WO2015076197A1 - 自動車用タイヤの摩耗量検知装置 - Google Patents

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WO2015076197A1
WO2015076197A1 PCT/JP2014/080201 JP2014080201W WO2015076197A1 WO 2015076197 A1 WO2015076197 A1 WO 2015076197A1 JP 2014080201 W JP2014080201 W JP 2014080201W WO 2015076197 A1 WO2015076197 A1 WO 2015076197A1
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rotation
tire
automobile tire
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PCT/JP2014/080201
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高橋亨
西川健太郎
正木信男
若尾泰通
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Ntn株式会社
株式会社ブリヂストン
高橋亨
西川健太郎
正木信男
若尾泰通
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    • B60C11/00—Tyre tread bands; Tread patterns; Anti-skid inserts
    • B60C11/24—Wear-indicating arrangements
    • B60C11/246—Tread wear monitoring systems
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    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B60C19/00—Tyre parts or constructions not otherwise provided for
    • B60C2019/004—Tyre sensors other than for detecting tyre pressure

Definitions

  • the present invention relates to an automobile tire wear amount detection device that detects the wear state of an automobile tire while traveling, and relates to a technology for notifying a driver of a safety warning and the arrival of a tire replacement period.
  • Patent Document 1 a conductive rubber resistor is embedded in a tread portion, a signal is transmitted that the resistance is changed due to wear and the resistance value changes, and a wear state is determined by processing the received detection signal. Is presented.
  • the block row of the tread portion is formed in a cross-sectional shape in which the number of blocks in the circumferential direction changes as the tire wears, and rotation synchronization is detected by detecting vibration of a member arranged under the spring.
  • a method for estimating the level of wear by frequency analysis of the components is presented.
  • Patent Document 3 recesses having different depths are formed so as to be arranged periodically along the circumferential direction of the tire, and vibration components due to the recesses are extracted from the vibration signals of the unsprung members. A method for estimating the wear state from the size of the is proposed.
  • Patent Document 4 proposes a high-resolution rotation detection device provided with a function of multiplying a signal by attaching a rotation detection device to a wheel bearing of an automobile.
  • Patent Document 5 proposes a rotation detection device capable of detecting an absolute angle by attaching a rotation detection device to a wheel bearing of an automobile.
  • Patent Document 6 presents a method for estimating a slip ratio and the like from a tire rotation sensor signal, and also presents a method for detecting the rotation synchronization component by averaging the rotation signal of the tire over several rotations.
  • Patent Document 1 a method for directly detecting a wear state by embedding a sensor in a tire has been proposed, but there is a problem in a signal transmission method from the tire to the vehicle body and the durability of the sensor. Therefore, it is desired that the wear state can be detected without providing a sensor in the tire.
  • the object of the present invention is to detect that the tire is in a worn state while suppressing an increase in cost without providing a special sensor, and to inform the driver that the tire needs to be replaced.
  • a wear amount detecting device for an automobile tire 1a includes a rotation sensor 2 that detects a rotation signal of a wheel 1 and a rotation detected by the rotation sensor 2 so as to measure the speed of the automobile. Rotational speed fluctuation synchronized with the rotation is extracted from the signal, and the rotational speed fluctuation pattern over a plurality of rotations from the extracted rotational speed fluctuation, each pattern including the rotational speed fluctuation synchronized with the rotation.
  • a signal processing unit 3 that acquires a fluctuation pattern, and a component value that is induced by the characteristics provided in the tire 1a of the wheel 1 from the acquired rotation speed fluctuation pattern, and depends on the wear state of the tire.
  • the wear value of the tire 1a is estimated based on the calculated value, and wear information (information on the estimated wear state) is output. And a state determination unit 4.
  • variation of the rotational speed synchronized with rotation arises when the tire 1a rolls on the road surface.
  • a rotational speed fluctuation pattern over a plurality of rotations is acquired from the rotational speed fluctuation.
  • fluctuations in the rotational speed for only one rotation are affected by road surface unevenness, etc., by collecting rotation signals over a period of a certain number of rotations and performing averaging processing or integration processing, it can be caused by road surface unevenness etc.
  • a rotational speed fluctuation pattern from which the influence is eliminated is acquired.
  • the wear state determination unit 4 obtains a value of a component induced by a characteristic provided in the tire 1a from the rotation speed variation pattern, and a value that changes according to the wear state of the tire 1a. By comparing the obtained value with information such as a relationship curve, a table, a map, a threshold value, and the like indicating the relationship between the value of the component obtained and set in advance and the progress of wear, the wear state of the tire 1a Is estimated and output, and information on the estimated wear state is output.
  • a feature structure that generates a specific rotational speed fluctuation at the time of tire rotation is embedded in the tire tread by the following method to detect the occurrence of this specific rotational speed fluctuation. May be.
  • the tire shape error due to the embedding is negligible.
  • the wear state determination unit 4 is a value of a component induced by a characteristic provided in the tire 1a, and depends on the wear state of the tire.
  • the relationship setting means 12a that sets the relationship between the value that changes in the tire and the progress of wear of the tire 1a, and the characteristics of the tire 1a that set the relationship in the relationship setting means 12a
  • ⁇ i. a A material with a specific part changed.
  • b A form in which the area or pattern changes as wear progresses.
  • c. Generates different rotational speed fluctuation patterns depending on the amount of wear.
  • d A characteristic pattern having a specific variation within one rotation.
  • the generated rotational speed variation pattern is distinguished from the rotational speed variation pattern in the case where there is a noise or pebbles from the road surface, a flat spot of the tire 1a, etc.
  • a rotational speed fluctuation pattern having a plurality of specific characteristic fluctuations within one rotation is used instead of a local simple pattern that occurs.
  • the characteristic of the tire 1a is configured by a structure having a characteristic (characteristic structure portion). More specifically, it has one of the following structures. e.
  • the tread pattern of the tire 1a is configured to change with wear, and the characteristic structure is formed in a direction crossing the tread. f.
  • the structural features are formed at a plurality of positions in the rotation direction of the tire 1a, and the positional relationship between them is not equal in the rotation direction.
  • the characteristic structure portion is configured by partially changing the tread forming material.
  • the wear state determination unit 4 may acquire the rotational speed variation pattern in a travel speed range selected from one or more set travel speed ranges. Even if the tire 1a is in the same wear state, the fluctuation of the rotation signal detected by the rotation sensor 2 varies depending on the traveling speed of the vehicle. Therefore, the rotation speed fluctuation pattern can be acquired with high accuracy by acquiring the rotation speed fluctuation pattern when the vehicle is in the set travel speed range.
  • the wear state determination unit 4 performs the process of acquiring the rotational speed variation pattern and estimating the wear state for each of a plurality of set travel speed ranges, and for the wear state in the plurality of travel speed ranges.
  • the wear state may be comprehensively determined from the estimation result for each travel speed range.
  • the wear state estimation process is performed for each of a plurality of set travel speed ranges, and the wear state is comprehensively determined from the results in the plurality of travel speed ranges, thereby obtaining the rotational speed fluctuation pattern with higher accuracy. Wear detection can be performed.
  • the wear state determination unit 4 analyzes the rotation order component from the acquired rotational speed fluctuation pattern, and determines the wear state by obtaining a level of a specific rotation order component that can indicate the wear state. good. According to the rotation order analysis, it is possible to easily and accurately determine the wear state.
  • the magnitude of the rotational order component indicating the wear state included in the acquired rotational speed variation pattern may be obtained, and the wear state may be determined using this as an evaluation value.
  • the wear state can be determined with higher accuracy.
  • the signal processing unit 3 obtains a difference between the rotational speed fluctuation pattern and a reference pattern in a state in which the phases of the obtained rotational speed fluctuation patterns are matched, and determines a wear state based on the difference. May be. If an initial rotation variation pattern is stored as a reference pattern (when there is almost no wear immediately after tire replacement), an initial state including information such as an inherent error pattern of the sensor and unbalance of the tire 1a is stored. The amount of change from can be detected, and the detection sensitivity can be further increased.
  • the rotation sensor 2 includes a magnetic encoder 2a or a pulsar gear and a magnetic sensor 2b that detects the magnetic encoder 2a or the pulsar gear, and further, a rotation pulse that multiplies a detection signal of the magnetic sensor 2b. You may provide the multiplication circuit 2ca which outputs.
  • a rotation sensor 2 mounted on the wheel 1 should have sufficient detection accuracy and sufficient spatial resolution. is required.
  • the rotation sensor 2 combining the magnetic encoder 2a or the pulser gear and the magnetic sensor 2b as described above and multiplying the detected magnetic field signal to increase the resolution is resistant to inferior environments such as temperature changes and dirt, and 100 per rotation. It has a rotational resolution higher than that of a pulse. Therefore, this rotation sensor 2 is suitable for this application.
  • wear estimation result utilization means 17 for warning the driver or changing the control state of the vehicle based on the wear information output by the wear state determination unit 4.
  • the wear estimation result utilization unit 17 has, for example, one of the following functions.
  • the wear estimation result utilization means 17 may have a function of displaying on the driver's seat warning notification means 19 based on the wear information output by the wear state determination unit 4.
  • the warning notification means 19 is an image display device such as a warning lamp 19a or a liquid crystal display device. By turning on the warning lamp 19a according to the amount of wear, the driver can be urged to check and check the slip sign.
  • the wear estimation result utilization means 17 has a function of changing the control parameter of the vehicle control computer 22 based on the wear information output from the wear state determination unit 4 and performing safety control considering the ability of the tire 1a. May be.
  • the wear estimation result utilization means 17 has a function of changing the control parameter of the vehicle control computer 22 based on the wear information output from the wear state determination unit 4 and performing safety control considering the ability of the tire 1a. May be.
  • the wear estimation result utilization means 17 may have a function of issuing a warning during a specific weather based on the wear information output by the wear state determination unit 4 and the weather during traveling. For example, depending on the detected wear state, a warning is not issued when the weather is fine, but a warning is issued when the vehicle is raining. . As a result, it is possible to avoid excessive warnings, improve the reliability of warnings by the driver, and respect the warnings.
  • the wear estimation result utilization means 17 uses the wear information output from the wear state determination unit 4 to a predetermined sales office 20 where a computer mounted on the vehicle can inspect the vehicle or replace the tire 1a through a communication line. You may make a call to the terminal. As described above, since inspection and replacement information for wear is transmitted to the terminal of the sales office 20, inventory check of the tire 1a at the sales office 20 can be performed at an early stage, and prompt and appropriate inspection and replacement can be expected.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a conceptual configuration of an automobile tire wear amount detection apparatus according to a first embodiment of the present invention. It is a block diagram of a conceptual configuration of a processing unit of the wear amount detection device. It is a block diagram of a conceptual composition of a wear state judgment unit of the wear amount detection device.
  • FIG. 1 It is a block diagram of the conceptual composition which shows the modification of the wear state judgment unit of the wear amount detection device. It is a block diagram which shows the utilization form of the wear amount detection apparatus. It is a fragmentary top view which shows the example of a pattern structure of the tread of the tire used as the detection object of the wear amount detection apparatus. An example of a pattern configuration of another tread of a tire to be detected by the wear amount detection device is shown, (A) is a partial plan view, (B) is a cutaway side view, and (C) is VII-VII of (A). It is arrow sectional drawing. It is explanatory drawing of the example of a detection signal of the feature pattern detected with the wear amount detection apparatus. (A) to (c) are graphs showing rotational fluctuations at different speeds.
  • (A)-(c) is a graph which shows the example of the rotation fluctuation data detected by the wear amount detection apparatus. It is a graph which shows the example of the rotation order spectrum detected with the wear amount detection apparatus. It is a graph which shows the example of the rotation fluctuation waveform by the reference pattern made into the detection target of the wear amount detection apparatus. It is a graph which shows the example of the standard spectrum of the detection object pattern of the same amount of wear detector. It is explanatory drawing which shows the rotation order component extraction example of the wear characteristic pattern of the same wear amount detection apparatus. It is sectional drawing of an example of the bearing for wheels equipped with the rotation sensor used with the same abrasion amount detection apparatus. It is the figure which looked at the bearing for the wheels from the inboard.
  • FIG. 21B is a perspective view of the rotation sensor of FIG. 21A. It is sectional drawing which shows the 2nd example of the rotation sensor which the wear amount detection apparatus uses.
  • FIG. 22B is a perspective view of the rotation sensor of FIG. 22A.
  • this automobile tire wear amount detection device 5 is a rotation sensor 2 for detecting the rotation speed of a wheel 1 having a tire 1a to be detected for wear, and is a wheel bearing or drive shaft. It has the rotation sensor 2 installed in the outer ring etc., and the signal processing unit 3 for processing the rotation signal output.
  • the automobile tire wear amount detection device 5 also has a wear state determination unit 4 that detects the wear of the tire 1 a using the output of the signal processing unit 3.
  • the signal processing unit 3 and the wear state determination unit 4 constitute a wear state detection device main body 15.
  • the wear state detection device main body 15 may be an independent ECU, or may be provided as a part of the ECU that controls the entire vehicle.
  • the rotation sensor 2 is a wheel speed sensor. 15 to 20 exemplify wheel bearings with a rotation sensor, which will be described later.
  • the signal processing unit 3 extracts a rotation speed fluctuation synchronized with the rotation from the rotation signal detected by the rotation sensor 2, and generates a rotation speed fluctuation pattern synchronized with the rotation over a plurality of rotations from the fluctuation of the rotation speed. Extract.
  • the wear state determination unit 4 obtains the value of the component induced by the characteristic structure portion indicating the wear state provided on the tire 1a of the wheel 1 from the rotational speed fluctuation pattern extracted by the signal processing unit 3, and obtains the value. Based on the value, the wear state of the tire 1a is estimated and output.
  • each part is demonstrated concretely.
  • FIG. 2 shows a conceptual configuration of the signal processing unit 3.
  • the rotational speed of the running wheel 1 is measured by the rotational speed discriminating unit 5a using the rotational signal detected by the rotational sensor 2, and the fluctuation of the rotational speed synchronized with the rotation of the wheel 1, that is, one revolution.
  • the rotation fluctuation pattern for each rotation is extracted by the rotation fluctuation pattern extraction unit 6.
  • a detection target such as a magnetic encoder used for the rotation sensor 2 includes a pitch error due to manufacturing variations. Therefore, the rotation speed fluctuation pattern in the normal state in the initial state is stored in the reference speed pattern storage unit 7 as the reference speed pattern P0, and a minute error component superimposed on the rotation signal of the rotation sensor 2 is corrected for error.
  • a configuration in which correction is performed by the unit 8 may be adopted.
  • a rotation signal for a period of a certain number of rotations is processed to extract an arbitrary rotation speed fluctuation pattern.
  • the rotation synchronization component is averaged and detected from the rotation signal of the wheel 1 over several rotations.
  • the function of the wear state determination unit 4 in FIG. 1 will be described.
  • a slip sign appears due to wear of the tire 1
  • the rotational speed fluctuation pattern changes due to a change in the shape of the ground contact surface of the tire.
  • the wear state is detected by the wear state determination unit 4 to detect the wear state.
  • a characteristic structure such as a shape that generates a specific rotational synchronization fluctuation at the time of tire rotation is included in the tire tread by the following method, and a rotational speed fluctuation pattern caused by this is included. A change may be detected.
  • the shape of the included features should be negligible so that vibration and noise do not occur and the ride comfort does not deteriorate.
  • the characteristics applied to the tire 1a in order to detect the wear amount will be exemplified below.
  • a specific part is made harder or softer than other parts.
  • the blocks are connected to each other, and the area and arrangement pitch of the characteristic structure portions constituting the features are changed.
  • the blocks are divided so that the area and arrangement pitch of the characteristic structure portions constituting the features change.
  • the rotational speed fluctuation pattern that occurs is distinguished from the rotational speed fluctuation pattern when there is noise from the road surface, biting of pebbles, tire flat spots, etc., it is not a local simple pattern but unique It is good to arrange so as to show this pattern.
  • the feature structure portion indicating wear should be provided in the direction crossing the tread surface.
  • the initial wear state (a state in which almost no wear has occurred) is provided with a characteristic part that is a part of its entire length along the transverse direction of the tread surface, and the direction of traversing as wear progresses It is good also as a characteristic part which changes so that the length of the characteristic part becomes easy to be detected and recognized.
  • Fig. 6 shows an example of the pattern of the characteristic structure portion formed on the tread.
  • slip sign portions 23 which are characteristic structures provided in the groove 21, are exposed. It connects and the shape of the surface of the tire 1a changes. If the slip sign 23 is made of a hard material, a change in rotational fluctuation is likely to occur at this portion.
  • a groove 24, which is a characteristic structure having features, may be formed in the tread of the tire 1a in advance.
  • a speed fluctuation is observed at a constant rotational phase.
  • the groove 24 disappears with wear, the fluctuation waveform becomes small. Therefore, the wear state can be estimated from this change. it can.
  • the characteristic features are arranged with unique phase intervals in the rotation direction. For example, when characteristic structures are arranged at three positions where the phase is 0 °, 90 °, and 180 °, a speed variation pattern as shown in FIG. 8 is observed with rotation. Since three characteristic waveforms are observed at 90 ° intervals in one rotation in synchronism with the rotation, it is easy to detect the characteristic portion even if there are disturbances such as road surface unevenness and biting of pebbles. By disposing the feature portions so as not to be equally distributed, the feature portions can be easily detected without being affected by noise, and erroneous detection can be suppressed.
  • the response to the change in the rotational speed pattern will be described. Since the occurrence state of the rotational speed changes depending on the state of the tire 1a, it is affected by the traveling speed.
  • the portions within the elliptical dotted lines of the waveforms shown in FIGS. 9A to 9C are the speed fluctuation waveforms observed at the rotational position where the rotational fluctuation occurs, as shown in FIGS. 9A to 9C.
  • the waveform changes according to the running speed. That is, the rotational speed fluctuation component exhibits frequency characteristics due to the transmission characteristics of the tire 1a, and its phase and amplitude vary depending on the traveling speed.
  • the rotational speed fluctuation patterns are classified by a plurality of rotational speed regions (rotational speed levels). That is, for each rotation speed region, a reference rotation speed fluctuation pattern to be compared is stored in the reference speed pattern storage unit 7, and the rotation fluctuation pattern extraction unit 6 wears each of the plurality of areas. It is configured to determine the state and comprehensively determine from the results. By detecting the rotational speed variation pattern in a plurality of speed regions, compared to the case of extracting and discriminating only the rotational speed region pattern limited to one, it is comprehensive based on more travel data Since the judgment can be made, the accuracy of wear detection is improved.
  • FIGS. 10A to 10C show examples of the extracted speed fluctuation pattern for one rotation.
  • FIGS. 10A to 10C are plots obtained by normalizing the rotation speeds when there is no tape, the tape width is 6 mm, and the tape width is 12 mm. It can be seen that a characteristic rotation variation pattern is generated by providing the feature.
  • FIG. 1 An example of a method of detecting the progress of wear by detecting the rotation fluctuation pattern caused by the characteristic structure will be described with reference to FIG.
  • the figure shows an example of a conceptual configuration of the wear state determination unit 4.
  • the rotation order spectrum for the rotation speed fluctuation detected during the traveling is obtained by the rotation order analysis section 9, and the comparison calculation section 11 pays attention to the order component P (n) of the rotation speed fluctuation pattern indicating wear and outputs its output.
  • the level is monitored, the output level is compared, and the wear amount estimation unit 12 determines the progress of the wear state from the comparison result.
  • the comparison operation unit 11 may compare with a predetermined threshold level, or store the initial level P0 (n) and use the change amount P (n) / P0 (n). You may judge.
  • FIG. 11 shows the rotation order spectrum obtained from the waveforms of FIGS. 10 (a) to 10 (c).
  • threshold values are provided for the 30th order, 33rd order, and 62nd order, respectively, and the detected spectrum P (30), P (33), and P (62) are judged to have progressed when wear exceeds the respective threshold values.
  • a plurality of spatial frequency (order) regions of the rotational speed fluctuation pattern to be detected are provided (that is, a plurality of calculation windows are set), and the level of the rotational order component in the corresponding region is extracted, and a comprehensive result is obtained from these results
  • the wear state may be determined.
  • the rotational speed fluctuation induced by the feature pattern p1 provided for wear detection is a waveform W1 shown in FIG. 12, and its spectrum is R1 (f) shown in FIG.
  • the rotational speed fluctuation waveform W1 is a waveform obtained by removing a low frequency component that can be considered as road surface disturbance from the waveform of FIG.
  • the magnitude of the P1 (f) component included in the frequency spectrum Pin (f) of the detected rotational speed fluctuation pattern is obtained, and that value is used as the evaluation value.
  • Represents the sum of the spectrum of An evaluation value E Pin (f) ⁇ R1 (f) is obtained by an inner product operation with the detected spectrum A.
  • a wear state is judged according to the magnitude
  • the wear state is determined using more information, so that it is resistant to noise and can reliably detect the wear state.
  • the wear state is determined by another method.
  • a reference may be provided in the rotation sensor 2 so that the rotation phase of the rotation speed fluctuation pattern during traveling can be matched, and the change in the rotation speed fluctuation pattern may be directly detected.
  • the difference detection unit 14 is configured such that the difference between the detected rotation speed variation pattern and the reference rotation speed variation pattern stored in the reference pattern storage unit 13 is matched with the rotation phase. To obtain the change from the preset reference pattern. If the rotational speed fluctuation pattern W1 at the time of wear by the feature pattern p1 provided for detection is extracted in the change, it is determined that wear has progressed. In this case, the degree of progress of wear is also estimated in accordance with the extracted pattern size during wear.
  • the initial rotational speed fluctuation pattern is stored as the reference pattern
  • the change from the initial state including information such as the inherent error pattern of the rotation sensor 2 and the imbalance of the tire 1a can be detected. Detection sensitivity can be increased.
  • the reference pattern changes when the tire 1a or the wheel 1 is replaced, the accuracy deteriorates. Therefore, preferably, a function of updating the reference pattern stored in the reference pattern storage unit 13 is provided.
  • the wear amount estimation unit 12 in the wear state determination unit 4 of Fig. 3 has a relationship setting means 12a.
  • the relationship setting means 12a determines the relationship between the value of the component induced by the feature indicating the wear state provided in the tire 1a as described above and the progress of wear of the tire 1a, the threshold value, and the like.
  • the relationship setting means 12a set by use is included, and the progress of wear is estimated based on the comparison result set by the comparison calculation unit 11 based on the relationship set in the relationship setting means 12a.
  • the relationship setting means 12a may set the relationship between the value of the component and the progress of wear of the tire 1a only for a specific feature. Further, the relations regarding the plurality of types of features are stored, and the relation corresponding to the tire 1a used in the vehicle is selected by a predetermined selection operation means (not shown) at the time of initial installation or replacement of the tire 1a. You may make it use.
  • the rotation sensor 2 will be described.
  • the rotation sensor 2 may use a rotation angle sensor to which a Z-phase (zero-phase) signal is added, or may use a resolver or other absolute angle sensor in order to facilitate the determination of the rotation phase. .
  • the rotation sensor 2 mounted on the wheel 1 has sufficient detection accuracy and sufficient spatial resolution in order to accurately detect the rotational speed fluctuation pattern that is the detection target. For example, it has an accuracy capable of detecting at least 0.5% rotation speed variation, and the number of pulses per rotation is 40 or more. In order to acquire sufficient data at the time of low-speed rotation including a higher-order rotation fluctuation component, it is desirable to further increase the resolution of the rotation sensor 2. Considering the structure such as the block size of the tire 1a, it is desirable that the number of output pulses per rotation of the rotation sensor 2 be at least 100 or more so as to ensure a resolution with a contact length of about 20 mm.
  • the output of the rotation sensor 2 is not necessarily a pulse output, and may be an analog signal. If an analog signal output with rotation is analyzed, fluctuations in the rotation speed can be extracted from the distortion of the waveform included in the signal, so that the same processing as in the case of pulse output is possible. In particular, when the resolution (multiplication capability) of the rotation pulse is low, it is desirable to execute signal processing with high resolution by actively using analog signals.
  • the rotation sensor 2 includes a target composed of a magnetic encoder 2a or a pulsar gear, and a magnetic sensor 2b that detects the target. It is preferable to include a multiplication circuit 2ca that outputs a rotation pulse obtained by multiplying the detection signal of the magnetic sensor 2b.
  • the rotation sensor 2 in which the target composed of the magnetic encoder 2a or the pulsar gear and the magnetic sensor 2b are combined and the resolution is increased by multiplying the detected magnetic field signal is strong against inferior environments such as temperature changes and dirt, and 1 It has a rotation resolution of 100 pulses or more per rotation.
  • the above-described configuration is suitable as the rotation sensor 2 in which the rotation sensor 2 is placed in an inferior environment such as a temperature change or dirt, and it is necessary to extract the fluctuation of the rotation speed during one rotation.
  • FIGS. 21A and 21B and FIGS. 22A and 22B A specific example of the rotation sensor 2 will be described later together with FIGS. 21A and 21B and FIGS. 22A and 22B.
  • FIG. 5 shows an example.
  • the detected tire wear state is transmitted from the wear amount detection device body 15 including the signal processing unit 3 and the wear state determination unit 4 to the host computer 16 of the vehicle, and the wear estimation result provided in the host computer 16 is used.
  • the means 17 displays the warning information means 19 in the driver's seat according to the amount of wear.
  • a display lamp 19a such as a warning lamp is turned on. This prompts the driver to check and check the slip sign.
  • the warning notification means 19 may display a warning display image on an image display device 19b such as a liquid crystal display device in addition to the display lamp 19a.
  • the wear estimation result utilization means 17 transmits information from the host computer 16 through the communication network 18 that can communicate with the vehicle simultaneously with the display on the warning notification means 19, and if necessary, such as a vehicle dealer or a service store. Promote inspections and exchanges through the sales office 20.
  • the wear estimation result utilization means 17 does not issue a warning in fine weather according to the wear state detected during traveling, but issues a warning during traveling in rainy weather. You may make it call attention when judged to be high.
  • the wear estimation result utilization means 17 has a function of automatically limiting the traveling speed to a computer-type vehicle control device 22 such as an ECU (electrical control unit) when it is determined that the wear state is particularly dangerous. Also good. Further, the wear estimation result utilization means 17 changes the parameters of the safety control system 22a such as the vehicle attitude control in the vehicle control device 22 according to the detected wear state, and considers the decrease in the tire capacity, and the safety control system. May be adjusted.
  • the effects of the automobile tire wear amount detection apparatus are summarized as follows. -Since the amount of wear of the tire 1a can be detected during traveling, it is not necessary to provide a special sensor. Therefore, it can be mounted on a vehicle without significantly increasing the cost. Conventionally, there is a possibility of overlooking wear due to visual inspection. However, since detection is performed using the vehicle rotation sensor 2, an appropriate warning is issued to promote safety confirmation and preventive safety can be realized. ⁇ Even if the driver is not aware that the tire 1a is worn, the vehicle can issue a warning by the detection signal, so that a driving operation that avoids slipping is possible, resulting in a traffic accident. Can be prevented. ⁇ Vehicle control in consideration of the wear state is possible, so that appropriate driving assistance and safety control can be performed according to the driving conditions to prevent traffic accidents.
  • the rotational fluctuation component in the low-speed running state can be detected with a high resolution, so that the pattern extraction accuracy for wear detection is increased.
  • the rotation sensor 2 is a radial type magnetic type, and includes an annular magnetic encoder 2a that is a target, and a magnetic sensor 2b that faces the outer peripheral surface of the magnetic encoder 2a and detects the magnetism of the magnetic encoder 2a. .
  • the magnetic encoder 2a has N and S magnetic poles 2aa alternately, and outputs a sine wave rotation signal from the magnetic sensor 2b. This sinusoidal rotation signal is shaped into a rectangle by the signal processing means 2c and output as a rectangular wave pulse signal.
  • the signal processing means 2c may have a multiplication circuit 2ca, and in that case, outputs a multiplied high-resolution rotation signal.
  • the magnetic encoder 2a may include a magnetic pole 2ab for detecting the Z phase (zero phase) in one place on the circumference, aligned in the axial direction with the magnetic pole 2aa.
  • the magnetic sensor 2b In addition to the sensor unit 2ba for detecting the N and S alternating magnetic poles 2aa, a sensor unit 2bb for detecting the magnetic pole 2ab for detecting the Z phase is provided. This sensor unit 2bb outputs a Z-phase (zero-phase) signal once in one rotation.
  • the rotation sensor 2 is an axial magnetic type, and an annular magnetic encoder 2a and a magnetic sensor 2b face each other in the axial direction.
  • the magnetic encoder 2a is attached to a flange portion of a sensor attachment ring 2d having an L-shaped cross section.
  • Other configurations are the same as those of the radial type rotation sensor 2 shown in FIGS. 21A and 21B.
  • the zero-phase magnetic pole and sensor unit, and the multiplication circuit may be provided as described above.
  • FIGS. 22A and 22B all show a rotation sensor 2 having a magnetic encoder 2a.
  • the rotation sensor 2 is a pulsar ring (not shown) whose target is made of a gear-type magnetic material. May be. In that case, the magnetic sensor detects the teeth of the pulsar ring and outputs a rotation signal.
  • the wheel bearing 30 shown in FIGS. 15 and 16 is a third generation type inner ring rotation type and is for driving wheel support, and shows an example in which the rotation sensor 2 is provided in the center of the double row.
  • the wheel bearing 30 includes an outer member 31 having a double row rolling surface 33 formed on the inner periphery, an inner member 32 having a rolling surface 34 opposed to each of the rolling surfaces 33, and these outer members.
  • the rolling member 35 of the double row interposed between the rolling surfaces 33 and 34 of the direction member 31 and the inward member 32 is provided, and a wheel is rotatably supported with respect to a vehicle body.
  • the wheel bearing 30 is a double-row outward angular ball bearing type, and the rolling elements 35 are formed of balls and are held by a cage 36 for each row.
  • the inner member 32 includes a hub wheel 32a and an inner ring 32b fitted to the outer periphery of the inboard side end of the hub wheel 32a.
  • the rolling surface 34 is provided on the outer periphery of each wheel 32a, 32b. . Both ends of the bearing space between the outer member 31 and the inner member 32 are sealed by seals 37 and 38, respectively.
  • the encoder 2 a of the rotation sensor 2 is provided on the outer periphery between the rolling surfaces 34 of the inner member 32, and the magnetic sensor 2 b facing the encoder 2 a is provided on the outer member 31. It is installed in the provided sensor mounting hole in the radial direction.
  • the rotation sensor 2 is, for example, the radial type described above with reference to FIG.
  • the wheel bearing 30 is a third generation inner ring rotating type and for driving wheel support
  • the rotation sensor 2 is provided at the inboard side end.
  • the rotation sensor 2 is of the axial type described above with reference to FIG.
  • the slinger that is press-fitted and fixed to the outer peripheral surface of the inner member 32 in the seal 38 at the inboard side end also serves as the sensor support ring 2d in the example of FIG.
  • the magnetic sensor 2 b is resin-molded in a ring-shaped metal case 39 and fixed to the outer member 31 via the metal case 39.
  • Other configurations are the same as those of the example shown in FIGS.
  • 19 and 20 show an example in which the wheel bearing 30 is a third generation inner ring rotating type and is for supporting a driven wheel, and the rotation sensor 2 is provided at the inboard side end.
  • the end face opening at the inboard side end portion of the outer member 31 is covered with a cover 29, and the magnetic sensor 2 b of the rotation sensor 2 is attached to the cover 29.
  • Other configurations and operational effects are the same as those of the example shown in FIGS.
  • the wear amount detecting device for automobile tires of the present invention can be widely applied from small cars such as passenger cars and taxis to large cars such as trucks, trailers and buses.
  • the most preferable form is application to large vehicles such as trucks, trailers and buses. Since these vehicles require safe and efficient transportation of passengers and cargo, it is important to keep the vehicle in a normal state at all times.

Abstract

　特殊なセンサを設けることなく、コストの増加を抑えながら、タイヤが摩耗した状態にあることを走行中に検出できる摩耗量検知装置を提供する。動車の速度を測定するように、車輪（１）の回転を検出する回転センサ（２）と、この回転センサによって検出された回転信号から回転に同期した回転速度の変動を抽出し、複数回転にわたる回転速度の変動から回転に同期した回転速度変動パターンを取得する信号処理ユニット（３）と、この取得した回転速度変動パターンから、車輪（１）のタイヤ（１ａ）に設けられている特徴によって誘起される成分の値であって、タイヤ（１ａ）の摩耗状態に応じて変化する値を求め、この求めた値に基づいてタイヤ（１）の摩耗状態を推定し出力する摩耗状態判断ユニット（４）とを有する。

Description

自動車用タイヤの摩耗量検知装置 関連出願
　本出願は、２０１３年１１月２１日出願の特願２０１３－２４１１２５の優先権を主張するものであり、それらの全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
　この発明は、自動車のタイヤの摩耗状態を走行中に検知する自動車用タイヤの摩耗量検知装置に関し、安全性に関する警告やタイヤの交換時期の到来を運転者に知らせる技術に関する。
　特許文献１には、トレッド部に導電ゴム抵抗体を埋め込み、摩耗によって抵抗体が離脱して抵抗値が変化するのを信号送信し、受信した検出信号を処理することにより摩耗状態を判定する装置が提示されている。
　特許文献２には、トレッド部のブロック列を、タイヤの摩耗に伴って周方向のブロック数が変化するような断面形状として形成し、ばね下に配置された部材の振動を検出して回転同期成分を周波数分析することにより、摩耗のレベルを推定する方法が提示されている。
　特許文献３には、タイヤの周方向に沿って深さの異なる凹部をそれぞれ周期的に配列されるように形成し、ばね下の部材の振動信号から凹部による振動成分を抽出して、振動成分の大きさから摩耗状態を推定する方法が提示されている。
　特許文献４には、自動車の車輪用軸受に回転検出装置を取り付け、信号を逓倍する機能を設けた高分解能回転検出装置が提示されている。
　特許文献５には、自動車の車輪用軸受に回転検出装置を取り付けた、絶対角検出を可能とした回転検出装置が提示されている。
　特許文献６には、タイヤの回転センサ信号からスリップ率等を推定する方法が提示されており、数回転にわたるタイヤの回転信号から回転同期成分を平均化して検出する方法も提示されている。
特開２００５－０２８９５０号公報 特開２００５－１８６７０２号公報 特開２０１１－０５３０２７号公報 特開２０１１－００２３５７号公報 特開２００８－２３２４２６号公報 特開２００６－１２６１６４号公報
　摩耗が進んだタイヤで走行すると、雨天時にスリップしやすくなり、ハイドロプレーニング現象も発生しやすくなるなど、危険性が高くなる。これを予防するため、タイヤのトレッド溝部に設けられたスリップサインの露出を点検し、溝の深さが浅くなってきているかを確認することが推奨されている。
　しかしながら、スリップサインの露出状態を目視点検する場合、一般ユーザには状態を判別し難い場合もある。そのため、定期的に点検しないと見逃してしまう恐れがある。これと同様に、スタッドレスタイヤにおける溝の摩耗量を示すプラットフォームを目視で確認するときに、摩耗している状態にあることに気が付かないことがある。そのため、滑り止め効果が低下している状態で走行してしまう恐れもある。
　特許文献１のように、タイヤにセンサを埋め込んで摩耗状態を直接的に検出する方法が提案されているが、タイヤから車体への信号の伝達方法やセンサの耐久性が問題となる。そのため、タイヤにセンサを設けずに摩耗状態を検出できることが望まれている。
　特許文献２、３のように、ナックルなどに取り付けた振動センサの信号を分析することで摩耗状態を検出する方法では、特許文献１のようなタイヤから車体へ信号を伝達する場合の問題はないが、通常の装備に加えて振動センサおよびアナログ信号の伝送や増幅回路が必要になるため、コストが増加してしまう。
　従来の上記各提案例に対して、特殊なセンサを設けることなく、それほど大きくコストが増加することなしにタイヤが摩耗した状態にあることを検出し、運転者にタイヤ交換が必要なことを知らせることを可能にして、不安全な状態での走行による事故を未然に防ぐことが望まれている。特に、給油を必要としない電動車両などでは、ガソリンスタンド等でのサービスマンによるタイヤの状況確認機会が少なくなることから、自動的に摩耗状態を検知して運転者に注意を促すことが望まれる。
　この発明の目的は、特殊なセンサを設けることなく、コストの増加を抑えながら、タイヤが摩耗した状態にあることを走行中に検出でき、運転者にタイヤ交換が必要なことを知らせることを可能にして、不安全な状態での走行による事故を未然に防ぐことができる自動車用タイヤの摩耗量検知装置を提供することである。
　以下、便宜上理解を容易にするために、実施形態の符号を参照して説明する。
　この発明の一構成に係る自動車用タイヤ１ａの摩耗量検知装置は、前記自動車の速度を測定するように、車輪１の回転信号を検出する回転センサ２と、この回転センサ２によって検出された回転信号から回転に同期した回転速度の変動を抽出し、この抽出した回転速度の変動から、複数回転にわたる回転速度変動パターンであって、各パターンが回転に同期した回転速度の変動を含む、回転速度変動パターンを取得する信号処理ユニット３と、この取得した回転速度変動パターンから、前記車輪１のタイヤ１ａに設けられている特徴によって誘起される成分の値であって、前記タイヤの摩耗状態に応じて変化する値を求め、この求めた値に基づいて前記タイヤ１ａの摩耗状態を推定し摩耗情報（推定した摩耗状態に関する情報）を出力する摩耗状態判断ユニット４とを備える。
　なお、回転に同期した回転速度の変動は、タイヤ１ａが路面上を転動することによって生じる。
　信号処理においては、回転速度の変動から複数回転にわたる回転速度変動パターンを取得する。１回転分のみの回転速度の変動には路面の凹凸などによる影響があるが、ある程度の回転回数にわたる期間の回転信号を収集し、平均化処理または積算処理を施すことで、路面の凹凸などによる影響が排除された回転速度変動パターンが取得される。
　摩耗によってスリップサイン等のタイヤ１ａに設けられている摩耗状態を示す印が出現すると、路面とのタイヤ接地面の形状が変化するため回転速度変動のパターンが変化する。前記摩耗状態判断ユニット４は、この回転速度変動パターンから、タイヤ１ａに設けられている特徴によって誘起される成分の値であって、タイヤ１ａの摩耗状態に応じて変化する値を求める。この求めた値を、予め求めて設定しておいた前記成分の値と摩耗の進行状況との関係を示す関係曲線、テーブル、マップ、閾値等の情報と比較することによって、タイヤ１ａの摩耗状態を推定し出力し、その推定した摩耗状態の情報を出力する。
　好ましくは、タイヤ回転時に特定の回転同期の回転速度変動を発生させるような特徴構造部を、下記に挙げたような手法でタイヤトレッドに埋め込んでおき、この特定の回転速度変動の発生を検出してもよい。ただし、振動や騒音が発生して乗り心地が悪化することがないように、埋め込まれることによるタイヤの形状誤差はごくわずかなものとする。
　すなわち、この発明の自動車用タイヤ１ａの摩耗量検知装置において、前記摩耗状態判断ユニット４は、タイヤ１ａに設けられている特徴によって誘起される成分の値であって、前記タイヤの摩耗状態に応じて変化する値と、前記タイヤ１ａの摩耗の進行状況との関係を設定した関係設定手段１２ａを有し、この関係設定手段１２ａに前記関係を設定した前記タイヤ１ａの前記特徴を、次のａ～iのいずれかとする。
ａ．特定部分の材質を変えたもの。
ｂ．摩耗が進むと面積またはパターンが変化する形態のもの。
ｃ．摩耗量に応じて異なる回転速度変動パターンを発生するもの。
ｄ．一回転内で特定の変動を有する特徴的なパターンとするもの。すなわち、発生する回転速度変動パターンが、路面からのノイズや小石などの噛み込み、タイヤ１ａのフラットスポットなどがある場合の回転速度変動パターンと区別されるために、タイヤ１ａの一回転に一回発生するような局所的で単純なパターンでなく、一回転内で特定の複数の特徴的な変動を有する回転速度変動パターンとする。
　好ましくは、前記タイヤ１ａの前記特徴は、特徴を有する構造（特徴構造部）から構成される。より具体的には、次のいずれかの構造とする。
e．タイヤ１ａのトレッドパターンが摩耗に伴って変化するように構成されていて、その特徴構造部がトレッドを横断する方向に形成されているもの。
f．前記構造特徴部が、タイヤ１ａの回転方向の複数の位置に形成され、それぞれの位置関係が回転方向に等間隔とはならないようにされたもの。
g．前記特徴構造部が、トレッドの形成材料を部分的に変えて構成されたもの。
h．摩耗が進んだときに、特徴的な変動を有する回転変動パターンに変化するように構成されたもの。
i．もしくはこれとは逆に、検出対象パターンの溝を形成した状態を初期状態として、摩耗に伴って特徴となる回転変動パターンが減少するように構成されたもの。
　好ましい実施形態において、前記摩耗状態判断ユニット４は、前記回転速度変動パターンの取得を、一つ以上の設定された走行速度範囲から選択された走行速度範囲で実施しても良い。
　タイヤ１ａが同じ摩耗状況であっても、車両の走行速度によって前記回転センサ２で検出される回転信号の変動が変わる。そのため、設定された走行速度範囲にある状態のときに前記回転速度変動パターンの取得を行うことで、精度良く回転速度変動パターンの取得が行える。
　好ましい実施形態において、前記摩耗状態判断ユニット４は、前記回転速度変動パターンの取得および摩耗状態の推定の処理を、複数の設定した走行速度範囲についてそれぞれ行ない、これら複数の走行速度範囲における摩耗状態の走行速度範囲別推定結果から摩耗状態を総合判断しても良い。
　上記のように、タイヤ１ａが同じ摩耗状況であっても、車両の走行速度に応じて前記回転センサ２で検出される回転信号の変動の特徴が変わる。そのため、摩耗状態の推定の処理を、複数の設定した走行速度範囲についてそれぞれ行ない、これら複数の走行速度範囲における結果から摩耗状態を総合判断することにより、より一層精度良く回転速度変動パターンの取得による摩耗検知が行える。
　好ましい実施形態において、前記摩耗状態判断ユニット４は、取得された回転速度変動パターンから回転次数成分を分析し、摩耗状態を示し得る特定の回転次数成分のレベルを求めて摩耗状態を判別しても良い。回転次数分析によると、摩耗状態の判別が簡単にかつ精度良く行える。
　回転次数分析する場合に、取得された回転速度変動パターンに含まれている、摩耗状態を示す回転次数成分の大きさを求めて、それを評価値として摩耗状態を判別しても良い。これより、より一層精度良く摩耗状態の判別が行える。
　好ましい実施形態において、前記信号処理ユニット３は、取得した回転速度変動パターンの位相を合わせた状態で、前記回転速度変動パターンと基準パターンとの差分を求め、この差分に基づいて摩耗状態を判別しても良い。
　基準パターンとして初期（タイヤ交換直後のような摩耗がほとんど生じていない時点）の回転変動パターンを記憶しておけば、センサの固有の誤差パターンやタイヤ１ａのアンバランスなどの情報も含めた初期状態からの変化分を検出することができ、より検出感度を高めることができる。
　好ましい実施形態において、前記回転センサ２が、磁気エンコーダ２ａもしくはパルサギヤと、この磁気エンコーダ２ａもしくはパルサギヤを検出する磁気センサ２ｂとを有し、さらに、前記磁気センサ２ｂの検出信号を逓倍する回転パルスを出力する逓倍回路２ｃａを備えてもよい。
　検出対象である特定の変動を有する回転速度変動パターンを精度よく検出するために、車輪１に搭載される回転センサ２には十分な検出精度と、十分な空間分解能を備えたものを使用することが必要である。上記のように磁気エンコーダ２ａまたはパルサギヤと磁気センサ２ｂを組み合わせ、検出した磁界信号を逓倍して分解能を高めた回転センサ２は、温度変化や汚れなどの劣悪な環境に強く、かつ１回転あたり１００パルス以上の回転分解能を有する。したがって、この回転センサ２は、本用途に適している。
　好ましい実施形態において、前記摩耗状態判断ユニット４が出力した摩耗情報に基づいて、運転者への警告または車両の制御状態の変更を行う摩耗推定結果利用手段１７を備えても良い。摩耗推定結果利用手段１７は、具体的には、例えば次のいずれかの機能を持つものとされる。
　前記摩耗推定結果利用手段１７は、前記摩耗状態判断ユニット４が出力した摩耗情報に基づいて、運転席の警告報知手段１９に表示させる機能を有しても良い。前記警告報知手段１９は、例えば警告ランプ１９ａや、液晶表示装置等の画像表示装置である。摩耗量に応じて警告ランプ１９ａを点灯させることなどで、運転者にスリップサインの確認や点検を促すことができる。
　前記摩耗推定結果利用手段１７は、前記摩耗状態判断ユニット４が出力した摩耗情報に基づいて、車両制御コンピュータ２２の制御パラメータを変更し、タイヤ１ａの能力を考慮した安全制御を行う機能を有しても良い。
　タイヤ１ａの能力低下に応じて、車両姿勢制御などの安全制御システム２２ａのパラメータを変更し、タイヤ１ａの能力低下を考慮して安全制御システム２２ａを調整することで、無駄な安全制御を無くし、必要な場合の安全制御が確実に行える。
　前記摩耗推定結果利用手段１７は、前記摩耗状態判断ユニット４が出力した摩耗情報と走行時の天候に基づいて、特定の天候時に警告を発する機能を持っても良い。例えば、検出されている摩耗状態に応じて、晴天時には警告は発しないが、雨天時の走行中には警告を発するようにするなど、危険が高いと判断される場合の注意を促すこともできる。これにより、警告の発し過ぎが回避され、運転者による警告についての信頼性向上、警告の尊重が期待できる。
　前記摩耗推定結果利用手段１７は、前記摩耗状態判断ユニット４が出力した摩耗情報を、車両に搭載されたコンピュータが通信回線を通じて、車両の点検またはタイヤ１ａの交換が可能な定められた営業所２０の端末に発信しても良い。
　このように摩耗に対する点検，交換の情報が営業所２０の端末に送信されるため、営業所２０におけるタイヤ１ａの在庫確認等を早期に行い、迅速かつ適切な点検，交換が期待できる。
　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。
　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
この発明の第１の実施形態に係る自動車用タイヤの摩耗量検知装置の概念構成を示すブロック図である。 同摩耗量検知装置の処理ユニットの概念構成のブロック図である。 同摩耗量検知装置の摩耗状態判断ユニットの概念構成のブロック図である。 同摩耗量検知装置の摩耗状態判断ユニットの変形例を示す概念構成のブロック図である。 同摩耗量検知装置の利用形態を示すブロック図である。 同摩耗量検知装置の検出対象となるタイヤのトレッドのパターン構成例を示す部分平面図である。 同摩耗量検知装置の検出対象となるタイヤの他のトレッドのパターン構成例を示し、（Ａ）は部分平面図、（Ｂ）は破断側面図、および（Ｃ）は（Ａ）のVII-VII 矢視断面図である。 同摩耗量検知装置で検出した特徴パターンの検出信号例の説明図である。 （ａ）～（ｃ）はそれぞれ異なる速度の回転変動を示すグラフである。 （ａ）～（ｃ）は同摩耗量検知装置で検出される回転変動データの例を示すグラフである。 同摩耗量検知装置で検出される回転次数スペクトルの例を示すグラフである。 同摩耗量検知装置の検出対象とする基準パターンによる回転変動波形の例を示すグラフである。 同摩耗量検知装置の検出対象パターンの基準スぺクトルの例を示すグラフである。 同摩耗量検知装置の摩耗特徴パターンの回転次数成分抽出例を示す説明図である。 同摩耗量検知装置で用いる回転センサを装備した車輪用軸受の一例の断面図である。 同車輪用軸受をインボードから見た図である。 同摩耗量検知装置で用いる回転センサを装備した車輪用軸受の他の例の断面図である。 同車輪用軸受をインボードから見た図である。 同摩耗量検知装置で用いる回転センサを装備した車輪用軸受のさらに他の例の断面図である。 同車輪用軸受をインボードから見た図である。 同摩耗量検知装置が用いる回転センサの第１の例を示す断面図である。 図２１Ａの回転センサの斜視図である。 同摩耗量検知装置が用いる回転センサの第２の例を示す断面図である。 図２２Ａの回転センサの斜視図である。
　この発明の第１の実施形態に係る摩耗量検知装置について図面を参照して説明する。図１に示すように、この自動車用タイヤの摩耗量検知装置５は、摩耗の検知対象となるタイヤ１ａを有する車輪１の回転速度を検出する回転センサ２であって、車輪用軸受もしくはドライブシャフト外輪等に設置された回転センサ２と、出力される回転信号を処理するための信号処理ユニット３とを有する。自動車用タイヤ摩耗量検知装置５は、また、この信号処理ユニット３の出力を用いてタイヤ１ａの摩耗を検知する摩耗状態判断ユニット４を有する。信号処理ユニット３と摩耗状態判断ユニット４とで、摩耗状態検出装置本体１５が構成される。摩耗状態検出装置本体１５は、独立したＥＣＵとしても良く、また車両全体の制御を行うＥＣＵの一部として設けても良い。回転センサ２は、換言すれば車輪速センサである。図１５～２０に回転センサ付きの車輪用軸受を例示するが、これについては後に説明する。
　図１において、信号処理ユニット３は、回転センサ２の検出した回転信号から回転に同期した回転速度の変動を抽出し、この回転速度の変動から複数回転に渡る回転に同期した回転速度変動パターンを抽出する。摩耗状態判断ユニット４は、信号処理ユニット３により抽出した回転速度変動パターンから、車輪１のタイヤ１ａに設けられている摩耗状態を示す特徴構造部によって誘起される成分の値を求め、その求めた値に基づいて前記タイヤ１ａの摩耗状態を推定し出力する。以下、各部を具体的に説明する。
　図２に信号処理ユニット３の概念構成を示す。信号処理ユニット２では、回転センサ２が検出した回転信号を用いて走行中の車輪１の回転速度を回転速度判別部５ａで測定し、車輪１の回転に同期した回転速度の変動、つまり１回転毎の回転速度変動パターンを、回転変動パターン抽出部６で抽出する。ここで、回転センサ２に用いられる磁気エンコーダなどの検出ターゲットには、製造上のばらつきなどによるピッチ誤差が含まれている。そのため、初期状態の正常な状態の回転速度変動パターンを基準の速度パターンＰ０として、基準速度パターン記憶部７に記憶しておき、回転センサ２の回転信号に重畳する微小な誤差成分を、誤差補正部８で補正する構成としてもよい。
　回転変動パターン抽出部６による信号処理においては、路面の凹凸による影響を排除するために、ある程度の回転回数にわたる期間の回転信号を処理して、任意の回転速度変動パターンを抽出する。例えば、数回転にわたる車輪１の回転信号から回転同期成分を平均化して検出する。抽出処理に平均化処理や積算処理を適用することで、効果的に車輪１の回転に同期しないランダムな回転変動の影響が排除される。
　図１の摩耗状態判断ユニット４の機能につき説明する。タイヤ１の摩耗によってスリップサインが出現するようになると、タイヤの接地面の形状の変化などにより回転速度変動のパターンが変化する。これを摩耗状態判断ユニット４が検出することで摩耗状態を検出する。
　好ましくは、タイヤ回転時に特定の回転同期の回転速度変動を発生させるような形状等の特徴構造部を、次に挙げるような手法でタイヤトレッドに含めておき、これに起因する回転速度変動パターンの変化を検出してもよい。ただし、振動や騒音が発生して乗り心地が悪化することがないように、含められる特徴の形状などはごくわずかなものとする。
　摩耗量を検出するためにタイヤ１ａに施す特徴を以下に例示する。
・タイヤ１ａの特定部分の材質を変える。例えば、特定部分を他の部分よりも硬くしたり、または柔らかくしたりする。
・摩耗が進むと、例えばブロック間がつながって、特徴を構成する特徴構造部の面積や配置ピッチが変化する形態とする。
・摩耗が進むとブロックが分割されて、特徴を構成する特徴構造部の面積や配置ピッチが変化する形態とする。
・摩耗量に応じて数段階に変化するタイヤ回転速度変動パターンを形成してもよい。
・発生する回転速度変動パターンが、路面からのノイズや小石の噛み込み、タイヤのフラットスポットの影響などがある場合の回転速度変動パターンから区別されるために、局所的で単純なパターンでなく特有のパターンを示すように配置するのがよい。
　トレッド面を横断する方向に形状特徴を設けると、回転速度変動パターンが変化しやすいため、摩耗を示す特徴構造部はトレッド面を横断する方向に設けるのがよい。振動や騒音を抑えるために、初期摩耗状態（摩耗がほとんど生じていない状態）には、トレッド面の横断方向に沿ってその全長の一部となる特徴部を設け、摩耗が進むと横断する方向のその特徴部の長さが長くなって、検出・認知されやすくなるような、変化する特徴部としてもよい。
　トレッドに形成する特徴構造部のパターンの例を図６に示す。タイヤ１ａが特定の摩耗量に到達すると、溝２１の内部に設けた特徴的構造部である、１つまたは複数（本実施形態では複数）のスリップサイン部２３が露出するため、ブロック２２間がつながってタイヤ１ａの表面の形状が変化する。スリップサイン部２３を硬質な材料で形成しておけば、この部分で回転変動の変化が発生しやすくなる。
　図６の例とは異なり、図７（Ａ）～（Ｃ）に示すようにして、あらかじめ特徴を有する特徴構造部である溝２４をタイヤ１ａのトレッドに形成しておいてもよい。この場合、正常状態（初期摩耗状態）では一定の回転位相で速度変動が観測されるが、摩耗に伴って溝２４が消滅すると変動波形が小さくなるため、この変化から摩耗状態を推定することができる。
　また、回転方向に独特な位相間隔で特徴である特徴部を配置するとよい。例えば位相が０°と９０°と１８０°の３か所に特徴構造部を配置すると、回転に伴って図８のような速度変動パターンが観測される。１回転のなかに９０°間隔で３個の特徴波形が回転に同期して観測されるため、路面の凹凸や小石の噛み込みなどの外乱があっても、特徴部を検出しやすくなる。特徴部を等配とならないように配置することで、ノイズに影響されずに特徴部を検出し易くなり、誤検出を抑えることができる。
　回転速度のパターンの変化に対する対応につき説明する。
　回転速度変動の発生状況はタイヤ１ａの状態に応じて変化するため、走行速度によって影響を受ける。図９（ａ）～（ｃ）に示す波形の楕円状の点線内の部分は、回転変動の発生する回転位置で観測された速度変動波形であり、（ａ）～（ｃ）に示されるように走行速度によって波形が変化している。すなわち、回転速度変動成分はタイヤ１ａの伝達特性により周波数特性を示し、走行速度によってその位相や振幅が変化する。そのため、回転速度変動パターンを抽出する際には、回転速度が特定の範囲にある状態の信号を用いて処理するのが望ましく、信号処理ユニット３（図２）には回転速度判別部５ａを設けることで、回転速度の判別機能を備えておく。
　好ましくは、回転速度判別部５ａによる回転速度判別処理では、回転速度変動パターンを、複数の回転速度領域（回転速度レベル）によって分類する。すなわち、それぞれの回転速度領域に対して、比較対象とする基準の回転速度変動パターンを基準速度パターン記憶部７に記憶しておき、回転変動パターン抽出部６は、複数の領域それぞれに対して摩耗状態を判別し、それらの結果から総合判断するように構成される。複数の速度領域で回転速度変動パターンを検出することにより、一つに限定された回転速度領域のパターンだけを抽出して判別する場合と比較して、より多くの走行データに基づいて総合的な判断が可能になるため、摩耗検出の精度が向上する。
　疑似的な特徴パターンを形成して試験したデータ例を図１０（ａ）～（ｃ）に示す。タイヤトレッド面にトレッドを横切るようにして厚さ約０．３mmのビニールテープを貼り付けた状態で、約１５km/hの速度でアスファルト路面を数十メートル走行し、一回転あたり９６０回の分解能で回転速度データを収集した。このとき、ビニールテープ表面では摩擦係数が減少するため、タイヤ接地面に作用する力が変化して回転変動の変化が発生する。また、その大きさはビニールテープの幅によって変化する。抽出された一回転分の速度変動パターンの例を図１０（ａ）～（ｃ）に示す。図１０（ａ）～（ｃ）は、それぞれ、テープ無し、テープ幅６mm、テープ幅１２mm、における回転速度を正規化してプロットしたものである。特徴を設けたことにより、特有の回転変動パターンが発生していることがわかる。
　特徴構造部に起因する回転変動パターンを検出して摩耗の進行状況を検知する方法の例を、図３を参照して説明する。同図は摩耗状態判断ユニット４の概念構成の例を示す。走行中に検出した回転速度変動についての回転次数スペクトルを回転次数解析部９によって求め、比較演算部１１では、摩耗を示す、回転速度変動パターンの次数成分Ｐ（ｎ）に注目して、その出力レベルを監視し、出力レベルの比較演算を行い、その比較の結果から摩耗量推定部１２により摩耗状態の進展を判断する。比較演算部１１では、あらかじめ決めておいたしきい値レベルと比較してもよいし、初期状態のレベルＰ０（ｎ）を記憶しておいて、変化量Ｐ（ｎ）／Ｐ０（ｎ）を用いて判断してもよい。
　図１０（ａ）～（ｃ）の波形から求めた回転次数スペクトルを図１１に示す。この例では、２５～３５次周辺と６０～６４次付近の変化が大きく出ているので、例えば３０次と、３３次、および６２次にそれぞれしきい値を設けておき、検出されたスペクトルＰ(30), Ｐ(33), Ｐ(62)が、いずれもそれぞれのしきい値を超えた場合に摩耗が進展したと判断する。
　また、検出対象とする回転速度変動パターンの空間周波数（次数）領域を複数設け（すなわち複数の演算窓を設定し）、対応する領域における回転次数成分のレベルを抽出し、それらの結果から総合的に摩耗状態を判断してもよい。
　例えば、摩耗検出用に設けた特徴パターンｐ１によって誘起される回転速度変動を、図１２に示す波形Ｗ１とし、そのスペクトルを図１３に示すＲ１（ｆ）とする。なお、回転速度変動波形Ｗ１は図１０（ｃ）の波形から路面外乱と考えらえる低周波成分を除去した波形である。検出された回転速度変動パターンの周波数スペクトルＰin（ｆ）に含まれるＰ１（ｆ）成分の大きさを求め、その値を評価値とする。
　具体的には、図１４に示すように、正規化した検出対象の既知のスペクトルＢを
　　Ｒ１（ｆ）＝Ｐ１（ｆ）／｜Ｐ１（ｆ）｜とし
（｜Ｐ１(f)｜は対象領域のスペクトルの総和を表す）、
検出されたスペクトルＡとの内積演算により
評価値Ｅ＝Ｐｉｎ(f)・Ｒ１(f)を求める。求められた評価値Ｅの大きさに応じて摩耗状態を判断する。この処理によると、より多くの情報を用いて摩耗状態を判断するため、ノイズに強く、確実な摩耗状態の検出が可能になる。
　第２の実施形態に係る摩耗量検知装置では、別の方法で摩耗状態を判断する。回転センサ２に基準を設けて、走行中の回転速度変動パターンの回転位相を合わせることができるようにしておき、回転速度変動パターンの変化を直接検出してもよい。例えば、図４に示すように、検出した回転速度変動パターンと、基準パターン記憶部１３に記憶されている基準の回転速度変動パターンとの差分を、回転位相を合わせた状態で、差分検出部１４で取得し、あらかじめ設定しておいた基準パターンからの変化分を求める。その変化分の中に、検出用に設けた特徴パターンｐ１による摩耗時の回転速度変動パターンＷ１が抽出されていれば摩耗が進んでいると判断する。この場合、抽出された摩耗時のパターンの大きさに応じて摩耗の進展度合いも推定される。
　基準パターンとして初期の回転速度変動パターンを記憶しておけば、回転センサ２の固有の誤差パターンやタイヤ１ａのアンバランスなどの情報も含めた初期状態からの変化分を検出することができ、より検出感度を高めることができる。ただし、タイヤ１ａや車輪１を交換したときには基準パターンが変化するため、精度が劣化することになる。そのため、好ましくは、基準パターン記憶部１３が記憶する基準パターンを更新する機能を備える。
　図３の摩耗状態判断ユニット４における摩耗量推定部１２は、関係設定手段１２ａを有する。関係設定手段１２ａは、上記のようにタイヤ１ａに設けられている摩耗状態を示す特徴によって誘起される成分の値と、前記タイヤ１ａの摩耗の進行状況との関係を、前記しきい値などを用いて設定した関係設定手段１２ａを有し、比較演算部１１による比較の結果を、関係設定手段１２ａに設定された関係に基づいて摩耗の進行状況を推定する。関係設定手段１２ａは、特定の特徴のみに対して前記成分の値と前記タイヤ１ａの摩耗の進行状況との関係を設定したものであってもよい。また、複数種類の特徴についての前記関係を記憶しておき、車両に使用されたタイヤ１ａに対応する関係を、タイヤ１ａの初期設置時や交換時に所定の選択操作手段（図示せず）により選択して用いるようにしても良い。
　回転センサ２につき説明する。回転センサ２は、回転位相の判別を容易にするために、Ｚ相（零相）信号を加えた回転角センサを使用しても良いし、レゾルバやその他の絶対角センサを使用しても良い。
　検出対象である回転速度変動パターンを精度よく検出するために、車輪１に対して搭載される回転センサ２には十分な検出精度と、十分な空間分解能を備えたものとするのが望ましい。例えば、少なくとも０．５％の回転速度変動を検出できる精度を備え、１回転あたりのパルス数を４０以上とする。より高い次数の回転変動成分を含む低速回転時に十分なデータを取得するためには、回転センサ２の分解能をさらに高いものにするのが望ましい。タイヤ１ａのブロックサイズなどの構造を考慮すると、接地長２０mm程度の分解能を確保できるように、回転センサ２の１回転あたりの出力パルス数を最低１００以上にするのが望ましい。
　なお、回転センサ２の出力は必ずしもパルス出力である必要はなく、アナログ信号であってもよい。回転に伴って出力されるアナログ信号を分析すれば、信号に含まれている波形の歪みなどから回転速度の変動を抽出できるため、パルス出力の場合と同様の処理が可能である。特に、回転パルスの分解能（逓倍能力）が低い場合には、アナログ信号を積極的に利用することにより、高い分解能での信号処理を実行するのが望ましい。
　回転センサ２として具体例を挙げると、例えば、図２１Ａ，２１Ｂおよび図２２Ａ，２２Ｂに示すように、磁気エンコーダ２ａもしくはパルサギヤからなるターゲットと、このターゲットを検出する磁気センサ２ｂとで構成され、前記磁気センサ２ｂの検出信号を逓倍した回転パルスを出力する逓倍回路２ｃａを備えたものが好ましい。
　検出対象とする特定の回転速度変動パターンを精度よく検出するために、車輪に搭載される回転センサには十分な検出精度と、十分な空間分解能を備えたものを使用することが必要である。上記のように磁気エンコーダ２ａまたはパルサギヤからなるターゲットと磁気センサ２ｂを組み合わせ、検出した磁界信号を逓倍して分解能を高めた回転センサ２は、温度変化や汚れなどの劣悪な環境に強く、かつ１回転あたり１００パルス以上の回転分解能を有する。そのため、回転センサ２が温度変化や汚れなどの劣悪な環境に置かれ、また１回転中の回転速度変動を抽出することが必要な回転センサ２として、上記構成のものが適している。回転センサ２の具体例は、後に図２１Ａ，２１Ｂおよび図２２Ａ，２２Ｂと共に説明する。
　摩耗状態判断ユニット４により検出した摩耗状態の情報を利用する例につき説明する。
　図５はその一例を示す。検出されたタイヤの摩耗状態は、前記信号処理ユニット３および摩耗状態判断ユニット４からなる摩耗量検知装置本体１５から、車両の上位コンピュータ１６に伝達され、上位コンピュータ１６に設けられた摩耗推定結果利用手段１７は、摩耗量に応じて運転席の警告報知手段１９に表示させる。例えば警告ランプなどの表示ランプ１９ａを点灯させる。これにより、運転者にスリップサインの確認や点検を促す。警告報知手段１９は、表示ランプ１９ａの他、液晶表示装置等の画像表示装置１９ｂに注意表示の画像を表示するものであっても良い。
　摩耗推定結果利用手段１７は、前記警告報知手段１９への表示と同時に、上位コンピュータ１６から車両と通信可能な通信回線網１８を通じて情報を発信し、必要に応じて車両販売店やサービス店などの営業所２０を通じた点検・交換の促進が行われるようにする。
　この場合に、摩耗推定結果利用手段１７は、走行中に検出されている摩耗状態に応じて、晴天時には警告は発しないが、雨天時の走行中には警告を発するようにするなど、危険が高いと判断される場合の注意を促すようにしてもよい。摩耗推定結果利用手段１７は、特に危険な状態と判断された場合には、ＥＣＵ（電機制御ユニット）等のコンピュータ式の車両制御装置２２に、走行速度を自動的に制限する機能を有しても良い。また、摩耗推定結果利用手段１７は、検出された摩耗状態に応じて、車両制御装置２２における車両姿勢制御などの安全制御システム２２ａのパラメータを変更し、タイヤの能力低下を考慮して安全制御システムを調整してもよい。
　この実施形態に係る自動車用タイヤの摩耗量検知装置の効果を整理して次に示す。
　　・タイヤ１ａの摩耗量を、走行中に検出することができるため、特殊なセンサを設ける必要がない。そのため、大幅にコストアップすることなく、車両に実装することができる。
　　・従来は目視による点検のため、摩耗を見逃す可能性があったが、車両の回転センサ２を用いて検出するため、適切な警告を発信して安全確認を促し、予防安全を実現できる。
　　・タイヤ１ａが摩耗した状態で運転していることを運転者が気づかない場合であっても、検出信号によって車両が警告を発信できるため、スリップを避けるような運転操作が可能になり、交通事故を防止することができる。
　　・摩耗状態を考慮した車両制御が可能になるため、走行条件に応じて適切な運転補助や安全制御を施し、交通事故を防止することができる。
　　・回転同期成分を積算もしくは平均化して抽出することにより、ごくわずかな回転変動パターンを検出できるため、わずかな摩耗検知用の特徴を設けるだけでよく、乗り心地に影響しないような範囲で機能を実装することができる。
　　・また、特徴パターン（特徴を有する変動を含む回転速度変動パターン）を生じさせる特徴構造部を１つまたは複数の所定の回転位相の位置に配置して、回転変動パターンの中から特徴パターンを抽出し易くしているため、タイヤ１ａに設ける摩耗検知用の特徴構造部を最小限の大きさにすることができ、乗り心地に影響しないように構成できる。
　　・車輪用軸受に回転センサ２が組み込まれているため、検出誤差が小さくなり、わずかな回転速度変動も検出することができる。そのため、乗り心地に影響を与えないようなレベルで形成された摩耗量検出用の形状特徴を、精度よく検出することができる。
　　・さらに高分解能な回転センサと組み合わせることで、低速走行状態における回転変動成分を、高い分解能で検出できるため、摩耗検知用のパターン抽出精度が高くなる。
　図２１Ａ，２１Ｂは、回転センサ２の第１の例を示す。この回転センサ２は、ラジアルタイプの磁気式であり、ターゲットとなる環状の磁気エンコーダ２ａと、この磁気エンコーダ２ａの外周面に対面してこの磁気エンコーダ２ａの磁気を検出する磁気センサ２ｂとを有する。磁気エンコーダ２ａは、Ｎ，Ｓの磁極２ａａを交互に有し、磁気センサ２ｂからは正弦波状の回転信号を出力する。この正弦波状の回転信号は信号処理手段２ｃで矩形に整形され、矩形波のパルス信号として出力される。信号処理手段２ｃは、逓倍回路２ｃａを有していても良く、その場合、逓倍された高分解能の回転信号を出力する。
　磁気エンコーダ２ａは、前記磁極２ａａに軸方向に並んで、円周上の１か所にＺ相（零相）検出用の磁極２ａｂを有するものであっても良く、その場合、磁気センサ２ｂは、前記Ｎ，Ｓ交互の磁極２ａａの検出用のセンサ部２ｂａに加えて、Ｚ相検出用の磁極２ａｂを検出するセンサ部２ｂｂが設けられる。このセンサ部２ｂｂは、１回転で１回のＺ相（零相）信号を出力する。
　図２２Ａ，２２Ｂは、回転センサ２の第２の例を示す。この回転センサ２は、アキシアルタイプの磁気式であり、環状の磁気エンコーダ２ａと磁気センサ２ｂとがアキシアル方向に対面する。磁気エンコーダ２ａは、断面Ｌ字状のセンサ取付リング２ｄのフランジ部に取付けられている。その他の構成は、図２１Ａ，２１Ｂに示したラジアルタイプの回転センサ２と同様である。なお、図２２Ａ，２２Ｂの例では図示を省略したが、このラジアルタイプの回転センサ２においても、前記と同様に零相用の磁極およびセンサ部、並びに逓倍回路は図示を設けても良い。
　なお、図２１Ａ，２１Ｂおよび図２２Ａ，２２Ｂは、いずれも磁気エンコーダ２ａを有する回転センサ２を示したが、回転センサ２は、ターゲットがギヤ型の磁性体からなるパルサリング（図示せず）であっても良い。その場合、磁気センサはパルサリングの歯部を検出して回転信号を出力する。
　これら磁気エンコーダ２ａやギヤ型のパルサリングを用いた磁気式の回転センサ２によると、温度変化や汚れなどの劣悪な環境に強い。磁気式の場合、光学式に比べて磁極を細かく設けることが困難であるが、逓倍回路２ｃａを有すると、回転速度変動パターンを検出するために必要な分解能の回転信号が得られる。
　図１５～図２０は、前記回転センサ２が設けられる車輪用軸受の各例を示す。図１５，図１６に示す車輪用軸受３０は、第３世代型の内輪回転タイプで、かつ駆動輪支持用であり、複列の中央に回転センサ２を設けた例を示す。この車輪用軸受３０は、内周に複列の転走面３３を形成した外方部材３１と、これら各転走面３３に対向する転走面３４を形成した内方部材３２と、これら外方部材３１および内方部材３２の転走面３３，３４間に介在した複列の転動体３５とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する。この車輪用軸受３０は、複列外向きアンギュラ玉軸受型とされていて、転動体３５はボールからなり、各列毎に保持器３６で保持されている。内方部材３２は、ハブ輪３２ａと、このハブ輪３２ａのインボード側端の外周に嵌合した内輪３２ｂとでなり、各輪３２ａ、３２ｂの外周に前記転走面３４が設けられている。外方部材３１と内方部材３２の間の軸受空間の両端は、シール３７，３８によりそれぞれ密封されている。
　この車輪用軸受３０において、内方部材３２の両転走面３４，３４間の外周に、回転センサ２のエンコーダ２ａが設けられ、このエンコーダ２ａに対面する磁気センサ２ｂが、外方部材３１に設けられた半径方向のセンサ取付孔内に設置されている。回転センサ２は、例えば図２１と共に前述したラジアルタイプのものである。
　図１７，図１８に示す車輪用軸受３０は、第３世代型の内輪回転タイプで、かつ駆動輪支持用であり、インボード側端に回転センサ２を設けた例を示す。この例では、回転センサ２には、図２２と共に前述したアキシアルタイプのものが用いられている。具体的にはインボード側端のシール３８における、内方部材３２の外周面に圧入固定されるスリンガが、図２２の例のセンサ支持リング２ｄを兼ねている。磁気センサ２ｂは、リング状の金属ケース３９内に樹脂モールドされ、金属ケース３９を介して外方部材３１に固定される。その他の構成は、図１５，図１６に示した例と同様である。
　図１９，図２０に示す車輪用軸受３０は、第３世代型の内輪回転タイプで、かつ従動輪支持用であり、インボード側端に回転センサ２を設けた例を示す。この例では、外方部材３１のインボード側端部の端面開口がカバー２９で覆われており、このカバー２９に回転センサ２の磁気センサ２ｂが取付けられている。その他の構成および作用効果は図１５，図１６に示した例と同様である。
　なお、この発明の自動車用タイヤの摩耗量検知装置は、乗用車やタクシーなど小型の自動車から、トラックやトレーラー、バスなどの大型自動車まで幅広く適用できる。
最も好ましい形態は、トラックやトレーラー、バスなどの大型自動車への適用である。
　これら自動車では、乗客や貨物を安全に効率よく運搬することが要求されるため、　常に車両を正常な状態に保つことが重要になる。日常の運行前点検に加えて、走行中にもタイヤの摩耗量をモニタすることにより、運行に影響が出る前にその兆候をつかむことが必要になっている。
１…車輪
１ａ…タイヤ
２…回転センサ
３…信号処理ユニット
４…摩耗状態判断ユニット
５…自動車用タイヤの摩耗量検知装置

Claims (14)

  1. 　自動車用タイヤの摩耗量を検知する装置であって、
    　前記自動車の速度を測定するように、車輪の回転信号を検出する回転センサと、
    　この回転センサによって検出された回転信号から回転に同期した回転速度の変動を抽出し、この抽出した回転速度の変動から、複数回転にわたる回転速度変動パターンであって、各パターンが回転に同期した回転速度の変動を含む、回転速度変動パターンを取得する信号処理ユニットと、
    　この取得した回転速度変動パターンから、前記車輪のタイヤに設けられている特徴によって誘起される成分の値であって、前記タイヤの摩耗状態に応じて変化する値を求め、この求めた値に基づいて前記タイヤの摩耗状態を推定し摩耗情報を出力する摩耗状態判断ユニットと
    を備えた自動車用タイヤの摩耗量検知装置。
  2. 　請求項１に記載の自動車用タイヤの摩耗量検知装置において、前記摩耗状態判断ユニットは、タイヤに設けられている特徴によって誘起される成分の値であって、前記タイヤの摩耗状態に応じて変化する値と、前記タイヤの摩耗の進行状況との関係を設定した関係設定手段を有し、この関係設定手段に前記関係を設定した前記タイヤの前記特徴が、次の（ａ）～（ｉ）の少なくとも１つである自動車用タイヤの摩耗量検知装置。
    （ａ）特定部分の材質を変えたもの。
    （ｂ）摩耗が進むと面積またはパターンが変化する形態のもの。
    （ｃ）摩耗量に応じて異なる回転速度変動パターンを発生するもの。
    （ｄ）一回転内で特定の変動を有する特徴的なパターンとするもの。
    （ｅ）少なくとも１つの特徴構造部からなり、タイヤのトレッドパターンがこの特徴構造部を構成し、この特徴構造部は、摩耗に伴って変化し、トレッドを横断する方向に形成されている。
    （ｆ）複数の特徴構造部からなり、この特徴構造部が、タイヤの回転方向の複数の位置に形成され、それぞれの位置関係が回転方向に等間隔とはならないようにされている。
    （ｇ）少なくとも１つの特徴部からなり、この特徴部が、トレッドの形成材料を部分的に変えて構成されている。
    （ｈ）摩耗が進んだときに、特徴的な変動を有する回転変動パターンに変化するように構成されたもの。
    （ｉ）少なくとも１つの特徴部からなり、この特徴部が、初期状態にはタイヤのトレッドに形成されている溝からなり、この溝の深さが、摩耗に伴って減少するように構成されている。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の自動車用タイヤの摩耗量検知装置において、前記信号処理ユニットは、前記回転速度変動パターンを、前記回転センサの複数回転にわたる回転信号に、回転に同期させた平均化処理または積算処理を施して、取得する自動車用タイヤの摩耗量検知装置。
  4. 　請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の自動車用タイヤの摩耗量検知装置において、前記信号処理ユニットは、前記回転速度変動パターンの取得を、一つ以上の設定された走行速度範囲から選択された走行速度範囲で実施する自動車用タイヤの摩耗量検知装置。
  5. 　請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の自動車用タイヤの摩耗量検知装置において、前記信号処理ユニットは、前記回転速度変動パターンの取得を複数の走行速度範囲についてそれぞれ行い、前記摩耗状態判断ユニットは、前記信号処理ユニットが前記取得の処理を行うそれぞれの走行速度範囲について、それぞれ摩耗状態の推定処理を行い、これら複数の推定処理の結果から摩耗状態を総合判断する自動車用タイヤの摩耗量検知装置。
  6. 　請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の自動車用タイヤの摩耗量検知装置において、前記摩耗状態判断ユニットは、取得された回転速度変動パターンから回転次数成分を分析し、摩耗状態を示し得る特定の回転次数成分のレベルを求めて摩耗状態を判別する自動車用タイヤの摩耗量検知装置。
  7. 　請求項６に記載の自動車用タイヤの摩耗量検知装置において、取得された回転速度変動パターンに含まれている、摩耗状態を示す回転次数成分の大きさを求めて、それを評価値として摩耗状態を判別する自動車用タイヤの摩耗量検知装置。
  8. 　請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の自動車用タイヤの摩耗量検知装置において、前記回転センサが零相を備え、前記信号処理ユニットは、取得した回転速度変動パターンの位相を合わせた状態で、前記回転速度変動パターンと基準パターンとの差分を求め、この差分に基づいて摩耗状態を判別する自動車用タイヤの摩耗量検知装置。
  9. 　請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の自動車用タイヤの摩耗量検知装置において、前記回転センサが、磁気センサとこの磁気センサで検出される被検出極を有する磁気エンコーダもしくはパルサギヤと、前記磁気センサの検出信号を逓倍した回転パルスを出力する逓倍回路とを備えた自動車用タイヤの摩耗量検知装置。
  10. 　請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の自動車用タイヤの摩耗量検知装置において、さらに、
    　前記摩耗状態判断ユニットが出力した摩耗情報に基づいて、運転者への警告または車両の制御状態の変更を行う摩耗推定結果利用手段を備えた自動車用タイヤの摩耗量検知装置。
  11. 　請求項１０に記載の自動車用タイヤの摩耗量検知装置において、前記摩耗推定結果利用手段は、前記摩耗状態判断ユニットが出力した摩耗情報に基づいて、運転席の警告報知手段に表示させる機能を有する自動車用タイヤの摩耗量検知装置。
  12. 　請求項１０または請求項１１に記載の自動車用タイヤの摩耗量検知装置において、前記摩耗推定結果利用手段は、前記摩耗状態判断ユニットが出力した摩耗情報に基づいて、車両制御コンピュータの制御パラメータを変更し、タイヤの能力を考慮した安全制御を行う機能を有する自動車用タイヤの摩耗量検知装置。
  13. 　請求項１０ないし請求項１２のいずれか１項に記載の自動車用タイヤの摩耗量検知装置において、前記摩耗推定結果利用手段は、前記摩耗状態判断ユニットが出力した摩耗情報と走行時の天候に基づいて、特定の天候時に警告を発する機能を有する自動車用タイヤの摩耗量検知装置。
  14. 　請求項１０ないし請求項１３のいずれか１項に記載の自動車用タイヤの摩耗量検知装置において、前記摩耗推定結果利用手段は、前記摩耗状態判断ユニットが出力した摩耗情報を、車両に搭載されたコンピュータが通信回線を通じて、車両の点検またはタイヤの交換が可能な定められた営業所の端末に発信する機能を有する自動車用タイヤの摩耗量検知装置。
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