WO2006101191A1

WO2006101191A1 - タイヤスリップ角の推定方法及びセンサ付タイヤ

Info

Publication number: WO2006101191A1
Application number: PCT/JP2006/305921
Authority: WO
Inventors: Go Nagaya
Original assignee: Kabushiki Kaisha Bridgestone
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2006-09-28
Also published as: US20090055040A1; JP5121445B2; EP1862425A1; EP1862425A4; EP1862425B1; JPWO2006101191A1

Abstract

　センサ付タイヤ２０のインナーライナー部２２で、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第１及び第２の歪ゲージ１１ａ，１１Ｂから成るセンサ対を配置してタイヤトレッドの歪量を計測し、上記センサ対１１で計測された歪波形を時間微分して得られた歪速度波形から、タイヤトレッドが路面との接触部に進入する際に発生する歪速度のピーク値である踏込み時歪速度をそれぞれ検出してこれを変形速度の指標とするとともに、上記センサ対で検出された変形速度の指標の比と、記憶手段１５に記憶されている、予め求められた変形速度の指標の比とタイヤスリップ角との関係を示すマップ１５Ｍとを用いて、走行状態の車輌のスリップ角を推定することにより、走行中の車輌のタイヤスリップ角を精度よく推定することができるようにした。

Description

明細書

タイヤスリップ角の推定方法及びセンサ付タイヤ

技術分野

[0001] 本発明は、走行中の車輛のタイヤスリップ角を推定する方法と、タイヤスリップ角を推定するためのセンサを搭載したセンサ付タイヤ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、タイヤに発生しているスリップ角などのタイヤ状態を精度良く推定し、車輛制御へフィ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、車体制御装置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。

上記タイヤのスリップ角を推定する方法としては、操舵角度、車速、ョーレート、横加速度からスリップ角を推定する方法や、超音波のドップラー効果を利用して上記スリップ角を推定する方法の他に、光学式の非接触速度計を用いたり、 GPSの位置情報を用いてスリップ角を算出する方法などが提案されている（例えば、特許文献 1, 2 参照)。

特許文献 1 :特開 2003— 16543号公報

特許文献 2 :特開平 8— 183433号公報

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、上記操舵角度、車速、ョーレート、横加速度からスリップ角を推定する方法では、センサの誤差や路面変化等の外乱の影響を強く受けることから、スリップ角の推定精度を高くするためには複雑な補正が必要になると、つた問題点があつた o

また、超音波センサなどの非接触センサを用いて車体力も路面を直接観測してスリップ角を算出する方法では、検出能力が路面状態に大幅に影響されるといった問題点があり、特に、正確なスリップ角の推定が必要とされる濡れた路面、氷路、雪路のような路面状態では検出能力が低下するといつた欠点がある。 [0004] 本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、タイヤスリップ角を精度よく推定する方法と、上記スリップ角を推定するためのセンサ付タイヤを提供し、運転者がより安全に自動車を操作し得るようにすることを目的とする。

課題を解決するための手段

[0005] 本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、タイヤが接地する際の、タイヤレッド部の車体側での変形速度の大きさと外側での変形速度の大きさとを比較することにより、走行中のタイヤに加えられるスリップ角を精度よ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。

すなわち、本願の請求項 1に記載の発明は、タイヤトレッド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面開始点の変形速度の指標をそれぞれ検出し、これらの変形速度の指標を比較して、タイヤに加えられるスリップ角を推定する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に記載のタイヤスリップ角の推定方法において、タイヤインナーライナ一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 1対もしくは複数対のセンサを配置し、これらのセンサの検出信号に基づいて上記変形速度の指標を検出するようにしたものである。

[0006] 請求項 3に記載の発明は、請求項 1に記載のタイヤスリップ角の推定方法において、上記センサ対を複数とするとともに、上記変形速度の指標に加えて、タイヤトレッド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変形量の指標をそれぞれ検出して、上記変形量の指標に基づいて、上記変形速度の指標から推定したスリップ角の推定値を補正し、キャンバー角が付与されてヽる場合のスリップ角を推定するようにしたものである。

請求項 4に記載の発明は、請求項 3に記載のタイヤスリップ角の推定方法において、上記変形量の指標を、上記センサ対のうち、タイヤ軸方向中心に対して外側に位置する少なくとも 1対のセンサの検出信号に基づいて検出するようにしたものである。

[0007] 請求項 5に記載の発明は、請求項 2または請求項 4に記載のタイヤスリップ角の推定方法にぉ、て、上記センサを歪ゲージとしたものである。

請求項 6に記載の発明は、請求項 5に記載のタイヤスリップ角の推定方法において、上記歪ゲージの歪検出方向をタイヤ周方向とするとともに、検出された歪波形を時間微分して得られた歪速度波形の、タイヤトレッドが回転に伴、路面との接触部に進入する際に発生するピーク値を検出し、このピーク値を上記変形速度の指標としたものである。

請求項 7に記載の発明は、請求項 5に記載のタイヤスリップ角の推定方法において、上記歪ゲージの歪検出方向をタイヤ周方向とするとともに、検出された歪波形において、タイヤトレッドが回転に伴い路面との接触部に進入する際の接触圧が最大となる点で発生するピーク値を検出し、このピーク値を上記変形量の指標としたものである。

請求項 8に記載の発明は、請求項 2または請求項 4に記載のタイヤスリップ角の推定方法にぉ、て、上記センサを振動センサまたは圧電フィルムまたは圧電ケーブルとしたものである。

請求項 9に記載の発明は、請求項 1〜請求項 8のいずれかに記載のタイヤスリップ角の推定方法において、上記センサの検出方向をタイヤ周方向とするとともに、検出されたセンサ波形の、タイヤトレッドが回転に伴い路面との接触部に進入する際に発生するピークと脱出する際のピークとの間の時間差を検出して、このピーク間の時間差を接地長さの指標としたものである。

請求項 10に記載の発明は、請求項 9に記載のタイヤスリップ角の推定方法において、タイヤトレッド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さの指標をそれぞれ検出して、上記接地長さの指標の平均値を算出し、この接地長さの指標の平均値から、タイヤに発生している荷重、あるいは荷重の変動度合を推定するようにしたものである。

請求項 11に記載の発明は、請求項 10に記載のタイヤスリップ角の推定方法において、ホイール部あるいはタイヤ部においてタイヤ内圧値を検出し、上記内圧値を用いて、上記荷重の推定値を補正するようにしたものである。

請求項 12に記載の発明は、請求項 10または請求項 11に記載のタイヤスリップ角の推定方法において、上記推定された荷重値を用いて上記タイヤスリップ角の推定値を補正するようにしたものである。請求項 13に記載の発明は、請求項 1〜請求項 12のいずれかに記載のタイヤスリツプ角の推定方法において、車輛に車輪速センサを搭載するとともに、上記車輪速センサの情報を用いて上記タイヤスリップ角の推定値を補正するようにしたものである。

[0009] また、請求項 14に記載の発明は、タイヤの状態を検出するためのセンサを装着して成るセンサ付タイヤであって、タイヤトレッドのインナーライナ一部の、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、当該位置における接地面開始点の変形速度の指標、もしくは、変形速度の指標と変形量の指標とを検出するための 1対もしくは複数対のセンサがそれぞれ配置されて、ることを特徴とするものである。請求項 15に記載の発明は、請求項 14に記載のセンサ付タイヤにおいて、上記センサを歪ゲージとしたものである。

請求項 16に記載の発明は、請求項 14に記載のセンサ付タイヤにおいて、上記センサを振動センサまたは圧電フィルムまたは圧電ケーブルとしたものである。

請求項 17に記載の発明は、請求項 14〜請求項 16のいずれかに記載のセンサ付タイヤにおいて、上記センサを、タイヤ回転方向の 1ケ所で、タイヤ軸方に略直線的に配置したことを特徴とするものである。

請求項 18に記載の発明は、請求項 14〜請求項 17のいずれかに記載のセンサ付タイヤにおいて、上記センサ対を、タイヤ周方向の少なくとも 2ケ所以上に配置したことを特徴とするものである。

発明の効果

[0010] 本発明によれば、タイヤインナーライナ一部などのタイヤ内面側の、タイヤトレッド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、歪センサや振動センサなどを一対もしくは複数対配置して、タイヤトレッドの歪状態や振動状態などを測定し、当該位置における接地面開始点の変形速度の指標をそれぞれ検出し、上記の変形速度の指標を用いて算出されるタイヤトレッドの車体側と外側の変形速度比、もしくは、タイヤ曲げ速度などから、タイヤに加えられるスリップ角を推定するようにしたので、路面状態に影響されることなぐタイヤスリップ角を精度よく推定することができる。

このとき、上記センサにより、タイヤトレッドが回転に伴い路面との接触部に進入する際に発生するピークと脱出する際のピークとの間の時間を検出し、このピーク間の時間差から求められるそれぞれの接地長さの指標を用いて上記タイヤスリップ角の推定値を補正したり、上記接地長さの指標の平均値から、タイヤに発生している荷重、あるいは荷重の変動度合を推定し、この荷重、あるいは荷重の変動度合の推定値を用いて上記推定されたタイヤスリップ角を補正すれば、スリップ角の推定精度を更に向上させることができる。

[0011] また、上記センサ対を複数とするとともに、上記変形速度の指標に加えて、タイヤトレッド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変形量の指標をそれぞれ検出して、上記変形量の指標に基づいて、上記変形速度の指標から推定されたスリップ角の推定値を補正するようにすれば、キャンバー角が付与されている場合でもタイヤに加えられるスリップ角の推定精度を更に向上させることができる。

このとき、上記センサ対のうち、タイヤ軸方向中心に対して外側に位置する少なくとも 1対のセンサの検出信号の、タイヤトレッドが回転に伴って路面との接触部に進入する際の接触圧が最大となる点で発生するピーク値を検出し、このピーク値を用いて上記変形量の指標を求めるようにすれば、キャンバー角が小さい場合でも、変形量の指標を精度よく推定することができる。

図面の簡単な説明

[0012] [図 1]本発明の最良の形態 1に係るスリップ角推定装置の構成を示すブロック図である。

[図 2]本発明の最良の形態 1に係るセンサ付タイヤの模式図である。

[図 3]トレッドリングの変形と歪速度波形の関係を示す図である。

[図 4]踏込み時のトレッドリングの変形と歪速度波形との関係を示す図である。

[図 5]タイヤ踏面の接地形状を示す模式図である。

[図 6]スリップ角付加時の歪速度波形を示す図である。

[図 7]スリップ角変化に伴う踏込み時の歪速度変化を示す図である。

[図 8]スリップ角と踏込み時の歪速度比の関係を示す図である。

[図 9]スリップ角変化に伴う平均接地長さの指標の変化を示す図である。 [図 10]荷重補正後のスリップ角と踏込み時の歪速度比の関係を示す図である。

[図 11]本発明の最良の形態 2に係るスリップ角推定装置の構成を示すブロック図である。

[図 12]本発明の最良の形態 2に係るセンサ付タイヤの模式図である。

[図 13]トレッドリングの変形と歪速度波形の関係を示す図である。

[図 14]キャンバー角付与時のトレッドリングの変形と歪波形との関係を示す図である。

[図 15]スラローム走行時の歪速度波形と計測スリップ角の時間変化を示す図である。

[図 16]スラローム走行時の各部の曲げ速度と総曲げ速度、及び、計測スリップ角の時間変化を示す図である。

[図 17]キャンバー補正値と実測対地キャンバー角の時間変化を示す図である。

[図 18]スラローム走行時の車輪速度と荷重指標の時間変化を示す図である。

[図 19]キャンバー角、荷重、速度補正後のスリップ角推定値の時間変化を示す図である。

符号の説明

[0013] 10 スリップ角推定装置、 11 センサ対、 11A, 11B 歪ゲージ、

12 ピーク算出手段、 13 変形速度指標算出手段、 14 スリップ角推定手段、

15 記憶手段、 15M マップ、 16 接地長さ算出手段、 17 荷重推定手段、

18 荷重推定値補正手段、 18P 内圧センサ、 19 スリップ角補正手段、

20, 20Z センサ付タイヤ、 21 タイヤトレッド、 22 インナーライナ一部、

23 ホイール、 24 タイヤ気室側、 25 ベルト、

30 スリップ角推定装置、 31 第 1のセンサ対、 32 第 2のセンサ対、

33 第 3のセンサ対、 31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b 歪ゲージ、 34 ピーク検出手段、 35 変形速度指標算出手段、 36 曲げ速度算出手段、

37 キャンバー補正値算出手段、 38 スリップ角推定手段、 39 記憶手段、

39M マップ、 40 車輪速センサ、 41 接地長さ算出手段、 42 荷重推定手段、 43 荷重推定値補正手段、 44 スリップ角補正手段。

発明を実施するための最良の形態

[0014] 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に係るスリップ角推定装置 10の構成を示すブロック図で、図 2は本発明によるセンサ付タイヤ 20の模式図である。各図において、 11A, 11Bは路面力もタイヤトレッド 21への入力により変形するインナーライナ一部 22の歪量をそれぞれ計測する第 1及び第 2の歪ゲージで、この第 1及び第 2の歪ゲージは、センサ付タイヤ 20のインナーライナ一部 22の車体側と外側とに、タイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称な位置になるようにそれぞれ配置される。上記第 1及び第 2の歪ゲージ 11A, 11Bにより、本発明のセンサ対 11を構成する。

また、 12は上記センサ対 11で計測された歪波形をそれぞれ時間微分して歪速度波形を求めるとともに、得られた歪速度波形から、タイヤトレッド 21が路面との接触部に進入する際に発生する歪速度のピーク値である踏込み時歪速度 Vと脱出する際

f

に発生する歪速度のピーク値である蹴出し時歪速度 V、及び、踏込み時の時刻 tと

k f 蹴出し時の時刻 tとをそれぞれ検出するピーク検出手段、 13は上記踏込み時歪速

k

度 Vの大きさから上記第 1及び第 2の歪ゲージ 11A, 11Bが設置された位置のタイヤ f

トレッド 21の変形速度の指標をそれぞれ算出する変形速度指標算出手段、 14は上記変形速度指標算出手段 13で算出された上記センサ対 11の変形速度の指標の比を求めるとともに、記憶手段 15に記憶されている、予め求められた変形速度の指標の比とタイヤスリップ角との関係を示すマップ 15Mを用いて、上記求められた変形速度の指標の比から走行状態の車輛のスリップ角を推定するスリップ角推定手段、 16 は上記 2つのピーク値の間の時間差力接地長さの指標を算出する接地長さ算出手段、 17は上記歪ゲージ 11 A, 11Bの出力に基づいて算出された接地長さの指標の平均値を算出し、この接地長さの指標の平均値から、上記タイヤ 20に発生している荷重、あるいは荷重の変動度合を推定する荷重推定手段、 18はホイール 23のタイャ気室側 24に設けられた内圧センサ 18Pで検出された内圧値を用いて、上記荷重、あるいは荷重の変動度合の推定値を補正する荷重推定値補正手段、 19は上記補正された荷重、あるいは荷重の変動度合の推定値を用いて上記スリップ角推定手段 14で推定されたタイヤスリップ角の推定値を補正するスリップ角補正手段である。本例では、図 2に示すように、第 1及び第 2の歪ゲージ 11A, 11B力成るセンサ対 11を、その検出方向が当該タイヤ 20の周方向歪を検出する方向となるようにそれぞれ配置して、タイヤトレッド 21の歪速度をそれぞれ検出して歪速度の比を求め、この求められた歪速度の比からタイヤに加えられるスリップ角を推定する。

[0015] ここで、タイヤスリップ角と歪速度比との関係について説明する。

タイヤの接地部分は周方向で見ると、図 3に示すように、踏込み端と蹴出し端があり、両者の距離が接地長さと呼ばれている。

ここで、タイヤが回転すると、図 3に示すように、タイヤトレッドとベルトから成るトレッドリングには、路面と接触した瞬間にリング面が折れ曲がるように急激な変形が生じるため、タイヤ内面の周方向歪速度波形にはピークが生じる。この周方向の歪速度波形がピークをもつ時間がタイヤの任意の位置が接地面において踏込んだ瞬間と判断される。

また、タイヤが接地面から離れると、上記リングは踏込み時とは逆方向に急激に変形するため、タイヤ内面の周方向の歪速度波形には、上記踏込み時とは逆方向のピークを生じる。この時間がタイヤの任意の位置が接地面において蹴出した瞬間と判断される。

[0016] また、タイヤにスリップ角が加えられると、上記トレッドリングは、踏面部でタイヤ軸方向（同図の、車輪方向に直交する方向）に変形する。この旋回時のトレッドリング変形の履歴を考えると、踏込み前のリングはホイール回転方向を向いている力踏込んだ直後からは、同図の粘着域の状態に示すように変形して、ホイール力見て路面の流れる方向へ向く。そして、リングの車輪軸方向の変形が大きくなると、タイヤトレッドと路面との間の剪断応力が接触部分の最大摩擦に近づくため、タイヤは滑り始め、同図のすべり域のようにホイール方向に戻るように変形し、その後、蹴出し後に路面から離れると、上記トレッドリングは元のようにホイール方向に戻る。

このときトレッドリングは、図 4 (a)に示すように、踏込む直前はホイール回転方向を向き、踏込んだ直後は路面の流れる方向を向くため、車輪の径方向から見ると、踏込んだ瞬間にリングがスリップ角の分だけトレッド面内で折れ曲がる。そのため、図 4 (b) に示すように、ピーク値検出手段 12で検出した、曲げ内側の歪ゲージ (ここでは、第 1 の歪ゲージ 11A)からの歪波形の時間微分のピーク値 (踏込み時歪速度 V )は小さくなり、曲げ外側の歪ゲージ (第 2の歪ゲージ 1 IB)力の歪波形の時間微分のピーク値 (踏込み時歪速度 V )は大きくなる。この曲げ内側の歪速度 Vと曲げ外側の歪速度 Vとの比である歪速度比 R= (V /V )を求めると、上記歪速度比 Rは、タイヤに加えられるスリップ角と良好な相関関係を示すことがわ力つた。

そこで、変形速度指標算出手段 13では、ピーク検出手段 12で検出した踏込み時歪速度 V , Vを入力し、この踏込み時歪速度 V , Vを、タイヤトレッド 21の第 1及び第 2の歪ゲージ 11A, 1 IBが設置された位置における変形速度の指標とする。

そして、タイヤスリップ角と上記歪速度比 R= (V /V )との関係を予め求めてマツプ 15Mを作成し、このマップ 15Mを記憶手段 15に記憶しておけば、上記センサ対 1 1を構成する歪ゲージ 11A, 11Bで計測された歪波形力検出した 2つの踏込み時歪速度 V , Vとの比 Rを求め、この求められた 2つの踏込み時歪速度 V ,

Vの比 Rと上記マップ 15Mに記憶された変形速度の指標の比とタイヤスリップ角との関係とから、走行中の車輛のスリップ角を精度よく推定することができる。

ところで、上記のようにタイヤにスリップ角が付加されると、このスリップ角に応じて歪速度比 Rが変化するが、この歪速度比 Rは荷重変化の影響を受け、荷重が大きいほど歪速度比 Rは大きくなり、荷重が小さいほど小さくなるという特徴がある。そこで、この荷重による影響を補正するようにすれば、スリップ角の推定精度を更に向上させることができる。

タイヤの接地形状は荷重が変化すると、接触面圧と接地面積比の積が荷重にほぼ比例して変化する。一般に、加えられる荷重が変化したとき、図 5に示すように、タイャの接地部分の幅はそれほど変わらないが、接地長さが荷重に応じて変化するという特徴がタイヤにはあるので、上記接地長さに対応する物理量である接地長さの指標がわかれば、上記荷重あるいは荷重の変動度合を推定することができる。

本例では、上記荷重に対する補正についても、上記センサ対 11の出力に基づいて行うようにしている。具体的には、ピーク算出手段 12で検出した踏込み時の時刻 tと f 蹴出し時の時刻 tとの間の時間差 A tが接地長さに対応する物理量であることから、上記接地長さ算出手段 16において、上記センサ対 11のそれぞれの時間差 A t , Δ

1 tを算出し、荷重推定手段 17にて、これらを平均した値を車輪の回転周期で割って接地長さの指標の平均値を算出し、この算出された接地長さの指標の平均値力上記タイヤ 20に発生している荷重、あるいは荷重の変動度合を推定し、上記スリップ角推定手段 14で推定されたタイヤスリップ角の推定値を補正する。

[0018] なお、タイヤの橈み量はタイヤ内圧によっても変化するので、本例では、ホイール 2 3のタイヤ気室側 24に内圧センサ 18Pを設置するとともに、荷重推定値補正手段 18 を設けて、上記内圧センサ 18Pで検出された内圧値と予め測定しておいた基礎特性表 (橈み量の内圧'荷重依存性）に基づいて上記荷重、あるいは荷重の変動度合の推定値を補正するようにして、る。

そして、スリップ角補正手段 19において、上記スリップ角推定手段 14で推定されたタイヤスリップ角の推定値を、上記荷重推定手段 17にて推定され、上記荷重推定値補正手段 18にて補正された荷重、ある!/、は荷重の変動度合の推定値を用、て補正する。これにより、タイヤにカ卩えられるスリップ角と歪速度比 Rとの相関係数が更に高くなるので、スリップ角の推定精度を更に向上させることができる。

[0019] このように、本最良の形態 1によれば、センサ付タイヤ 20のインナーライナ一部 22 で、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第 1及び第 2の歪ゲージ 11A, 11B力も成るセンサ対 11を配置してタイヤトレッド 21の歪量をそれぞれ計測し、上記センサ対 11で計測された歪波形をそれぞれ時間微分して得られた歪速度波形から、タイヤトレッド 21が路面との接触部に進入する際に発生する歪速度のピーク値である踏込み時歪速度 V , Vをそれぞれ検出してこれを変形速度の指標と

fl f2

するとともに、上記センサ対 11で検出された変形速度の指標の比 R= (V /V )と、

fl f2 記憶手段 15に記憶されている、予め求められた変形速度の指標の比とタイヤスリツプ角との関係を示すマップ 15Mとを用いて、走行状態の車輛のスリップ角を推定するようにしたので、タイヤスリップ角を精度よく推定することができる。

また、本最良の形態 1では、タイヤトレッド 21とベルト 25と力も成るトレッドリングの歪状態からスリップ角を推定して、るので、路面状態による影響を受けることがな、だけでなぐ路面状態により変化するスリップ角を精度よく推定することができる。

[0020] なお、上記最良の形態 1では、センサ対 11をインナーライナ一部 22に配置した力タイヤゴムブロック内に配置してもよい。この場合、センサ対 11の位置がタイヤ接地面に近いことから、トレッドリングの歪状態の検出精度は向上する力耐久性を考慮すると、本例のように、センサ対 11をインナーライナ一部 22に配置することが好ましい。また、上記例では、センサ対 11を構成するセンサとして歪ゲージ 11A, 11Bを用いたが、センサの種類はこれに限るものではなぐ振動を検出する振動センサ、あるいは、曲げや引張などによって電圧を発生する圧電フィルム、圧電ケーブルなどの他のセンサを用いてもよい。上記振動センサ、圧電フィルム、圧電ケーブルなどから成るセンサ対をインナーライナ一部 22に配置した場合、歪速度に応じた値を出力するものであれば、その出力から直接歪速度に対応したピークやその発生時刻を求め、歪に応じた値を出力するものであれば、本最良の形態 1と同様に、その出力を時間微分して歪速度波形を求め、この歪速度波形の踏込み時のピークやその発生時刻を求めることにより、変形速度や接地長さの指標を求めることができる。

[0021] また、上記例では、センサ対 11を 1対としたが、複数対設けるようにすれば、スリップ角を更に精度よく推定することができる。特に、上記センサ 11をタイヤ回転方向に対して所定の間隔離隔して、少なくとも 2ケ所以上に配置し、タイヤの複数箇所においてスリップ角を推定するようにすれば、スリップ角の測定精度は更に向上する。なお、この場合にも、センサ対を構成する各センサは、タイヤトレッド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配置することが好ましい。

なお、上記センサ対 11やピーク値検出手段 12などの信号処理回路を駆動する電源としては、タイヤ外との情報の交換装置を簡略化するため、ノッテリーレスのノッシブタイプを用いることが好ましい。もちろん、ノッテリーを含むデータ送信回路をタイャ気室 24やホイール 23に設置する形態であってもよい。また、バッテリーの代わりに、小型発電装置を用いてセンサや回路を駆動するようにしてもょ、。

実施例 1

[0022] 図 2に示す形態の、サイズ 225Z55R17のタイヤを、フラットなベルト状の路面を走行させる室内試験装置に装着し、定加重下でスリップ角を一定の変化量で ±8° まで変化させ、上記タイヤに装着された 1対の歪ゲージの出力からタイヤトレッドの変形速度を検出した。なお、上記測定において、タイヤ内圧を 230Pa、走行速度を 60km Zhrで一定速度とし、荷重条件は 200N〜1000Nの間で 7段階に変化させた。図 6の上のグラフは、スリップ角を +8° 付加したときのインナーライナ一部で計測した歪速度波形である。波形の正方向のピークに相当するのが踏込み時の歪速度 V

f であるが、このピークは、スリップ角入力側の歪ゲージ 1からの出力が大きぐ反対側力 S小さくなる。これに対して、逆方向のスリップ角を付加したとき (スリップ角を一 8° としたとき）には、ピークは、スリップ角入力側の歪ゲージ 2からの出力が大きぐ反対側力 S小さくなつており、スリップ角の方向によって歪速度のピーク値は対称的に変化する。なお、逆方向のスリップ角を付加した場合でも、波形の正方向のピークに相当するのが踏込み時の歪速度 Vである。

f

次に、定荷重を付加した状態で、スリップ角を連続的に変化させて歪ゲージから出力される歪速度を測定した。その結果、図 7に示すように、横軸を付加したスリップ角とし、縦軸を各歪ゲージ 1, 2から出力される歪速度とすると、荷重の大小にかかわらず、スリップ角の大きさが大きくなると、一方の歪速度が大きくなり、他方の歪速度が /J、さくなることが分かる。

そこで、この歪速度のピークの大き、方を小さ、方で除して計算した歪速度の比を縦軸に、スリップ角を横軸にしてプロットすると、図 8に示すように、 ±8° の大きなスリップ角まで、歪速度の比はスリップ角の変化に対して線形であり、荷重によって傾きが変化することが分かる。なお、上記グラフでの速度比は、計算した速度比から 1を引き、スリップ角ゼロにおいて原点を通るように調整した。

このように、タイヤスリップ角と歪速度比 R= (V /V )とは、荷重により傾きが異な

fl f2

るものの、ほぼ直線関係にあるので、歪速度比から走行中の車輛のスリップ角を精度よく推定することができることが確認された。

次に、上記各歪速度のデータから、踏込み時の時刻 tと蹴出し時の時刻 tとの間の

f k 時間差 Δ t , Δ tをそれぞれ算出して平均値 Δ tを求め、この平均値 Δ tを車輪の回

1 2

転周期で除したものを平均接地長さとして縦軸とし、横軸をスリップ角としてプロットしたものを図 9に示す。同図から明らかなように、平均接地長さは、スリップ角の大きさ及びその向きによって変化するだけでなぐ荷重に応じて安定した変化を示しているので、この値から接地荷重を推定し、この推定した接地荷重を用いて上記図 8に示した歪速度比のスリップ角に対する傾きを補正することができる。図 10は平均接地長さから推定した荷重により補正した歪速度比とスリップ角との関係を示すグラフで、荷重による傾きの差が補正されていることが分かる。したがって、タイヤ力検出されるデータのみで、荷重が変化しても、大きなスリップ角まで良好に推定できることが確認された。

[0024] 最良の形態 2.

上記最良の形態 1では、センサ対 11で計測された歪波形力得られた歪速度波形から、タイヤトレッド 21が路面との接触部に進入する際に発生する歪速度のピーク値である踏込み時歪速度 V , Vをそれぞれ検出してこれを変形速度の指標とし、これ

fl

らの変形速度の指標の比 R= (V /V )からタイヤに加わるスリップ角を推定するよう

fl

にしたが、複数対のセンサを設け、少なくとも 2対のセンサで検出した歪速度のピーク値力それぞれ変形速度の指標を求めるとともに、上記各センサ対の変形速度の指標を用いてタイヤの全体の曲げ速度 (タイヤ総曲げ速度）を求め、このタイヤ総曲げ速度力もタイヤスリップ角を推定するようにしてもょ、。

[0025] 図 11は、本最良の形態 2に係るスリップ角推定装置 30の構成を示すブロック図で、図 12 (a) , (b)は本発明によるセンサ付タイヤ 20Zの模式図である。各図において、 3 la, 31bはセンサ付タイヤ 20のインナーライナ一部 22のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称な位置に配設された第 1及び第 2の歪ゲージで、この第 1及び第 2の歪ゲージ 31a, 31bにより第 1のセンサ対 31を構成する。また、 32はタイヤ軸方向中心に対して上記第 1及び第 2の歪ゲージ 31a, 31bの外側にそれぞれ配置された第 3及び第 4の歪ゲージ 32a, 32bから成る第 2センサ対、 33はタイヤ軸方向中心に対して上記第 3及び第 4の歪ゲージ 32a, 32bの外側にそれぞれ配置された第 5及び第 6の歪ゲージ 33a, 33b力も成る第 3センサ対で、上記各歪ゲージ 31a〜 33a及び歪ゲージ 31b〜33bは、図 12 (b)に示すように、タイヤ回転方向の 1ケ所で、かつ、タイヤ軸方に略直線的に配置されている。

34は上記センサ対 31, 32で計測された歪波形をそれぞれ時間微分して歪速度波形を求めるとともに、得られた歪速度波形から、タイヤトレッド 21が路面との接触部に進入する際に発生する歪速度のピーク値である踏込み時歪速度 Vと脱出する際に f

発生する歪速度のピーク値である蹴出し時歪速度 V、及び、踏込み時の時刻 tと蹴出し時の時刻 tとをそれぞれ検出するピーク検出手段、 35は上記検出された踏込み k

時歪速度 Vのうちの、第 1及び第 2のセンサ対 31, 32で検出された踏込み時歪速度 f

Vである歪速度ピーク値 V , V 、及び、歪速度ピーク値 V , V 、とを用いて、上記 f la lb 2a 2b

第 1及び第 2の歪ゲージ 31a, 31bが設置された位置のタイヤトレッド 21の変形速度の指標と上記第 3及び第 4の歪ゲージ 32a, 32bが設置された位置のタイヤトレッド 2 1の変形速度の指標をそれぞれ算出する変形速度指標算出手段である。なお、本例においても、上記最良の形態 1と同様に、上記歪速度ピーク値 V ,

la

V 、及び、歪速度ピーク値 V , V とをそのまま変形速度の指標としている。

lb 2a 2b

また、 36は上記変形速度指標算出手段 35で算出された第 1及び第 2のセンサ対 3 1 , 32の変形速度の指標を用、てタイヤ全体の曲げ速度を算出する曲げ速度算出手段で、具体的には、上記第 2の歪ゲージ 3 lbの歪速度ピーク値と上記第 4の歪ゲージ 32bの歪速度ピーク値との差力もタイヤ軸方向中心力も上方側の曲げ速度 V = b

V - V を求めるとともに、上記第 1の歪ゲージ 31aの歪速度ピーク値と上記第 3の lb 2b

歪ゲージ 32aの歪速度ピーク値との差力タイヤ軸方向中心から下方側の曲げ速度

V =V - V を求めて、これらの曲げ速度 V , Vの総和であるタイヤ全体の曲げ速 a 2a la a

度 (総曲げ速度) V=V +Vを算出する。

a b

また、 37は上記総曲げ速度 Vにおけるキャンバー角による誤差を排除するためのキャンバー補正値 Cを算出するキャンバー補正値算出手段で、具体的には、上記第 1及び第 2のセンサ対 31 , 32よりもタイヤ軸中心力離れた位置に配置されて、る第 3のセンサ対 33を構成する第 5及び第 6の歪ゲージ 33a, 33bで計測された歪波形のピーク値である歪ピーク値 V , V を検出した後、この歪ピーク値 V ,

3a 3b 3a

V のピーク値の差 (V -V )を歪ピーク値の和（V +V )で除し、その値を後述す

3b 3a 3b 3a 3b

るタイヤの荷重 Wで除し、更に、車速 Vを乗じたものをキャンバー補正値 Cとする。

38は上記曲げ速度算出手段 36で算出した総曲げ速度 Vと上記キャンバー補正値算出手段 37で算出したキャンバー補正値 Cとから、スリップ角の指標 S=V— Cを求めるとともに、記憶手段 39に記憶されている、予め求められたスリップ角の指標とタイヤスリップ角との関係を示すマップ 39Mを用いて、上記求められたスリップ角の指標 Sから走行状態の車輛のスリップ角を推定するスリップ角推定手段である。 40は本発明のセンサ付タイヤ 20Zが装着された車輛に搭載された車輪速センサ、 41は上記ピーク検出手段 34で検出された踏込み時歪速度 Vのうちの、第 2のセンサ f

対 32で検出された踏込み時歪速度 Vである歪速度ピーク値 V , V 間の時間差 A t f 2a 2b

=t tから接地長さの指標を算出する接地長さ算出手段、 42は上記接地長さ算出 k f

手段 41で算出された接地長さの指標の平均値を算出し、この接地長さの指標の平均値から、上記タイヤ 20Zに発生している荷重、あるいは荷重の変動度合を推定する荷重推定手段、 43はホイール 23のタイヤ気室側 24に設けられた内圧センサ 18P で検出された内圧値を用いて、上記荷重の推定値を補正する荷重推定値補正手段、44は上記補正された荷重推定値と上記車輪速センサ 40で検出した車輪速センサの情報 (ここでは、車速 V)とを用いて上記スリップ角推定手段 38で求められたタイヤスリップ角の推定値を補正するスリップ角補正手段である。

本例では、図 12 (a) , (b)に示すように、上記センサ対 31〜33の検出方向が当該タイヤ 20Zの周方向歪を検出する方向となるようにそれぞれ配置して、タイヤトレッド 2 1の歪速度をそれぞれ検出してタイヤの総曲げ速度 Vを求めるとともに、上記総曲げ速度 Vを、歪波形力も算出したキャンバー補正値 Cで補正したスリップ角の指標を算出し、この求められたスリップ角の指標を荷重 W車速 Vとで補正してタイヤに加えられるスリップ角を推定する。

タイヤにスリップ角が加えられると、図 13 (a)に示すように、トレッドリングは、踏面部でタイヤ軸方向（同図の、車輪方向に直交する方向）に変形する。この旋回時のトレッドリング変形の履歴を考えると、踏込み前のリングはホイール回転方向を向いている力踏込んだ直後からは、同図の粘着域の状態に示すように変形して、ホイールから見て路面の流れる方向へ向く。そして、リングの車輪軸方向の変形が大きくなると、タイヤトレッドと路面との間の剪断応力が接触部分の最大摩擦に近づくため、タイヤは滑り始め、同図のすべり域のようにホイール方向に戻るように変形し、その後、蹴出し後に路面力も離れると、上記トレッドリングは元のようにホイール方向に戻る。

このときトレッドリングは、踏込む直前はホイール回転方向を向き、踏込んだ直後は路面の流れる方向を向くため、車輪の径方向から見ると、踏込んだ瞬間にリングがスリップ角の分だけトレッド面内で折れ曲がる。そのため、図 13 (b)に示すように、ピーク値検出手段 34で検出した、曲げ内側の歪ゲージ (ここでは、第 2及び第 4の歪ゲージ 31b, 32b)力もの歪波形の時間微分のピーク値 (歪速度ピーク値 V , V )は小さく

lb 2b なり、曲げ外側の歪ゲージ (第 1及び第 3の歪ゲージ 31a, 32a)からの歪波形の時間微分のピーク値 (歪速度ピーク値 V ,

la

V )は大きくなる。ここで、上記第 2及び第 4の歪ゲージ 31b, 32bの歪速度ピーク値

2a

の差を考えると、この差 V b =v lb

v はタイヤ軸方向中心から上方側の曲げ速度となる。一方、上記第 1及び第 3の歪

2b

ゲージ 31a，32aの歪速度ピーク値の差 V =V - a 2a

V はタイヤ軸方向中心から下方側の曲げ速度となる。したがって、これらの曲げ速 la

度の総和を求めると、タイヤ全体の曲げ速度である総曲げ速度 V=V +Vを算出す

a

ることができる。この総曲げ速度 Vはスリップ角と良好な対応を示すことが知られているので、この総曲げ速度を求めることにより、タイヤに加えられるスリップ角を精度よく推定することができる。

ところで、キャンバー角が変化せず、スリップ角のみが変化する場合には、上記のように、上記歪速度ピーク値力も算出される総曲げ速度 Vとタイヤにカ卩えられるスリップ角とは良好な対応を示すが、キャンバー角が付与されると、スリップ角に関わらず、キヤンバー角に応じた影響が上記総曲げ速度 Vに現れる。

すなわち、図 14 (a)に示すように、タイヤに同図の下方向に倒れ込むようなキャンバ一角が付与されると、スリップ角もこれに応じて変化する。具体的には、タイヤ回転方向に対して車輛進行方向が正（時計周り）の角度を有するときに、タイヤが下方向に倒れ込むと、スリップ角は上記図 13 (a)のときよりよりも大きくなる。この変化量はキヤンバ一角により決まるもので、スリップ角が変化して総曲げ速度 Vが変化しても、一定の誤差として残ることが分力つている。そこで、上記総曲げ速度 Vのキャンバー角付与分の誤差を排除してやる必要がある。

図 14(a)において、スリップ角変化はタイヤ回転方向と車輛進行方向とから成る面内での変化であるが、キャンバー角の変化はタイヤ軸方向と同図の鉛直方向とから成る面内

における変化であるので、キャンバー角の変化はタイヤ軸直下において最も強く現れる。

一方、上記各歪ゲージ 31a〜33bの出力である歪波形は、それぞれ路面との接触圧が最大となる位置でピークとなる。キャンバー角が付与されていない場合には、各歪ゲージ 3 la〜33bで計測された歪波形のピーク値である歪ピーク値 V , V の差は殆

3a 3b どないが、タイヤに図 14(a)の下方向に倒れ込むようなキャンバー角が付与されると、図 14 (b)に示した第 5及び第 6の歪ゲージ 33a, 33bの歪波形に代表されるように、曲げ内側の歪ゲージ 33bの歪ピーク値は小さくなり、曲げ外側の歪ゲージ 33aの歪ピーク値 V は大きくなる。また、その差は、タイヤ軸中心から最も離れた位置に配置

3a

された第 5の歪ゲージ 33aの歪ピーク値 V と第 6の歪ゲージ 33bの歪ピーク値 V と

3a 3a の差が最も大きい。そこで、上記歪ピーク値の差 (V -V )と総曲げ速度 V中のキヤ

3a 3b

ンバ一角分の誤差との関係を調べたところ、上記差 (V -V )を歪ピーク値の和 (V

3a 3b 3

+V )で除し、更に、その値を後述するタイヤの荷重 Wで除し、車輪速度 Vを乗じた a 3b

ものをキャンバー補正値 Cとすると、このキャンバー補正値 Cが上記総曲げ速度 V中のキャンバー角分の誤差とほぼ等しくなることが実験的に分力つた。

そこで、上記歪ピーク値 V , V を変形量の指標としてキャンバー補正値 Cを求め、

3a 3b

このキャンバー補正値 Cを誤差分として上記総曲げ速度 V力減算したものをスリツプ角の指標 s=v—cとすると、スリップ角が付与されている場合には、上記スリップ角の指標 Sとスリップ角とは良好な対応を示す。したがって、上記第 1及び第 2のセンサ対 31, 32を用いて総曲げ速度 Vを求め、上記第 3のセンサ対 33を用いてキャンバ一補正値 Cを求めてスリップ角の指標 S=V—Cを算出し、記憶手段 39に記憶されている、予め求められたスリップ角の指標とタイヤスリップ角との関係を示すマップ 39M を用いて、上記算出されたスリップ角の指標 Sから走行状態の車輛のスリップ角を推定するようにすれば、走行状態の車輛のスリップ角を精度よく推定することができる。また、上記スリップ角の指標 Sは、荷重変化の影響を受け、荷重が大きいほど大きくなり、荷重が小さいほど小さくなるという特徴があるため、この荷重による影響を補正する必要がある。この荷重の推定値は、上記最良の形態 1と同様に、接地長さが荷重に応じて変化するというタイヤの特徴を利用して求めることができる。すなわち、上記接地長さに対応する物理量である接地長さの指標がわかれば、上記荷重あるいは荷重の変動度合を推定することができる。

本例では、上記荷重値に対する補正については、接地長さ算出手段 41及び荷重推定手段 42、において、センサ対 32を構成する第 3及び第 4の歪ゲージ 32ab, 32b の歪速度ピーク値 V , V に基づき、上記最良の形態 1と同様の方法で行うが、第 1

2a 2b

のセンサ対 31で検出された歪速度ピーク値 V ,

la

V 間の時間差 A t=t—tから算出してもよい。このとき、センサ付タイヤ 20Zのホイ lb k f

ール 23のタイヤ気室側 24に設けられた内圧センサ 18Pで検出された内圧値を用ヽて、上記荷重の推定値を補正するようにすれば、荷重の推定値の精度を更に向上させることができる。

ここで、上記補正された荷重の推定値を Wとすると、スリップ角の指標 Sを上記荷重の推定値 Wで除した値 (SZW)を総曲げ速度 Vの補正値とすれば、この（SZW)はスリップ角のみに依存し荷重によらない値となる。

また、スリップ角の指標 Sは、タイヤ回転速度の影響も受け、タイヤの回転速度が速いほどスリップ角の指標 Sは大きくなり、タイヤの回転速度が遅いほど小さくなるという特徴がある。そこで、車輪速センサ 40で検出された車速^ Vとすると、スリップ角の指標 Sを上記車速 Vで除した値 (SZv)をスリップ角の指標 Sの補正値とすれば、この（S Zv)はスリップ角のみに依存し車速によらない値となる。

したがって、スリップ角の指標 Sの補正値であるスリップ角推定値 Sは、総曲げ速度

Z

V、キャンバー補正値 C、荷重 W、及び、車速 Vを用いて、 S =(V— C)Z (W'v)と表

Z

わせる。これにより、荷重と車速による影響をともになくすことができるので、スリップ角の推定精度を更に向上させることができる。

このように、本最良の形態 2によれば、タイヤ 20Zのインナーライナ一部 22のタイヤ回転方向の 1ケ所に、歪ゲージ 31a〜33a及び歪ゲージ 31b〜33bをタイヤ軸方に略直線的に配置するとともに、歪ゲージ 31aと歪ゲージ 31b、歪ゲージ 32aと歪ゲージ 32b、及び、歪ゲージ 33aと歪ゲージ 33bと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配置してタイヤトレッド 21の歪量をそれぞれ計測し、歪ゲージ 31a, 31bから成る第 1のセンサ対と歪ゲージ 32a, 32bから成る第 2のセンサ対で計測された歪波形をそれぞれ時間微分して得られた歪速度波形から、歪速度ピーク値 V , V と歪速度ピーク値 V ,

la 2a lb

V を求めてタイヤ全体の曲げ速度である総曲げ速度 Vを算出するとともに、歪ゲー

2b

ジ 33a, 33bから成る第 3のセンサ対で計測された歪ピーク値 V , V と荷重 W及び

3a 3a

車度 vとからキャンバー補正値 Cを算出して、スリップ角の指標 S=V— Cを算出し、このスリップ角の指標 Sと、記憶手段 39に記憶されている、予め求められたスリップ角の指標とタイヤスリップ角との関係を示すマップ 39Mとを用いて、走行状態の車輛のスリップ角を推定するようにしたので、タイヤに加えられるスリップ角を精度よく推定することができる。

このとき、上記スリップ角の指標を、荷重 Wと車速 Vとを用い、荷重と車速による影響をともになくように補正すれば、スリップ角の推定精度を更に向上させることができる。また、本最良の形態 2でも、タイヤトレッド 21とベルト 25と力も成るトレッドリングの歪状態からスリップ角を推定して、るので、路面状態による影響を受けることがな、だけでなぐ路面状態により変化するスリップ角を精度よく推定することができる。

なお、上記最良の形態 2においても、センサ対 31〜33をインナーライナ一部 22に配置している力タイヤゴムブロック内に配置してもよい。この場合には、センサ対 31 〜33の位置がタイヤ接地面に近いことから、トレッドリングの歪状態の検出精度は向上するが、耐久性を考慮すると、センサ対 11をインナーライナ一部 22に配置することが好ましい。

また、上記例では、 2組のセンサ対 31, 32を用いてスリップ角を推定する際の総曲げ速度 Vを検出し、他の 1組のセンサ対 33を用いてキャンバー角補正値 Cを求めるようにしたが、 3組以上のセンサ対をもちいてもよい。逆に、センサ対が 2組であっても、総曲げ速度 Vとキャンバー角補正値 Cとを検出することができる。この場合には、 2組のセンサ対のうちの外側のセンサ対の歪波形力歪ピーク値と歪み速度ピーク値とを求め、上記歪ピーク値力キャンバー角補正値 Cを求め、上記歪み速度ピーク値と内側のセンサ対の歪速度ピーク値とから総曲げ速度 Vを検出する。なお、 1組のセンサ対 31, 32のうち歪速度ピーク値の差 (V -V )または (V -V )を曲げ速度として

lb la 2b 2a

スリップ角を推定することも可能である力本例のように、少なくとも 2組のセンサ対を用いる方が高、推定精度を得るためには好ま、。また、キャンバー補正値 Cを算出するためのセンサ対を 2組以上設けて、その平均値を用いるようにしてもよい。なお、この場合にも、キャンバー補正値 Cを算出するためのセンサ対はタイヤ軸中心力所定量以上離れた位置に配置することが好ましいまた、上記例では、センサ対 31〜33を構成するセンサとして歪ゲージを用いた力センサの種類はこれに限るものではなぐ振動を検出する振動センサ、あるいは、曲げや引張などによって電圧を発生する圧電フィルム、圧電ケーブルなどの他のセンサを用いてもよい。上記振動センサ、圧電フィルム、圧電ケーブルなど力成るセンサ対をインナーライナ一部 22に配置した場合、歪速度に応じた値を出力するものであれば、その出力から直接歪速度に対応したピークやその発生時刻を求め、歪に応じた値を出力するものであれば、本最良の形態 2と同様に、その出力を時間微分して歪速度波形を求め、この歪速度波形の踏込み時のピークやその発生時刻を求めることにより、変形速度や接地長さの指標を求めることができる。

また、上記例では、各歪センサ 31a〜33bをタイヤ回転方向の 1ケ所に配置した力上記のような歪センサ 31a〜33bをタイヤ回転方向に対して所定の間隔離隔して、少なくとも 2ケ所以上に配置し、タイヤの複数箇所においてスリップ角を推定するようにすれば、スリップ角の測定精度を更に向上させることができる。なお、この場合にも、センサ対を構成する各センサは、タイヤトレッド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配置することが好ま、。

実施例 2

図 12に示す形態の、サイズ 225Z55R17のタイヤを試験車輛に装着し、タイヤ内圧 230Pa、走行速度 40kmZhrでスラローム走行試験を実施した。このとき、試験タィャを装着した車輪に光学式のスリップ角計測器を装着して、実スリップ角を測定した。

図 15 (a) , (b)のグラフはスラローム時のインナーライナ一部で計測した踏み込み時の歪速度ピーク値の差をプロットしたもので、図 15 (c)はその時の光学式のスリツプ角計測器で測定した実スリップ角をプロットしたものである。このように、スリップ角の方向や大きさにより、歪速度ピーク値 V , V の大小関係、及び、歪速度ピーク値 V ,

lb

V の大小関係がそれぞれ変化することが分かる。

2b

また、図 16 (a) , (b)のグラフはスラローム時のインナーライナ一部で計測した踏み込み時の上方側の曲げ速度 (V -V )と下方側の曲げ速度 (V -V )をそれぞれ

lb 2b 2a la

プロットしたもので、スリップ角の方向や大きさにより、上記各部の曲げ速度は変化し、その変化の仕方は概ね同様であることが分かる。また、図 16 (b)グラフはスラローム時のインナーライナ一部で計測した総曲げ速度 (V -V ) + (V -V )をプロットし

lb 2b 2a la

たもので、この総曲げ速度は図 16 (c)に示す光学式のスリップ角計測器で測定した実スリップ角に近ヽ変化を示すことから、総曲げ速度からスリップ角を推定できることが分かる。

図 17 (a)のグラフはスラローム時のインナーライナ一部で計測したキャンバー補正値の時間変化で、図 17 (b)のグラフはキャンバー角の実測値の時間変化である。このように、キャンバー補正値は、スリップ角によらず、実キャンバー角によく対応していることが分力ゝる。

また、図 18 (a)のグラフはスラローム時の車速の変化で、下のグラフは荷重推定値の変化をプロットしたものである。

図 19の破線で示すグラフは、図 16 (b)のグラフに示した総曲げ速度から図 17 (a) のグラフで示したキャンバー補正値を差し引いて求めたスリップ角の指標に、上記図 18 (a) , (b)に示した速度及び荷重の補正を加えたスリップ角の推定値である。これにより、本発明のタイヤスリップ角の推定方法により求めたスリップ角の推定値は、同図の実線で示す光学式のスリップ角計測器で測定した実スリップ角と非常に良好な対応関係であることが確認された。

産業上の利用可能性

このように、本発明によれば、路面状態によらず、走行中のスリップ角を精度よく推定することができるので、上記推定されたスリップ角を車輛制御へフィードバックすることにより、車輛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] タイヤトレッド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面開始点の変形速度の指標をそれぞれ検出し、これらの変形速度の指標を比較して、タイヤに加えられるスリップ角を推定することを特徴とするタイヤスリップ角の推定方法。

[2] タイヤインナーライナ一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 1対もしくは複数対のセンサを配置し、これらのセンサの検出信号に基づいて上記変形速度の指標を検出することを特徴とする請求項 1に記載のタイヤスリップ角の推定方法。

[3] 上記センサ対を複数とするとともに、上記変形速度の指標に加えて、タイヤトレッド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変形量の指標をそれぞれ検出して、上記変形量の指標に基づいて、上記変形速度の指標から推定したスリップ角の推定値を補正し、キャンバー角が付与されてヽる場合のスリップ角を推定することを特徴とする請求項 2に記載のタイヤスリップ角の推定方法。

[4] 上記変形量の指標を、上記センサ対のうち、タイヤ軸方向中心に対して外側に位置する少なくとも 1対のセンサの検出信号に基づいて検出することを特徴とする請求項 3に記載のタイヤスリップ角の推定方法。

[5] 上記センサを歪ゲージとしたことを特徴とする請求項 2または請求項 4に記載のタイヤスリップ角の推定方法。

[6] 上記歪ゲージの歪検出方向をタイヤ周方向とするとともに、検出された歪波形を時間微分して得られた歪速度波形の、タイヤトレッドが回転に伴、路面との接触部に進入する際に発生するピーク値を検出し、このピーク値を上記変形速度の指標とすることを特徴とする請求項 5に記載のタイヤスリップ角の推定方法。

[7] 上記歪ゲージの歪検出方向をタイヤ周方向とするとともに、検出された歪波形において、タイヤトレッドが回転に伴い路面との接触部に進入する際の接触圧が最大となる点で発生するピーク値を検出し、このピーク値を上記変形量の指標とすることを特徴とする請求項 5に記載のタイヤスリップ角の推定方法。

[8] 上記センサを振動センサまたは圧電フィルムまたは圧電ケーブルとしたことを特徴とする請求項 2または請求項 4に記載のタイヤスリップ角の推定方法。

[9] 上記センサの検出方向をタイヤ周方向とするとともに、検出されたセンサ波形の、タィャトレッドが回転に伴い路面との接触部に進入する際に発生するピークと脱出する際のピークとの間の時間差を検出して、このピーク間の時間差を接地長さの指標とすることを特徴とする請求項 1〜請求項 8のいずれかに記載のタイヤスリップ角の推定方法。

[10] タイヤトレッド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さの指標をそれぞれ検出して、上記接地長さの指標の平均値を算出し、この接地長さの指標の平均値から、タイヤに発生している荷重、あるいは荷重の変動度合を推定することを特徴とする請求項 9に記載のタイヤスリップ角の推定方法。

[11] ホイール部あるいはタイヤ部においてタイヤ内圧値を検出し、上記内圧値を用いて、上記荷重の推定値を補正することを特徴とする請求項 10に記載のタイヤスリップ角の推定方法。

[12] 上記推定された荷重値を用いて上記タイヤスリップ角の推定値を補正することを特徴とする請求項 10または請求項 11に記載のタイヤスリップ角の推定方法。

[13] 車輛に車輪速センサを搭載するとともに、上記車輪速センサの情報を用いて上記タイヤスリップ角の推定値を補正することを特徴とする請求項 1〜請求項 12のいずれかに記載のタイヤスリップ角の推定方法。

[14] タイヤトレッドのインナーライナ一部の、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、当該位置における接地面開始点の変形速度の指標、もしくは、変形速度の指標と変形量の指標とを検出するための 1対もしくは複数対のセンサがそれぞれ配置されてヽることを特徴とするセンサ付タイヤ。

[15] 上記センサを歪ゲージとしたことを特徴とする請求項 14に記載のセンサ付タイヤ。

[16] 上記センサを振動センサまたは圧電フィルムまたは圧電ケーブルとしたことを特徴とする請求項 14に記載のセンサ付タイヤ。

[17] 上記センサは、タイヤ回転方向の 1ケ所で、タイヤ軸方に略直線的に配置されていることを特徴とする請求項 14〜請求項 16のいずれかに記載のセンサ付タイヤ。

[18] 上記センサ対は、タイヤ周方向の少なくとも 2ケ所以上に配置されていることを特徴とする請求項 14〜請求項 17のいずれかに記載のセンサ付タイヤ。