン最大線をタイヤ半径方向線に対して１０〜８０°の角度αで傾斜させた第１、第２の歪センサからなり、しかも該第１、第２の歪センサを、同一円周線上かつタイヤ軸芯を挟んだ両側に対置させた複数組（ｍ組）のセンサ対と、
タイヤの回転角度位置を測定する角度センサとを用い、
所定のタイヤ回転角度位置Ｑｉにおいて、各センサ対によってタイヤ歪を同時に測定し、各センサ対毎に、前記第１の歪センサによる第１のセンサ出力Ｖ１ｉと、前記第２の歪センサによる第２のセンサ出力Ｖ２ｉとの差（Ｖ２ｉ−Ｖ１ｉ）である出力差ΔＶｉをうる測定ステップ、
及び各センサ対毎の前記出力差ΔＶｉの値に基づいて、前記タイヤ回転角度位置Ｑｉにおいて作用した上下力Ｆｚの推定値ｆｉを求める演算ステップを含み、
前記演算ステップでは、各センサ対毎の出力差ΔＶｉの値に基づいて、センサ対毎のｍ個の推定値ｆｉ１〜ｆｉｍを求め、かつこの推定値ｆｉ１〜ｆｉｍを平均することにより推定値平均を求める平均化ステップを有し、この推定値平均を前記上下力Ｆｚの推定値とし、
前記平均化ステップでは、推定精度が低くなる低精度位相角度領域を予め設定し、前記タイヤ回転角度位置Ｑｉにおいて前記低精度位相角度領域内に一方の歪センサが位置するセンサ対によって推定される推定値を除外して推定値平均を求めるとともに、
前記低精度位相角度領域は、タイヤ軸芯を通って接地面に向かって垂直に下した垂直線を原点（０°）とし、かつタイヤ回転方向をプラス（＋）方向とするタイヤ軸芯廻りの座標系において、座標の角度が−１５°〜＋１５°、及び＋１６５°〜＋１９５°の領域であることを特徴とするタイヤに作用する上下力の推定方法。

又請求項２の発明では、前記推定値ｆｉ１〜ｆｉｍは、前記所定のタイヤ回転角度位置Ｑｉにおいて事前に求めたセンサ対毎の出力差ΔＶｉによる上下力Ｆｚの推定式に基づき求められることを特徴としている。

又請求項３の発明では、前記推定式は、次式で示す出力差ΔＶｉの２次方程式であることを特徴としている。
Ｆｚ＝ａｉ×（ΔＶｉ） ^２ ＋ｂｉ×（ΔＶｉ）＋ｃｉ

本発明は、同一円周線上かつタイヤ軸芯を挟んだ両側に一対の歪センサを対置させるとともに、この一対の歪センサによってタイヤ歪を同時に測定した時のセンサ出力の差である出力差ΔＶ_ｉに基づいて、上下力をＦｚを推定している。

前述したごとく、タイヤ軸芯回りのモーメント、横力Ｆｙがタイヤに作用した場合、３６０°の全てのサイドウォール部で、一方向の歪（例えば引張歪）しか発生しない。従って、出力差ΔＶｉを用いた場合には、タイヤ軸芯回りのモーメントによる歪の影響、及び横力Ｆｙによる歪の影響が、それぞれ打ち消されることとなる。しかも出力差ΔＶｉの波形は矩形波形状をなし、かつ上下力Ｆｚ毎の出力差ΔＶの波形同士は平行に近づく。そのため回転角度βによる上下力Ｆｚの推定値のバラ付きも少なくなる。

このように、出力差ΔＶを用いることで、１組のセンサ対から、実用に足る高い精度で上下力Ｆｚのみを推定することが可能となり、歪センサの設置数の削減を図りうるとともに、解析プログラムの複雑化を防ぐことができる。

本発明のタイヤに作用する上下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）は歪センサ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。 （Ａ）は歪センサの他の例を示す平面図、（Ｂ）はそのゲイン最大線の向きを示す側面図である。 （Ａ）は歪センサのさらに他の例を示す平面図、（Ｂ）はそのゲイン最大線の向きを示す側面図である。 歪センサの取り付け状態を説明する略図である。 タイヤ回転角度における推定式の相関の変化を示すグラフである。 歪センサの取り付け状態の他の例を説明する側面図である。 １つの歪センサからのセンサ出力の出力差を用いて上下力を推定した結果の一例を示すグラフである。 ３組のセンサ対からのセンサ出力の出力差を用いて上下力を推定した結果の一例を示すグラフである。 本発明の上下力の推定方法を説明するフローチャートである。 （Ａ）、（Ｂ）は、一定の上下力が作用している場合の、上下力毎のセンサ出力の波形を示すグラフである。 一定の上下力が作用している場合の、上下力毎の、センサ出力の出力差の波形を示すグラフである。 タイヤ軸芯回りのモーメント、及び横力が作用した時のタイヤ歪を説明する線図である。

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は、本発明のタイヤに作用する上下力Ｆｚの推定方法に用いる空気入りタイヤ１を示す断面図であり、図において、前記空気入りタイヤ１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。

又前記タイヤ１の少なくとも一方側のサイドウォール部３には、第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂからなるセンサ対３０の複数組が取り付く。図５には一組のセンサ対３０が代表して示される。又本例では、車軸に、タイヤの回転角度位置Ｑを測定する角度センサ（図示しない）を設けている。この角度センサとして、タイヤ軸芯廻りの回転角度を測定する例えばレゾルバ、エンコーダ等の角度センサが好適に採用しうるが、他に、例えば反射板をタイヤに貼り付け、光センサを用いて前記反射板の通過を検出する如く構成することもでき、又車両に配されるＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）のパルス信号などから回転角度を測定しうる如く構成することもできる。しかしながら、この角度センサの検出精度によって、本願の演算ステップで用いる推定式の数が変わってくるため、角度センサは、その分解能が少なくとも１０°以下、さらには５°以下、さらには１°以下のものを採用するのが好ましい。

ここで、前記センサ対３０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、前記センサ対３０をなす第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂは、図２〜４に示すように、磁石１１と、この磁石１１に間隔を有して向き合う磁気センサ素子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。なお図中の符号Ｋは、センシングのゲインが最大となるゲイン最大線をＫを意味する。前記磁気センサ素子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。又前記歪センサ１０Ａ、１０Ｂ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、前記歪センサ１０Ａ、１０Ｂを製造するという観点から好適に採用できる。

なお前記歪センサ１０Ａ、１０Ｂとしては、図２（Ａ）、（Ｂ）の如く、１つの磁石１１と１つの磁気センサ素子１２とで形成した１−１タイプ、又図３（Ａ）、（Ｂ）の如く、１つの磁石１１と複数（ｋ個、例えば２個）の磁気センサ素子１２とで形成した１−ｋタイプ、又図４（Ａ）、（Ｂ）の如く、複数（ｋ個、例えば２個）の磁石１１と１つの磁気センサ素子１２とで形成したｋ−１タイプのものが使用できる。なお図中の符号１２ｓは磁気センサ素子１２の受感部面１２ｓ、符号１１ｓは磁石１１の磁極面を示す。

又前記第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂは、図５に示すように、それぞれ前記ゲイン最大線Ｋが、タイヤ半径方向線に対して１０〜８０°の角度αで傾斜するように取り付けられる。これにより、種々な向きのタイヤ歪εを検出しうる。なお前記角度αは、好ましくは２０〜７０°、さらには３０〜６０°、さらには４０〜５０°の角度が望ましい。又第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂは、同一円周線上かつタイヤ軸芯ｊを挟んだ両側に対置させて取り付けられる。

次に、このタイヤ１を用いて、タイヤに作用する上下力Ｆｚの推定方法を説明する。
前記推定方法は、図１０にそのフローチャートを示すように、第１の歪センサ１０Ａによる第１のセンサ出力Ｖ１_ｉと、第２の歪センサ１０Ｂによる第２のセンサ出力Ｖ２_ｉとから、その差（Ｖ２_ｉ−Ｖ１_ｉ）である出力差ΔＶ_ｉをうる測定ステップ、及びこの出力差ΔＶ_ｉに基づいて上下力Ｆｚを推定する演算ステップとを含んで構成される。

具体的には、本例では、前記図５に示すように、タイヤ軸芯ｊを通って接地面に向かって垂直に下した垂直線を原点０（０°）とした座標系（ただしタイヤ回転方向をプラス（＋）方向とする）を用い、例えば第１の歪センサ１０Ａの前記原点０からの位相角度θが＋２７０°となる前記図５の回転状態を、タイヤ回転の基準位置Ｑ０、即ちタイヤ回転角度β＝０°の位置としている。そして、前記角度センサでは、この基準位置Ｑ０からのタイヤ回転角度βを測定する。又前記タイヤ回転角度βが所定の値β_ｉになった状態、即ち第１の歪センサ１０Ａの基準位置Ｑ０からの角度βが所定の値β_ｉになった状態を、所定のタイヤ回転角度位置Ｑ_ｉと呼ぶ。

そして前記測定ステップでは、前記座標系に基づき、前記角度センサと第１、第２の歪センサ１０Ａ、１０Ｂとを用いて、所定のタイヤ回転角度位置Ｑ_ｉにおいてタイヤ歪を同時に測定する。これにより、前記第１の歪センサ１０Ａによる第１のセンサ出力Ｖ１_ｉと、前記第２の歪センサ１０Ｂによる第２のセンサ出力Ｖ２_ｉとを求めるとともに、該第１のセンサ出力Ｖ１_ｉと第２のセンサ出力Ｖ２_ｉとから、その差（Ｖ２_ｉ−Ｖ１_ｉ）である出力差ΔＶ_ｉを求める。

次に、演算ステップでは、事前に求めた推定式を用い、前記所定のタイヤ回転角度位置Ｑ_ｉにおける前記出力差ΔＶ_ｉに基づいて、上下力Ｆｚの推定値ｆ_ｉを演算して求める。

前記事前の推定式は、事前の上下荷重負荷試験によって求めることができる。具体的には、上下力Ｆｚを違えた多くの上下荷重負荷試験を行い、上下荷重負荷条件毎に、タイヤ回転角度βと、そのときの第１、第２のセンサ出力Ｖ１、Ｖ２の差（Ｖ２−Ｖ１）である出力差ΔＶとのデータを事前に求めるとともに、この出力差ΔＶと、タイヤ回転角度βと、上下力Ｆｚとのデータを回帰分析する。これにより出力差ΔＶを説明変数、上下力Ｆｚを目的変数とした、所定のタイヤ回転角度βｉ毎（即ち所定のタイヤ回転角度位置Ｑｉ毎）の回帰式
Ｆｚ（βｉ）＝ｆ（ΔＶｉ）
を、前記事前の推定式として求めるのである。なお前記事前の推定式としては、次式の如く、説明変数である出力差ΔＶｉの２次方程式である２次回帰式を用いる。なお係数ａｉ、ｂｉ、ｃｉは、２次回帰分析によって求まる。
Ｆｚ（βｉ）＝ａｉ×（ΔＶｉ）２＋ｂｉ×（ΔＶｉ）＋ｃｉ

又前記所定のタイヤ回転角度β_ｉ（即ち所定のタイヤ回転角度位置Ｑ_ｉ）は、角度センサの分解能に応じて複数設定するのが好ましい。本例では、角度センサの分解能が例えば１°以下であり、所定のタイヤ回転角度β_ｉを１°、２°、３°・・・３６０°と１°刻みで３６０個設定するとともに、次式のように、前記事前の推定式も、タイヤ回転角度β_ｉ毎に、Ｆｚ（１°）からＦｚ（３６０°）まで１°刻みで３６０個作成している。これにより、１°刻みでタイヤに作用する上下力Ｆｚを推定することができる。
Ｆｚ（１°）＝ａ_１×（ΔＶ_１°）^２＋ｂ_１×（ΔＶ_１°）＋ｃ_１
Ｆｚ（２°）＝ａ_２×（ΔＶ_２°）^２＋ｂ_２×（ΔＶ_２°）＋ｃ_２
Ｆｚ（３°）＝ａ_３×（ΔＶ_３°）^２＋ｂ_３×（ΔＶ_３°）＋ｃ_３
・
・
Ｆｚ（１８０°）＝ａ_１８０×（ΔＶ_１８０°）^２＋ｂ_１８０×（ΔＶ_１８０°）＋ｃ_１８０
・
・
Ｆｚ（３６０°）＝ａ_３６０×（ΔＶ_３６０°）^２＋ｂ_３６０×（ΔＶ_３６０°）＋ｃ_３６０

例えば、前記測定ステップによってタイヤ回転角度β_ｉ＝１８０°におけるセンサ出力Ｖの出力差ΔＶ_１８０を求めたときには、推定式Ｆｚ（１８０°）を用いて、出力差ΔＶ_１８０を代入することにより、前記タイヤ回転角度位置Ｑ_ｉ（β_ｉ＝１８０°）において作用した上下力Ｆｚを推定することができる。

次に、前記図１２の如く、前記出力差ΔＶの波形では、タイヤ回転角度βｉが９０°近辺および２７０°近辺の位置、即ち歪センサ１０Ａ、１０Ｂが接地中心とその対角の位置に来たとき、上下力Ｆｚが変わっても出力差ΔＶの値は変化しない。即ち前記推定式Ｆｚ（βｉ）が不定となって、上下力Ｆｚを求めることができなくなり、図６に示すように、前記位置で推定式Ｆｚ（βｉ）の相関Ｒ^２が著しく低下し、推定精度の低下を招く。そのため、前記推定式Ｆｚ（βｉ）による演算値（推定値ｆｉ）を補正して、上下力Ｆｚを推定する。

補正手段では、図７に示すように、サイドウォール部３に配される複数組（ｍ組）のセンサ対３０を用い、各センサ対３０から同時に推定したｍ個の推定値ｆｉ１〜ｆｉｍを平均する平均化ステップを演算ステップに含ませる。

前記測定ステップでは、所定のタイヤ回転角度位置Ｑ_ｉにおいて、各センサ対３０によってタイヤ歪を同時に測定する。これによりセンサ対３０毎に出力差ΔＶ_ｉを求める。

又前記演算ステップでは、このセンサ対３０毎に出力差ΔＶ_ｉの値に基づいて、センサ対３０毎のｍ個の推定値ｆ_ｉ１〜ｆ_ｉｍを求めるとともに、この推定値ｆ_ｉ１〜ｆ_ｉｍを平均することにより、推定値平均を求める平均化ステップを行う。

具体的には、本例では、３組のセンサ対３０_１、３０_２、３０_３が配される場合が例示される。前記測定ステップでは、所定のタイヤ回転角度位置Ｑ_ｉにおけるタイヤ歪εを、各センサ対３０_１、３０_２、３０_３により同時に測定し、これにより所定のタイヤ回転角度位置Ｑ_ｉにおける、センサ対３０_１での出力差ΔＶ_ｉ１、センサ対３０_２での出力差ΔＶ_ｉ２、およびセンサ対３０_３での出力差ΔＶ_ｉ３をそれぞれ求める。

又前記演算ステップでは、このセンサ対３０_１による出力差ΔＶ_ｉ１の値に基づいて推定値ｆ_ｉ１を求め、かつセンサ対３０_２による出力差ΔＶ_ｉ２の値に基づいて推定値ｆ_ｉ２を求め、かつセンサ対３０_３による出力差ΔＶ_ｉ３の値に基づいて推定値ｆ_ｉ３を求める。そして、平均化ステップにおいて、前記推定値ｆ_ｉ１、ｆ_ｉ２、ｆ_ｉ３を平均して推定値平均ｆＮ＝Σ（ｆ_ｉ１＋ｆ_ｉ２＋ｆ_ｉ３）／３を求め、この推定値平均ｆＮを前記上下力Ｆｚの推定値として採用するのである。

このように、複数組のセンサ対３０から同時に推定したｍ個の推定値を平均化する場合、前記第１の補正手段に示す如き時間的遅れを招くことがなくなり、より推定精度を高めうる。又一組センサ対が前記不定角度領域Ｓａに入った場合にも、残る他のセンサ対が、前記不定角度領域Ｓａ外となる相関Ｒ^２の高い領域範囲に位置するため、推定精度を大幅に高めることができる。

又前記補正手段にて推定精度をさらに高めるために、前記平均化ステップにおいて、低精度の推定値ｆｉを除外する。即ち、不定角度領域Ｓａを低精度位相角度領域Ｓａとして予め設定するとともに、前記タイヤ回転角度位置Ｑｉにおいて前記低精度位相角度領域Ｓａ内に歪センサが位置する場合、この歪センサからなるセンサ対によって推定される推定値ｆｉを除外して推定値平均ｆＮを求めるのである。この場合、相関Ｒ^２の高い高精度の推定値ｆｉのみを用いて推定値平均ｆＮを求めるため、上下力Ｆｚの推定精度をさらに高めることができる。なお前記低精度位相角度領域Ｓａとしては、前記座標系において、位相角度θが−１５°〜＋１５°の範囲、及び位相角度θが＋１６５°〜１９５°の範囲が挙げられる。

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、乗用車用タイヤ（タイヤサイズ２４５／４０Ｒ１８）をリム（１８×８ＪＪ）、内圧（２３０ｋＰａ）、速度（１０ｋｍ／ｈ）、上下力Ｆｚ＝４０００Ｎ（一定）の条件にて走行させた時の、前記上下力Ｆｚの値を、サイドウォール部に取り付けた１組のセンサ対３０によって推測するとともに、その推測結果を図８に示す。なお推測結果は、１°刻みでタイヤ歪εを測定するとともに、タイヤ回転角度β_ｉでの推定値ｆ_ｉと、その直前の３９個の過去の推定値ｆ_１〜ｆ_ｎとを平均することにより求めた推定値平均ｆＮを用いている。

次に、同条件にて走行させた時の上下力Ｆｚの値を、サイドウォール部に取り付けた３組のセンサ対３０によって推測するとともに、その推測結果を図９に示す。なお前記推測結果は、１°刻みでタイヤ歪εを測定するとともに、各センサ対３０から同時に推定した３個の推定値ｆ_ｉ１、ｆ_ｉ２、ｆ_ｉ３を平均することにより求めた推定値平均ｆＮを用いている。このとき平均化ステップでは、低精度位相角度領域Ｓａ内に一方の歪センサ１０が入った場合、その歪センサ１０からなるセンサ対３０によって推定される推定値ｆ_ｉを除外して推定値平均を求めている。なお低精度位相角度領域Ｓａは、前記座標系におけるθ＝−１５°〜＋１５°、及びθ＝＋１６５°〜１９５°の範囲としている。

本発明で推測した上下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 タイヤ
３ サイドウォール部
１０、１０Ａ、１０Ｂ 歪センサ
３０ センサ対
Ｋ ゲイン最大線
Ｑ タイヤの回転角度位置
Ｑ_ｉ 所定のタイヤ回転角度位置
Ｖ センサ出力
Ｓａ 低精度位相角度領域

Claims (3)

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取り付くとともにセンシングのゲインが最大となるゲイン最大線をタイヤ半径方向線に対して１０〜８０°の角度αで傾斜させた第１、第２の歪センサからなり、しかも該第１、第２の歪センサを、同一円周線上かつタイヤ軸芯を挟んだ両側に対置させた複数組（ｍ組）のセンサ対と、
   タイヤの回転角度位置を測定する角度センサとを用い、
   所定のタイヤ回転角度位置Ｑｉにおいて、各センサ対によってタイヤ歪を同時に測定し、各センサ対毎に、前記第１の歪センサによる第１のセンサ出力Ｖ１ｉと、前記第２の歪センサによる第２のセンサ出力Ｖ２ｉとの差（Ｖ２ｉ−Ｖ１ｉ）である出力差ΔＶｉをうる測定ステップ、
   及び各センサ対毎の前記出力差ΔＶｉの値に基づいて、前記タイヤ回転角度位置Ｑｉにおいて作用した上下力Ｆｚの推定値ｆｉを求める演算ステップを含み、
   前記演算ステップでは、各センサ対毎の出力差ΔＶｉの値に基づいて、センサ対毎のｍ個の推定値ｆｉ１〜ｆｉｍを求め、かつこの推定値ｆｉ１〜ｆｉｍを平均することにより推定値平均を求める平均化ステップを有し、この推定値平均を前記上下力Ｆｚの推定値とし、
   前記平均化ステップでは、推定精度が低くなる低精度位相角度領域を予め設定し、前記タイヤ回転角度位置Ｑｉにおいて前記低精度位相角度領域内に一方の歪センサが位置するセンサ対によって推定される推定値を除外して推定値平均を求めるとともに、
   前記低精度位相角度領域は、タイヤ軸芯を通って接地面に向かって垂直に下した垂直線を原点（０°）とし、かつタイヤ回転方向をプラス（＋）方向とするタイヤ軸芯廻りの座標系において、座標の角度が−１５°〜＋１５°、及び＋１６５°〜＋１９５°の領域であることを特徴とするタイヤに作用する上下力の推定方法。
2. 前記推定値ｆｉ１〜ｆｉｍは、前記所定のタイヤ回転角度位置Ｑｉにおいて事前に求めたセンサ対毎の出力差ΔＶｉによる上下力Ｆｚの推定式に基づき求められることを特徴とする請求項１記載のタイヤに作用する上下力の推定方法。
3. 前記推定式は、次式で示す出力差ΔＶｉの２次方程式であることを特徴とする請求項２記載のタイヤに作用する上下力の推定方法。
   Ｆｚ＝ａｉ×（ΔＶｉ） ^２ ＋ｂｉ×（ΔＶｉ）＋ｃｉ
   

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