WO2015079741A1 - タイヤ偏摩耗推定方法及びタイヤ偏摩耗推定装置 - Google Patents

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剛 真砂
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Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for estimating whether or not the end portion of a shoulder portion is unevenly worn from the output signal of an acceleration sensor disposed on the inner surface side of a tire tread.
  • the tread surface wears due to friction with the road surface. From the standpoint of tire performance, it is desirable that the tread surface wear evenly, so that the ground contact shape does not change significantly. Therefore, the wear amount may be different between the center portion and the shoulder portion of the tire tread. If these uneven wears accumulate, the tire shoulder end will end up with a significantly worn tire.
  • a tire in which such uneven wear is piled up is referred to as uneven wear tire with respect to a normal wear tire that is a tire with a uniformly worn tread surface. If you continue to use tires with extreme uneven wear, the tire's original performance cannot be achieved. In particular, in a studless tire, there is a problem that a lack of grip on the road surface is likely to occur. Further, since the unevenly worn tire deviates from the ideal state of the ground contact shape of the tire, the fuel consumption performance is also lower than that of a normally worn tire in which the tread surface is evenly worn.
  • an acceleration sensor is arranged at each of the center portion in the width direction and the shoulder portion on the inner surface side of the tire tread, and it is estimated whether or not the end portion of the shoulder portion is unevenly worn using output signals of these acceleration sensors.
  • a method is known (see, for example, Patent Document 1). Specifically, the acceleration waveform at the center in the width direction and the acceleration waveform in the tire radial direction at the shoulder portion detected by each acceleration sensor are differentiated, respectively, and an acceleration differential waveform at the center in the width direction and an acceleration differential waveform at the shoulder portion are obtained.
  • the differential peak value ratio which is the ratio of the center differential peak value, which is the peak value of the ground contact edge calculated from each acceleration differential waveform, and the shoulder differential peak value
  • this calculated differential The peak value ratio is compared with the differential peak value ratio in a tire in which uneven wear has not occurred at the end of the shoulder portion, which has been obtained in advance, and it is determined whether or not the end of the tire shoulder has uneven wear.
  • positioned at the width direction center part and shoulder part of the inner surface side of a tire tread are obtained. Since the uneven wear of the shoulder portion is estimated using the ratio, it is possible to prevent a decrease in accuracy of the uneven wear estimation due to a change in travel speed.
  • Patent Document 1 it is necessary to use at least three acceleration sensors. As the number of acceleration sensors used increases, various problems such as an increase in cost, an increase in the number of data processing, and a decrease in reliability in terms of maintenance occur. Therefore, it is desired to develop a method for increasing the estimation accuracy of uneven wear of the shoulder portion while reducing the number of sensors.
  • the present invention has been made in view of the conventional problems, and an object of the present invention is to provide a method and apparatus for accurately estimating the uneven wear of the shoulder portion with a small number of sensors.
  • the vibration level in the specific frequency region (800 to 1200 Hz) is caused by a change in the uneven wear state at the end of the tire shoulder. Because it fluctuates greatly, the vibration level in this specific frequency region (hereinafter referred to as the uneven wear major band) is calculated, and the vibration level in this uneven wear major band is reduced in noise and at the end of the tire shoulder.
  • the standardized band By standardizing the vibration level in the frequency region (hereinafter referred to as the standardized band) that is hardly affected by changes in the uneven wear state, and using this normalized vibration level as a measure for determining uneven wear, uneven wear can be achieved with a small number of sensors.
  • the present invention finds that a change in state can be reliably detected and that the influence of a change in travel speed can be greatly reduced. It is those that led.
  • the present invention is a method for estimating uneven wear of a tire from an acceleration waveform in the tire radial direction detected using an acceleration sensor, and kicking from an output signal at the time of travel of an acceleration sensor disposed on the inner surface of a tire tread.
  • the vibration level of the uneven wear major band that fluctuates greatly due to the change in the uneven wear state at the end of the tire shoulder portion, the vibration in the standardized band that has little noise and is hardly affected by the change in the uneven wear state.
  • the acceleration waveform in the post-kick region is, for example, an output signal waveform after the point where the installation point of the acceleration sensor is separated from the road surface (kicking point) out of the output signal during running of the acceleration sensor, and the kicking Use the waveform up to the point when the size of the output signal after taking out becomes smaller than the predetermined signal level, or use the waveform from the kicking point to the time range of 1/5 to 2/5 of the tire circumference. That's fine.
  • the edge part of a tire shoulder part refers to the edge part of the tread width direction outer side of the land part located outside the circumferential groove
  • the uneven wear determination index ⁇ and a threshold value determined in advance or a reference determination index ⁇ 0 that is a predetermined wear determination index in a normal tire in which uneven wear does not occur are calculated in advance.
  • the present invention also relates to a tire uneven wear estimation device that estimates tire uneven wear from tire radial acceleration detected using an acceleration sensor, and is an acceleration sensor that is disposed on the inner surface of a tire tread and measures tire radial acceleration. And an acceleration waveform extracting means for extracting an acceleration waveform in the post-kick region from the output signal of the acceleration sensor, and calculating a major vibration level ⁇ which is the magnitude of acceleration in the frequency band of 800 to 1200 Hz from the extracted acceleration waveform.
  • an uneven wear determination index ⁇ that is an index for determining uneven wear is A partial wear determination index calculating means for calculating, and a determination means for determining whether or not the end portion of the tire shoulder portion is unevenly worn from the size of the calculated partial wear determination index ⁇ .
  • FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of a tire uneven wear estimation device 10.
  • the tire uneven wear estimation device 10 includes an acceleration sensor 11, an acceleration waveform extraction means 12, an acceleration waveform separation means 13, and a frequency analysis means 14.
  • the band value calculation means 15, the uneven wear determination index calculation means 16, the storage means 17, and the determination means 18 are provided, and it is estimated whether or not the end portion of the tire shoulder portion is unevenly worn.
  • the end portion of the tire shoulder portion is a circumferential groove located on the outer side in the tire width direction of the circumferential grooves 4a and 4b formed in the tire tread 3.
  • reference numeral 3a is a center land portion defined by two circumferential grooves 4a and 4a
  • reference numeral 3b is an outer land portion defined by circumferential grooves 4a and 4b.
  • the uneven wear at the end of the tire shoulder portion means a state in which the rubber at the end of the tire shoulder portion disappears due to wear, as indicated by reference numeral Z in FIG.
  • this uneven wear is referred to as shoulder edge wear.
  • the acceleration sensor 11 is disposed at the center of the tire width direction indicated by CL of the inner liner portion 2 of the tire 1 such that the detection direction is the tire radial direction, and the tire diameter is input to the center portion of the tire tread 3. Detect direction acceleration.
  • the acceleration sensor 11 constitutes a sensor unit of the tire uneven wear estimation device 10, and each unit from the acceleration waveform extraction unit 12 to the determination unit 18 constitutes a storage / calculation unit.
  • Each means constituting the storage / calculation unit is constituted by, for example, software of a computer and is arranged on the vehicle body side (not shown).
  • the storage means 17 is configured by a memory such as a RAM.
  • an amplifier and a transmitter are installed in the tire or in a wheel (not shown), and after amplifying the output signal of the acceleration sensor 11, wirelessly It is preferable that the transmission is made to the vehicle body side.
  • the acceleration waveform extraction means 12 extracts a radial acceleration waveform that is a time-series waveform of the tire radial acceleration near the tire contact surface from the output signal of the acceleration sensor 11.
  • the acceleration waveform separating unit 13 separates and extracts an acceleration waveform in the post-kick region (hereinafter referred to as a post-kick waveform) from the radial acceleration waveform extracted by the acceleration waveform extracting unit 12.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a radial acceleration waveform detected by the acceleration sensor 11, where the horizontal axis represents time [sec.] And the vertical axis represents the magnitude [G] of radial acceleration.
  • the output signal when the acceleration sensor 11 travels is the point at which the installation point of the acceleration sensor 11 (strictly speaking, the surface of the tread located on the outer side in the tire radial direction of the location where the acceleration sensor 11 is installed) touches the road surface. It becomes 0 at the point (P f ) and the point (kicking point) P k away from the road surface.
  • the acceleration waveform separation means 13 extracts only the acceleration waveform in the time domain (post-kick area) after the kick point P k from the radial acceleration waveform, and uses this as the post-kick waveform as the frequency analysis means.
  • the positions of the stepping point Pf and the kicking point Pk are specified from the positions of the two peak values of the acceleration differential waveform obtained by differentiating the radial acceleration waveform. Further, in this example, the post-kick region is set to the time region after 30% of the tire circumference from the kick point P k and the kick point P k .
  • the frequency analysis means 14 is composed of a frequency analysis device such as an FFT analyzer, for example, and performs FFT processing on the post-kick waveform extracted by the acceleration waveform separation means 13 to obtain a frequency spectrum of the post-kick waveform.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the frequency spectrum of the waveform after kicking, in which the horizontal axis represents frequency [Hz] and the vertical axis represents radial acceleration magnitude (acceleration spectrum level) [dB].
  • the thick solid line in the figure is the data for tires with shoulder edge wear (hereinafter referred to as uneven wear products), and the thin solid line is the data for tires with no shoulder edge wear (normal wear products).
  • the unevenly worn product is a tire in which the end of the shoulder land portion 3c on the outer side in the tire width direction is significantly worn and the rubber has disappeared, as indicated by a thick line in FIG.
  • the normal wear product is worn as shown by the thin line in the figure, but the rubber is not extremely lost unlike the uneven wear product.
  • the tire of FIG. 5 is a tire used for the actual vehicle test mentioned later.
  • the band value calculating means 15 includes a partial wear major band value calculating section 15a and a standardized band value calculating section 15b, and an acceleration spectrum in the uneven wear major band from the frequency spectrum of the waveform after kicking calculated by the frequency analyzing means 14.
  • the RMS value (major vibration level) ⁇ of the level and the RMS value (reference vibration level) ⁇ of the acceleration spectrum level in the standardized band are calculated.
  • the uneven wear determination index calculating unit 16 uses the major vibration level ⁇ and the reference vibration level ⁇ calculated by the band value calculating unit 15 to determine whether or not shoulder edge wear is occurring.
  • the storage means 17 stores a reference determination index ⁇ 0 which is a partial wear determination index measured by running a normal wear product obtained in advance.
  • the determining means 18 compares the uneven wear determination index ⁇ calculated by the uneven wear determination index calculating means 16 with the reference determination index ⁇ 0 to determine whether shoulder edge wear has occurred.
  • the acceleration sensor 11 detects a time-series waveform of the tire radial acceleration at the center portion of the inner liner portion 2 that is deformed as the tire tread 3 is deformed.
  • the acceleration waveform separating means 13 separates and extracts the post-kick waveform from the radial acceleration waveform, and the frequency analyzing means 14 Obtain the frequency spectrum of the waveform after extraction. As shown in FIG.
  • the uneven wear major band indicated by R M, the acceleration spectrum level of uneven wear products is greater than the acceleration spectrum level of normal wear products, the scaled band indicated by R N, the acceleration of uneven wear products
  • the spectrum level is almost equal to the acceleration spectrum level of the normal wear product. Therefore, after the band value calculation means 15 calculates the major vibration level ⁇ which is the vibration level of the uneven wear major band and the reference vibration level ⁇ which is the vibration level in the standardized band from the frequency spectrum of the waveform after kicking out.
  • ⁇ ⁇ / ⁇ , which is the ratio of these, is calculated and used as an uneven wear determination index ⁇ that is an index for determining whether or not shoulder edge wear is occurring.
  • the calculated partial wear determination index ⁇ is compared with the reference determination index ⁇ 0 stored in the storage unit 17 to determine whether shoulder edge wear has occurred.
  • Example 10 A vehicle equipped with a test tire with an acceleration sensor located at the center of the tire inner liner in the tire width direction so that the detection direction is the tire radial direction is run at a speed of 60 km / hr to 80 km / hr.
  • a memory / calculation unit for processing the output signal of the acceleration sensor was mounted on the vehicle body side, and the tire radial acceleration waveform and the frequency spectrum of the waveform after kicking were obtained.
  • FIG. 3 shows a tire radial acceleration waveform when the test vehicle is run at a speed of 80 km / hr
  • FIG. 4 shows a frequency spectrum of the waveform after kicking out.
  • the tire size of the test tire is 315 / 70R22.5.
  • FIG. 6A and 6B are diagrams showing the relationship between the traveling speed and the major vibration level ⁇ .
  • FIG. 6A shows the major vibration level ⁇ when the load is “loading vehicle”.
  • the figure shows the major vibration level ⁇ when the load is “half-loading vehicle”.
  • the major vibration level ⁇ of the uneven wear product is higher than the major vibration level ⁇ of the normal wear product regardless of whether the load is “loading vehicle” or “half loading vehicle”.
  • the shoulder edge wear can be estimated more accurately. That is, as shown in FIGS. 7A and 7B, in the normal wear product, the uneven wear determination index ⁇ is substantially constant regardless of whether the load is “cargo” or “half car”. It is. On the other hand, the uneven wear determination index ⁇ of the uneven wear product increases as the traveling speed increases, but is always larger than the uneven wear determination index ⁇ of the normal wear product.
  • the major vibration level ⁇ and the reference vibration level ⁇ are obtained from the frequency spectrum obtained by performing FFT processing on the extracted waveform after kicking, but the waveform after kicking is passed through a bandpass filter.
  • An RMS waveform is calculated by taking out an acceleration waveform including only the frequency component of 800 to 1200 Hz obtained in this way, and this is used as a major vibration level ⁇ , and a frequency component of 2000 to 2400 Hz obtained by passing through another band pass filter
  • the RMS waveform may be calculated by taking out the acceleration waveform including only the reference value and set it as the reference vibration level ⁇ .
  • the uneven wear determination index ⁇ and the reference determination index ⁇ 0 are compared to determine whether or not shoulder edge wear has occurred. Is set, and the uneven wear determination index ⁇ calculated by the uneven wear determination index calculating means 16 is compared with the threshold value K. When ⁇ > K, it is determined that shoulder edge wear has occurred. May be.
  • ⁇ / ⁇ is used as the partial wear determination index ⁇ .
  • ⁇ is not limited to this, for example, a ⁇ ⁇ b ⁇ ⁇ (a and b are constants). Any calculation value between ⁇ and ⁇ may be used. It should be noted that the formula for obtaining the calculated value may be determined as appropriate through experiments or the like.
  • the acceleration sensor 11 was installed in the tire radial direction inner side of the center of the center land part 3a, you may each install in the tire radial direction inner side of the outer side land part 3b.
  • a plurality of acceleration sensors 11 may be installed in the tire circumferential direction.

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Abstract

　少ないセンサー数で、ショルダー部の偏摩耗を精度よく推定する方法とその装置を提供するために、タイヤ偏摩耗推定装置１０を、タイヤトレッドの内面に配置されてタイヤ径方向加速度を計測する加速度センサー１１と、加速度センサーの出力信号からから蹴り出し後領域の加速度波形を抽出する加速度波形抽出手段１２と、抽出した加速度波形から偏摩耗メジャー帯域の振動レベルαと基準化帯域の振動レベルβとを算出する手段と、前記振動レベルαと前記振動レベルβとから、偏摩耗の判定を行うための指標である偏摩耗判定指標γを算出する偏摩耗判定指標算出手段１６と、前記偏摩耗判定指標γの大きさから、タイヤショルダー部の端部が偏摩耗しているか否かを判定する判定手段１８とから構成した。

Description

タイヤ偏摩耗推定方法及びタイヤ偏摩耗推定装置
　本発明は、タイヤトレッドの内面側に配置された加速度センサーの出力信号から、ショルダー部の端部が偏摩耗しているか否かを推定する方法とその装置に関する。
　タイヤは、走行中に路面との摩擦によりトレッド表面が摩耗していく。タイヤの性能面からは、トレッド表面が均一に摩耗することで接地形状が大きく変化しないことが望ましいが、旋回時や加減速時には、タイヤの進行方向に対して横方向の力や前後方向の力が作用するので、タイヤトレッドのセンター部とショルダー部とで摩耗量が異なる場合がある。
　これらの偏った摩耗が積み重なると、タイヤショルダー部の端部が著しく摩耗したタイヤになってしまう。このような偏った摩耗が積み重なったタイヤを、トレッド表面が均一に摩耗したタイヤである正常摩耗タイヤに対し偏摩耗タイヤという。
　極端な偏摩耗が起こっているタイヤを使用し続けると、タイヤ本来の性能が発揮できなくなる。特にスタッドレスタイヤでは、路面のグリップ不足が発生しやすくなるといった問題点がある。
　また、偏摩耗タイヤは、タイヤの接地形状が理想としている状態から外れていることから、燃費性能もトレッド表面が均一に摩耗している正常摩耗タイヤに比べて低下する。
　従来、タイヤトレッドの内面側の幅方向中心部とショルダー部とにそれぞれ加速度センサーを配置し、これらの加速度センサーの出力信号を用いてショルダー部の端部が偏摩耗しているか否かを推定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。詳細には、各加速度センサーにより検出した幅方向中心部の加速度波形とショルダー部のタイヤ径方向の加速度波形とをそれぞれ微分して、幅方向中心部の加速度微分波形とショルダー部の加速度微分波形とを求めた後、各加速度微分波形から算出される接地端部のピーク値であるセンター部微分ピーク値とショルダー部微分ピーク値との比である微分ピーク値比を演算し、この演算された微分ピーク値比と予め求めておいたショルダー部の端部に偏摩耗が起きていないタイヤにおける微分ピーク値比とを比較して、タイヤショルダー部の端部が偏摩耗しているか否かを判定する。
　このように、前記特許文献１では、タイヤトレッドの内面側の幅方向中心部とショルダー部とに配置された加速度センサーの出力信号からそれぞれ算出したセンター部微分ピーク値とショルダー部微分ピーク値との比を用いてショルダー部の偏摩耗を推定しているので、走行速度の変化による偏摩耗推定の精度低下を防ぐことができる。
特開２０１３－１３６２９７号公報
　しかしながら、前記特許文献１では、最低でも３個の加速度センサーを使用する必要がある。使用する加速度センサーの数が増えると、コストの上昇、データ処理数の増加、メンテナンス面での信頼性の低下など様々な問題が生じる。
　そこで、センサーの数を減らしつつ、ショルダー部の偏摩耗の推定精度を高める手法の開発が望まれている。
　本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、少ないセンサー数で、ショルダー部の偏摩耗を精度よく推定する方法とその装置を提供することを目的とする。
　本発明者が鋭意検討した結果、タイヤ径方向加速度波形のうち蹴り出し後領域の加速度波形では、特定周波数領域（８００～１２００Ｈｚ）の振動レベルがタイヤショルダー部の端部の偏摩耗状態の変化により大きく変動することから、この特定周波数領域（以下、偏摩耗メジャー帯域という）の振動レベルを算出するとともに、この偏摩耗メジャー帯域の振動レベルを、ノイズが少なく、かつ、タイヤショルダー部の端部の偏摩耗状態の変化の影響の殆どない周波数領域（以下、基準化帯域という）の振動レベルで基準化し、この基準化した振動レベルを偏摩耗判定のメジャーにすれば、少ないセンサー数で、偏摩耗状態の変化を確実に検知できるとともに、走行速度の変化による影響を大幅に低減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、本願発明は、加速度センサーを用いて検出したタイヤ径方向の加速度波形からタイヤの偏摩耗を推定する方法であって、タイヤトレッドの内面に配置された加速度センサーの走行時における出力信号から蹴り出し後領域のタイヤ径方向の加速度波形を抽出するステップ（ａ）と、前記抽出された加速度波形から８００～１２００Ｈｚの周波数帯域の加速度の大きさであるメジャー振動レベルαを算出するステップ（ｂ）と、前記抽出された加速度波形から２０００～２４００Ｈｚの周波数帯域の加速度の大きさである基準振動レベルβを算出するステップ（ｃ）と、前記メジャー振動レベルαと前記基準振動レベルβとからタイヤの偏摩耗の判定を行うための指標である偏摩耗判定指標γを算出するステップ（ｄ）と、前記算出された偏摩耗判定指標γの大きさからタイヤショルダー部の端部が偏摩耗しているか否かを判定するステップ（ｅ）と、を備えたことを特徴とする。
　このように、タイヤショルダー部の端部の偏摩耗状態の変化により大きく変動する偏摩耗メジャー帯域の振動レベルを、ノイズも小さく、かつ、偏摩耗状態の変化の影響の殆どない基準化帯域の振動レベルで基準化した値から偏摩耗判定のメジャーとなる指標を算出し、この指標を用いてタイヤショルダー部の端部が偏摩耗しているか否かを判定したので、少ないセンサー数で、偏摩耗状態の変化を確実に推定できるとともに、走行速度の変化による影響を大幅に低減することができる。
　なお、蹴り出し後領域の加速度波形としては、例えば、加速度センサーの走行時における出力信号のうち、加速度センサーの設置点が路面から離れる点（蹴り出し点）以降の出力信号波形で、かつ、蹴り出し後領域出力信号の大きさが所定の信号レベルよりも小さくなった時点までの波形を用いたり、蹴り出し点からタイヤ一周分の１/５～２/５程度の時間領域までの波形を用いればよい。
　また、タイヤショルダー部の端部とは、トレッド幅方向外側に位置する周方向溝よりも外側に位置する陸部の、トレッド幅方向外側の端部を指す。
　また、本願発明は、前記偏摩耗判定指標γを、γ＝α/βとしたものである。
　これにより、簡単な計算で走行速度の影響を除くことのできる偏摩耗判定指標γを算出することができる。
　また、ステップ（ｅ）において、前記偏摩耗判定指標γと、予め求めておいた閾値もしくは、予め求めておいた偏摩耗が起きていない正常タイヤにおける偏摩耗判定指標である基準判定指標γ0とを比較して、タイヤショルダー部の端部が偏摩耗しているか否かを判定するようにしたので、タイヤショルダー部の端部の偏摩耗を更に精度良く推定できる。
　また、本願発明は、加速度センサーを用いて検出したタイヤ径方向加速度からタイヤ偏摩耗を推定するタイヤ偏摩耗推定装置であって、タイヤトレッドの内面に配置されてタイヤ径方向加速度を計測する加速度センサーと、前記加速度センサーの出力信号から蹴り出し後領域の加速度波形を抽出する加速度波形抽出手段と、前記抽出した加速度波形から８００～１２００Ｈｚの周波数帯域の加速度の大きさであるメジャー振動レベルαを算出する偏摩耗メジャー帯域値算出手段と、前記抽出した加速度波形から２０００～２４００Ｈｚの周波数帯域の加速度の大きさである基準振動レベルβを算出する基準化帯域値算出手段と、前記メジャー振動レベルαと前記基準振動レベルβとから、偏摩耗の判定を行うための指標である偏摩耗判定指標γを算出する偏摩耗判定指標算出手段と、前記算出された偏摩耗判定指標γの大きさから、タイヤショルダー部の端部が偏摩耗しているか否かを判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする。
　このような構成を採ることにより、少ないセンサー数で、タイヤショルダー部の端部の偏摩耗を精度よく推定することのできるタイヤ偏摩耗推定装置を実現することができる。
　なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。
本実施の形態に係るタイヤ偏摩耗推定装置の構成を示す図である。 加速度センサーの取付け例を示す図である。 タイヤ径方向加速度波形の一例を示す図である。 蹴り出し後領域のタイヤ径方向加速度の周波数スペクトルを示す図である。 ショルダーエッジ摩耗の状態を示す図である。 走行速度とメジャー振動レベルとの関係を示す図である。 走行速度と偏摩耗判定指標との関係を示す図である。
　図１はタイヤ偏摩耗推定装置１０の構成を示す機能ブロック図で、タイヤ偏摩耗推定装置１０は、加速度センサー１１と、加速度波形抽出手段１２と、加速度波形分離手段１３と、周波数解析手段１４と、帯域値算出手段１５と、偏摩耗判定指標算出手段１６と、記憶手段１７と、判定手段１８とを備え、タイヤショルダー部の端部が偏摩耗しているか否かを推定する。ここで、タイヤショルダー部の端部とは、図２のタイヤ１を例に採ると、タイヤトレッド３に形成された周方向溝４ａ，４ｂのうちのタイヤ幅方向外側に位置する周方向溝であるショルダー溝４ｂにより区画された陸部（ショルダー陸部）３ｃの、タイヤ幅方向外側の端部を指す。なお、図２において、符号３ａは、２本の周方向溝４ａ，４ａにより区画されたセンター陸部、符号３ｂは周方向溝４ａ，４ｂにより区画された外側陸部である。また、タイヤショルダー部の端部が偏摩耗とは、同図の符合Ｚで示すような、タイヤショルダー部の端部のゴムが摩耗によりなくなっている状態をいう。以下、この偏摩耗をショルダーエッジ摩耗という。
　加速度センサー１１は、タイヤ１のインナーライナー部２の同図のＣＬで示すタイヤ幅方向中心に、検出方向がタイヤ径方向になるように配置されて、タイヤトレッド３のセンター部に入力するタイヤ径方向加速度を検出する。
　加速度センサー１１がタイヤ偏摩耗推定装置１０のセンサー部を構成し、加速度波形抽出手段１２から判定手段１８までの各手段が記憶・演算部を構成する。
　記憶・演算部を構成する各手段は、例えば、コンピュータのソフトウェアにより構成され図示しない車体側に配置される。なお、記憶手段１７は、ＲＡＭ等のメモリーにより構成される。
　また、加速度センサー１１の出力信号を演算部に送る構成としては、例えば、タイヤ内部やもしくは図示しないホイールに増幅器及び送信器を設置して、加速度センサー１１の出力信号を増幅した後、無線にて車体側に送信する構成とすることが好ましい。なお、記憶・演算部をタイヤ側に設けて判定手段１８の判定結果を車体側の図示しない車両制御装置に送信する構成としてもよい。
　加速度波形抽出手段１２は、加速度センサー１１の出力信号からタイヤ接地面近傍のタイヤ径方向加速度の時系列波形である径方向加速度波形を抽出する。
　加速度波形分離手段１３は、加速度波形抽出手段１２で抽出された径方向加速度波形から、蹴り出し後領域の加速度波形（以下、蹴り出し後波形という）を分離して抽出する。
　図３は、加速度センサー１１で検出した径方向加速度波形の一例を示す図で、横軸は時間[sec.]、縦軸は径方向加速度の大きさ［G］である。加速度センサー１１の走行時における出力信号は、加速度センサー１１の設置点（厳密には、加速度センサー１１の設置された箇所のタイヤ径方向外側に位置するトレッドの表面）が路面に接地した点（踏み込み点）Ｐfと、路面から離れる点（蹴り出し点）Ｐkにおいて０となる。加速度波形分離手段１３では、径方向加速度波形から、蹴り出し点Ｐkよりも後の時間領域（蹴り出し後領域）にある加速度波形のみを抽出し、これを蹴り出し後波形として、周波数解析手段１４に送る。
　なお、踏み込み点Ｐfと蹴り出し点Ｐkの位置は、上記の径方向加速度波形を微分した加速度微分波形の２つのピーク値の位置からそれぞれ特定される。
　また、本例では、蹴り出し後領域を、蹴り出し点Ｐkと蹴り出し点Ｐkからタイヤ一周分の３０％だけ後の時間領域までとした。
　周波数解析手段１４は、例えば、ＦＦＴアナライザーなどの周波数解析装置から構成され、加速度波形分離手段１３で抽出された蹴り出し後波形をＦＦＴ処理して、蹴り出し後波形の周波数スペクトルを求める。
　図４は、蹴り出し後波形の周波数スペクトルの一例を示す図で、横軸は周波数 [Hz]、縦軸は径方向加速度の大きさ（加速度スペクトルレベル）［dB］である。同図の太い実線がショルダーエッジ摩耗の起こったタイヤ（以下、偏摩耗品）のデータで、細い実線がショルダーエッジ摩耗の起きていないタイヤ（正常摩耗品）のデータである。
　偏摩耗品は、図５の太い線で示すような、ショルダー陸部３ｃのタイヤ幅方向外側の端部が著しく摩耗して、ゴムがなくなっている状態のタイヤである。一方、正常摩耗品は、同図の細い線で示すように、摩耗はしているが、偏摩耗品のように、ゴムが極端になくなってはいない。なお、図５のタイヤは、後述する実車試験に用いたタイヤである。
　図４に示すように、ＲMで示す周波数が８００～１２００Ｈｚの領域（偏摩耗メジャー帯域）では、偏摩耗品の加速度スペクトルレベルが正常摩耗品の加速度スペクトルレベルよりも大きくなっている。一方、ＲNで示す周波数が２０００～２４００Ｈｚである領域（基準化帯域）では、偏摩耗品の加速度スペクトルレベルと正常摩耗品の加速度スペクトルレベルとはほぼ等しい。
　帯域値算出手段１５は、偏摩耗メジャー帯域値算出部１５ａと、基準化帯域値算出部１５ｂとを備え、周波数解析手段１４で演算した蹴り出し後波形の周波数スペクトルから偏摩耗メジャー帯域における加速度スペクトルレベルのR.M.S.値（メジャー振動レベル）αと、基準化帯域における加速度スペクトルレベルのR.M.S.値（基準振動レベル）βとを算出する。
　偏摩耗判定指標算出手段１６は、帯域値算出手段１５で算出したメジャー振動レベルαと基準振動レベルβとを用いて、ショルダーエッジ摩耗が起きているか否かを判定するための指標である偏摩耗判定指標γを算出する。本例では、γ＝α/βとした。
　記憶手段１７は、予め求めておいた正常摩耗品を走行させて測定した偏摩耗判定指標である基準判定指標γ0を記憶する。
　判定手段１８は、偏摩耗判定指標算出手段１６で算出された偏摩耗判定指標γと、基準判定指標γ0とを比較して、ショルダーエッジ摩耗が起こっているか否かを判定する。
　次に、タイヤ偏摩耗推定方法について説明する。
　まず、加速度センサー１１により、タイヤトレッド３の変形に伴って変形するインナーライナー部２のセンター部におけるタイヤ径方向加速度の時系列波形を検出する。
　次に、加速度波形抽出手段１２により径方向加速度波形を抽出した後、加速度波形分離手段１３にて、径方向加速度波形から蹴り出し後波形を分離して抽出し、周波数解析手段１４にて、蹴り出し後波形の周波数スペクトルを求める。
　図４に示すように、ＲMで示す偏摩耗メジャー帯域では、偏摩耗品の加速度スペクトルレベルが正常摩耗品の加速度スペクトルレベルよりも大きく、ＲNで示す基準化帯域では、偏摩耗品の加速度スペクトルレベルが正常摩耗品の加速度スペクトルレベルとほぼ等しい。そこで、帯域値算出手段１５にて、蹴り出し後波形の周波数スペクトルから偏摩耗メジャー帯域の振動レベルであるメジャー振動レベルαと、基準化帯域における振動レベルである基準振動レベルβとを算出した後、これらの比であるγ＝α/βを算出してこれをショルダーエッジ摩耗が起きているか否かを判定するための指標である偏摩耗判定指標γとする。
　そして、この算出された偏摩耗判定指標γと、記憶手段１７に記憶しておいた基準判定指標γ0とを比較してショルダーエッジ摩耗が起こっているか否かを判定する。判定方法としては、例えば、Δ＝γ－γ0を算出し、Δが予め設定した閾値Δkを超えた場合に、ショルダーエッジ摩耗が起こっていると判定し、Δが閾値Δk以下の場合には、ショルダーエッジ摩耗は起こっていないと判定する。
［実施例］
　タイヤのインナーライナー部のタイヤ幅方向中心に、加速度センサーを、検出方向がタイヤ径方向になるように配置した試験タイヤを搭載した車両を、速度60 km/hr～80km/hrにて走行させるとともに、加速度センサーの出力信号を処理する記憶・演算部を車体側に搭載して、タイヤ径方向加速度波形と蹴り出し後波形の周波数スペクトルを求めた。図３が試験車両を速度80km/hrで走行させたときのタイヤ径方向加速度波形で、図４が蹴り出し後波形の周波数スペクトルである。
　試験タイヤのタイヤサイズは315/70R22.5である。
　また、試験車両として、「積車」と「半積車」の２種類の車両をそれぞれ走行させて、荷重による影響についても調べた。「積車」の荷重は2.85[t]、「半積車」の荷重は2.4[t]である。
　図４から明らかなように、蹴り出し後波形の周波数スペクトルでは、８００～１２００Ｈｚ帯域において、偏摩耗品の加速度スペクトルレベルが正常摩耗品の加速度スペクトルレベルよりも増加していることが分かる。
　図６（ａ），（ｂ）は、走行速度とメジャー振動レベルαとの関係を示す図で、（ａ）図は荷重が「積車」である場合のメジャー振動レベルαで、（ｂ）図は荷重が「半積車」である場合のメジャー振動レベルαである。荷重が「積車」である場合も「半積車」である場合も、偏摩耗品のメジャー振動レベルαは、正常摩耗品のメジャー振動レベルαよりも増加していることが分かる。
　メジャー振動レベルαの大きさからショルダーエッジ摩耗を推定することも可能であるが、本願発明のように、メジャー振動レベルαと、基準化帯域における振動レベルである基準振動レベルβとの比である偏摩耗判定指標γ（γ＝α/β）を算出し、この偏摩耗判定指標γを用いてショルダーエッジ摩耗が起きているか否かを判定すれば、ショルダーエッジ摩耗を更に精度よく推定できる。
　すなわち、図７（ａ），（ｂ）に示すように、正常摩耗品においては、荷重が「積車」である場合も「半積車」である場合も、偏摩耗判定指標γはほぼ一定である。一方、偏摩耗品の偏摩耗判定指標γは、走行速度が増加すると増加するが、正常摩耗品の偏摩耗判定指標γよりも常に大きい。したがって、ショルダーエッジ摩耗が起きているか否かを判定するための、走行速度に依存しない閾値Ｋを設定することができるので、偏摩耗判定指標γと閾値Ｋとを比較すれば、ショルダーエッジ摩耗が起きているか否か精度よく推定できることが分かる。
　上述のように、本願発明においては、偏摩耗判定指標γを、γ＝α/βとしたため、簡単な計算で走行速度の影響を除くことのできる偏摩耗判定指標γを算出することができる。
　また、前記偏摩耗判定指標γと、予め求めておいた閾値Ｋもしくは、予め求めておいた偏摩耗が起きていない正常タイヤにおける偏摩耗判定指標である基準判定指標γ0とを比較して、タイヤショルダー部の端部が偏摩耗しているか否かを判定するようにしたので、タイヤショルダー部の端部の偏摩耗を更に精度良く推定できる。
　以上、本発明を実施の形態及び実施例を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態及び実施例に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。
　例えば、前記実施の形態では、抽出された蹴り出し後波形をＦＦＴ処理して得られる周波数スペクトルからメジャー振動レベルαと基準振動レベルβとを求めたが、蹴り出し後波形をバンドパスフィルタに通して得られる８００～１２００Ｈｚの周波数成分のみを含む加速度波形を取出してR.M.S.平均値を算出し、これをメジャー振動レベルαとするとともに、別のバンドパスフィルタに通して得られる２０００～２４００Ｈｚの周波数成分のみを含む加速度波形を取出してR.M.S.平均値を算出し、これを基準振動レベルβとしてもよい。
　また、前記実施の形態では、偏摩耗判定指標γと基準判定指標γ0とを比較してショルダーエッジ摩耗が起こっているか否かを判定したが、前記実施例のように、予め偏摩耗判定用の閾値Ｋを設定しておき、偏摩耗判定指標算出手段１６で算出された偏摩耗判定指標γと上記閾値Ｋとを比較し、γ＞Ｋである場合にショルダーエッジ摩耗が起こっていると判定してもよい。
　また、前記実施の形態では、偏摩耗判定指標γとしてα/βを用いたが、γはこれに限るものではなく、例えば、ａ・α－ｂ・β（ａ，ｂは定数）などのような、αとβとの演算値であればよい。なお、演算値を求めるための式は、実験等により適宜決定すればよい。
　また、前記実施の形態では、加速度センサー１１を、センター陸部３ａの中心のタイヤ径方向内側に設置したが、外側陸部３ｂのタイヤ径方向内側にそれぞれ設置してもよい。
　また、加速度センサー１１を、タイヤ周方向に複数個設置してもよい。
　１　タイヤ、２　インナーライナー部、３　タイヤトレッド、
３ａ　センター陸部、３ｂ　外側陸部、３ｃ　ショルダー陸部、
４ａ，４ｂ　周方向溝、
１０　タイヤ偏摩耗推定装置、１１　加速度センサー、
１２　加速度波形抽出手段、１３　加速度波形分離手段、
１４　周波数解析手段、１５　帯域値算出手段、
１５ａ　偏摩耗メジャー帯域値算出部、１５ｂ　基準化帯域値算出部、
１６　偏摩耗判定指標算出手段、１７　記憶手段、１８　判定手段。
 

Claims (5)

  1. 　加速度センサーを用いて検出したタイヤ径方向の加速度波形からタイヤの偏摩耗を推定するタイヤ偏摩耗推定方法であって、
    タイヤトレッドの内面に配置された加速度センサーの走行時における出力信号から蹴り出し後領域のタイヤ径方向の加速度波形を抽出するステップ（ａ）と、
    前記抽出された加速度波形から８００～１２００Ｈｚの周波数帯域の加速度の大きさであるメジャー振動レベルαを算出するステップ（ｂ）と、
    前記抽出された加速度波形から２０００～２４００Ｈｚの周波数帯域の加速度の大きさである基準振動レベルβを算出するステップ（ｃ）と、
    前記メジャー振動レベルαと前記基準振動レベルβとからタイヤの偏摩耗の判定を行うための指標である偏摩耗判定指標γを算出するステップ（ｄ）と、
    前記算出された偏摩耗判定指標γの大きさからタイヤショルダー部の端部が偏摩耗しているか否かを判定するステップ（ｅ）と、
    を備えたことを特徴とするタイヤ偏摩耗推定方法。
  2. 　前記偏摩耗判定指標γを、γ＝α/βとすることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ偏摩耗推定方法。
  3. 　前記ステップ（ｅ）では、
    前記偏摩耗判定指標γと、予め求めておいた閾値とを比較して、タイヤショルダー部の端部が偏摩耗しているか否かを判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタイヤ偏摩耗推定方法。
  4. 　前記ステップ（ｅ）では、
    前記偏摩耗判定指標γと、予め求めておいた偏摩耗が起きていない正常タイヤにおける偏摩耗判定指標である基準判定指標γ0とを比較して、タイヤショルダー部の端部が偏摩耗しているか否かを判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタイヤ偏摩耗推定方法。
  5. 　タイヤトレッドの内面に配置されてタイヤ径方向加速度を計測する加速度センサーと、
    前記加速度センサーの出力信号から蹴り出し後領域の加速度波形を抽出する加速度波形抽出手段と、
    前記抽出した加速度波形から８００～１２００Ｈｚの周波数帯域の加速度の大きさであるメジャー振動レベルαを算出する偏摩耗メジャー帯域値算出手段と、
    前記抽出した加速度波形から２０００～２４００Ｈｚの周波数帯域の加速度の大きさである基準振動レベルβを算出する基準化帯域値算出手段と、
    前記メジャー振動レベルαと前記基準振動レベルβとから、偏摩耗の判定を行うための指標である偏摩耗判定指標γを算出する偏摩耗判定指標算出手段と、
    前記算出された偏摩耗判定指標γの大きさから、タイヤショルダー部の端部が偏摩耗しているか否かを判定する判定手段と、を備えるタイヤ偏摩耗推定装置。
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