WO2021192474A1 - タイヤ摩耗推定方法、及び、タイヤ摩耗形状判別方法 - Google Patents

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center
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健太 西山
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株式会社ブリヂストン
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C11/00—Tyre tread bands; Tread patterns; Anti-skid inserts
    • B60C11/24—Wear-indicating arrangements
    • B60C11/246—Tread wear monitoring systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/18—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration in two or more dimensions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • 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 a method of estimating the degree of tire wear and a method of determining whether or not the wear shape of a running tire is center wear.
  • an acceleration sensor is placed in the tire, and one of the positive and negative peaks appearing in the differential waveform of the acceleration in the tire radial direction detected by the acceleration sensor and kicked out.
  • the index of the deformation speed at the tire contact end which is the magnitude of both
  • the contact time which is the time interval between the positive peak and the negative peak, and the peak of either the positive or negative peak are calculated.
  • the ground contact time ratio which is the ratio of the tire rotation time, which is the time interval, is calculated, and the calculated deformation speed index and the ground contact time ratio are obtained in advance, which is the degree of tire wear.
  • a method of estimating the degree of wear of the tire from an index of the amount and the deformation speed and a map showing the relationship between the contact time ratio and the contact time ratio has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • FIG. 12 shows a new tire ( ⁇ ; New), two types of tires with different wear shapes ( ⁇ , ⁇ ; Mid-worm) having a remaining groove amount half that of the new tire, and a tire worn near the slip sign.
  • ⁇ indicates a tire whose wear shape is center wear (Center), and ⁇ indicates a tire whose wear shape is uniform wear (Even).
  • the differential peak value of the tire radial acceleration at a plurality of contact time ratios was measured by changing the load. As can be seen from the figure, it can be seen that the relationship between the index of the deformation speed of the tire whose wear shape is center wear and the contact time ratio is shifted to the new tire side.
  • the present invention has been made in view of the conventional problems, a method for determining whether or not the tire wear shape is center wear, and a degree of tire wear during running regardless of the tire wear shape. It is an object of the present invention to provide a method capable of accurately estimating.
  • the present invention is a method for estimating the degree of wear (remaining groove amount or wear amount) of a running tire, and is a diameter obtained by differentiating the time-series waveform of tire radial acceleration detected by an acceleration sensor mounted on the tire.
  • the contact time ratio which is the ratio of the contact time, which is the time interval between the peak and the negative peak, to the rotation time of the tire, which is the time interval between the peaks of either the positive or negative peak, and when the tire is unloaded.
  • the feature is that the degree of wear of the tire is estimated using the amount of deflection, which is the difference between the tire radius, which is the radius of the tire, and the effective radius (distance between the axle and the road surface), which is the radius of the tire when traveling. And.
  • the degree of tire wear was estimated using the amount of tire deflection as the measure of wear, so that the wear shape of the tire is center wear. With or without it, the degree of tire wear can be estimated with high accuracy.
  • the degree of tire wear may be obtained from a regression equation obtained in advance using the deformation speed index, the contact time ratio, and the amount of deflection as variables, and it is determined whether or not the wear shape is center wear. However, in the case of center wear, the degree of wear estimated from the index of deformation speed and the contact time ratio may be corrected.
  • two master curves, a master curve for uniform wear and a master curve for center wear may be prepared and the master curve may be selected according to the wear shape.
  • the outline of the present invention does not list all the necessary features of the present invention, and a subcombination of these feature groups can also be an invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a tire wear estimation device 10 according to the first embodiment.
  • the tire wear estimation device 10 includes first and second acceleration sensors 11A and 11B, and acceleration differential waveform calculation means 12.
  • the differential peak value calculating means 13, the ground contact time ratio calculating means 14, the angular velocity estimating means 15, the deflection amount calculating means 16, the storage means 17, and the remaining groove amount estimating means 18 are provided.
  • Each of the acceleration differential waveform calculation means 12 to the remaining groove amount estimation means 18 is composed of, for example, computer software and a memory such as a RAM.
  • each of the acceleration differential waveform calculation means 12 to the remaining groove amount estimation means 18 will be referred to as a calculation unit 10B.
  • the calculation unit 10B is installed on the vehicle body side, but it may be installed in the tire.
  • both the first and second acceleration sensors 11A and 11B are arranged substantially at the center of the inner liner portion 2 of the tire 1 on the tire air chamber 3 side. It is housed in the sensor case 11 and detects the vibration input from the road surface to the tread 4 as acceleration.
  • the first acceleration sensor 11A is arranged so that the detection direction is the tire radial direction, detects the tire radial acceleration a R (t) input from the road surface, and the second acceleration sensor 11B has the detection direction. It is arranged so as to be in the tire circumferential direction, and detects the tire circumferential acceleration a T (t).
  • the x direction is the vehicle traveling direction
  • the y direction is the vehicle width direction (tire width direction)
  • the z direction is the vertical direction.
  • the sensor case 11 contains an amplifier and an A / D converter that amplify the outputs of the first and second acceleration sensors 11A and 11B, respectively, and an A / D converted signal.
  • a transmitter and the like to be transmitted to the calculation unit 10B are stored.
  • the calculation unit 10B is installed in the tire 1 such as the sensor case 11, the estimation result obtained by the calculation unit 10B is transmitted to the vehicle control device (not shown) provided on the vehicle body side. do it.
  • the sizes of the first and second acceleration sensors 11A and 11B are considerably smaller than the size of the tire 1, they can be regarded as being in substantially the same position.
  • the positions of the first and second acceleration sensors 11A and 11B shown at the point A in FIG. 2B are referred to as measurement points.
  • the acceleration differential waveform calculation means 12 extracts a radial acceleration waveform which is a time-series waveform of the tire radial acceleration detected by the first acceleration sensor 11A, and uses a time-differentiated waveform of the extracted radial acceleration waveform. Find a certain acceleration differential waveform.
  • FIG. 3A is a diagram showing an example of a radial acceleration waveform, in which the horizontal axis is time [sec.] And the vertical axis is acceleration [G].
  • the point surrounded by the broken line in the figure where the negative inclination is maximum is the ground contact end p f on the stepping side, and the point p k where the positive inclination is maximum is the ground contact end on the kick side. Further, FIG.
  • 3B is a diagram showing an example of the acceleration differential waveform, in which the horizontal axis is time [sec.] And the vertical axis is the acceleration differential value [G / sec.].
  • Two peaks appear in this acceleration differential waveform.
  • the peak that appears on the front side of the waveform, that is, the peak that appears earlier in time is the peak P f on the stepping end side, and the peak that appears later in time is the peak P k on the kicking end side.
  • the distance between the peak P f on the stepping end side and the peak P k on the kicking end side in the acceleration differential waveform is the ground contact time T t , and the two kicking ends that are temporally adjacent to each other.
  • the interval between the peaks P k and P k + 1 on the side is the rotation time T r , which is the time for one rotation of the tire.
  • the rotation time Tr may be obtained from the time interval of the peak on the stepping side.
  • the differential peak value V R f on the stepping end side which is the magnitude of the peak P f on the stepping end side, is calculated and used as the deformation rate index V R, and this is used as the residual groove amount estimating means 18 Send to.
  • the kick-out end side differential peak value V Rk which is the acceleration differential value on the kick-out end side, may be used, or the step-on end side differential peak value V R f and the kick-out end side differential.
  • the average value with the peak value V Rk may be used.
  • the ground contact time ratio calculating means 14 the time T 1 at which the peak P k on the kick-out end side appears and the peak on the kick-out end side appear again after the tire 1 makes one round, as shown in FIG. 3C.
  • the rotation time T r which is the time difference from the time T 2 until
  • the ground contact time T t which is the time between the peak P f on the stepping end side and the peak P k on the kicking end side, are calculated, and the calculated ground contact is performed.
  • the ground contact time ratio R c is calculated by dividing the time T t by the rotation time T r.
  • the calculated ground contact time ratio R c is sent to the remaining groove amount estimation means 18.
  • the angular velocity estimation means 15 uses the tire radial acceleration a R (t) and the tire circumferential acceleration a T (t) detected by the first and second acceleration sensors 11A and 11B, respectively, to determine the rotational angular velocity ⁇ of the tire 1. t) is estimated.
  • the deflection amount calculating means 16 is estimated by the tire radial acceleration a R (t) and the tire circumferential acceleration a T (t) detected by the first and second acceleration sensors 11A and 11B, respectively, and the angular velocity estimating means 15.
  • the locus of the measurement point A is calculated to obtain the outer shape of the tire 1, which is the vertical cross-sectional shape of the tire 1 during traveling, and the amount of deflection d is estimated from the outer shape of the tire 1.
  • the remaining groove amount H is used as the degree of wear, but the wear amount M may be used as the degree of wear.
  • the amount of deflection is d k R c -V R map 17M k is previously determined residual groove amount had been that the contact time ratio R c of the wear parts is H j deformation speed index V
  • the master line L j showing the relationship with R is drawn on a plane with the horizontal axis as the ground contact time ratio R c and the vertical axis as the deformation speed index V R.
  • R c- V R maps 17M 1 to 17M n are a number of test tires with different residual groove amount H M and wear shape, including new tires (New) and tires worn close to the slip sign (Full-worm). It is obtained by using the data of the contact time ratio R c when the mounted vehicle is run under various load states, the data of the deformation speed index V R , and the data of the amount of deflection d. In the case of the shoulder wear, if approximately the same remaining grooves of the center portion is the remaining groove of uniform wear, the contact time ratio R c, deformation speed index V R, and the deflection amount d in the case of uniform wear In this example, there are two types of wear shapes, center wear and uniform wear.
  • the remaining groove amount estimation means 18 includes a deformation speed index V R calculated by the differential peak value calculation means 13, a ground contact time ratio R c calculated by the ground contact time ratio calculation means 14, and a deflection amount calculated by the deflection amount calculation means 16.
  • the residual groove amount H which is the degree of wear of the tire 1 is estimated.
  • the R c- P maps 17M 1 to 17M n are the tire radial acceleration a R (t) and the tire circumference detected by running a vehicle equipped with test tires having different residual groove amounts H and wear shapes.
  • the acceleration differential waveform which is the time-differentiated waveform of the tire radial acceleration a R (t)
  • step S11 the time-differentiated waveform of the tire radial acceleration a R (t)
  • step S12 the step-end derivative, which is the magnitude of the peak P f on the step-end side of the acceleration differential waveform.
  • the peak value V Rf is calculated and used as the deformation rate index V R (step S12).
  • the contact time T t which is the interval between the peak P f on the stepping end side and the peak P k on the kicking end side in the acceleration differential waveform, and the intervals between the peaks P k1 and P k2 on the two kicking end sides.
  • the contact time ratio R c which is the ratio of the calculated contact time T t to the rotation time T r , is calculated (step S14).
  • the ground contact time ratio R c can be expressed by T t / T r.
  • the rotational angular velocity ⁇ (t) of the tire 1 is calculated from the tire radial acceleration a R (t) and the tire circumferential acceleration a T (t) detected in step S10 (step S15).
  • the amount of deflection d of the tire 1 is calculated from the tire radial acceleration a R (t), the tire circumferential acceleration a T (t), and the rotational angular velocity ⁇ (t) (step S16).
  • the calculation of the deformation speed index V R, the calculation of the ground contact time ratio R c , and the calculation of the deflection amount d do not necessarily have to be performed in this order, and the forward plates may be replaced or processed in parallel. You may.
  • the method for estimating the rotational angular velocity ⁇ (t) in step S15 is as follows. First, as shown in FIGS. 6A and 6B, waveforms for one rotation of the tire are cut out from the tire radial acceleration a R (t) and the tire circumferential acceleration a T (t), respectively. Next, the tire circumferential velocity v (t) is calculated from the tire circumferential acceleration a T (t) using the following equation (1).
  • V 0 is the vehicle speed and can be calculated from the tire rotation cycle, the tire radius, GPS data, and the like.
  • v (t) may perform preprocessing such as centralization. As shown in FIG.
  • the tire circumferential velocity v (t) decreases as it approaches the stepping end and increases again when it enters the ground contact area, but decreases again from the vicinity of the center of the ground contact area and kicks out. It can be seen that it minimizes at the edge and then rises.
  • the rotational angular velocity ⁇ (t) of the tire 1 is estimated from the tire radial acceleration a R (t) and the tire circumferential velocity v (t) by the following equation (2).
  • FIG. 6D shows the time change of the estimated value of the rotational angular velocity ⁇ (t).
  • the above equation (2) is derived on the assumption that the sensor (measurement point A) is in a constant velocity circular motion at a certain time t, and is when the measurement point A is in a constant velocity circular motion.
  • the acceleration a R (t) and the velocity v (t) can be expressed by the following equations.
  • R (t) is the radius of curvature at time t.
  • the amount of deflection d is calculated from the locus of the measurement point A.
  • the estimated value of the rotation angular velocity ⁇ (t) is integrated using the following equation (3) to obtain the time-varying waveform of the rotation angle ⁇ .
  • the rotation angle ⁇ of the measurement point is the rotation angle of the measurement point A when viewed from the center of the tire 1, and the initial value ⁇ 0 is 0 (center of ground contact) or ⁇ (maximum).
  • An appropriate value such as (upper part) can be set.
  • FIG. 7A shows a time change of the rotation angle ⁇ (t).
  • the tire radial acceleration a R (t) and the tire circumferential acceleration a T (t) Is converted into the front-back acceleration a x (t) and the vertical acceleration a z (t), which are the accelerations of the global coordinate system (x, z).
  • the global coordinate system (x, z) is the coordinates shown in FIGS.
  • the accelerations converted into the global coordinate system are integrated, and the anteroposterior velocity v x (t) and the longitudinal velocity v z (t) of the measurement point A are used by the following equations (6) and (7). Is calculated.
  • a x (t) and a z (t) may be accompanied by pretreatment such as centralization.
  • the initial values v x0 and v z0 can be set to arbitrary values.
  • the time-varying waveforms of the longitudinal velocity v x (t) and the vertical velocity v z (t) are shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b).
  • the following equation (8) calculates the displacement u z (t) in the longitudinal direction of the displacement u x (t) and the vertical direction (9) by using the measurement point A.
  • v x (t) and v z (t) may be accompanied by preprocessing such as centralization.
  • the initial values u x0 and u z0 can be set to any value.
  • the time-varying waveforms of the displacement u x (t) in the anteroposterior direction and the displacement u z (t) in the upper and lower directions are shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b).
  • the displacement u x (t), that illustrate u z (t) to a two-dimensional plane, as shown in FIG. 9 (c) to obtain the trajectory of the measurement point A.
  • the circle is fitted to obtain the regression circle C fit
  • the return radius R fit is obtained
  • the effective radius R eff is the radius of the flexed state of the tire 1.
  • the effective radius R eff is set to the minimum value of the distance from the center O of the regression circle C fit to the measurement point A, which is shown by the broken line in the figure.
  • the amount of deflection d is calculated by the following formula.
  • FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the tire wear estimation device 20 according to the second embodiment.
  • 11A and 11B are first and second acceleration sensors
  • 12 is an acceleration differential waveform calculation means
  • 13 is an acceleration differential waveform calculation means.
  • Differential peak value calculation means 14 is ground time ratio calculation means
  • 15 is angular velocity estimation means
  • 16 is deflection amount calculation means
  • 21 is identification model storage means
  • 22 is wear shape determination means
  • 23 is RV map storage means
  • Reference numeral 24 denotes a means for estimating the amount of residual groove. Since each of the first and second acceleration sensors 11A and 11B to the deflection amount calculating means 16 having the same reference numerals as those of the first embodiment has the same configuration as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the identification model storage means 21 stores the wear shape identification model 21M that has been obtained in advance.
  • the reference feature vector Y ZSV and the Lagrange multiplier ⁇ Z are the data of the contact time ratio R c when a vehicle equipped with a plurality of test tires having different residual groove amounts H and different wear shapes is run under various load conditions.
  • the feature vector Y Z (R cZ, V RZ , d Z ) whose components are the data of the deformation rate index V R and the data of the amount of deflection d, these feature vectors Y Z are used as training data.
  • SVM Support Vector Machine
  • the wear shape determining means 22 has a deformation speed index V R calculated by the differential peak value calculating means 13, a grounding time ratio R c calculated by the ground contact time ratio calculating means 14, and a deflection amount d calculated by the deflection amount calculating means 16.
  • the determination result of the wear shape determining means 22 is sent to the remaining groove amount estimating means 24.
  • the kernel functions K N and K M for example, a Gaussian kernel or the like is preferably used.
  • the RV map storage means 23 shows the relationship between the contact time ratio R c of the worn product having the remaining groove amount H j and the wear shape being uniform wear and the deformation speed index V R, which have been obtained in advance.
  • the master line L Nj of 1 and the second master line L Mj showing the relationship between the contact time ratio R c of the worn product having the remaining groove amount H j and the wear shape being center wear and the deformation speed index V R each contact time ratio on the horizontal axis R c, first R c -V R map 23N drawing the vertical axis on the deformation rate index V R and the plane (Even-map) and of the 2 R c -V R
  • the map 23M Center-Map
  • the first and second R c- V R maps 23N and 23M are both maps for estimating the degree of wear from the ground contact time ratio R c and the deformation rate index V R, and are the first R c- V.
  • the R map 21N shows the data of the contact time ratio R c and the deformation when a vehicle equipped with a plurality of test tires having a uniform wear shape and different residual groove amounts H is run under various load conditions. It determined using the data of the velocity character V R.
  • the second R c- V R map 21M a vehicle having a wear shape of center wear and equipped with a plurality of test tires having different residual groove amounts H is grounded when traveling under various load conditions.
  • the remaining groove amount estimation means 24 stores the deformation speed index V R calculated by the differential peak value calculation means 13, the ground contact time ratio R c calculated by the ground contact time ratio calculation means 14, and the RV map storage means 23. Using the first R c- V R map 23N or the second R c- V R map 23M, the remaining groove amount H, which is the degree of wear of the tire 1, is estimated.
  • the wear shape determining means 22 determines that the wear shape of the tire 1 is uniform wear
  • the calculated deformation speed index V R , the contact time ratio R c , and the first R c- V R map 23N is used to estimate the remaining groove amount H, which is the degree of wear of the tire 1, and when it is determined that the wear shape is center wear, the calculated deformation speed index V R and ground time ratio R c, and, using a second R c -V R map 23M, estimates the remaining groove amount H is the degree of wear of the tire 1.
  • the ground contact time ratio R c is calculated by the ground contact time ratio calculation means 14, and the deflection amount d is calculated by the deflection amount calculation means 16, the above.
  • the wear shape of the tire 1 can be accurately determined. Further, since the degree of wear of the tire 1 is estimated in consideration of the wear shape, the degree of wear of the tire during running can be accurately estimated regardless of the wear shape of the tire.
  • the rotational angular velocity ⁇ (t) is estimated from the tire radial acceleration a R (t) and the tire circumferential acceleration a T (t), but an angular velocity sensor such as a vibration gyro is used. It may be used to directly measure the rotational angular velocity ⁇ (t).
  • the angular velocity sensor is preferably installed at the measurement point A. Further, regarding the amount of deflection d, even if a distance sensor is installed on the vehicle to which the tire 1 is attached, the distance between the vehicle and the road surface is measured, and the amount of deflection d is calculated from the distance between the vehicle and the road surface. good.
  • the wear shape determining means 22 is composed of a support vector machine (SVM), but other mechanical learning algorithms such as logistic regression, random forest, and neural network may be used.
  • SVM support vector machine
  • the map for estimating the degree of wear is selected according to the wear shape, but only the first R c- V R map 23N is prepared and the ground contact time ratio R c is prepared in advance.
  • the remaining groove amount H N when wear shapes are equally worn, wear shapes to previously obtain a correction amount ⁇ H is the difference between the remaining groove amount H M in center wear,
  • Tire wear estimation device 1 tire, 2 inner liner, 3 tire air chamber, 4 tread, 10 Tire wear estimation device, 11 Sensor case, 11A 1st accelerometer, 11B 2nd accelerometer, 12 Acceleration differential waveform calculation means, 13 Differentiation peak value calculation means, 14 Grounding time ratio calculation means, 15 Angular velocity estimation means, 16 Deflection amount calculation means, 17 Storage means, 17M 1 ⁇ 17M n Rc-V R map 18 remaining groove amount estimating means.

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Abstract

タイヤの摩耗形状に係らず、走行中のタイヤの摩耗の度合いを精度よく推定できる方法を提供するために、タイヤに装着された加速度センサーにより検出したタイヤ径方向加速度の時系列波形を微分した径方向加速度波形に出現する正負のピークのいずれか一方もしくは両方の大きさから算出されたタイヤ接地端部またはタイヤ接地端部近傍における変形速度の指標と、前記正のピークと負のピークとの時間間隔である接地時間と前記正負のピークのいずれか一方のピークの時間間隔である前記タイヤの回転時間との比である接地時間比と、前記タイヤの無荷重時の半径であるタイヤ半径と前記タイヤの走行時の半径である有効半径との差であるたわみ量とを用いて、前記タイヤの摩耗の度合いを推定するようにした。

Description

タイヤ摩耗推定方法、及び、タイヤ摩耗形状判別方法
　本発明は、タイヤの摩耗の度合いを推定する方法と、走行中のタイヤの摩耗形状がセンター摩耗であるか否かを判別する方法とに関する。
　従来、タイヤの摩耗の度合いを推定する方法としては、タイヤ内に加速度センサーを配置し、この加速度センサーで検出され蹴り出したタイヤ径方向の加速度の微分波形に出現する正負のピークのいずれか一方もしくは両方の大きさである、タイヤ接地端部における変形速度の指標を算出するとともに、前記正のピークと負のピークとの時間間隔である接地時間と前記正負のピークのいずれか一方のピークの時間間隔である前記タイヤの回転時間との比である接地時間比を算出し、これら算出された変形速度の指標と接地時間比とを、予め求めておいたタイヤの摩耗の度合いである残溝量と変形速度の指標と接地時間比と関係を示すマップとから当該タイヤの摩耗の度合いを推定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
ＷＯ２００９/００８５０２Ａ１
　しかしながら、上記特許文献１のように、変形速度の指標と接地時間比とからタイヤの残溝量を推定した場合、摩耗形状がセンター摩耗であるタイヤでは、実際の残溝量が新品側に検出されてしまう（推定された摩耗量が、実際の摩耗量よりも小さくなってしまう）、といった問題点があった。
　図１２は、新品タイヤ（□；New）と、残溝量が新品タイヤの半分である摩耗形状の異なる２種類のタイヤ（○，△；Mid-worm）と、スリップサインの近くまで摩耗したタイヤ（■；Full-worm）の４種類の試験タイヤ搭載した車両を一定速度で走行させて測定したタイヤ径方向加速度の微分ピーク値（Derivative Peak）と接地時間比（Contact Time Ratio）との関係を示す図で、○印は摩耗形状がセンター摩耗（Center）であるタイヤ、△印は摩耗形状が均等摩耗（Even）であるタイヤである。この例では、荷重を変化させることで、複数の接地時間比におけるタイヤ径方向加速度の微分ピーク値を測定した。
　同図からわかるように、摩耗形状がセンター摩耗であるタイヤの変形速度の指標と接地時間比との関係は、新品タイヤ側にずれていることがわかる。
　本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、タイヤの摩耗形状がセンター摩耗であるか否かを判別する方法と、タイヤの摩耗形状に係らず、走行中のタイヤの摩耗の度合いを精度よく推定できる方法を提供することを目的とする。
　本発明は、走行中のタイヤの摩耗の度合い(残溝量もしくは摩耗量)を推定する方法であって、タイヤに装着された加速度センサーにより検出したタイヤ径方向加速度の時系列波形を微分した径方向加速度波形に出現する正負のピークのいずれか一方もしくは両方の大きさ（接地端の微分ピーク値）から算出した、タイヤ接地端部またはタイヤ接地端部近傍における変形速度の指標と、前記正のピークと負のピークとの時間間隔である接地時間と前記正負のピークのいずれか一方のピークの時間間隔である前記タイヤの回転時間との比である接地時間比と、前記タイヤの無荷重時の半径であるタイヤ半径と前記タイヤの走行時の半径である有効半径（車軸と路面との距離）との差であるたわみ量とを用いて、前記タイヤの摩耗の度合いを推定することを特徴とする。
　このように、走行中のタイヤの変形速度の指標と接地時間比とに加えて、タイヤのたわみ量を摩耗のメジャーとしてタイヤの摩耗の度合いを推定したので、当該タイヤの摩耗形状がセンター摩耗であるか否かにかかわらず、タイヤの摩耗の度合いを高精度に推定することができる。
　なお、タイヤの摩耗の度合いは、予め求めておいた、変形速度の指標と接地時間比とたわみ量とを変数とする回帰式から求めてもよいし、摩耗形状がセンター摩耗か否かを判別し、センター摩耗である場合には、変形速度の指標と接地時間比とから推定した摩耗の度合いを補正してもよい。
　あるいは、均等摩耗のマスターカーブとセンター摩耗のマスターカーブの２つのマスターカーブを準備し、摩耗形状により、マスターカーブを選択するようにしてもよい。
　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１に係るタイヤ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位置と加速度の検出方向とを示す図である。 タイヤ径方向加速度波形、及び、加速度微分波形の一例と、回転時間と接地時間の算出方法とを示す図である。 Ｒc－ＶRマップの一例を示す図である。 本実施の形態１に係るタイヤ摩耗推定方法を示すフローチャートである。 タイヤ径方向加速度、タイヤ周方向加速度、タイヤ周方向速度、及び、回転角速度の時間変化波形を示す図である。 計測点の回転角、前後方向加速度、及び、上下方向加速度の時間変化波形を示す図である。 計測点の前後方向速度と上下方向速度の時間変化波形を示す図である。 計測点の前後方向の変位と上下方向の変位の時間変化波形と、計測点の軌跡を示す図である。 本実施の形態２に係るタイヤ摩耗推定装置の構成を示す図ある。 特徴量の分布と分離平面である識別関数を示す模式図である。 残溝量の異なるタイヤの変形速度の指標と接地時間比と関係を示すマップである。
実施の形態１．
　図１は、本実施の形態１に係るタイヤ摩耗推定装置１０の構成を示す図で、タイヤ摩耗推定装置１０は、第１及び第２の加速度センサー１１Ａ，１１Ｂと、加速度微分波形演算手段１２と、微分ピーク値算出手段１３と、接地時間比算出手段１４と、角速度推定手段１５と、たわみ量算出手段１６と、記憶手段１７と、残溝量推定手段１８とを備える。
　加速度微分波形演算手段１２～残溝量推定手段１８の各手段は、例えば、コンピュータのソフトウェア、及び、ＲＡＭ等のメモリーから構成される。以下、これら加速度微分波形演算手段１２～残溝量推定手段１８の各手段を演算部１０Ｂという。本例では、演算部１０Ｂを車体側に設置したが、タイヤ内に設けてもよい。
　図２（ａ），（ｂ）に示すように、第１及び第２の加速度センサー１１Ａ，１１Ｂは、ともに、タイヤ１のインナーライナー部２のタイヤ気室３側のほぼ中央部に配置されたセンサーケース１１内に収納されて、路面からトレッド４に入力する振動を加速度として検出する。
　第１の加速度センサー１１Ａは、検出方向がタイヤ径方向になるように配置されて、路面から入力するタイヤ径方向加速度ａR（ｔ）を検出し、第２の加速度センサー１１Ｂは、検出方向がタイヤ周方向になるように配置されて、タイヤ周方向加速度ａT（ｔ）を検出する。なお、各図において、ｘ方向は車両進行方向、ｙ方向は車両幅方向(タイヤ幅方向)、ｚ方向は上下方向である。
　また、図は省略するが、センサーケース１１には、第１及び第２の加速度センサー１１Ａ，１１Ｂの出力をそれぞれ増幅する増幅器やＡ/Ｄ変換器、及び、Ａ/Ｄ変換された信号を、演算部１０Ｂに送信する送信機などが収納されている。なお、演算部１０Ｂを、センサーケース１１などのタイヤ１内に設置した場合には、演算部１０Ｂで得られた推定結果を、車体側に設けられたの車両制御装置（図示せず）に送信すればよい。
　第１及び第２の加速度センサー１１Ａ，１１Ｂの大きさは、タイヤ１の大きさに対してかなり小さいので、ほぼ同一の位置にあると見做せる。以下、図２（ｂ）の点Ａに示す、第１及び第２の加速度センサー１１Ａ，１１Ｂの位置を計測点という。
　加速度微分波形演算手段１２は、第１の加速度センサー１１Ａで検出された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し、この抽出された径方向加速度波形を時間微分した波形である加速度微分波形を求める。
　図３（ａ）は、径方向加速度波形の一例を示す図で、横軸は時間[sec.]、縦軸は加速度[G]である。同図の破線で囲った、負の傾きが最大になる箇所が踏み込み側の接地端ｐfで、正の傾きが最大になる箇所ｐkが蹴り出し側の接地端である。
　また、図３（ｂ）は、加速度微分波形の一例を示す図で、横軸は時間[sec.]、縦軸は加速度微分値[G/sec.]である。この加速度微分波形には、２つのピークが出現する。波形の前側、すなわち、時間的に先に現れるピークが踏み込み端側のピークＰfで、時間的に後に現れるピークが蹴り出し端側のピークＰkである。径方向加速度波形の接地端ｐf，ｐkにおける傾きが大きいほど、加速度微分波形におけるピークＰf，Ｐkの大きさは大きくなる。
　図３（ｃ）に示すように、加速度微分波形における踏み込み端側のピークＰfと蹴り出し端側のピークＰkとの間隔が接地時間Ｔtで、時間的に隣接する２つの蹴り出し端側のピークＰk，Ｐk+1の間隔が、タイヤが一回転する時間である回転時間Ｔrである。なお、踏み込み側のピークの時間間隔から回転時間Ｔrを求めてもよい。
　微分ピーク値算出手段１３では、踏み込み端側のピークＰfの大きさである踏み込み端側の微分ピーク値ＶRfを算出してこれを変形速度指標ＶRとし、これを残溝量推定手段１８に送る。なお、変形速度指標ＶRとしては、蹴り出し端側の加速度微分値である蹴り出し端側微分ピーク値ＶRkを用いてもよいし、踏み込み端側微分ピーク値ＶRfと蹴り出し端側微分ピーク値ＶRkとの平均値を用いてもよい。
　接地時間比算出手段１４では、図３（ｃ）に示した、蹴り出し端側のピークＰkが現れた時間Ｔ1とこの蹴り出し端側のピークがタイヤ１が１周してから再び現れるまでの時間Ｔ2との時間差である回転時間Ｔrと、踏み込み端側のピークＰfと蹴り出し端側のピークＰk間の時間である接地時間Ｔtとを算出し、この算出した接地時間Ｔtを回転時間Ｔrで除算した接地時間比Ｒcを算出する。算出された接地時間比Ｒcは、残溝量推定手段１８に送られる。
　なお、Ｔr＝Ｔ2－Ｔ1で、Ｒc＝（Ｔt/Ｔr）である。
　角速度推定手段１５は、第１及び第２の加速度センサー１１Ａ，１１Ｂでそれぞれ検出したタイヤ径方向加速度ａR（ｔ）とタイヤ周方向加速度ａT（ｔ）とから、タイヤ１の回転角速度ω（ｔ）を推定する。
　たわみ量算出手段１６は、第１及び第２の加速度センサー１１Ａ，１１Ｂでそれぞれ検出したタイヤ径方向加速度ａR（ｔ）とタイヤ周方向加速度ａT（ｔ）と、角速度推定手段１５で推定した回転角速度ω（ｔ）とから、計測点Ａの軌跡を演算して、走行時のタイヤ１の縦断面形状であるタイヤ１の外形を求め、このタイヤ１の外形からたわみ量ｄを推定する。たわみ量ｄは、タイヤ１の無荷重時の半径であるタイヤ半径をＲ、タイヤの走行時の半径である有効半径をＲeffとすると、ｄ＝Ｒ－Ｒeffと表わせる。
　回転角速度ω（ｔ）の推定方法と、たわみ量ｄの算出方法については、後述する。
　記憶手段１７は、予め求めておいた、複数のＲc－ＶRマップ１７Ｍ１～１７Ｍnを記憶する。Ｒc－ＶRマップ１７Ｍ１～１７Ｍnは、タイヤ１の摩耗の度合いを推定するためのマップで、たわみ量ｄk（ｋ＝１～ｎ）毎に作成される。なお、本例では、摩耗の度合いとして残溝量Ｈを用いているが、摩耗量Ｍを摩耗の度合いとしてもよい。摩耗量Ｍは、新品時におけるタイヤ１の溝深さをＨ0、残溝量をＨとすると、Ｍ＝Ｈ0－Ｈで表される。
　図４に示すように、たわみ量がｄkであるＲc－ＶRマップ１７Ｍkは、予め求めておいた残溝量がＨjである摩耗品の接地時間比Ｒcと変形速度指標ＶRとの関係を示すマスターラインＬjを、横軸を接地時間比Ｒc、縦軸を変形速度指標ＶRとした平面上に描画したもので、本例では、マスターラインＬjを、Ｈ1＝８ｍｍ（New）、Ｈ2＝６ｍｍ、Ｈ3＝４ｍｍ、Ｈ4＝２ｍｍ（Full-worm）の４本（ｊ＝１～４）とした（ｊ＝１～４）が、３本（New、Mid-worm、Full-worm）でもよいし、５本以上としてもよい。
　Ｒc－ＶRマップ１７Ｍ１～１７Ｍnは、新品タイヤ（New）及びスリップサインの近くまで摩耗したタイヤ（Full-worm）を含む、残溝量ＨMと摩耗形状の異なる複数の試験タイヤを搭載した車両を、様々な荷重状態で走行させたときの接地時間比Ｒcのデータと、変形速度指標ＶRのデータと、たわみ量ｄのデータとを用いて求められる。
　なお、ショルダー摩耗の場合は、センター部の残溝量が均等摩耗の残溝量とほぼ同じならば、接地時間比Ｒc、変形速度指標ＶR、及び、たわみ量ｄは、均等摩耗の場合とほぼ同じになるので、本例では、摩耗形状を、センター摩耗と均等摩耗の２種類とした。
　残溝量推定手段１８は、微分ピーク値算出手段１３で算出した変形速度指標ＶRと、接地時間比算出手段１４で算出した接地時間比Ｒcと、たわみ量算出手段１６で算出したわみ量ｄと、記憶手段１７に記憶しておいたＲc－ＶRマップ１７Ｍ１～１７Ｍnとを用いて、当該タイヤ１の摩耗の度合いである残溝量Ｈを推定する。
　Ｒc－Ｐマップ１７Ｍ１～１７Ｍnは、上記のように、残溝量Ｈと摩耗形状の異なる試験タイヤを搭載した車両を走行させて検出したタイヤ径方向加速度ａR（ｔ）とタイヤ周方向加速度ａT（ｔ）とを用いて求められたものであるから、このＲc－ＶRマップ１７Ｍ１～１７Ｍnを用いれば、摩耗形状がセンター摩耗であるか否かにかかわらず、残溝量Ｈを精度よく推定することができる。
　なお、図４に示すように、Ｒc－ＶRマップ１７Ｍ１～１７Ｍnに代えて、予め求めておいた、接地時間比Ｒc、変形速度指標ＶR、及び、たわみ量ｄの３つを変数とした残溝量Ｈの回帰式Ｈ＝Ｆ（Ｒc，ＶR，ｄ）を用いて、タイヤ１の残溝量Ｈを推定してもよい。この回帰式Ｈ＝Ｆ（Ｒc，ＶR，ｄ）も、上記のＲc－ＶRマップ１７Ｍ１～１７Ｍnと同様に、残溝量Ｈと摩耗形状の異なる試験タイヤを搭載した車両を走行させて検出したタイヤ径方向加速度ａR（ｔ）とタイヤ周方向加速度ａT（ｔ）とを用いて求められる。したがって、回帰式Ｈ＝Ｆ（Ｒc，ＶR，ｄ）を用いても、当該タイヤ１の残溝量Ｈを精度よく推定できる。
　次に、本実施の形態１に係るタイヤ摩耗推定方法について、図５のフローチャートを参照して説明する。なお、摩耗の度合いを推定する際、タイヤ１を搭載した車両は、平坦な路面を一定速度Ｖ0で直進しているものとする。
　まず、タイヤ１のインナーライナー部２に設置された第１及び第２の加速度センサー１１Ａ，１１Ｂにて、路面からタイヤ１に入力するタイヤ径方向加速度ａR（ｔ）とタイヤ周方向加速度ａT（ｔ）を、それぞれ検出する（ステップＳ１０）。
　次に、タイヤ径方向加速度ａR（ｔ）を時間微分した波形である加速度微分波形を求め（ステップＳ１１）、この加速度微分波形の踏み込み端側のピークＰfの大きさである踏み込み端側微分ピーク値ＶRfを算出してこれを変形速度指標ＶRとする（ステップＳ１２）とする。更に、加速度微分波形における踏み込み端側のピークＰfと蹴り出し端側のピークＰkとの間隔である接地時間Ｔtと、２つの蹴り出し端側のピークＰk1，Ｐk2の間隔である回転時間Ｔrとを算出（ステップＳ１３）した後、この算出された接地時間Ｔtと回転時間Ｔrとの比である接地時間比Ｒcを算出する（ステップＳ１４）。接地時間比Ｒcは、Ｔt/Ｔrで表わせる。
　次に、上記のステップＳ１０で検出したタイヤ径方向加速度ａR（ｔ）とタイヤ周方向加速度ａT（ｔ）とから、タイヤ１の回転角速度ω（ｔ）を算出する（ステップＳ１５）。そして、タイヤ径方向加速度ａR（ｔ）とタイヤ周方向加速度ａT（ｔ）と回転角速度ω（ｔ）とから、タイヤ１のたわみ量ｄを算出する（ステップＳ１６）。
　なお、変形速度指標ＶRの算出と、接地時間比Ｒcの算出と、たわみ量ｄの算出とは、必ずしも、この順で行う必要はなく、順板を入替えてもよいし、並列処理してもよい。
　最後に、ステップＳ１３で算出した変形速度指標ＶRと、ステップＳ１５で算出した接地時間比Ｒcと、ステップＳ１６～Ｓ１７で算出したたわみ量ｄと、記憶予め求めておいたＲc－ＶRマップ１７Ｍ１～１７Ｍnとを用いて、当該タイヤ１の摩耗の度合いである残溝量Ｈを推定する（ステップＳ１７）。
　ステップＳ１５の回転角速度ω（ｔ）の推定方法は、以下の通りである。
　まず、図６（ａ），（ｂ）に示すように、タイヤ径方向加速度ａR（ｔ）とタイヤ周方向加速度ａT（ｔ）とから、それぞれ、タイヤ１回転分の波形を切り出す。
　次に、タイヤ周方向加速度ａT（ｔ）から、以下の式（１）を用いて、タイヤ周方向速度ｖ（ｔ）を計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　ここで、Ｖ0は車速であり、タイヤの回転周期とタイヤ半径、ＧＰＳデータ等から計算することができる。ｖ（ｔ）は、中心化などの前処理を行うこともある。
　図６（ｃ）に示すように、タイヤ周方向速度ｖ（ｔ）は、踏み込み端に近づくにつれて減少し、接地領域に入るとまた増加するが、接地領域の中心付近から再び減少し、蹴り出し端で最小となり、その後、上昇することがわかる。
　次に、タイヤ径方向加速度ａR（ｔ）とタイヤ周方向速度ｖ（ｔ）とから、以下の式（２）により、タイヤ１の回転角速度ω（ｔ）を推定する。
　　　　　　ω（ｔ）＝ａR（ｔ）/ｖ（ｔ）　……(２)　　　
　図６（ｄ）は回転角速度ω（ｔ）の推定値の時間変化を示す。
　上記の式（２）は、センサー（計測点Ａ）がある時刻ｔにおいて等速円運動をしていると仮定して導出したもので、計測点Ａが等速円運動をしているときの加速度ａR（ｔ）及び速度ｖ（ｔ）は、以下の式で表せる。
　　　　　　ａR（ｔ）＝ｖ2（ｔ）/Ｒ（ｔ）
　　　　　　ｖ（ｔ）＝Ｒ（ｔ）ω（ｔ）
　ここで、Ｒ（ｔ）は時刻ｔにおける曲率半径である。
　上記の２つの式からＲ（ｔ）を消去してω（ｔ）について解けば、上記式（２）が得られる。
　次に、ステップＳ１６のたわみ量ｄの算出方法について説明する。
　本例では、たわみ量ｄを、計測点Ａの軌跡から算出する。
　まず、以下の式（３）を用いて、回転角速度ω（ｔ）の推定値を積分し、回転角θの時間変化波形を求める。計測点の回転角θは、図７（ａ）に示すように、タイヤ１の中心から見たときの計測点Ａの回転角度で、初期値θ0は０（接地中心）や－π（最上部）など、適当な値を設定することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　図７（ａ）に回転角θ（ｔ）の時間変化を示す図で、回転角θ（ｔ）は、ほぼ直線的に変化するが、同図の丸で囲んだ接地中心付近（ｔ＝０．１sec付近）では、回転角速度ω（ｔ）が小さくなることに対応し、その変化が小さくなっていることがわかる。
　次に、以下の式（４），（５）に示すように、上記の回転角θ（ｔ）を用いて、タイヤ径方向加速度ａR（ｔ）とタイヤ周方向加速度ａT（ｔ）とを、グローバル座標系（ｘ，ｚ）の加速度である前後方向加速度ａx（ｔ）と上下方向加速度ａz（ｔ）とに座標変換する。グローバル座標系（ｘ，ｚ）は、図２（ａ），（ｂ）に示した、ｘ方向を車両進行方向、ｙ方向を車両幅方向(タイヤ幅方向)、ｚ方向を上下方向とした座標系である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　前後方向加速度ａx（ｔ）と上下方向加速度ａz（ｔ）の時間変化波形を、図７（ｂ），（ｃ）に示す。
　次に、グローバル座標系に変換された加速度を積分し、以下の式（６），（７）を用いて計測点Ａの前後方向速度ｖx（ｔ）と上下方向速度ｖz（ｔ）とを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 　但し、ａx（ｔ），ａ z（ｔ）は、中心化などの前処理を伴うこともある。また、初期値ｖx0，ｖ z0は任意の値に設定することができる。
　前後方向速度ｖx（ｔ）と上下方向速度ｖz（ｔ）の時間変化波形を、図８（ａ），（ｂ）に示す。
　更に、速度を積分し、以下の式（８），（９）を用いて計測点Ａの前後方向の変位ｕx（ｔ）と上下方向の変位ｕz（ｔ）とを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 　但し、ｖx（ｔ），ｖ z（ｔ）は、中心化などの前処理を伴うこともある。また、初期値ｕx0，ｕ z0は任意の値に設定することができる。
　前後方向の変位ｕx（ｔ）と上下方の変位ｕz（ｔ）の時間変化波形を、図９（ａ），（ｂ）に示す。
　そして、時間成分を除き、変位ｕx（ｔ），ｕz（ｔ）を２次元平面に図示することで、図９（ｃ）に示すような、計測点Ａの軌跡を得る。
　この計測点Ａの軌跡に対して、円をフィッテイングして回帰円Ｃfitを求め、その半径である回帰半径Ｒfitとを求めるとともに、タイヤ１がたわんだ状態の半径である有効半径Ｒeffとを求める。本例では、図９（ｄ）の模式図に示すように、有効半径Ｒeffを、同図の破線で示す、回帰円Ｃfitの中心Ｏから計測点Ａまでの距離の最小値とした。
　最後に、以下の式により、たわみ量ｄを算出する。
　　　　　　ｄ＝Ｒfit－Ｒeff
　なお、摩耗の度合いを推定するためのたわみ量ｄ、もしくは、後述するセンター摩耗判定に使用する特長量としては、たわみ量ｄでも良いし、たわみ率ｋd＝ｄ/Ｒfitでもよい。
実施の形態２．
　図１０は、本実施の形態２に係るタイヤ摩耗推定装置２０の構成を示す図で、同図において、１１Ａ，１１Ｂは第１及び第２の加速度センサー、１２は加速度微分波形演算手段、１３は微分ピーク値算出手段、１４は接地時間比算出手段、１５は角速度推定手段、１６はたわみ量算出手段、２１は識別モデル記憶手段、２２は摩耗形状判別手段、２３はＲ－Ｖマップ記憶手段、２４は残溝量推定手段である。
　第１及び第２の加速度センサー１１Ａ，１１Ｂ～たわみ量算出手段１６までの、実施の形態１と同符号の各手段は、実施の形態１と同一構成なので、その説明を省略する。
　識別モデル記憶手段２１は、予め求めておいた、摩耗形状識別モデル２１Ｍを記憶する。
　摩耗形状識別モデル２１Ｍは、図１１に示すように、タイヤ１の摩耗形状が均等摩耗（Even wear；以下、Ｎ状態という）であるか、センター摩耗（Center wear；以下、Ｍ状態という）であるかを識別する識別関数ｆNM（ｘ）により分離するための基準特徴ベクトルＹZSVと、基準特徴ベクトルＹZSVを重み付けするラグランジュ乗数λZとを備える（Ｚ＝ＮまたはＭ）。
　基準特徴ベクトルＹZSVとラグランジュ乗数λZとは、残溝量Ｈと摩耗形状の異なる複数の試験タイヤを搭載した車両を、様々な荷重状態で走行させたときの接地時間比Ｒcのデータと、変形速度指標ＶRのデータと、たわみ量ｄのデータとを成分とする特徴ベクトルＹZ＝（ＲcZ，ＶRZ，ｄZ）を求めた後、これら特徴ベクトルＹZを学習データとして、サポートベトルターマシーン（ＳＶＭ）により求められる。
　摩耗形状判別手段２２は、微分ピーク値算出手段１３で算出した変形速度指標ＶRと、接地時間比算出手段１４で算出した接地時間比Ｒcと、たわみ量算出手段１６で算出したわみ量ｄとを成分とする特徴量ベクトルＸ（Ｒc，ＶR，ｄ）と、識別モデル記憶手段２１に記録されているサポートベクトルＹNSVとＹMSVV、及び、ラグランジュ乗数λN，λMを用いて、カーネル関数ＫN（Ｘ，ＹNSV），ＫM（Ｘ，ＹMSVV）を算出した後、これらのカーネル関数ＫN（Ｘ，ＹNSV），ＫM（Ｘ，ＹMSVV）を用いて、タイヤの摩耗形状を識別するための識別関数ｆNM（ｘ）の値を求め、この識別関数ｆNM（ｘ）の値により、当該タイヤ１の摩耗形状がＮ状態（均等摩耗）であるか、Ｍ状態（センター摩耗）であるかを判別する。摩耗形状判別手段２２の判別結果は、残溝量推定手段２４に送られる。
　なお、カーネル関数ＫN，ＫMとしては、例えば、ガウシアンカーネルなどが好適に用いられる。
　Ｒ－Ｖマップ記憶手段２３は、予め求めておいた、残溝量がＨjでかつ摩耗形状が均等摩耗である摩耗品の接地時間比Ｒcと変形速度指標ＶRとの関係を示す第１のマスターラインＬNjと、残溝量がＨjでかつ摩耗形状がセンター摩耗である摩耗品の接地時間比Ｒcと変形速度指標ＶRとの関係を示す第２のマスターラインＬMjとを、それぞれ、横軸を接地時間比Ｒc、縦軸を変形速度指標ＶRとした平面上に描画した第１のＲc－ＶRマップ２３Ｎ（Even-Map）と第２のＲc－ＶRマップ２３Ｍ（Center-Map）とを記憶する。
　第１及び第２のＲc－ＶRマップ２３Ｎ，２３Ｍは、いずれも、接地時間比Ｒcと変形速度指標ＶRとから摩耗の度合いを推定するためマップで、第１のＲc－ＶRマップ２１Ｎは、摩耗形状が均等摩耗で、かつ、残溝量Ｈの異なる複数の試験タイヤを搭載した車両を、様々な荷重状態で走行させたときの接地時間比Ｒcのデータと、変形速度指標ＶRのデータとを用いて求められる。
　一方、第２のＲc－ＶRマップ２１Ｍは、摩耗形状がセンター摩耗で、かつ、残溝量Ｈの異なる複数の試験タイヤを搭載した車両を、様々な荷重状態で走行させたときの接地時間比Ｒcのデータと、変形速度指標ＶRのデータとを用いて求められる。
　残溝量推定手段２４は、微分ピーク値算出手段１３で算出した変形速度指標ＶRと、接地時間比算出手段１４で算出した接地時間比Ｒcと、Ｒ－Ｖマップ記憶手段２３に記憶しておいた第１のＲc－ＶRマップ２３Ｎもしくは第２のＲc－ＶRマップ２３Ｍとを用いて、当該タイヤ１の摩耗の度合いである残溝量Ｈを推定する。
　具体的には、摩耗形状判別手段２２により、当該タイヤ１の摩耗形状が均等摩耗であると判定された場合には、算出された変形速度指標ＶRと接地時間比Ｒc、及び、第１のＲc－ＶRマップ２３Ｎとを用いて、当該タイヤ１の摩耗の度合いである残溝量Ｈを推定し、摩耗形状がセンター摩耗であると判定された場合には、算出された変形速度指標ＶRと接地時間比Ｒc、及び、第２のＲc－ＶRマップ２３Ｍを用いて、当該タイヤ１の摩耗の度合いである残溝量Ｈを推定する。
　このように、微分ピーク値算出手段１３にて変形速度指標ＶRを、接地時間比算出手段１４にて接地時間比Ｒcを、たわみ量算出手段１６にてたわみ量ｄを算出した後、上記算出された変形速度指標ＶR、地時間比Ｒc、及び、たわみ量ｄを成分とする特徴量ベクトルＸ（Ｒc，ＶR，ｄ）と、予め摩耗形状ごとに求めておいた特徴量ベクトルであるサポートベクトルＹZ＝（ＲcZ，ＶRZ，ｄZ）を学習データとして構築した判別モデル（摩耗形状識別モデル２１Ｍ）とに基づいて、機械学習のアルゴリズムを用いて、前記タイヤの摩耗形状が均等摩耗であるか、センター摩耗であるかを判別したので、当該タイヤ１の摩耗形状を精度よく判別することができる。
　また、摩耗形状を考慮して当該タイヤ１の摩耗の度合いを推定したので、タイヤの摩耗形状に係らず、走行中のタイヤの摩耗の度合いを精度よく推定することができる。
　以上、本発明を実施の形態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１，２では、タイヤ径方向加速度ａR（ｔ）とタイヤ周方向加速度ａT（ｔ）とから回転角速度ω（ｔ）を推定したが、振動ジャイロなどの角速度センサーを用いて回転角速度ω（ｔ）を直接計測してもよい。角速度センサーは、計測点Ａに設置することが好ましい。
　また、たわみ量ｄについても、タイヤ１が取付けられている車両に距離センサーを設置して、車両と路面までの距離を計測し、この車両と路面間と距離からたわみ量ｄを算出してもよい。具体的には、距離センサーの設置位置と路面との距離を車軸と路面との距離に換算してこれを有効半径Ｒeffとし、この有効半径とタイヤ半径Ｒとの差をたわみ量ｄとすればよい。
　また、前記実施の形態２では、摩耗形状判別手段２２を、サポートベクトルマシーン（ＳＶＭ）から構成したが、ロジスティック回帰やランダムフォーレスト、ニューラルネットワークなどの他の機械的学習のアルゴリズムを用いてもよい。
　また、前記実施の形態２では、摩耗形状により、摩耗の度合いを推定するマップを選択する構成としたが、第１のＲc－ＶRマップ２３Ｎのみ準備するとともに、予め、接地時間比Ｒcと変形速度指標ＶRとが同じ、摩耗形状が均等摩耗であるときの残溝量ＨNと、摩耗形状がセンター摩耗における残溝量ＨMとの差である補正量ΔＨを求めておき、摩耗形状がセンター摩耗である場合には、第１のＲc－ＶRマップ２３Ｎで求めた残溝量Ｈ’を、Ｈ＝Ｈ’＋ΔＨと補正して出力するようにしてもよい。なお、摩耗形状がセンター摩耗でない場合には、補正の必要はなく、Ｈ’とをそのまま出力すればよい。
　１　タイヤ、２　インナーライナー部、３　タイヤ気室、４　トレッド、
１０　タイヤ摩耗推定装置、１１　センサーケース、
１１Ａ　第１の加速度センサー、１１Ｂ　第２の加速度センサー、
１２　加速度微分波形演算手段、１３　微分ピーク値算出手段、
１４　接地時間比算出手段、１５　角速度推定手段、
１６　たわみ量算出手段、１７　記憶手段、
１７Ｍ１～１７Ｍn　Ｒc－ＶRマップ、１８　残溝量推定手段。

Claims (7)

  1. 　タイヤに装着された加速度センサーにより検出したタイヤ径方向加速度の時系列波形を微分した径方向加速度波形に出現する正負のピークのいずれか一方もしくは両方の大きさから算出されたタイヤ接地端部またはタイヤ接地端部近傍における変形速度の指標と、前記正のピークと負のピークとの時間間隔である接地時間と前記正負のピークのいずれか一方のピークの時間間隔である前記タイヤの回転時間との比である接地時間比と、前記タイヤの無荷重時の半径であるタイヤ半径と前記タイヤの走行時の半径である有効半径との差であるたわみ量とを用いて、前記タイヤの摩耗の度合いを推定するタイヤ摩耗推定方法。
  2. 　前記タイヤのタイヤ径方向加速度、タイヤ周方向加速度、及び、回転角速度を計測するとともに、前記計測されたタイヤ径方向加速度、タイヤ周方向加速度、及び、回転角速度を用いて算出した当該タイヤの変位の軌跡から前記たわみ量を推定することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ摩耗推定方法。
  3. 　前記タイヤのタイヤ径方向加速度とタイヤ周方向加速度とを計測し、前記計測されたタイヤ径方向加速度とタイヤ周方向加速度とから前記タイヤの回転角速度を推定するとともに、前記計測されたタイヤ径方向加速度とタイヤ周方向加速度、及び、前記推定された回転角速度を用いて算出した当該タイヤの変位の軌跡から前記たわみ量を推定することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ摩耗推定方法。
  4. 　前記有効半径を、前記タイヤが取付けられている車両に搭載された距離センサーにより検出された前記車両と路面との距離から算出することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ摩耗推定方法。
  5. 　前記変形速度の指標と前記接地時間比と前記たわみ量とを特徴量とし、これらの特徴量から、機械学習アルゴリズムにより、前記タイヤの摩耗形状がセンター摩耗であるか否かを判別する判別ステップと、
    前記タイヤの摩耗の度合いを推定するステップとを備え、
    前記判別ステップでは、
    前記特徴量と、予め求めておいた摩耗形状がセンター摩耗であるタイヤの特徴量とセンター摩耗ではない摩耗形状のタイヤの特徴量とを学習データとして構築した判別モデルとに基づいて、前記タイヤの摩耗形状がセンター摩耗であるか否かを判別し、
    前記タイヤの摩耗の度合いを推定するステップでは、
    前記タイヤの摩耗形状がセンター摩耗であると判別された場合は、
    前記算出された変形速度の指標と、前記接地時間比と、予め求めておいた、タイヤの摩耗形状がセンター摩耗であるタイヤの前記変形速度の指標と前記接地時間比とタイヤの摩耗の度合いとの関係とを用いて前記タイヤの摩耗の度合いを推定し、
    前記タイヤの摩耗形状がセンター摩耗ではないと判別された場合は、
    前記算出された変形速度の指標と、前記接地時間比と、予め求めておいた、タイヤの摩耗形状がセンター摩耗ではないタイヤの前記変形速度の指標と前記接地時間比と摩耗の度合いとの関係とを用いて、前記タイヤの摩耗の度合いを推定することを特徴とする請求項１～請求項４のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法。
  6. 　前記変形速度の指標と前記接地時間比とを用いて、前記タイヤの摩耗の度合いを推定する推定ステップと、
    前記変形速度の指標と前記接地時間比と前記たわみ量とを特徴量とし、これらの特徴量から、機械学習アルゴリズムにより、前記タイヤの摩耗形状がセンター摩耗であるか否かを判別する判別ステップと、
    前記タイヤの摩耗形状がセンター摩耗であると判別された場合には、前記推定された摩耗の度合いを補正する補正ステップと、を備え、
    前記判別ステップでは、
    前記特徴量と、予め求めておいた摩耗形状がセンター摩耗であるタイヤの特徴量とセンター摩耗ではない摩耗形状のタイヤの特徴量とを学習データとして構築した判別モデルとに基づいて、前記タイヤの摩耗形状がセンター摩耗であるか否かを判別し、
    前記補正ステップでは、
    前記予め求めておいた、摩耗形状がセンター摩耗であるタイヤの摩耗の度合いと摩耗形状がセンター摩耗でないタイヤの摩耗の度合いとの差を用いて、前記推定された摩耗の度合いを補正することを特徴とする請求項１～請求項４のいずれかに記載のタイヤ摩耗推定方法。
  7. 　走行中のタイヤの摩耗形状がセンター摩耗であるか否かを判別する方法であって、
    タイヤに装着された加速度センサーにより検出したタイヤ径方向加速度の時系列波形を微分した径方向加速度波形に出現する正負のピークのいずれか一方もしくは両方の大きさから算出した、タイヤ接地端部またはタイヤ接地端部近傍における変形速度の指標を求めるステップと、
    前記正のピークと負のピークとの時間間隔である接地時間と前記正負のピークのいずれか一方のピークの時間間隔である前記タイヤの回転時間との比である接地時間比を求めるステップと、
    前記タイヤの無荷重時の半径であるタイヤ半径と前記タイヤの走行時の半径である有効半径との差であるたわみ量を求めるステップと、
    前記求められた変形速度の指標と接地時間比とたわみ量とを特徴量とし、これらの特徴量から、機械学習アルゴリズムにより、前記タイヤの摩耗形状がセンター摩耗か否かを判別する判別ステップと、を備え、
    前記判別ステップでは、
    前記特徴量と、予め求めておいた摩耗形状がセンター摩耗であるタイヤの特徴量とセンター摩耗ではない摩耗形状のタイヤの特徴量とを学習データとして構築した判別モデルとに基づいて、前記タイヤの摩耗形状がセンター摩耗であるか否かを判別することを特徴とするタイヤ摩耗形状判別方法。
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