WO2005016670A1

WO2005016670A1 - センサ内蔵タイヤ及びタイヤ状態推定方法

Info

Publication number: WO2005016670A1
Application number: PCT/JP2004/011887
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Morinaga
Original assignee: Kabushiki Kaisha Bridgestone
Priority date: 2003-08-19
Filing date: 2004-08-19
Publication date: 2005-02-24
Also published as: CN1852814A; CN1852814B; US20060201240A1; EP1657082A4; JP4549975B2; EP1657082A1; JPWO2005016670A1; US7568384B2

Abstract

　走行中のタイヤの状態を精度よくかつ安定して推定するため、車両に、タイヤトレッド部のタイヤベルト層より径方向外側で、トレッドブロックの径方向内側に位置するトレッドゴム内に、タイヤ軸方向中心に対して等距離に圧力センサ１１Ａ，１１Ｂを埋設したセンサ内蔵タイヤを搭載し、上記圧力センサ１１Ａ，１１Ｂからの圧力値の継続時間と車輪速センサ１４からの車輪速とを用いて、タイヤ軸方向中心に対して車体側の接地長ＬAと反車体側の接地長ＬBとを検出し、これらの接地長ＬA，ＬBの比である接地長比Ｒ＝ＬA／ＬBを算出してタイヤの発生する横力を推定したり、接地長ＬAと接地長ＬBとの平均値である平均接地長ＬABを算出してタイヤに加わる荷重を求めるようにした。

Description

明細書

センサ内蔵タイヤ及びタイヤ状態推定方法

技術分野

[0001] 本発明は、タイヤトレッド部にセンサを内蔵したセンサ内蔵タイヤと、このタイヤを用いて走行中のタイヤの状態を推定する方法とに関するものである。

背景技術

[0002] 自動車の走行安定性を高めるため、タイヤが発生している横力や荷重、あるいは、タイヤと路面間の摩擦係数 (路面摩擦係数/ )などを精度良く推定し、車両制御へフイードバックすることが求められている。これらの情報により、例えば、 ABSブレーキのより高度な制御等が可能になり、安全性が一段と高まることが予想される。

従来、タイヤをセンサのように用いてタイヤに発生している力を推定する方法としては、例えば、タイヤサイド部を磁化するとともに、タイヤ外部に設置した磁気センサにより上記タイヤサイド部の捩じれ度合を測定し、この測定された捩じれ度合からタイヤの前後力を推定したり、タイヤが横力を受けた際にベルトリング全体が変形することを利用して、上記磁気センサの検出出力の大きさからタイヤに発生している横力を推定する方法が提案されている (例えば、特許文献 1参照)。

特許文献 1 :米国特許第 5, 895， 854号

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] し力しながら、上記従来の方法では、タイヤ前後力については精度良く測定できる、横力に関してはゲインが小さいため精度的に問題があった。また、経時変化により、着磁したタイヤサイド部の磁力が弱くなると推定値が合わなくなり、特に、ゲインが小さい横力の検出は極めて困難であった。

[0004] 本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、横力や荷重などの走行中のタィャの状態を精度良くかつ安定して推定して、車両の走行安全性を向上させることを目的とする。

課題を解決するための手段 [0005] 本発明者らは、鋭意検討の結果、走行中のタイヤに横力が発生した場合には、上記横力の大きさにより、タイヤ踏面の車体側と外側とでは接地長が異なることに注目し、走行中のタイヤの車体側と外側との接地長をそれぞれ検出することにより、横力や荷重が作用した場合のタイヤの状態を精度良く推定することができることを見出し本発明に到ったものである。

詳細には、タイヤに横力が発生すると、トレッドとベルトからなるタイヤは、踏面部においてタイヤ軸方向に力を受ける。このとき、タイヤトレッドリングが変形するため、その接地形状が、図 15 (a) , (b)の模式図に示すように、タイヤ軸方向中心に対して一方の側の接地長が長くなり、他方の側が短くなることが知られている。そこで、このようなタイヤ踏面の挙動を検出することにより、タイヤに加わっている力をモニタリングできるのではないかと考え、幾つかの検出方法を検討して実施した。その結果、タイヤ踏面のタイヤ軸方向中心に対して両側（車体側、反車体側 =外側）に位置する 2点の接地長を計測しこれらの比 (接地長比）と横力の大きさとの関係を調べたところ、上記接地長比と横力の大きさは良好な相関関係を示すことが分力た。特に、この 2点がタイヤ軸方向中心に対して等距離にある場合には極めて良好な相関関係を示す。また、横力が発生した場合でも、上記 2点の接地長の平均値と荷重との間にも良好な相関関係があることから、タイヤに加わる荷重についても精度よく求めることができるしたがって、タイヤトレッド部にセンサを配置して走行中のタイヤの車体側と外側との接地長をそれぞれ検出することにより、横力や荷重などのタイヤ発生力を正確に検出することができ、タイヤの状態を精度良く推定することができる。

なお、この関係はタイヤのグリップ限界近傍でも同様であって、スリップ角が大きくなつて横力が上限値に近くなると、接地長比も横力と同様にある程度の値よりは大きくならない。

[0006] 本願の請求項 1に記載の発明は、走行中のタイヤの状態を検出するためのセンサを内蔵したタイヤであって、タイヤトレッド部に作用する路面からの入力を検出するタィャ入力検出手段を、タイヤベルト層より径方向外側のトレッドゴム内に少なくとも 2つ装着したことを特徴とするものである。請求項 2に記載の発明は、請求項 1に記載のセンサ内蔵タイヤにおいて、上記タイャ入力検出手段の内の 2つを、タイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置にそれぞれ配置したことを特徴とするものである。

請求項 3に記載の発明は、請求項 1または請求項 2に記載のセンサ内蔵タイヤにおいて、上記タイヤ入力検出手段を、トレッドブロック接地部の径方向内側に配置したものである。

請求項 4に記載の発明は、請求項 1一請求項 3のいずれかに記載のセンサ内蔵タィャにおいて、上記タイヤ入力検出手段を、検出方向がタイヤ径方向である圧力センサから構成したものである。

請求項 5に記載の発明は、請求項 1一請求項 3のいずれかに記載のセンサ内蔵タィャにおいて、上記タイヤ入力検出手段を、検出方向がタイヤ周方向である圧力センサから構成したものである。

請求項 6に記載の発明は、走行中のタイヤの状態を推定する方法であって、請求項 1一請求項 5のいずれかに記載のセンサ内蔵タイヤと、車輪速計測手段とを用い、タイヤトレッド部の少なくとも 2箇所の接地長を検出し、上記検出された接地長に基づいて、横力や荷重などのタイヤに発生する力を検出して走行中のタイヤの状態を推定するようにしたことを特徴とするものである。

請求項 7に記載の発明は、請求項 6に記載のタイヤ状態推定方法において、タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長をそれぞれ検出し、上記接地長の比からタイヤの発生する横力を推定するようにしたことを特徴とする。

また、請求項 8に記載の発明は、請求項 6に記載のタイヤ状態推定方法において、タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長をそれぞれ検出し、これらの接地長の平均値からタイヤに加わっている荷重を推定することを特徴とする。

請求項 9に記載の発明は、請求項 7に記載のタイヤ状態推定方法において、タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長をそれぞれ検出し、これらの接地長の平均値からタイヤに加わっている荷重を推定するとともに、この推定された荷重推定値を用いて上記横力推定値を補正するようにしたことを特徴とする。

[0008] 請求項 10に記載の発明は、請求項 6に記載のタイヤ状態推定方法において、上記タイヤ入力検出値の接地前半と接地後半のレベル比と、タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長の比とからタイヤの姿勢角を推定するようにしたことを特徴とする。

請求項 11に記載の発明は、請求項 7に記載のタイヤ状態推定方法において、上記タイヤ入力検出値の接地前半と接地後半のレベル比と、タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長の比とからタイヤの姿勢角を推定するとともに、この推定された姿勢角推定値を用いて上記横力推定値を補正するようにしたことを特徴とする。

[0009] 請求項 12に記載の発明は、請求項 6に記載のタイヤ状態推定方法において、タイャトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長をそれぞれ検出し、上記接地長の比の変化の度合からタイヤがグリップ限界に近づレヽてレ、るかどうかを推定することを特徴とする。

請求項 13に記載の発明は、請求項 6に記載のタイヤ状態推定方法において、タイャトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長をそれぞれ検出し、上記接地長の比の変化の度合からタイヤと路面との間の摩擦係数 (路面摩擦係数)を推定することを特徴とする。

請求項 14に記載の発明は、請求項 13に記載のタイヤ状態推定方法において、駆動輪の車輪速と従動輪の車輪速とからスリップ率を算出し、この算出されたスリップ率に基づレ、て、上記推定された路面摩擦係数を補正するようにしたことを特徴とする。

[0010] また、請求項 15に記載の発明は、走行中のタイヤの状態を推定する方法であって、請求項 1一請求項 5のいずれかに記載のセンサ内蔵タイヤを用いて検出した、タイャトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置におけるタィャ入力検出値の比をモニタリングし、その比が予め設定された閾値を超える時間が所定時間以上継続した場合に、タイヤの片減り摩耗が進行していると推定することを特徴とするものである。発明の効果

[0011] 本発明によれば、タイヤトレッド部に作用する路面からの入力を検出するタイヤ入力検出手段を、タイヤベルト層より径方向外側のトレッドゴム内に少なくとも 2つ装着したセンサを内蔵したタイヤを車両に装着して走行中のタイヤの状態を検出することにより、走行時のタイヤ踏面の挙動、特に、タイヤ軸方向における接地長の違いを検出することができるようにしたので、タイヤの発生する横力を精度良く検出することが可能となる。また、上記接地長から、タイヤ荷重などの走行中のタイヤ状態やタイヤの姿勢角、更には、路面摩擦係数を精度良く推定することが可能となる。また、タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置におけるタイヤ入力検出値の比をモニタリングすることにより、タイヤの片減り摩耗が進行していると推定することちでさる。

[0012] このとき、上記タイヤ入力検出手段の内の 2つを、タイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置にそれぞれ配置することにより、上記接地長を更に精度良く測定することができる。このとき、上記タイヤ入力検出手段を、トレッドブロック接地部の径方向内側に配置すれば、接地圧を正確に測定できるとともに、タイヤ摩擦によるセンサ部の露出を避けることができる。

また、上記推定された横力や荷重などの推定値を車両制御にフィードバックすることにより、車両の走行状態を安定して制御することが可能となる。

図面の簡単な説明

[0013] [図 1]本発明の最良の形態 1に係るタイヤ状態推定装置の構成を示す機能ブロック図である。

[図 2]本発明に係るセンサ内蔵タイヤを示す模式図である。

[図 3]横力と接地長比との関係を示すグラフである。

[図 4]本最良の形態 2に係るタイヤ状態推定装置の構成を示す機能ブロック図である [図 5]荷重と平均接地長との関係を示すグラフである。

[図 6]キャンバー角を変えた時の横力と接地長比との関係を示すグラフである。

[図 7]スリップ角を変えた時の接地圧の時間変化を示すグラフである。 [図 8]キャンバー角を変えた時の接地圧の時間変化を示すグラフである。

[図 9]接地長比と、踏み側の接地圧と蹴り側の接地圧の比の関係を示すグラフである

[図 10]本最良の形態 3に係るタイヤ状態推定装置の構成を示す機能ブロック図である。

[図 11]スリップ角と横力との関係を示すグラフである。

[図 12]スリップ角と接地長比との関係を示すグラフである。

[図 13]接地長比と横力との関係を示すグラフである。

[図 14]スラローム走行時におけるホイール 6分力計出力と横力推定値の時系列波形を示す図である。

[図 15]タイヤ踏面の接地形状を示す模式図である。

符号の説明

[0014] 10 タイヤ状態推定装置、 11A, 11B 圧力センサ、 I lk 接続ケーブル、

12A, 12B 送信機、 13A, 13B バッテリ、 14 車輪速センサ、

15 接地長演算手段、 16 記憶手段、 16M マップ、 17 横力推定手段、

20 センサ内蔵タイヤ、 21 タイヤトレッド部、

21 V トレッドブロック、 22 タイヤベルト層、

発明を実施するための最良の形態

[0015] 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に係るタイヤ状態推定装置 10の構成を示す機能ブロック図で、図 2は本発明によるセンサ内蔵タイヤ 20の模式図である。このタイヤ状態推定装置 10は、センサ内蔵タイヤ 20に埋設された、タイヤトレッド部 21の所定の位置が路面に接し、路面からの入力が発生したことを検出するための入力検出手段である圧力センサ 11A, 11Bと、上記圧力センサ 11A, 11Bの検出データ送信するための送信機 12A, 12Bと、上記圧力センサ 11A, 11B及び上記送信機 12A, 12Bに電力を供給するためのバッテリ 13A, 13Bと、車輪速検出用のギアセンサなどの車輪速計測手段である車輪速センサ 14と、この車輪速センサ 14の出力と圧力センサ 11A, 1 IBの出力とに基づいて、タイヤ 20の回転中の接地時間と車輪速とをそれぞれ算出し、上記接地時間と車輪速とを掛けあわせることにより、上記圧力センサ 11A, 11B が埋設された位置の接地長 L及び接地長 Lをそれぞれ検出する接地長演算手段 1

A B

5と、上記接地長 L及び接地長 Lの比 (接地長比; R = L /L )を算出するとともに、

A B A B

予め記憶手段 16に記憶された接地長比 Rと横力の大きさとの関係を示すマップ 16 Mを用いて、上記算出された接地長比 Rからタイヤ 20の発生する横力を推定する横力推定手段 17とを備えている。

なお、上記圧力センサ 11A, 11Bは特に限定されるものではなぐ例えば、圧電素子や歪ゲージタイプが用いられる。本例では、上記圧力センサ 11 A， 1 IBとして検出方向力タイヤ径方向である圧力センサを用いるとともに、上記圧力センサ 11A, 11B をセンサ内蔵タイヤ 20のタイヤトレッド部 21のタイヤベルト層 22より径方向外側で、トレッドブロック 21Vの接地部の径方向内側に位置するトレッドゴム内に埋設した。

[0016] タイヤ 20に横力が発生すると、タイヤ 20は、図 15に示すように、その接地形状がタィャ軸方向中心に対して一方の側の接地長が長くなり、他方の側が短くなるので、上記圧力センサ 11A, 11Bの配置としては、タイヤ軸方向中心に対して車体側と反車体側にそれぞれ位置することが好ましい。本例では、図 2に示すように、上記圧力センサ 11A, 11Bをタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置にある 2 つの第 2ブロックの径方向内側にそれぞれ配置した。

なお、バッテリ 13A, 13Bの代わりに小型発電装置を用いて圧力センサ 11A, 11B や送信機 12A, 12Bを駆動してもよい。更には、外部から無線給電できるように受信回路を設けて、圧力センサ 11A, 11Bや送信機 12A， 12Bを駆動するようにすれば、上記バッテリ 13A， 13Bを省略することが可能である。

[0017] 次に、上記構成のタイヤ状態推定装置 10を用いてタイヤに発生する横力を推定する方法について説明する。

上記圧力センサ 11A， 1 IBが坦設された位置に対応するトレッドブロック 21Vの接地部が路面に接すると、上記圧力センサ 11A, 11Bにはタイヤ径方向の圧力が作用するので、上記圧力センサ 11A， 11Bからは上記圧力値に相当する出力信号が出力される。上記圧力値の信号は送信機 12A， 12Bから接地長演算手段 15に送られる。一方、車輪速センサ 14からは車輪速が上記接地長演算手段 15に送られる。接地長演算手段 15では、上記出力信号の継続時間を計測するとともに、上記継続時間と車輪速とを乗算することにより、上記圧力センサ 11A， 11Bが坦設された位置に対応するトレッドブロック 21Vの接地長 L及び接地長 Lをそれぞれ算出する。横

A B

力推定手段 17では、上記接地長 Lと接地長 Lとを用いて接地長比 R = L /Lを算

A B A B

出し、予め記憶手段 16に記憶された接地長比 Rと横力の大きさとの関係を示すマツプ 16Mを用いて、上記算出された接地長比 Rからタイヤ 20の発生する横力を推定する。

本例では、上記圧力センサ 11A， 11Bを、図 2に示すように、タイヤ軸方向中心に対して等距離に配設しているので、図 3に示すように、上記算出された接地長比 R = L /Lと横力の大きさとは線形性の高い関係を有しており、また相関性が高い。した

A B

がって、上記接地長比 Rと、上記図 3のデータに基づいて作成されたマップ 16Mとを用いてタイヤ 20の発生する横力を推定するようにすれば、横力を精度良く推定すること力 Sできる。

[0018] このように、本最良の形態 1によれば、車両に、タイヤトレッド部 21のタイヤベルト層 22より径方向外側で、トレッドブロック 21Vの接地部の径方向内側に位置するトレッドゴム内に、検出方向がタイヤ径方向である圧力センサ 11A, 11Bを、タイヤ軸方向中心に対して等距離に埋設したセンサ内蔵タイヤ 20を搭載し、接地長演算手段 15により、上記圧力センサ 11A, 11Bからの圧力値の継続時間と車輪速センサ 14からの車輪速とを用いて、上記タイヤ 20のタイヤ軸方向中心に対して車体側の接地長 Lと

A

反車体側の接地長 Lとを算出し、横力推定手段 17にて、接地長比 R=L /Lを算

B A B

出するとともに、接地長比 Rと横力との関係を示すマップ 16Mを用いて、タイヤ 20の発生する横力を推定するようにしたので、横力を精度良く推定することができる。

[0019] 最良の形態 2.

上記最良の形態 1では、センサ内蔵タイヤ 20のタイヤ軸方向中心に対して車体側の接地長 Lと反車体側の接地長 Lとの比である接地長比 R = L /Lを算出して横

A B A B

力を推定する場合について説明したが、図 4に示すように、荷重推定手段 18を設け、上記接地長 L及び接地長 Lとの平均値である平均接地長 L を算出し、この平均接地長 L を用いて、上記タイヤ 20に加わる荷重を推定するようにすれば、横力とと

AB

もに荷重についても推定するのことのできるタイヤ状態推定装置 10Aを構成することができる。

タイヤ 20に横力が発生すると、図 15に示すように、その接地形状はタイヤ軸方向中心に対して一方の側の接地長が長くなり、他方の側が短くなるため、 1点の接地長のみで荷重を推定しょうとすると、横力の影響が出てしまう。すなわち、同じ荷重が加わっても、横力入力時には一方の接地長が長くなり、他方が短くなる。し力、しながら、平均接地長 L と荷重とは、横力発生中であっても、図 5に示すように、線形性の高い

AB

関係を有しており、また相関性が高い。

そこで、本例では、荷重推定手段 18において、上記接地長演算手段 15で得られたタイヤ軸方向中心に対して車体側の接地長 Lと反車体側の接地長 Lとの平均値

A B

である平均接地長 L を算出し、この算出された平均接地長 L と、上記図 5のデータ

AB AB

に基づいて作成され、予め記憶手段 16に記憶された平均接地長と荷重との関係を示すマップ 16Aとを用いて、タイヤに加わる荷重を求めるようにしている。これにより、横力が発生した場合でもタイヤに加わる荷重を正確に求めることができる。

[0020] 上記タイヤに加わる荷重の変動は、より短い時間で発生するパラメータであるので、例えば、 4輪の荷重配分を推定することにより、車輪の制駆動力を制御して適正な車両姿勢制御を行うことができるので、車両の走行安全性を向上させることができる。また、上記横力はタイヤに加わる荷重によって変化するので、横力補正手段 17Sを設けて、上記推定された荷重に基づいて上記横力推定手段 17で推定された横力を補正するようにすれば、横力の推定精度を更に向上させることができる。

[0021] ところで、上記接地長比 Rと横力との関係は、図 6に示すように、路面に対するタイャの角度である姿勢角（キャンバー角）によっても変わる。すなわち、それぞれのキヤンバ一角では、接地長比と横力とは良い相関を示しているが、キャンバー角が変わると接地長比と横力との関係はずれてしまう。例えば、横力が 0でキャンバー角が 0° の状態では接地長比は 1である力 S、キャンバー角が + 3° では接地長比が約 1. 3になる。すなわち、同じ接地形状でも、スリップ角によるものとキャンバー角によるものとでは、タイヤの捩じれ度合が異なることから、発生する横力も異なる。し力ながら、接地圧の時間変化、すなわち、上記圧力センサ 11A, 11Bで検出された圧力検出値 Pあるいは圧力検出値 Pの時間変化をみると、図 7に示すように、ス

A B

リップ角が大きくなると、その接地長が大きい側の接地圧は接地前半 (踏み側）では大きぐ接地後半 (蹴り側）では小さくなる。一方、キャンバー角が大きくなつた場合には、図 8に示すように、接地前半と後半とでの接地圧は殆ど変わらない。そこで、接地前半の接地圧に対する接地後半の接地圧の比である接地圧比を算出して、接地長比 Rと上記接地圧比との関係をグラフにすると、図 9に示すように、キャンバー角を変ィ匕させたグラフは、キャンバー角 0° のグラフをほぼ水平移動したものになる。すなわち、本グラフ上では、ある時点からキャンバー角が高くなれば右方向へ、スリップ角が高くなれば右上方向に動くことになる。したがって、本グラフを用いれば、接地長比 R と接地圧比の値から、キャンバー角及びスリップ角を推定することが可能となる。また、この推定されたキャンバー角を用いて、接地長比 Rから求めた横力を補正するようにすれば、タイヤ 20に発生する横力を精度よく推定することができる。

更に、 4輪のキャンバー角がわかれば、車輪のキャンバー角に加えて路面の傾斜具合も推定できるので、これを車両の姿勢制御に適用すれば、車両の走行安定性を向上させることができる。

最良の形態 3.

最良の形態 1, 2では、圧力センサ 11A, 11Bからの圧力値の継続時間と車輪速センサ 14からの車輪速とを用いて接地長比 R=L /Lや平均接地長 L を算出して横

A B AB

力や荷重を推定するタイヤ状態推定装置 10， 10Aについて説明したが、図 10に示すように、上記タイヤ状態推定装置 10に、グリップ力判定手段 19を設けて、横力推定手段 17で算出された接地長比 R=L /Lの変化の度合からタイヤがグリップ限界

A B

に近づレ、てレ、るかを推定するようにしてもょレ、。

横力が最大に近づいているとき、すなわち、タイヤグリップ限界に近づいていることを判定することは、車両制御あるいは運転者への警告として有用である。本発明では接地長比 R=L /Lをモニタリングしているので、グリップ力判定手段 19にて、上記

A B

接地長比 R=L /Lの変化の度合が予め設定された閾値を超えたときにタイヤがグ

A B

リップ限界に近づいていると判定するとともに、上記判定結果に従って適正な車両姿勢制御を行ったり、別途、運転者への警告信号を発する装置を構成して運転者に警告することにより、車両の走行安全性を確保することができる。

なお、上記判定としては、同時に操舵角や車速を検出しておき、これらの値が増加しているにもかかわらず接地長比 R=L /Lが増加しなくなつてきたらタイヤがグリツ

A B

プ限界に近づいていると判定するようにしてもよい。

[0023] ところで、上記接地長比 R=L /Lの変化の度合をモニタリングし、タイヤがグリツ

A B

プ限界に近づいていると判定した際に、その接地長比 Rが所定の値より小さい場合には限界グリップ力が小さぐしたがって、タイヤと路面間の摩擦係数が低いと考えられる。そこで、予め、路面摩擦係数の異なる様々な路面において限界接地長比を求めておくことで路面摩擦係数を推定することができる。この路面摩擦係数の情報は A BSブレーキや車体制御に有用であるので、上記接地長比 Rの変化の度合から推定された路面摩擦係数をフィードバックすることにより、車両の走行安定性を更に向上させること力 Sできる。また、低摩擦係数路面においては、例えば、操舵角に対して接地長比 Rの変化の度合が小さい、すなわち、横力の変化の度合が小さくなるので、この現象を利用して路面摩擦係数を判断してもよい。

但し、タイヤは摩擦円の法則に従うことが知られている。すなわち、前後スリップ率が高くなると、タイヤ踏面内のすべり領域が増大し限界横力が低下する。これにより、接地長比 R=L /Lの限界値も低くなるので、駆動輪の車輪速と従動輪の車輪速と

A B

力スリップ率を算出し、この算出されたスリップ率に基づいて、上記推定された路面摩擦係数を補正することが好ましレヽ。

[0024] また、タイヤが片減り摩耗していく過程では、上記圧力センサ 11A, 11Bで検出された圧力検出値 P及び圧力検出値 Pとが異なってくるので、上記圧力検出値 P及

A B A

び圧力検出値 Pとの比 S = P /Pをモニタリングしておき、上記比 Sが予め設定され

B A B

た閾値を超える時間が所定時間以上継続した場合に、タイヤの片減り摩耗が進行していると推定することができる。したがって、片減り摩耗が進行していると推定される場合には、運転者への警告信号を発する装置を構成して運転者に警告することにより、メンテナンスを促し、車両運動性能の低下に伴う事故を未然に防止することができる。 [0025] なお、上記最良の形態 1一 3では、圧力センサ 11A, 11Bをタイヤトレッド部 21のトレッドブロック 21Vのうち、軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置である 2つの第 2ブロックの径方向内側にそれぞれ配置した力これに限るものではなぐショルダ一部のブロックなど、タイヤの幅やブロック形状等により適宜決定されるものである。なお、圧力センサ 11A， 11Bの坦設位置としては、剛体であるタイヤベルト層 2 2と路面間のトレッドゴム内に埋設することが好ましいが、摩擦によるセンサ部の露出を避けるためには、できるだけタイヤベルト層 22に近い位置が好ましい。

また、圧力センサ 11A， 1 IBの個数は 2個に限るものではなぐ例えば、周上に 2箇所の合計 4個のセンサを用いるなど、センサ個数を増やすことにより、精度や応答性を向上させることができる。

[0026] また、上記例では、検出方向がタイヤ径方向である圧力センサを用いた力検出方向がタイヤ周方向である圧力センサを用いても同様の効果を得ることができる。すなわち、本発明では、接地長を検出する際に圧力センサを用いているが、良く知られているように、接地部では周方向剪断力が発生するために、圧力センサの検出方向を周方向としても、接地状態に応じた出力が発現する。したがって、適切な波形処理によって、高い精度の接地長検出が可能となる。また、接地部前半/後半の接地圧比、あるいは、片ベり摩耗に至る過程における 2つの圧力センサの出力比も、検出方向が周方向の時と同様な傾向となるので、周方向用のマップさえ適正に作成すれば、検出方向が径方向である場合と同様な、本発明の推定が可能である。

実施例

[0027] 図 2に示す形態の、サイズ 185/70R14のセンサ内蔵タイヤを用レ、、フラットべノレト試験機上でスリップ角を変化させながら横力及び接地長の測定を行った。なお、タイャの内圧は 200kPa、荷重は 4kN、走行速度は 30km/hrとし、接地長比は第 2ブロック部にて圧力センサを用いて測定した。

図 11及び図 12は、それぞれ、スリップ角に対する横力と接地長比との関係を示すグラフである。図 13に示すように、横軸を接地長比とし、縦軸を横力としたグラフを作成すると、接地長比と横力とはグリップ限界近傍までかなりよい直線相関性を有している。なお、速度やタイヤサイズを変えても同様の結果が得られた。

これにより、タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長をそれぞれ検出し、上記接地長の比を求めることにより、タイヤの発生する横力を精度良く推定できることが確認された。

[0028] また、同タイヤを市販のホイール 6分力計に取りつけ、更に、本タイヤホイールを乗用車の左前輪に装着し、同タイヤの出力による荷重推定値及び横力推定値をホイ一ル 6分力計出力値と比較した。走行はスラローム試験及び円旋回試験を実施した。図 14は、スラローム走行時におけるホイール 6分力計出力と横力推定値の時系列波形を示す図で、実線は横力推定値、破線はホイール 6分力計出力の時系列波形である。図から明らかなように、横力推定値の波形とホイール 6分力計出力値の波形とは略一致していることがわかる。また、スラローム走行時における荷重推定値、及び、円旋回走行時における横力推定値、荷重推定値についても、ホイール 6分力計出力値と非常によい相関を示すことが確認された。

すなわち、タイヤ姿勢角が変化する実際の車両装着状態においても、本発明が有効であることが明らかになった。

産業上の利用可能性

[0029] 以上説明したように、本発明によれば、タイヤ踏面の幅方向における少なくとも 2箇所の入力を検出するタイヤ入力検出手段を装着し、上記接地長を精度良く検出することができるセンサ内蔵タイヤを用いることにより、タイヤの発生する横力やタイヤに加わる荷重やタイヤの片減り摩耗などのタイヤ状態や、タイヤと路面との間の摩擦係数を精度良く推定することができる。したがって、上記情報を車両制御へフィードバックすることにより、車両の走行安定性を格段に向上させることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 走行中のタイヤの状態を検出するためのセンサを内蔵したタイヤであって、タイヤトレッド部に作用する路面からの入力を検出するタイヤ入力検出手段を、タイヤベルト層より径方向外側のトレッドゴム内に少なくとも 2つ装着したことを特徴とするセンサ内蔵タイヤ。

[2] 上記タイヤ入力検出手段の内の 2つを、タイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置にそれぞれ配置したことを特徴とする請求項 1に記載のセンサ内蔵タイヤ。

[3] 上記タイヤ入力検出手段を、トレッドブロック接地部の径方向内側に配置したことを特徴とする請求項 1または請求項 2に記載のセンサ内蔵タイヤ。

[4] 上記タイヤ入力検出手段を、検出方向がタイヤ径方向である圧力センサから構成したことを特徴とする請求項 1一請求項 3のいずれかに記載のセンサ内蔵タイヤ。

[5] 上記タイヤ入力検出手段を、検出方向がタイヤ周方向である圧力センサから構成したことを特徴とする請求項 1一請求項 3のいずれかに記載のセンサ内蔵タイヤ。

[6] 請求項 1一請求項 5のいずれかに記載のセンサ内蔵タイヤと、車輪速計測手段とを用レ、、タイヤトレッド部の少なくとも 2箇所の接地長を検出し、上記検出された接地長に基づいて走行中のタイヤの状態を推定するようにしたことを特徴とするタイヤ状態推定方法。

[7] タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長をそれぞれ検出し、上記接地長の比からタイヤの発生する横力を推定することを特徴とする請求項 6に記載のタイヤ状態推定方法。

[8] タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長をそれぞれ検出し、これらの接地長の平均値からタイヤに加わっている荷重を推定することを特徴とする請求項 6に記載のタイヤ状態推定方法。

[9] タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長をそれぞれ検出し、これらの接地長の平均値からタイヤに加わっている荷重を推定するとともに、この推定された荷重推定値を用いて上記横力推定値を補正するようにしたことを特徴とする請求項 7に記載のタイヤ状態推定方法。

[10] 上記タイヤ入力検出値の接地前半と接地後半のレベル比と、タイヤトレッド部のタイャ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長の比とからタィャの姿勢角を推定することを特徴とする請求項 6に記載のタイヤ状態推定方法。

[11] 上記タイヤ入力検出値の接地前半と接地後半のレベル比と、タイヤトレッド部のタイャ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長の比とからタィャの姿勢角を推定するとともに、この推定された姿勢角推定値を用いて上記横力推定値を補正するようにしたことを特徴とする請求項 7に記載のタイヤ状態推定方法

[12] タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長をそれぞれ検出し、上記接地長の比の変化の度合からタイヤがグリップ限界に近づいているかどうかを推定するようにしたことを特徴とする請求項 6に記載のタィャ状態推定方法。

[13] タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長をそれぞれ検出し、上記接地長の比の変化の度合力タイヤと路面間の摩擦係数を推定することを特徴とする請求項 6に記載のタイヤ状態推定方法。

[14] 駆動輪の車輪速と従動輪の車輪速とからスリップ率を算出し、この算出されたスリップ率に基づいて、上記推定された路面摩擦係数を補正するようにしたことを特徴とする請求項 13に記載のタイヤ状態推定方法。

[15] 請求項 1一請求項 5のいずれかに記載のセンサ内蔵タイヤを用いて検出した、タイャトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置におけるタィャ入力検出値の比をモニタリングし、その比が予め設定された閾値を超える時間が所定時間以上継続した場合に、タイヤの片減り摩耗が進行していると推定することを特徴とするタイヤ状態推定方法。