JP6830873B2 - タイヤ荷重推定方法及びタイヤ荷重推定装置 - Google Patents
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Description
これにより、少ないセンサでタイヤに作用する荷重を精度よく推定することができるとともに、接地時間比と荷重との関係を示すマップを作成することなく、タイヤに作用する荷重を推定することができる。
また、前記荷重を推定するステップで、タイヤの総数をn、タイヤTkの最大負荷能力比率をMk[%]、タイヤTkの接地時間比をCTRk、車両総重量をWとしたとき、以下の式(1)及び式(2)を用いて対象タイヤTkに作用する荷重をwkを求めるようにしたので、タイヤTkに作用する荷重wkを精度よく推定できる。
Mk[%]=(wk/M)×100=a×CTRk+b ……(1)
W=w1+w2+……+wn ……(2)
M;対象とするタイヤTkの最大負荷能力
このような構成を採ることにより、精度の高いタイヤ荷重推定装置を実現できる。
図1は、本実施の形態に係るタイヤ荷重推定装置10の構成を示すブロック図で、同図において、11(101〜112)は加速度センサー、12は車両総重量算出手段、13加速度波形抽出手段、14は微分加速度波形演算手段、15はピーク位置算出手段、16は接地時間比演算手段、17は荷重推定手段である。
加速度センサー101〜112と車両総重量算出手段12とがセンサー部10Aを構成し、加速度波形抽出手段13から荷重推定手段17までの各手段が演算部10Bを構成する。
加速度波形抽出手段13から荷重推定手段17までの各手段は、例えば、コンピュータのソフトウェア及びRAM等の記憶装置により構成され、図示しない車体側に配置される。
本例では、図2(a)に示すように、車両1に装着されるタイヤの本数nが12本である場合について説明する。
加速度センサー11は、図2(a),(b)に示すように、車両1のタイヤT(T1〜T12)のそれぞれのインナーライナー部2の同図のCLで示すタイヤ幅方向中心に、検出方向がタイヤ径方向になるように配置されて、タイヤトレッド3のセンター部4の内面に作用するタイヤ径方向加速度を検出する。
車両総重量算出手段12としては、車軸1a〜1dに配置された重量検出部12a〜12dと、重量検出部12a〜12dの出力に基づいて車両1の総重量を算出する車両総重量算出部12Mとを備えた車両総重量算出手段などの、周知の車両総重量算出手段を用いることができる。
なお、本例では、前側の4本のタイヤT1〜T4を従動輪とし、後側の8本のタイヤT5〜T12を駆動輪とした。
微分加速度波形演算手段14は、加速度波形抽出手段13で抽出された加速度波形を時間微分して微分加速度波形を求める。
図3(a)は、加速度センサー11で検出した径方向加速度波形の一例を示す図で、横軸は時間[sec]、縦軸は加速度の大きさ[G]である。加速度波形では、同図の左側の丸印に示す踏み込み側の接地端(以下、踏み込み端Efという)右側の丸印に示す蹴り出し側の接地端(以下、蹴り出し端Ekという)の2つの接地端において加速度の大きさが0となる。
また、図3(b)は、図3(a)に示した加速度波形を微分して得られた微分加速度波形を示す図で、横軸は時間[sec.]、縦軸は微分加速度の大きさ[G/sec.]である。同図に示すように、微分加速度波形には、踏み込み端Efと蹴り出し端Ekとに大きなピークが出現する。
タイヤの接地時間Tcは、加速度波形のゼロクロス点である踏み込み端Efの位置と蹴り出し端の位置Ekとの時間間隔であるが、ゼロクロス点の間隔を正確に求めるのは難しいので、本例では、微分加速度波形における2つのピーク位置である踏み込み側のピーク位置と蹴り出し側のピーク位置との時間間隔を接地時間Tcとした。
なお、本例では、図4に示すように、接地時間Tcに加えて回転時間Trも算出するので、少なくともタイヤ2回転分以上の微分加速度波形を求めることが好ましい(実際には、少なくとも2つの踏み込み側のピーク位置、もしくは、少なくとも2つのと蹴り出し側のピーク位置を検出できればよい)。
具体的には、接地時間算出部16aは、図4に示す微分加速度波形に出現する踏み込み側のピーク位置と蹴り出し側のピーク位置との時間間隔を算出し、これを接地時間Tckとして接地時間比演算部16cに送る。
回転時間算出部16bは、時間的に隣接する2つの踏み込み側のピークの間の時間間隔、もしくは、2つの蹴り出し側のピークの時間間隔を算出し、これを回転時間Trkとして接地時間比演算部16cに送る。
接地時間比演算部16cでは、前記算出された接地時間Tckと回転時間Trkとを用いて、接地時間比CTRk=Tck/Trkを算出し、荷重推定手段17に送る。
接地時間Tck、回転時間Trk、及び、接地時間比CTRkは、タイヤTk毎に求める。
荷重推定手段17では、接地時間比演算手段16で演算された各タイヤTkの接地時間比CTRk、荷重wkの推定を行うタイヤである対象タイヤ(タイヤTk)の最大負荷能力M、車両総重量算出手段12で算出された車両総重量W、及び、予め求めておいた最大負荷能力比率Mk[%]=wk/Mの接地時間比CTRkに対する変化率aから、下記の式(1),(2)を用いて、タイヤTkに作用する荷重wkを推定する。
Mk[%]=(wk/M)×100=a×CTRk+b ……(1)
W=w1+w2+……+wn ……(2)
なお、上記aは、Mk[%]を、一次関数a×CTRk+bで近似としたときの傾きで、タイヤサイズにより決まる最大負荷能力Mkとともに、荷重推定手段17の図示しないメモリーに記憶されているものとする。
また、最大負荷能力比率Mk[%]は、上記のように、タイヤTkに作用する荷重wkを、タイヤTkの最大負荷能力Mで正規化した値である。
まず、車両1の各タイヤT1〜T12に装着された加速度センサー101〜112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内面におけるタイヤ径方向加速度を検出するとともに、車両総重量算出手段12にて車両1の総重量を算出し、検出されたタイヤ径方向加速度のデータと、算出された車両1の総重量とを送信器7から車体側に配置された演算部10Bに送信する(ステップS11)。
演算部10Bでは、加速度センサー101〜112から連続して出力されるタイヤトレッド3に作用するタイヤ径方向加速度の大きさを表す信号から加速度波形を抽出する(ステップS12)。
次に、抽出された加速度波形を時間微分して微分加速度波形を求めた後、微分加速度波形から踏み込み端Ef側のピーク位置と蹴り出し端Ek側のピーク位置、及び、タイヤ1回転後の蹴り出し端Ek側のピーク位置を検出する(ステップS13)。
そして、踏み込み端Ef側のピーク位置と蹴り出し端Ek側のピーク位置との時間間隔から接地時間Tckを算出するとともに、隣接する2つの蹴り出し端Ek側のピーク位置の時間間隔から回転時間Trkを算出し(ステップS14)た後、接地時間Tckと回転時間Trkとの比である接地時間比CTRk=Tck/Trkを、タイヤTk(k=1〜12)毎に演算する(ステップS15)。
同図に示すように、接地時間比CTRkと荷重wkとは、ほぼ線形の関係を有する。すなわち、接地時間比CTRkと荷重wkとは、以下の式(3)で示す近似式で表せる。
wk=mk×CTRk+ck ……(3)
したがって、予めタイヤサイズ毎に近似式(3)で表せるマップを作成し、このマップと算出された接地時間比CTRkから、タイヤTkの荷重wkを推定することができる。
しかしながら、そのためには、接地時間比CTRkと荷重wkとの関係を示すマップをタイヤサイズ毎に作成する必要がある。
そこで、荷重wkに代えて、対象タイヤTkに作用する荷重wkを、ロードインデックスで定められた既知のタイヤ情報である最大負荷能力Mkで正規化した値である最大負荷能力比率Mk[%]=(wk/Mk)×100用いて、図6に示した接地時間比CTRと実荷重wとの関係を、図7に示すような、接地時間比CTRに対する最大負荷能力比率Mk[%]との関係に補正する。
同図に示すように、接地時間比CTRに対する最大負荷能力比率Mk[%]の傾きaは、タイヤサイズに拠らず一定なので、最大負荷能力比率Mk[%]を、以下の式(1)で示す近似式(一次関数の式)に変換することができる。
Mk[%]=(wk/M)×100=a×CTRk+b ……(1)
式(1)において、傾きaはタイヤサイズに拠らない値で、切片bは、後述するように、最大負荷能力Mと、車両総重量Wと、傾きaと、ステップS15で求めた接地時間比CTR1〜CTR12から求められる。
W=w1+w2+……+wn ……(2)
具体的には、式(1)を以下のように変形して、式(2)に代入する。
wk=/(M/100)・(a×CTRk+b)……(1)’
タイヤTの総本数は、n=12なので、
W=(M/100)・{a×(CTR1+CTR2+……+CTR12)+12b}
……(2)’
最大負荷能力Mと傾きaとは既知で、車両総重量Wは車両総重量算出手段12で算出した値、接地時間比CTR1〜CTR12は加速度センサー101〜112の出力から算出された値なので、式(2)’から切片bを求めることができる。
ステップS17では、上記式(1)に戻って、傾きaと切片bと、ステップS15で求めた接地時間比CTRkとから、タイヤTkに作用する荷重wkを推定する。
これにより、予め、接地時間比CTRkと荷重wkとの関係を示すマップを作成することなく、対象タイヤTkに作用する荷重wkを推定することができる。
なお、荷重wkを推定するタイヤTkは、従動輪(タイヤT1〜T4)のみであってもよいし、駆動輪(タイヤT5〜T12)のみであってもよい。また、特定のタイヤTkの荷重wkのみを推定してもよいし、全てのタイヤTkの荷重wkを推定してもよい。
5 ホイールリム、6 タイヤ気室、7 送信機、
10 タイヤ荷重推定装置、10A センサー部、10B 演算部、
11 加速度センサー、12 車両総重量算出手段、13 加速度波形抽出手段、
14 微分加速度波形演算手段、15 ピーク位置算出手段、
16 接地時間比演算手段、16a 接地時間算出部、16b 回転時間算出部、
16c 接地時間比演算部、17 荷重推定手段。
Claims (3)
- 車両に搭載されたタイヤに作用する荷重を推定する方法であって、
前記車両の各タイヤのタイヤトレッドの内面側にそれぞれ配置された加速度センサーの出力から、各タイヤのタイヤ径方向加速度波形を検出するステップと、
車両総重量を算出するステップと、
前記各タイヤのタイヤ径方向加速度波形を微分して微分加速度波形を求めるステップと、
前記微分加速度波形からタイヤの接地時間と回転時間とを算出するステップと、
前記接地時間と前記回転時間との比である接地時間比を前記各タイヤ毎に演算するステップと、
前記演算された各タイヤの接地時間比、荷重の推定を行うタイヤである対象タイヤの最大負荷能力、前記算出された車両総重量、及び、予め求めておいた、最大負荷能力比率を接地時間比の一次関数で近似したときの傾きから、前記対象タイヤに作用する荷重を推定するステップとを備え、
前記対象タイヤの最大負荷能力比率が、前記対象タイヤに作用する荷重を前記対象タイヤの最大負荷能力で正規化した値であることを特徴とするタイヤ荷重推定方法。 - 前記荷重を推定するステップでは、
nをタイヤの総数としたとき、
前記対象タイヤTkに作用する荷重wkを、
前記対象タイヤTkの最大負荷能力比率Mk[%]と前記対象タイヤTkの接地時間比CTRkとの関係を示す以下の式(1)と、荷重wkの総和と車両総重量Wの関係を示す以下の式(2)とから求めることを特徴とする請求項1に記載のタイヤ荷重推定方法。
Mk[%]=(wk/M)×100=a×CTRk+b ……(1)
W=w1+w2+……+wn ……(2)
M;対象タイヤTkの最大負荷能力
- 車両に搭載されたタイヤに作用する荷重を推定する装置であって、
車両の各タイヤのタイヤトレッドの内面側に配置されて前記タイヤのタイヤ径方向加速度をそれぞれ検出する加速度センサーと、
車両総重量を算出する車両総重量算出手段と、
前記各加速度センサーの出力信号から、接地面近傍を含むタイヤ径方向加速度波形をタイヤ毎に抽出する加速度波形抽出手段と、
前記タイヤ径方向加速度波形を微分して微分加速度波形を求める微分演算手段と、
前記微分加速度波形に出現する2つの接地端部のピーク位置である踏み込み端側ピーク位置と蹴り出し端側ピーク位置とを検出するピーク位置検出手段と、
前記踏み込み端側ピーク位置と蹴り出し端側ピーク位置との間隔である接地時間を算出する接地時間算出手段と、
前記タイヤ径方向加速度波形における隣接する2つの踏み込み端側ピーク位置の間隔、もしくは、隣接する2つの蹴り出し端側ピーク位置の間隔から、当該タイヤが1回転する時間である回転時間を算出する回転時間算出手段と、
前記接地時間と回転時間との比である接地時間比を前記各タイヤ毎に演算する接地時間比演算手段と、
前記演算された各タイヤの接地時間比、荷重の推定を行うタイヤである対象タイヤの最大負荷能力、前記算出された車両総重量、及び、予め求めておいた、最大負荷能力比率を接地時間比の一次関数で近似したときの傾きから、前記対象タイヤに作用する荷重を推定する荷重推定手段を備え、
前記対象タイヤの最大負荷能力比率が、前記対象タイヤに作用する荷重を前記対象タイヤの最大負荷能力で正規化した値であることを特徴とするタイヤ荷重推定装置。
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