JP5251278B2

JP5251278B2 - タイヤの摩耗状態推定方法及びその装置

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Publication number: JP5251278B2
Application number: JP2008150766A
Authority: JP
Inventors: 紀貴高口
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2008-06-09
Filing date: 2008-06-09
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2028-06-09
Also published as: JP2009292434A

Description

本発明は、例えば車両に装着されているタイヤの溝深さや偏摩耗の有無を推定可能なタイヤの摩耗状態推定方法及びその装置に関するものである。

この種のタイヤの摩耗状態推定方法としては、車両の前輪及び後輪の回転速度比からタイヤのスリップ率ｓを演算するとともに、車両の加速度から駆動力係数μを演算し、スリップ率ｓと駆動力係数μとの関係を示すμ−ｓ特性曲線の傾きがトレッド部の剛性に依存する点と、溝深さが浅くなるとトレッド部の各ブロックの剛性が高くなってμ−ｓ特性曲線の傾きが変化する点に着目し、μ−ｓ特性曲線の傾きの変化からタイヤの摩耗状態を推定するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特許第３４１８１２１号公報

ところで、前記の摩耗状態推定方法では、溝深さが浅くなるとトレッド部の各ブロックの剛性が高くなる点を利用しているが、例えば荒い運転によってタイヤのトレッド部における幅方向一方だけが偏摩耗している場合は、直進時のタイヤの接地面積が偏摩耗の分だけ小さくなる。即ち、接地面積が小さくなる分だけ駆動力係数μの増加が抑制されるとともに、μ−ｓ特性曲線の傾きに変化があらわれず、タイヤの摩耗状態を正確に推定することができないという問題点があった。

一方、近年では、セルフ式のガソリンスタンドが増えたことから、タイヤの溝深さの確認が行われる機会が少なくなってきている。また、車両に装着されているタイヤの幅方向内側は摩耗状態の点検が難しい。このため、タイヤの摩耗状態を正確に推定する必要性が高まってきている。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、タイヤの摩耗状態を正確に推定することのできるタイヤの摩耗状態推定方法及びその装置を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、車両に装着されているタイヤのトレッドゴムの耐摩耗性を記憶しており、タイヤが転動する際にタイヤの接地面に生ずる摩擦エネルギー分布特性をタイヤに加わる複数種類の力または加速度に対応するように複数記憶している記憶装置と、タイヤに加わる力または加速度の少なくとも一方を検出可能な第１検出装置と、タイヤの回転量または走行距離の少なくとも一方を検出可能な第２検出装置とを用い、タイヤの摩耗状態を推定するタイヤの摩耗状態推定方法であって、第１検出装置によって検出された力または加速度に基づき、タイヤ接地面に生ずる摩擦エネルギー分布を前記複数の摩擦エネルギー分布特性を用いて導出するエネルギー分布導出工程と、エネルギー分布導出工程によって導出される摩擦エネルギー分布、タイヤのトレッドゴムの耐摩耗性及び第２検出装置によって検出されるタイヤの回転量または走行距離を用い、タイヤ接地面の摩耗量分布を導出及び積算する摩耗量導出積算工程とを含むようにしている。

また、本発明は、車両に装着されているタイヤの摩耗状態を推定するタイヤの摩耗状態推定装置において、前記車両に装着されているタイヤのトレッドゴムの耐摩耗性を記憶しており、タイヤが転動する際にタイヤの接地面に生ずる摩擦エネルギー分布特性をタイヤに加わる複数種類の力または加速度に対応するように複数記憶している記憶装置と、タイヤに加わる力または加速度の少なくとも一方を検出可能な第１検出装置と、タイヤの回転量または走行距離の少なくとも一方を検出可能な第２検出装置と、第１検出装置によって検出された力または加速度に基づき、タイヤ接地面に生ずる摩擦エネルギー分布を前記複数の摩擦エネルギー分布特性を用いて導出するエネルギー分布導出手段と、エネルギー分布導出手段によって導出される摩擦エネルギー分布、タイヤのトレッドゴムの耐摩耗性及び第２検出装置によって検出されるタイヤの回転量または走行距離を用い、タイヤ接地面の摩耗量分布を導出及び積算する摩耗量導出積算手段とを備えている。

これにより、第１検出装置によって検出されたタイヤに加わる力または加速度に基づき、タイヤ接地面に生ずる摩擦エネルギー分布が複数の摩擦エネルギー分布特性を用いて導出されるので、タイヤに加わる力または加速度に応じて変化するタイヤ接地面の摩擦エネルギー分布を車両の走行時に得ることができる。また、前述のように導出される摩擦エネルギー分布、記憶装置に記憶されているタイヤのトレッドゴムの耐摩耗性及び第２検出装置によって検出されるタイヤの回転量または走行距離を用い、タイヤ接地面の摩耗量分布が導出及び積算されるので、例えば摩擦エネルギー分布がタイヤ１回転ごとに導出される場合、各回転ごとのタイヤ接地面の摩耗量分布を導出及び積算することが可能である。

また、本発明は前記目的を達成するために、車両に装着されているタイヤが転動する際にタイヤの接地面に生ずる摩擦エネルギー分布特性をタイヤに加わる複数種類の力または加速度に対応するように複数記憶している記憶装置と、タイヤに加わる力または加速度の少なくとも一方を検出可能な第１検出装置と、タイヤの回転量または走行距離の少なくとも一方を検出可能な第２検出装置とを用い、タイヤの摩耗状態を推定するタイヤの摩耗状態推定方法であって、第１検出装置によって検出された力または加速度に基づき、タイヤ接地面に生ずる摩擦エネルギー分布を前記複数の摩擦エネルギー分布特性を用いて導出するエネルギー分布導出工程と、エネルギー分布導出工程によって導出される摩擦エネルギー分布及び第２検出装置によって検出されるタイヤの回転量または走行距離を用い、タイヤ接地面の摩擦エネルギー分布を積算する摩擦エネルギー分布積算工程とを含むようにしている。

また、本発明は、車両に装着されているタイヤの摩耗状態を推定するタイヤの摩耗状態推定装置において、前記タイヤが転動する際にタイヤの接地面に生ずる摩擦エネルギー分布特性をタイヤに加わる複数種類の力または加速度に対応するように複数記憶している記憶装置と、タイヤに加わる力または加速度の少なくとも一方を検出可能な第１検出装置と、タイヤの回転量または走行距離の少なくとも一方を検出可能な第２検出装置と、第１検出装置によって検出された力または加速度に基づき、タイヤ接地面に生ずる摩擦エネルギー分布を前記複数の摩擦エネルギー分布特性を用いて導出するエネルギー分布導出手段と、エネルギー分布導出手段によって導出される摩擦エネルギー分布及び第２検出装置によって検出されるタイヤの回転量または走行距離を用い、タイヤ接地面の摩擦エネルギー分布を積算する摩擦エネルギー分布積算手段とを備えている。

これにより、第１検出装置によって検出されたタイヤに加わる力または加速度に基づき、タイヤ接地面に生ずる摩擦エネルギー分布が複数の摩擦エネルギー分布特性を用いて導出されるので、タイヤに加わる力または加速度に応じて変化するタイヤ接地面の摩擦エネルギー分布を車両の走行時に得ることができる。また、前述のように導出される摩擦エネルギー分布及び第２検出装置によって検出されるタイヤの回転量または走行距離を用い、タイヤ接地面の摩擦エネルギー分布が車両の走行時に積算されるので、例えば摩擦エネルギー分布がタイヤ１回転ごとに導出される場合、各回転ごとのタイヤ接地面の摩擦エネルギー分布を積算することが可能である。

本発明によれば、タイヤに加わる力または加速度に応じて変化するタイヤ接地面の摩擦エネルギー分布を車の走行時に得ることができ、また、摩擦エネルギー分布がタイヤ１回転ごとに導出される場合、各回転ごとのタイヤ接地面の摩耗量分布または摩擦エネルギー分布を積算することができるので、タイヤの摩耗状態を正確に推定する上で極めて有利である。

図１乃至図７は本発明における第１実施形態を示すもので、図１は車両及びタイヤ摩耗状態推定装置の概略平面図、図２はトランスポンダの概略回路図、図３は摩擦エネルギー分布特性の例、図４は摩擦エネルギー分布特性とタイヤの加速度との関係を示す図、図５及び図６は導出された摩擦エネルギー分布の例、図７は積算された摩耗量のタイヤ幅方向の分布の例である。

このタイヤ摩耗状態推定装置は、車両１の各タイヤＴにそれぞれ取付けられているトランスポンダ１０と、車両１に設けられた複数のアンテナ２０と、前側の各タイヤＴのうち一方のタイヤＴの回転量を検出可能な第２検出装置としての回転量センサ３０と、車両１に設けられるとともに周知のコンピュータから成る制御装置４０と、車両１に設けられるとともに周知のハードディスクから成る記憶装置４１と、車両１に設けられるとともに周知の液晶表示装置から成る表示装置４２とを有する。また、車両１は前後に２つずつタイヤＴを有する周知の自動車である。

トランスポンダ１０は電磁波を用いて外部との情報の授受を行う周知の構造を有する。また、トランスポンダ１０はビード部、サイド部またはトレッド部のタイヤ内周面側等に埋設可能であり、ホイールに取付けることも可能である。

各アンテナ２０は各タイヤＴのトランスポンダ１０にそれぞれ対応するように設けられている。各アンテナ２０は制御装置４０によって制御され、各トランスポンダ１０と電磁波を用いて情報の授受を行うことができる。

トランスポンダ１０は、図２に示すように、例えばアンテナ１１、整流回路１２、中央演算部１３、信号送受信部１４、記憶部１５及び第１検出装置としての加速度センサ１６を有する。車両１側のアンテナ２０からトランスポンダ１０に向かって電磁波が発信されると、その電磁波によってアンテナ１１に交流電流が生ずるとともに、その電流が整流回路１２よって直流電流に整流され、その直流電流が中央演算部１３、信号送受信部１４、記憶部１５及び加速度センサ１６の動力源として使用される。また、加速度センサ１６はタイヤＴの周方向及び幅方向の加速度を検出可能な周知の加速度センサであり、加速度センサ１６によって検出された加速度が中央演算部１３に送信されるとともに記憶部１５に記憶されるようになっている。また、アンテナ２０からトランスポンダ１０に向かって電磁波が発信されると、加速度センサ１６によって検出された加速度が中央演算部１３、信号送受信部１４、アンテナ１１及びアンテナ２０を介して車両１の制御装置３０に送信されるようになっている。尚、中央演算部１３、信号送受信部１４、記憶部１５及び加速度センサ１６の動力源としてタイヤＴに電池を設けることも可能である。

回転量センサ３０は周知のエンコーダ等から成り、タイヤＴの回転した回数を検出可能である。

制御装置４０は記憶装置４１及び表示装置４２に接続されるとともに、各アンテナ２０及び回転量センサ３０に接続されている（図１参照）。記憶装置４１には各タイヤＴのトレッドゴムの耐摩耗性が記憶されている。本実施形態では、トレッドゴムの耐摩耗性として、単位摩擦エネルギーによって削られるゴム量が記憶されている。尚、この耐摩耗性として例えば周知のランボーン摩耗指数を用いることも可能である。また、記憶装置４１にはタイヤＴが転動する際にタイヤ接地面に生ずる摩擦エネルギー分布特性が複数記憶されており、図３はその摩擦エネルギー分布特性の一例である。図３の摩擦エネルギー分布特性は、タイヤＴの外周面から構成される接地面が路面に接地してから離れるまでの間に、接地面の各パターンブロックにそれぞれ発生する摩擦エネルギーの分布を示すものであり、図３では摩擦エネルギーの大きさが色の濃さで表示されている。また、図３の摩擦エネルギー分布特性は、タイヤＴが１回転する間にタイヤＴの外周面の各パターンブロックにそれぞれ発生する摩擦エネルギー分布を示すものである。尚、摩擦エネルギー分布特性をタイヤＴの全周のデータとすることも可能であり、図３のようにタイヤＴの周方向の一部のデータとすることも可能である。また、摩擦エネルギー分布特性はＦＥＭ解析等によって計算で求めることが可能であり、実験によって求めることも可能である。

また、各摩擦エネルギー分布特性はそれぞれタイヤＴの複数種類の周方向加速度及び幅方向加速度に対応している。本実施形態では、図４に示すように、１３種類の周方向加速度及び幅方向加速度にそれぞれ対応する１３個の摩擦エネルギー分布特性ＤＣが設けられている。図４では、−０．３Ｇ、−０．２Ｇ、−０．１Ｇ、０．１Ｇ、０．２Ｇ、０．３Ｇの６種類の周方向加速度にそれぞれ対応するように摩擦エネルギー分布特性ＤＣが設けられ、−０．３Ｇ、−０．２Ｇ、−０．１Ｇ、０．１Ｇ、０．２Ｇ、０．３Ｇの６種類の幅方向加速度にそれぞれ対応するように摩擦エネルギー分布特性ＤＣが設けられている。尚、Ｇは重力加速度である。また、周方向加速度及び幅方向加速度が０の時の摩擦エネルギー分布特性も設けられている。各摩擦エネルギー分布特性ＤＣはタイヤＴの種類によって異なり、タイヤＴの空気圧、キャンバー角、トー角等によっても異なり、タイヤＴに加わる荷重によっても異なるので、それぞれの条件に応じて設けられることが好ましい。

ここで、例えばタイヤＴが等速度で直進しており、周方向加速度及び幅方向加速度が０になる場合でも、接地面が路面に接地してから離れる間に各パターンブロックに変形が生ずるので、接地面に摩擦エネルギーの分布が発生する。また、タイヤＴが加速しながら直進する場合は、例えばパターンブロックの周方向一方の摩擦エネルギーが大きくなり、タイヤが減速しながら直進する場合は、例えば各パターンブロックの周方向他方の摩擦エネルギーが大きくなる。また、車両１が幅方向一方に旋回する場合は、例えばタイヤ幅方向他方に配置されたパターンブロックの摩擦エネルギーが大きくなり、車両１が幅方向他方に旋回する場合は、例えばタイヤ幅方向一方に配置されたパターンブロックの摩擦エネルギーが大きくなる。また、タイヤＴが加速または減速する場合は、その加速または減速が加速度センサ１６によって周方向加速度として検出され、車両１が旋回する場合は、その旋回による加速度が加速度センサ１６によって幅方向加速度として検出される。

以上のように構成されたタイヤ摩耗状態推定装置の動作を以下に説明する。以下の動作は各タイヤＴのそれぞれについて行われるが、説明を簡略化するために各タイヤＴのうち１つのタイヤＴについて説明する。

まず、車両１が走行を開始すると、タイヤＴが１回転する度にトランスポンダ１０の加速度センサ１６によって検出された加速度が制御装置４０に送信され、制御装置４０によって加速度センサ１６によって検出された加速度に応じた摩擦エネルギー分布がタイヤＴの１回転ごとに演算される。例えば、図４に示すように、周方向加速度が０．０５Ｇであり、幅方向加速度が０．０５Ｇである場合は、１３個の摩擦エネルギー分布特性ＤＣを用いて、制御装置４０が摩擦エネルギー分布Ｄを導出する。この導出は、各摩擦エネルギー分布特性ＤＣの加速度に対する傾向を導き出し、その傾向に基づいて行うことが可能である。また、この摩擦エネルギー分布Ｄは、図３に示されている摩擦エネルギー分布特性のようにタイヤ周方向及びタイヤ幅方向の摩擦エネルギーの分布を示すものである。尚、記憶装置４１に記憶させる摩擦エネルギー分布特性ＤＣの数を増やし、加速度センサ１６によって検出された加速度に最も適した摩擦エネルギー分布特性ＤＣを摩擦エネルギー分布Ｄとして導出することも可能である。

図５及び図６は、前述のように導出された摩擦エネルギー分布をタイヤの周方向に平均化し、摩擦エネルギーのタイヤ幅方向の分布を導出したものである。即ち、図５及び図６は摩擦エネルギーがタイヤ幅方向にどの様に分布しているかを示す。図５及び図６には、摩擦エネルギーの分布位置とタイヤ形状とを容易に対応させることができるように、タイヤＴの接地面のタイヤ幅方向のプロファイルＰＲが示されている。また、図５は車両直進時の摩擦エネルギー分布であり、図６は車両旋回時の摩擦エネルギー分布である。

続いて、制御装置４０は、前述のようにタイヤＴの１回転ごとに導出される各摩擦エネルギー分布Ｄまたは図５及び図６のようなタイヤ幅方向の摩擦エネルギー分布と、記憶装置４１に記憶されているタイヤＴのトレッドゴムの耐摩耗性から、各摩擦エネルギー分布に対応するように接地面の摩耗量のタイヤ幅方向の分布を導出する。また、図７に示すように、前述の摩耗量の導出結果をタイヤＴの回転量に対応するように順次積算する。図７には、摩耗量の分布位置とタイヤ形状とを容易に対応させることができるように、タイヤＴの接地面のタイヤ幅方向のプロファイルＰＲが示されている。

また、摩耗量のタイヤ幅方向の分布において少なくとも一部の摩耗量が所定量（例えば図７における閾値Ａ）を超えると、制御装置４０は表示装置４２によって摩耗量が所定量を超えたことを表示させる。表示装置４２を運転者が視認可能な位置に設けることにより、タイヤの摩耗状態を運転者に確実に認識させることができる。尚、接地面の摩耗量のタイヤ幅方向の分布を表示装置４２によって表示させることも可能である。

このように、本実施形態では、タイヤＴが転動する際にタイヤ接地面に生ずる摩擦エネルギー分布特性ＤＣがタイヤＴに加わる複数種類の加速度に対応するように記憶装置４１に複数記憶されており、加速度センサ１６によって検出されたタイヤに加わる加速度に基づき、タイヤＴの接地面に生ずる摩擦エネルギー分布が前記複数の摩擦エネルギー分布特性ＤＣを用いて導出される。このため、タイヤＴに加わる加速度に応じて変化するタイヤ接地面の摩擦エネルギー分布を車両の走行時に得ることができる。また、前述のように導出される摩擦エネルギー分布及び記憶装置４１に記憶されているタイヤのトレッドゴムの耐摩耗性を用いて、タイヤ接地面の摩耗量分布が導出され、摩擦エネルギー分布はタイヤＴの１回転ごとに導出される。即ち、タイヤ接地面の摩耗量分布を車両１の走行にともなうように導出及び積算することができ、タイヤの摩耗状態を正確に推定する上で極めて有利である。

尚、本実施形態では、タイヤＴの１回転ごとにタイヤＴの加速度が検出され、各加速度に応じてタイヤＴの１回転ごとに摩擦エネルギー分布を導出するものを示した。これに対し、タイヤＴの１回転ごとにタイヤＴの加速度を検出するとともに、検出された加速度の頻度分布データを作成し、その頻度分布データの加速度に基づいて摩擦エネルギー分布を導出することも可能である。図８はタイヤ周方向の加速度の頻度分布データの一例である。また、ｘ軸をタイヤ周方向の加速度、ｙ軸をタイヤ幅方向の加速度、ｚ軸を加速度の頻度とする頻度分布データを作成することも可能である。これにより、タイヤＴの１回転ごとに摩擦エネルギー分布を導出する必要がなくなり、例えば所定期間（例えば１週間）の間に蓄積された頻度分布データに基づいて摩擦エネルギー分布を導出するようにし、データ量の削減を図ることが可能となる。

また、本実施形態では、タイヤＴの１回転ごとに導出される摩擦エネルギー分布と、タイヤＴのトレッドゴムの耐摩耗性から、各摩擦エネルギー分布に対応するように接地面の摩耗量のタイヤ幅方向の分布を導出し、摩耗量のタイヤ幅方向の分布をタイヤＴの回転量に対応するように順次積算している。これに対し、摩耗量のタイヤ幅方向の分布をタイヤＴの回転量に対応するように順次積算する代わりに、タイヤＴの１回転ごとに導出される摩擦エネルギー分布をタイヤＴの回転量に対応するように順次積算することも可能である。この場合でも、積算された摩擦エネルギー分布を用いることにより、タイヤの摩耗量分布を容易に推定することができるので、摩耗量のタイヤ幅方向の分布をタイヤＴの回転量に対応するように順次積算する場合と同等の作用効果を達成することが可能である。

尚、本実施形態では、タイヤＴのトランスポンダ１０に加速度センサ１６を設けたものを示したが、車両１側にタイヤＴに加わる加速度を検出可能な加速度センサを設けることも可能であり、この場合でも前述と同様の作用効果を達成することが可能である。

また、本実施形態では、図３に示すように、各摩擦エネルギー分布特性はタイヤの周方向及び幅方向の摩擦エネルギーの分布を示すものである。これに対し、図５及び図６に示すようなタイヤ幅方向の摩擦エネルギーの分布を示す複数の摩擦エネルギー分布特性を用いるとも可能であり、この場合でも前述と同様の作用効果を達成することが可能である。さらに、図３、図５及び図６に示すような厳密な摩擦エネルギー分布特性ではなく、タイヤを幅方向複数個所にグループ分けし、各グループごとに摩擦エネルギーが設定された摩擦エネルギー分布特性を用いることも可能であり、この場合でも前述と同様の作用効果を達成することが可能である。

図９乃至図１０は本発明の第２実施形態を示すもので、図９は車両及びタイヤ摩耗状態推定装置の概略平面図、図１０は車両の力学モデルの一例である。

本実施形態は第１実施形態の車両１に第１検出装置としての力検出装置をさらに追加したものである。力検出装置は、制御装置５０、記憶装置５１、車両１の前後方向の加速度を検出する第１加速度計６１、車両１の横方向の加速度を検出する第２加速度計６２及びヨー加速度計７０を有している。

また、図９に示すように、前側の各タイヤＴは車両１の重心位置Ｇから車両前後方向にＬｆの距離だけ離れた位置に配置され、後側の各タイヤＴは車両１の重心位置Ｇから車両前後方向にＬｒの距離だけ離れた位置に配置されている。

第１加速度計６１は車両１に設けられ、第１加速度計６１によって車両１の前後方向の加速度である縦加速度Ｇｔが検出されるようになっている。第２加速度計６２は車両１の重心位置Ｇに設けられ、第２加速度計６２によって車両１の重心位置Ｇにおいて車両１の横方向の加速度である横加速度Ｇｙが検出されるようになっている。また、車両１の重心位置Ｇには車両１のヨー角加速度γｄｔを検出可能な周知のジャイロセンサ等から成るヨー角加速度計７０が設けられている。

制御装置５０は記憶装置５１に接続されるとともに、制御装置４０、第１加速度計６１、第２加速度計６２及びヨー角加速度計に接続されている（図９参照）。記憶装置５１には車両１の諸元値として例えば車両１の車両重量Ｍ、前側の各タイヤＴにそれぞれ加わる荷重Ｍｆ、後側の各タイヤＴにそれぞれ加わる荷重Ｍｒ、重心位置Ｇから前側の各タイヤＴまでの前後方向の距離Ｌｆ、重心位置Ｇから後側の各タイヤＴまでの前後方向の距離Ｌｒ及び車両１の水平面内における重心位置Ｇまわりの慣性質量Ｉが記憶されている。

また、本実施形態では、記憶装置４１に第１実施形態の図３に示すような摩擦エネルギー分布特性が複数記憶され、各摩擦エネルギー分布特性はタイヤＴに加わる複数種類の力にそれぞれ対応している。

以上のように構成された力検出装置は、記憶装置５１に記憶されている車両１の諸元値と、第２加速度計６２及びヨー角加速度計７０の検出結果とに基づき、各タイヤＴに加わる車両横方向の力Ｙｆ，Ｙｒを制御装置５０がそれぞれ演算し、力検出装置によって検出された力Ｙｆ，Ｙｒが制御装置４０に送信されるようになっている。また、記憶装置５１に記憶されている車両１の諸元値と、第１加速度計６１の検出結果とに基づき、各タイヤＴに加わる車両前後方向の力Ｔｆ，Ｔｒを制御装置５０がそれぞれ演算し、力検出装置によって検出された力Ｔｆ，Ｔｒが制御装置４０に送信されるようになっている。また、制御装置４０は送信される各力Ｙｆ，Ｙｒ，Ｔｆ，Ｔｒをタイヤ１回転ごとに取得及び記憶する。尚、制御装置４０において各力Ｙｆ，Ｙｒ，Ｔｆ，Ｔｒの頻度分布を作成することも可能である。

ここで、制御装置５０による車両横方向の力Ｙｆ，Ｙｒ及び車両前後方向の力Ｔｆ，Ｔｒの演算は、例えば図１０に示す一般的な力学モデルに基づいて行うことができる。図１０は、車両１に生ずる車両横方向の慣性力Ｆ１及び重心位置Ｇまわりの回転方向の慣性力Ｆ２と各タイヤＴの車両横方向の力Ｙｆ，Ｙｒとの力の釣合いをあらわすとともに、車両１に生ずる車両前後方向の慣性力Ｆ３と各タイヤＴの車両前後方向の力Ｔｆ，Ｔｒとの力の釣合いをあらわしたモデルである。即ち、前側の各タイヤＴにそれぞれ加わる車両横方向の力Ｙｆは式１：Ｙｆ＝｛（１／２）×１／（Ｌｆ＋Ｌｒ）｝×｛（Ｌｒ×Ｇｙ）＋（Ｉ×γｄｔ）｝によって演算される。また、後側の各タイヤＴにそれぞれ加わる車両横方向の力Ｙｒは式２：Ｙｒ＝｛（１／２）×１／（Ｌｆ＋Ｌｒ）｝×｛（Ｌｆ×Ｇｙ）−（Ｉ×γｄｔ）｝によって演算される。また、前側の各タイヤＴにそれぞれ加わる車両前後方向の力Ｔｆは式３：Ｔｆ＝Ｍ×Ｇｔ×（Ｍｆ／Ｍ）によって演算される。また、後側の各タイヤＴにそれぞれ加わる車両前後方向の力Ｔｒは式４：Ｔｒ＝Ｍ×Ｇｔ×（Ｍｒ／Ｍ）によって演算される。

また、本実施形態のタイヤの摩耗状態推定装置では、前述のように力検出装置によって検出された各力Ｙｆ，Ｙｒ，Ｔｆ，Ｔｒに基づき、タイヤＴの接地面に生ずる摩擦エネルギー分布が前記複数の摩擦エネルギー分布特性を用いて導出される。即ち、第１実施形態ではタイヤＴの加速度に基づいて摩擦エネルギー分布を導出していたところを、力検出装置によって検出されたタイヤＴに加わる各力Ｙｆ，Ｙｒ，Ｔｆ，Ｔｒに基づいて摩擦エネルギー分布を導出するものである。このため、タイヤＴに加わる力に応じて変化するタイヤ接地面の摩擦エネルギー分布を車両の走行時に得ることができ、第１実施形態と同様の作用効果を達成することが可能である。

尚、本実施形態では、図１０に示すような力学モデルを用いて各タイヤＴに加わる力を検出するものを示したが、他の力学モデルを用いて各タイヤＴに加わる力を検出することも可能であり、各タイヤＴに加わる力を車軸に設けた荷重センサ等によって直接検出することも可能である。

また、第１及び第２実施形態では、回転量センサ３０によってタイヤＴの回転の回数を検出し、タイヤＴの１回転ごとに摩擦エネルギー分布やタイヤ接地面の摩耗量分布を導出している。これに対し、タイヤＴの走行距離を検出し、タイヤＴが所定距離走行する度に摩擦エネルギー分布やタイヤ接地面の摩耗量分布を導出することも可能である。さらに、タイヤＴの複数回転ごとに摩擦エネルギー分布やタイヤ接地面の摩耗量分布を導出することも可能である。

尚、第１及び第２実施形態では、タイヤ接地面の摩耗量がタイヤ幅方向にどのように分布しているかを示す二次的な摩耗量分布を導出している。これに対し、図３のような各摩擦エネルギー分布と、記憶装置４１に記憶されているタイヤＴのトレッドゴムの耐摩耗性から、タイヤ接地面の摩耗量がタイヤ幅方向及び周方向にどの様に分布しているかを示す三次元的な摩耗量分布を導出することも可能である。

また、各タイヤＴにそれぞれ加わる荷重や路面の状況に応じて、前述の摩擦エネルギー分布の導出結果や摩耗量の導出結果を補正することも可能である。例えば、図５及び図６のように摩擦エネルギー分布を導出する際に、タイヤＴに加わる荷重が通常の略０．９倍である場合は、摩擦エネルギー分布の摩擦エネルギーを全体的に０．９倍とする補正を行うことが可能である。

尚、第１及び第２実施形態では、タイヤに加わる加速度や力と複数の摩擦エネルギー分布特性ＤＣとを用いてタイヤＴの接地面に生ずる摩擦エネルギー分布を導出するとともに、導出された摩擦エネルギー分布とトレッドゴムの耐摩耗性を用いてタイヤ接触面の摩耗量分布を導出し、導出された摩耗量分布を車両１の走行にともなうように積算するものを示した。これに対し、所定の頻度（例えば１週間に１回）でタイヤ接地面の溝深さを測定し、その測定結果と積算された摩耗量分布とを比較し、比較結果に基づいて積算された摩耗量分布を補正し、摩耗量の推定をより正確に行うことも可能である。

補正の方法の例として、所定期間に積算された摩耗量分布と該所定期間における溝深さの実測結果の変化量とを比較し、比較結果に基づいて該所定期間に積算された摩耗量分布を補正することが可能である。例えば、所定期間に積算された摩耗量分布におけるある１箇所の摩耗量が０．１ｍｍであり、該所定期間における前記１箇所の近傍の溝深さの変化量が０．０９ｍｍである場合、該所定期間に積算された摩耗量分布の全体を０．９倍することが可能である。さらに、該所定期間以降に積算される摩耗量分布を０．９倍することも可能である。

また、溝深さの測定は、ノギスを用いて行うことが可能であり、デジタルカメラや周知の表面形状計測機器などの光学機器を用いて自動で行うことも可能である。また、溝深さの測定を自動で行うとともに、溝深さの測定結果が制御装置４０に送信される装置構成とし、前述のような補正を所定期間おきに自動的に行うことも可能である。

本発明における第１実施形態を示す車両及びタイヤ摩耗状態推定装置の概略平面図トランスポンダの概略回路図本摩擦エネルギー分布特性の例摩擦エネルギー分布特性とタイヤの加速度との関係を示す図導出された摩擦エネルギー分布の例導出された摩擦エネルギー分布の例積算された摩耗量のタイヤ幅方向の分布の例タイヤ周方向の加速度の頻度分布データの一例本発明における第２実施形態を示す車両及びタイヤ摩耗状態推定装置の概略平面図車両の力学モデルの一例

符号の説明

１…車両、１０…トランスポンダ、１１…アンテナ、１２…整流回路、１３…中央演算部、１４…信号受信部、１５…記憶部、１６…加速度センサ、２０…アンテナ、３０…回転量センサ、４０…制御装置、４１…記憶装置、４２…表示装置、５０…制御装置、５１…記憶装置、６１…第１加速度計、６２…第２加速度計、７０…ヨー角加速度計、Ｔ…タイヤ、Ａ…閾値、ＤＣ…摩擦エネルギー分布特性、Ｄ…摩擦エネルギー分布、Ｇ…重心位置、Ｌｆ，Ｌｒ…重心位置からの前後方向の距離、Ｇｙ…横加速度、Ｇｔ…縦加速度、ｒｄｔ…ヨー角加速度、Ｖ…車両の速度。

Claims

車両に装着されているタイヤのトレッドゴムの耐摩耗性を記憶しており、タイヤが転動する際にタイヤの接地面に生ずる摩擦エネルギー分布特性をタイヤに加わる複数種類の力または加速度に対応するように複数記憶している記憶装置と、タイヤに加わる力または加速度の少なくとも一方を検出可能な第１検出装置と、タイヤの回転量または走行距離の少なくとも一方を検出可能な第２検出装置とを用い、タイヤの摩耗状態を推定するタイヤの摩耗状態推定方法であって、
第１検出装置によって検出された力または加速度に基づき、タイヤ接地面に生ずる摩擦エネルギー分布を前記複数の摩擦エネルギー分布特性を用いて導出するエネルギー分布導出工程と、
エネルギー分布導出工程によって導出される摩擦エネルギー分布、タイヤのトレッドゴムの耐摩耗性及び第２検出装置によって検出されるタイヤの回転量または走行距離を用い、タイヤ接地面の摩耗量分布を導出及び積算する摩耗量導出積算工程とを含む
ことを特徴とするタイヤの摩耗状態推定方法。
前記摩耗量導出積算工程による積算された摩耗量分布と、所定の頻度で行うタイヤ溝深さの実測結果とを比較し、比較結果に基づいて摩耗量導出積算工程摩耗量分布による積算された摩耗量分布を補正する補正工程を含む
ことを特徴とする請求項１に記載のタイヤの摩耗状態推定方法。
車両に装着されているタイヤが転動する際にタイヤの接地面に生ずる摩擦エネルギー分布特性をタイヤに加わる複数種類の力または加速度に対応するように複数記憶している記憶装置と、タイヤに加わる力または加速度の少なくとも一方を検出可能な第１検出装置と、タイヤの回転量または走行距離の少なくとも一方を検出可能な第２検出装置とを用い、タイヤの摩耗状態を推定するタイヤの摩耗状態推定方法であって、
第１検出装置によって検出された力または加速度に基づき、タイヤ接地面に生ずる摩擦エネルギー分布を前記複数の摩擦エネルギー分布特性を用いて導出するエネルギー分布導出工程と、
エネルギー分布導出工程によって導出される摩擦エネルギー分布及び第２検出装置によって検出されるタイヤの回転量または走行距離を用い、タイヤ接地面の摩擦エネルギー分布を積算する摩擦エネルギー分布積算工程とを含む
ことを特徴とするタイヤの摩耗状態推定方法。
車両に装着されているタイヤの摩耗状態を推定するタイヤの摩耗状態推定装置において、
前記車両に装着されているタイヤのトレッドゴムの耐摩耗性を記憶しており、タイヤが転動する際にタイヤの接地面に生ずる摩擦エネルギー分布特性をタイヤに加わる複数種類の力または加速度に対応するように複数記憶している記憶装置と、
タイヤに加わる力または加速度の少なくとも一方を検出可能な第１検出装置と、
タイヤの回転量または走行距離の少なくとも一方を検出可能な第２検出装置と、
第１検出装置によって検出された力または加速度に基づき、タイヤ接地面に生ずる摩擦エネルギー分布を前記複数の摩擦エネルギー分布特性を用いて導出するエネルギー分布導出手段と、
エネルギー分布導出手段によって導出される摩擦エネルギー分布、タイヤのトレッドゴムの耐摩耗性及び第２検出装置によって検出されるタイヤの回転量または走行距離を用い、タイヤ接地面の摩耗量分布を導出及び積算する摩耗量導出積算手段とを備えた
ことを特徴とするタイヤの摩耗状態推定装置。
車両に装着されているタイヤの摩耗状態を推定するタイヤの摩耗状態推定装置において、
前記タイヤが転動する際にタイヤの接地面に生ずる摩擦エネルギー分布特性をタイヤに加わる複数種類の力または加速度に対応するように複数記憶している記憶装置と、
タイヤに加わる力または加速度の少なくとも一方を検出可能な第１検出装置と、
タイヤの回転量または走行距離の少なくとも一方を検出可能な第２検出装置と、
第１検出装置によって検出された力または加速度に基づき、タイヤ接地面に生ずる摩擦エネルギー分布を前記複数の摩擦エネルギー分布特性を用いて導出するエネルギー分布導出手段と、
エネルギー分布導出手段によって導出される摩擦エネルギー分布及び第２検出装置によって検出されるタイヤの回転量または走行距離を用い、タイヤ接地面の摩擦エネルギー分布を積算する摩擦エネルギー分布積算手段とを備えた
ことを特徴とするタイヤの摩耗状態推定装置。
前記第１検出装置によって検出された力または加速度の頻度分布データを作成する頻度分布データ作成手段を備え、
前記摩擦エネルギー分布積算手段を、前記作成された頻度分布データの力または加速度に基づいて摩擦エネルギー分布を導出するように構成した
ことを特徴とする請求項５に記載のタイヤの摩耗状態推定装置。
前記第１検出装置を、タイヤまたはホイールに装着するとともにタイヤまたはホイールの加速度を検出するように構成した
ことを特徴とする請求項４、５または６の何れかに記載のタイヤの摩耗状態推定装置。
前記摩耗量導出積算手段による積算結果を表示する表示装置を前記車両に設けた
ことを特徴とする請求項４に記載のタイヤの摩耗状態推定装置。
前記摩擦エネルギー分布積算手段による積算結果を表示する表示装置を前記車両に設けた
ことを特徴とする請求項５に記載のタイヤの摩耗状態推定装置。
前記摩耗量導出積算手段による積算結果に基づいてタイヤの摩耗量を判定する判定手段を設けた
ことを特徴とする請求項４に記載のタイヤの摩耗状態推定装置。
前記摩擦エネルギー分布積算手段による積算結果に基づいてタイヤの摩耗量を判定する判定手段を設けた
ことを特徴とする請求項５に記載のタイヤの摩耗状態推定装置。
タイヤに加わる荷重や路面状況に応じて摩擦エネルギー分布導出手段による導出結果または摩耗量導出積算手段による導出結果を補正する補正手段を備えた
ことを特徴とする請求項４に記載のタイヤの摩耗状態推定装置。
タイヤに加わる荷重や路面状況に応じて摩擦エネルギー分布導出手段による導出結果を補正する補正手段を備えた
ことを特徴とする請求項５に記載のタイヤの摩耗状態推定装置。