(57)【要約】【課題】タイヤにセンサを取付けることなく、走行中の路面の状態を精度よく推定することのできる方法とその装置を提供する。【解決手段】タイヤとして、ショルダー部１３ｍにタイヤ周方向に延長するサイプ１４が周期Ｐ1で形成されたサイプ列１４Ｌを備えた路面状態推定用タイヤ１０を用い、ナックルに取付けられた加速度センサにより、上記タイヤ１０からナックルに伝播されるトレッド１１の振動を検出して振動スペクトルを求めるとともに、車輪速センサにより測定した車輪速と上記周期Ｐ1とから算出される検出周波数における上記サイプ１４を含む易変形構造領域Ｒ１に起因する振動レベルの大きさから路面状態を推定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレッドの端部にタイヤ周方向に沿って周期的な構造が作製されているタイヤの上記トレッドの振動を検出し、この検出された振動の上記周期に対応する周波数における振動成分の大きさ、もしくは、上記周波数を含む周波数帯域における振動成分の大きさから走行中の路面の状態を推定することを特徴とする路面状態推定方法。
【請求項２】
上記トレッドの端部にタイヤ周方向に沿って周期的に作製されている構造は、トレッドのタイヤ周方向に沿って周期的に形成された、タイヤ周方向に延長するサイプにより作製されたことを特徴とする請求項１に記載の路面状態推定方法。
【請求項３】
上記サイプは、直線走行時におけるタイヤ踏面内にあって、かつ、タイヤショルダー部に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の路面状態推定方法。
【請求項４】
上記サイプの周方向の長さが当該サイプの初期溝深さ以上であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の路面状態推定方法。
【請求項５】
上記トレッドの振動を車両バネ下部にて検出するようにした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路面状態推定方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の路面状態推定方法により推定した路面状態に基づいて車両の走行状態を制御することを特徴とする車両制御方法。
【請求項７】
トレッドの端部にタイヤ周方向に沿って周期的な構造が作製されている路面状態検出用タイヤと、車両バネ下部に設置されて、上記路面状態検出用タイヤから車両バネ下部に伝播される上記トレッドの振動を検出する振動検出手段と、上記振動検出手段で検出されたトレッド振動の上記周期に対応する周波数帯域における振動成分を抽出する周期成分抽出手段と、この抽出された振動成分の大きさに基づいて路面状態を推定する路面状態推定手段とを備えたことを特徴とする路面状態推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行中の路面状態を推定する方法とその装置、及び、車両制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の走行安定性を高めるため、タイヤと路面間の摩擦係数（路面摩擦係数）もしくはタイヤの接地状態を精度良く推定し、車両制御へフィードバックすることが求められている。予め上記路面摩擦係数やタイヤの接地状態を推定することができれば、制駆動や操舵といった危険回避の操作を起こす前に、例えば、ＡＢＳブレーキのより高度な制御等が可能になり、安全性が一段と高まることが予想される。
【０００３】
路面摩擦係数を推定する方法としては、例えば、車輪速を検出し、この検出された車輪速信号ωから外乱ΔＴを受けたときの車輪速変動Δωを検出した後、このΔωを満足するような車輪の伝達関数を最小二乗法で同定し、路面μの勾配を推定するとともに、この路面μの勾配と予め求めておいた車両の制動力とこの路面μの勾配との関係から車両の制動力を推定し、この制動力と上記路面μの勾配とから、スリップ率が零のときの路面μの勾配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）。
【０００４】
また、図１０に示すように、空気入りタイヤ５０のタイヤトレッド部５１にトレッド表面よりも高さの高いセンシングブロック５２Ｈと高さの低いセンシングブロック５２Ｌとを形成し、各センシングブロック５２Ｈ，５２Ｌのタイヤ周方向に平行な側面にそれぞれ歪ゲージ５３Ｈ，５３Ｌを貼り付けて、上記２つの歪ゲージ５３Ｈ，５３Ｌで検出した歪レベルの差と、予め求めておいた歪レベルの差と路面摩擦係数との関係を示すマップとから路面摩擦係数を推定する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１６０６２０号公報
【特許文献２】特開２００２−３６８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記車輪速に基づいて求めた路面μの勾配と推定した車両の制動力とからスリップ率が零のときの路面μの勾配を推定する方法では、タイヤ−路面間で発生している力の情報がないため、推定時間を必要とすることから、路面変化に対する追従性に限界があった。
また、高さの異なるセンシングブロック５２Ｈ，５２Ｌにそれぞれ貼り付けられた歪ゲージ５３Ｈ，５３Ｌで検出した歪レベルの差から路面摩擦係数を推定する方法では、路面と直接接するブロックに歪ゲージ５３Ｈ，５３Ｌなどのセンサを取付ける構成であるため、センサの耐久性の面で問題がある。
【０００７】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、タイヤにセンサを取付けることなく、走行中の路面の状態を精度よく推定することのできる方法とその装置、及び、車両制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は鋭意検討の結果、トレッドはタイヤ踏面内において前後方向だけでなく、幅方向にも圧縮され、かつ、このトレッドに作用する圧縮力が路面摩擦係数に依存することから、トレッドの端部にタイヤ周方向に沿って周期的な構造を設けて、上記周期に対応したトレッドの振動の大きさを検出することにより、タイヤにセンサを設けることなく、走行中の路面の状態を精度よく推定できることを見出し、本発明に到ったものである。
すなわち、本願の請求項１に記載の発明は、走行中の路面の状態を推定する方法であって、トレッドの端部にタイヤ周方向に沿って周期的な構造が作製されているタイヤの上記トレッドの振動を検出し、この検出された振動の上記周期に対応する周波数における振動成分の大きさ、もしくは、上記周波数を含む周波数帯域における振動成分の大きさから走行中の路面の状態を推定することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の路面状態推定方法において、上記トレッドの端部にタイヤ周方向に沿って周期的に作製されている構造は、トレッドのタイヤ周方向に沿って周期的に形成された、タイヤ周方向に延長するサイプにより作製されていることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の路面状態推定方法において、上記サイプが直線走行時におけるタイヤ踏面内にあって、かつ、タイヤショルダー部に設けられていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の路面状態推定方法において、上記サイプの周方向の長さを当該サイプの初期溝深さ以上としたものである。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の路面状態推定方法において、上記トレッドの振動を車両バネ下部にて検出するようにしたものである。
また、請求項６に記載の発明は、車両の走行状態を制御する方法であって、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の路面状態推定方法により推定した路面状態に基づいて車両の走行状態を制御することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項７に記載の発明は、走行中の路面の状態を推定する装置であって、トレッドの端部にタイヤ周方向に沿って周期的な構造が作製されている路面状態検出用タイヤと、車両バネ下部に設置されて、上記路面状態検出用タイヤから車両バネ下部に伝播される上記トレッドの振動を検出する振動検出手段と、上記振動検出手段で検出されたトレッドの振動の上記周期に対応する周波数帯域における振動成分を抽出する周期成分抽出手段と、この抽出された振動成分の大きさに基づいて路面状態を推定する路面状態推定手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、タイヤ周方向に延長するサイプのような構造を、トレッドのタイヤ周方向に沿って周期的に作製し、路面摩擦係数の大きさに対応して大きくなる、上記構造の周期性によるトレッドの振動を検出して、路面の状態を推定するようにしたので、走行中の路面の状態を精度よく推定することができる。
また、上記サイプを、直線走行時におけるタイヤ踏面内にあって、かつ、タイヤセンター部よりも大きな横力が発生するタイヤショルダー部に設けるようにすれば、検出する振動レベルが大きくなるので、推定精度を更に向上させることができる。
更に、上記サイプの周方向の長さを当該サイプの初期溝深さ（新品時のタイヤでの溝深さ）以上とすれば、横力による変形を大きくできるので、推定精度が向上する。
また、上記トレッドの振動を車両バネ下部にて検出することにより、タイヤへのセンサ取付けが不要になるので、タイヤの生産効率が向上する。また、タイヤ部にセンサを装着した場合に比較してセンサの耐久性を向上させることができるだけでなく、センサの交換も容易となる。
上記推定された路面状態に基づいて、ＡＢＳブレーキ等を制御して車両の走行状態を制御するようにすれば、車両の安全性を更に高めることができる。
【００１２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る路面状態推定用タイヤのトレッドを示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る路面状態推定装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の路面状態推定用タイヤを備えた車輪部の構成を示す図である。
【図４】トレッドの振動を直接計測したときの試験用の加速度センサの位置を示す図である。
【図５】ドライアスファルト路走行時のトレッド振動の時系列波形を示す図である。
【図６】低μ路走行時のトレッド振動の時系列波形を示す図である。
【図７】タイヤ幅方向のバネ下振動の振動スペクトルを示す図である。
【図８】ブロックパターンを有するタイヤにサイプ列を設けた例を示す図である。
【図９】車両がアスファルト路から低μ路に進入したときの振動レベルの変化を示す図である。
【図１０】従来の路面摩擦係数の推定方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施の形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施の形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１５】
図１は本発明の実施形態に係る路面状態推定用タイヤ（以下、タイヤという）１０のトレッド１１を示す図で、このトレッド１１にはタイヤ周方向に沿って延びる複数本の周方向溝１２（１２ａ〜１２ｄ）と、これらの周方向溝１２により区画される複数の陸部１３（１３ａ〜１３ｃ，１３ｍ，１３ｎ）とを備えている。陸部１３ａ〜１３ｃは、隣り合う２本の周方向溝１２ａ，１２ｂ、周方向溝１２ｂ，１２ｃ、周方向溝１２ｃ，１２ｄによりそれぞれ区画される第１〜第３の中央陸部で、陸部１３ｍ，１３ｎはタイヤ幅方向外側に設けられた周方向溝１２ａ，１２ｄによって区画された、タイヤ幅方向外側に位置する左，右のショルダー部である。
【００１６】
左側のショルダー部１３ｍには第１のサイプ列１４Ｌが設けられている。この第１のサイプ列１４Ｌは、タイヤ周方向に延長する長さＬ1の第１のサイプ１４がタイヤ周方向に沿って周期Ｐ1で形成されたものである。一方、右側のショルダー部１３ｎには第２のサイプ列１５Ｌが設けられている。この第２のサイプ列１５Ｌは、タイヤ周方向に延長する長さＬ2の第２のサイプ１５がタイヤ周方向に沿って周期Ｐ2で形成されたものである。なお、本例では、上記第２のサイプ１５の長さＬ2を上記第１のサイプ１４の長さＬ1よりも短く形成するとともに、上記第２のサイプ列１５Ｌの周期Ｐ2を上記第１のサイプ列１４Ｌの周期Ｐ1よりも短くしている。
【００１７】
上記第１及び第２のサイプ１４，１５はタイヤ周方向に延長する、幅が０．１〜０．８ｍｍ程度の極めて細い溝であるので、上記第１及び第２のサイプ１４，１５が形成された箇所を含む領域Ｒ１，Ｒ２は、ともに、左，右のショルダー部１３ｍ，１３ｎの他の領域と比較して、タイヤ幅方向に変形しやすい構造（易変形構造）を有する領域となる。すなわち、上記第１及び第２のサイプ１４，１５が易変形構造であり、上記第１及び第２のサイプ１４，１５と、図１の一点鎖線で囲んだ、上記第１及び第２のサイプ１４，１５を囲む陸部を含む領域を易変形構造領域（Ｒ１，Ｒ２）という。
【００１８】
上記第１及び第２のサイプ１４，１５の周方向の長さＬ1，Ｌ2についての制限はないが、当該サイプ１４，１５の初期溝深さよりも長くかつ接地長よりも短いことが好ましい。上記第１及び第２のサイプ１４，１５の周方向の長さＬ1，Ｌ2を初期溝深さよりも長いとしたのは、上記周方向の長さＬ1，Ｌ2が初期溝深さよりも短い場合にはサイプ剛性が高くなり、横力による変形が小さくなってしまうからである。また、上記周方向の長さＬ1，Ｌ2が接地長よりも長いと、変形が大きくなりすぎて摩擦係数の影響が小さくなるだけでなく、当該タイヤ１０の剛性不足につながるので、好ましくないからである。
【００１９】
また、図２は本発明の実施形態に係る路面状態推定装置２０の機能ブロック図で、同図において、２１は振動検出手段である加速度センサ、２２は車輪速センサ、２３は周波数分析手段、２４は検出周波数設定手段、２５は振動レベル検出手段、２６はタイヤ接地状態推定手段である。
上記周波数分析手段２３から上記タイヤ接地状態推定手段２６までの各手段が、本装置２０の演算部２７を構成する。また、車輪速センサ２２と周波数分析手段２３と検出周波数設定手段２４と振動レベル検出手段２５とが、振動検出手段（加速度センサ２１）で検出されたトレッド１１の振動の上記第１及び第２のサイプ列１４Ｌ，１５Ｌの周期Ｐ1，Ｐ2に対応する周波数における振動成分を抽出する周期成分抽出手段２８を構成する。
【００２０】
加速度センサ２１は、図３に示すように、車両バネ下部材であるナックル３３に取付けられて、走行中のタイヤ１０からホイール３１及びホイールハブ３２を介して上記ナックル３３に伝播されるトレッド１１の振動を検出する。
上記加速度センサ２１が取付けられるナックル３３は、タイヤ１０を装着するホイール３１とともに回転するホイールハブ３２と軸受けを介して連結された車輪部の非回転側の部品（車両バネ下部品）で、このナックル３３に図示しないブレーキ装置などが装着される。なお、図３の符号３４，３５は、図示しないサスペンション部材を備えた車両懸架装置の上，下のアームで、上記ナックル３３にゴムブッシュなどの緩衝部材３６を介して連結されている。
【００２１】
上記加速度センサ２１としては、圧電式加速度センサ、半導体歪ゲージ式加速度センサなどが挙げられる。
また、車輪速センサ２２は走行中のホイール３１の回転速度を検出するもので、例えば、車軸などの回転部に取付けられるセンサロータと車体側（非回転部）に取付けられる磁気センサとから成る電磁誘導タイプの回転センサ等が用いられる。
なお、上記演算部２７については、車体側に設けてもよいし、上記加速度センサ２１に隣接してナックル３３に取付けてもよい。
【００２２】
周波数分析手段２３は、上記加速度センサ２１で検出したトレッド１１の振動の時系列波形を周波数分析して上記振動の振動スペクトルを求める。
検出周波数設定手段２４は、上記車輪速センサ２２で検出した車輪速と上記第１及び第２のサイプ列１４Ｌ，１５Ｌの周期Ｐ1，Ｐ2とから、上記加速度センサ２１で検出したトレッド１１の振動の振動レベルを検出するための検出周波数ｆ1，ｆ2を設定する。
【００２３】
振動レベル検出手段２５は、上記周波数分析手段２３で得られた振動スペクトルのうちの、上記検出周波数ｆ1，ｆ2における振動成分をそれぞれ抽出してその大きさである振動レベルＧy1，Ｇy2をそれぞれ検出する。
タイヤ接地状態推定手段２６は、振動レベルの閾値Ｋを設定する閾値設定部２６ａと、振動レベル検出手段２５で検出された振動レベルＧyと上記閾値Ｋとを比較して路面状態を判定する比較判定部２６ｂとを備え、上記振動レベルＧyが上記閾値Ｋよりも小さい場合には路面摩擦係数の小さな低μ路であると推定し、振動レベルＧyが上記閾値Ｋよりも大きい場合には路面摩擦係数が大きい高μ路であると推定する。
本例では、２つの検出周波数ｆ1，ｆ2における振動レベルＧy1，Ｇy2をそれぞれ検出するので、上記閾値Ｋについても、検出周波数ｆ1，ｆ2毎に設定する必要がある。ここでは、周波数ｆ1における閾値をＫ1、周波数ｆ2における閾値をＫ2とする。
【００２４】
次に、本発明の路面状態推定用タイヤ１０と路面状態との関係について説明する。
踏面内ではトレッド１１は略円弧から平面上に変形するため、トレッド１１は前後方向だけでなく幅方向にも圧縮力を受ける。その際、図１に示した第１及び第２のサイプ１４，１５が形成されている易変形構造領域Ｒ１，Ｒ２とサイプが形成されていない領域（以下、通常変形領域という）とでは、接地時の変形量に違いが発生することになる。この圧縮力の大きさはタイヤ１０が路面から受ける拘束力が大きいほど、すなわち、路面摩擦係数が大きいほど大きい。したがって、路面摩擦係数が大きいほど変形量の差は大きくなる。本例のタイヤ１０では、上記第１及び第２のサイプ１４，１５が周期的に作製されているため、易変形構造領域Ｒ１，Ｒ２の変形量と通常変形領域の変形量との違いによる周期的なタイヤ幅方向の振動がトレッド１１に発生することになる。
【００２５】
これを確かめるため、図４（ａ），（ｂ）に示すように、第１のサイプ１４が形成されている左側のショルダー部１３ｍの側面（周方向溝１２ａのショルダー部１３ｍ側の側壁）のうちの、第１のサイプ１４が形成されている易変形構造領域近傍の側面と、第１のサイプ１４が形成されていない通常変形領域（サイプ１４，１４間）近傍の側面とに試験用の加速度センサ２１Ｓを取付けたタイヤを装着した車両を、ドライアスファルト路で走行させて、トレッド１１のタイヤ幅方向振動の時系列波形をそれぞれ計測した。その結果を図５に示す。
また、上記車両を低μ路で走行したときのトレッド１１のタイヤ幅方向振動の時系列波形を図６に示す。
【００２６】
図５，６から明らかなように、ドライアスファルト路走行時でも低μ路走行時でも、第１のサイプ１４が形成された部分の時系列波形の方がタイヤ幅方向振動の大きさが大きい。また、ドライアスファルト路走行時と低μ路走行時とを比較すると、ドライアスファルト路走行時の方が変形差によるタイヤ幅方向振動が低μ路走行時よりも大きいことがわかる。
一方、低μ路では、路面拘束力が小さいため、幅方向の圧縮変形が明確ではない。
したがって、上記易変形構造領域Ｒ１，Ｒ２のような、易変形構造領域と通常変形領域とをタイヤ周方向に沿って周期的に形成するとともに、回転周期に同期したトレッド１１のタイヤ幅方向の振動成分を検出することにより、路面状態の推定が可能となる。
【００２７】
図７は上記路面状態推定用タイヤ１０を搭載した車両を、アスファルト路と低μ路で、それぞれ、速度（車輪速）Ｖで走行させたときに、加速度センサ２１で検出した、ナックル３３に伝播される上記振動を周波数分析して得られた振動スペクトルを示す図である。アスファルト路の振動スペクトルと低μ路の振動スペクトルとを比較すると、アスファルト路では、サイプ列１４Ｌ，１５Ｌの周期Ｐ1，Ｐ2から推定される周波数ｆ１及び周波数ｆ2付近にそれぞれ振動のピークが存在する一方、低μ路では振動のピークが消失していることがわかる。
上記振動のピークは、タイヤ１０がそれぞれ上記Ｐ1もしくは上記Ｐ2だけ回転する度に発生する。したがって、上記振動の周波数をｆj（ｊ＝１，２）、タイヤの回転速度をＶとしたとき、振動スペクトルでは、周波数ｆj＝（Ｖ/Ｐj）付近に振動のピークが現れる。例えば、Ｖ＝３１．２ｋｍ／ｈｒ、Ｐ1＝７０ｍｍ、Ｐ2＝５０ｍｍとすると、振動のピークはｆ1＝１２４Ｈｚ付近、及び、ｆ2＝１７３Ｈｚ付近に発生する。
【００２８】
本発明によるタイヤ接地状態推定装置２０では、まず、加速度センサ２１により、上記タイヤ１０のトレッド１１から、ホイール３１及びホイールハブ３２を介して、ナックル３３に伝播されるトレッド１１の振動の時系列波形を検出する。この検出されたトレッド１１の振動の時系列波形は周波数分析手段２３に送られて周波数分析される。上記周波数分析手段２３で得られたトレッド１１の振動の振動スペクトルは振動レベル検出手段２５に送られる。
一方、車輪速センサ２２により、当該タイヤ１０を装着したホイール３１の回転速度である車輪速Ｖを測定し、これを検出周波数設定手段２４に送る。検出周波数設定手段２４では、上記車輪速Ｖとサイプ列１４Ｌ，１５Ｌの周期Ｐ1，Ｐ2とから、振動成分を検出する周波数ｆ1，ｆ2を決定し、振動レベル検出手段２５に送る。
【００２９】
振動レベル検出手段２５では、上記周波数分析手段２３から送られた振動スペクトルから、上記周波数ｆ1，ｆ2における振動レベルＧy1，Ｇy2をそれぞれ検出してタイヤ接地状態推定手段２６に送る。タイヤ接地状態推定手段２６では上記振動レベルＧy1，Ｇy2と予め設定された振動レベルの閾値Ｋ1，Ｋ2とをそれぞれ比較し、振動レベルＧy1が閾値Ｋ1以上であり、かつ、振動レベルＧy2が閾値Ｋ2以上である場合に、路面が高μ路であると推定する。また、振動レベルＧy1が閾値Ｋ1未満であるか、振動レベルＧy2が閾値Ｋ2未満である場合、すなわち、上記Ｇy1，Ｇy2の少なくとも一方が高μ路の条件を満たしていない時には、路面が低μ路であると推定する。
【００３０】
このように本発明の実施形態では、タイヤとして、左側のショルダー部１３ｍにタイヤ周方向に延長する第１のサイプ１４が周期Ｐ1で形成された第１のサイプ列１４Ｌを備え、右側のショルダー部１３ｎにタイヤ周方向に延長する第２のサイプ１５が周期Ｐ2で形成された第２のサイプ列１５Ｌを備えた路面状態推定用タイヤ１０を用い、ナックル３３に取付けられた加速度センサ２１により、上記タイヤ１０からナックル３３に伝播されるトレッド１１の振動を検出して上記振動の振動スペクトルを求めるとともに、車輪速センサ２２により測定した車輪速Ｖと上記周期Ｐ1，Ｐ2とから算出される検出周波数ｆ1，ｆ2における上記サイプ１４，１５を含む易変形構造領域Ｒ１，Ｒ２に起因する振動レベルの大きさから路面状態を推定するようにしたので、タイヤ１０にセンサを設けることなく、走行中の路面の状態を精度よく推定することができる。
また、本発明の路面状態推定装置２０は路面の実効的な摩擦係数を推定できるので、本推定結果を、例えば、制御余裕の目安（例としては路面摩擦係数が低くグリップ状態が悪ければ、過大な制動力を加えられない）などの車両挙動の制御に用いることができる。
したがって、本発明の路面状態推定装置２０で推定された路面状態に基づいて車両の走行状態を制御するようにすれば、ＡＢＳブレーキのより高度な制御等が可能になり、車両の安全性を更に高めることができる。
【００３１】
なお、上記最良の形態では、第１及び第２のサイプ列１４Ｌ、１５Ｌを左，右のショルダー部に設けたが、中央陸部１３ａ〜１３ｃに設けてもよい。但し、タイヤ幅方向外側に位置するショルダー部は、一般に、タイヤセンター部に位置する中央陸部よりも大きな横力が発生するため、第１及び第２のサイプ１４，１５を設ける箇所としては、本例のように、タイヤ踏面内の左，右のショルダー部１３ｍ，１３ｎとすることが好ましい。
また、上記例では、左，右のショルダー部１３ｍ，１３ｎにそれぞれ第１及び第２のサイプ列１４Ｌ，１５Ｌを設けたが、片側のショルダー部に設けただけでも十分に路面状態を推定できることはいうまでもない。逆に、左，右のショルダー部１３ｍ，１３ｎに設けるサイプ列を２列以上としてもよい。この場合には、サイプの増加により当該タイヤ１０の剛性が不足することがないよう、形成するサイプの形状・寸法を設定する必要がある。また、第１及び第２のサイプ列１４Ｌ，１５Ｌの形状や、第１及び第２のサイプ列１４Ｌ，１５Ｌの周期は必ずしも異なっている必要はなく、第１及び第２のサイプ列１４Ｌ，１５Ｌを同形としてもよい。
【００３２】
また、上記例では、検出周波数ｆ1，ｆ2を指定して、上記周波数ｆ1，ｆ2での振動レベルＧy1，Ｇy2をそれぞれ検出したが、各周波数ｆ1，ｆ2につきそれぞれ帯域幅Δｆ1，Δｆ2をそれぞれ設定し、上記振動スペクトルの［ｆ1−Δｆ1/２］〜［ｆ1＋Δｆ1/２］での帯域値、及び、［ｆ2−Δｆ2/２］〜［ｆ2＋Δｆ2/２］での帯域値を求め、この帯域値と予め設定された閾値ｋ1，ｋ2とをそれぞれ比較して路面状態を判定するようにしてもよい。
また、検出した振動レベルが２つの場合の路面状態の判定方法としては、必ずしも両方の振動レベルＧyが閾値Ｋ以上であるように決定する必要はなく、閾値Ｋとの関係で、いずれか一方の振動レベルＧyが閾値Ｋ以上である場合に、路面が高μ路であると推定するようにしてもよい。
また、上記例では、周波数分析手段２３を用いて加速度センサ２１で検出した振動の時系列波形を周波数分析して上記振動の振動スペクトルを求めたが、トレッド１１の振動の時系列波形にバンドパスフィルタをかけて、［ｆj−Δｆj/２］〜［ｆj＋Δｆj/２］帯域（ｊ＝１，２）のトレッド振動を抽出し、上記トレッド振動の振動レベルｇy1，ｇy2を求めるようにしてもよい。
【００３３】
また、上記例では、加速度センサ２１をナックル３３に取付けたが、ホイール３１やホイールハブ３２などの車輪部の回転側部材に取付けても上記振動を検出することは可能である。但し、加速度センサ２１などのセンサを回転側部材に取付けた場合には、検出した信号をスリップリングや無線装置などを用いて車体側に伝達する必要がある。スリップリングや無線装置などを用いると、構成部品が増えるだけでなく、ノイズの混入などによりデータの劣化が起こる恐れがある。一方、車輪部の非回転側部材であっても、上記上アーム３４や下アーム３５は、ホイール３１と緩衝部材３６を介して連結されているので、振動が吸収されて振動レベルが低下したり、位相遅れが生じるなど、検出精度に問題があるので、加速度センサ２１は、本例のように、ナックル３３に取付けることが望ましい。
【００３４】
また、上記例では、周方向溝１２ａ〜１２ｄに区画された周方向に連続した陸部を有するトレッドパターンを備えたタイヤ１０について説明したが、本発明は、図８（ａ），（ｂ）に示すような、周方向溝１２ａ〜１２ｄとラグ溝(横溝ともいう)１６とにより区画された多数のブロック１７及びショルダーブロック１８を備えたブロックパターンを有するタイヤ１０Ｂにも適用可能である。この場合、サイプ１９（１９ａ，１９ｂ）は上記ショルダーブロック１８に設ける。
なお、実際のタイヤでは、上記サイプ１９を周期的に形成した場合、サイプ１９の一部がラグ溝１６の位置と重なるため、サイプの長さが所定の長さにならない箇所があるが、この場合には、得られる波形の絶対値が低くなるだけであって、特別なフィルタリング（周波数解析）は必要ない。なお、サイプ１９の一部がラグ溝１６の位置と重なった場合でも、ラグ溝１６上に存在するであろうと仮定したサイプの開始点もしくは終端を、開始点もしくは終端と考え、周期Ｐを決定すればよい。
【００３５】
ところで、図８（ｃ）に示すように、サイプ１９の一部がラグ溝１６の位置と重なった時、サイプは、長さｌ2が元のサイプ１９の長さｌ1よりも短い、ラグ溝１６に開口するサイプ１９ｋとなる。ショルダーブロック１８にこのようなサイプ１９ｋがあると、接地の際の蹴り出し時におけるブロック端の形状が変化するため、ショルダーブロック１８の振動が大きくなったり、摩耗の影響を受けてブロック端の形状が変化したりするので、抽出される振動レベルの安定性が低下する恐れがある。
そこで、図８（ｃ）に示すように、サイプ１９の一部がラグ溝１６の位置と重なった時には、サイプをブロック端まで入れず、ブロック内に収まる閉サイプ１９ｚとすることが好ましい。これにより、蹴り出し時におけるブロック端の形状は変化しないので、安定した振動成分を得ることができる。
このとき、閉サイプ１９ｚの端部からラグ溝１６までの距離Δｌを、サイプ１９ｚの溝深さの１/３か、それ以上とすることが望ましい。これにより、蹴り出し時におけるブロック端の形状変化をなくすことができるので、安定した振動成分を確実に得ることができる。
【００３６】
また、上記例では、第１及び第２のサイプ１４，１５を形成し、この第１及び第２のサイプ１４，１５を含む領域Ｒ１，Ｒ２をタイヤ幅方向に変形しやすい構造を有する領域（易変形構造領域）としたが、易変形構造領域としてはこれに限るものではなく、例えば、トレッド１１の表面に、トレッド１１を構成するゴム部材よりも剛性の低いゴム部材を埋設するようにしてもよい。この場合、上記埋設するゴム部材の寸法としては、タイヤ周方向の長さがタイヤ幅方向の長さに比べて数倍以上長い直方体状のものが好ましい。
あるいは、ブロック端は等間隔でなくとも、ブロックの中心位置が等間隔になっているパターンであればよい。また、タイヤ幅方向のサイプがタイヤ周方向に等間隔になっているパターンでもよい。
なお、いずれの場合にも、タイヤ周方向に周期的な構造を形成する箇所としては、タイヤ踏面内のショルダー部とすることが好ましい。
【実施例】
【００３７】
タイヤサイズが225/45R17の乗用車用タイヤのトレッドの左，右のショルダー部に、それぞれ、周方向に沿って延びるサイプを、タイヤ周方向に周期的に形成した。
左側のショルダー部に形成したサイプの長さは３０ｍｍで、周期は７０ｍｍである。
右側のショルダー部に形成したサイプの長さは２０ｍｍで、周期は５０ｍｍである。
車両左前側のタイヤに上記タイヤを装着した車両を、車輪回転速度３１．２ｋｍ/ｈ（変動幅０．６ｋｍ/ｈ）で、アスファルト路（μ≒１．０）から低μ路（μ≒０．２）に進入させ、通過後、再度アスファルト路に進入させた。
また、車両のナックルに加速度センサを設置し、加速度データをサンプリング速度１ｋＨzで計測するとともに、上記加速度の周波数分布を求めて、サイプの周期から推定される周波数位置での振動成分の振動レベルの時間変化を計測した。
【００３８】
左側のショルダー部に形成したサイプに起因する振動のピーク位置は、車輪回転速度と当該サイプの周期とから、ｆ1＝１２４Ｈｚと特定できる。一方、右側のショルダー部に形成したサイプに起因する振動のピーク位置はｆ2＝１７３Ｈｚである。
本実施例では、左側のショルダー部に形成したサイプに起因するｆ1＝１２４Ｈｚ付近の周波数成分をモニターした。その結果を図９のグラフに示す。
同図から明らかなように、アスファルト路から低μ路に進入すると、低μ路ではｆ1＝１２４Ｈｚ付近の振動ピークが消失するため振動レベルは低くなる。したがって、同図のＫで示す閾値を設定することにより、路面が低μ路であると容易に判定することができる。これにより、路面の状態を精度良く判定できることが確認された。
【００３９】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上説明したように、本発明によれば、タイヤにセンサを設けることなく、走行中の路面の状態を精度よく推定することができるので、耐久性に優れた車両の走行安全性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１０  路面状態推定用タイヤ、１１  トレッド、１２，１２ａ〜１２ｄ  周方向溝、
１３ａ〜１３ｃ  中央陸部、１３ｍ，１３ｎ  ショルダー部、１４  第１のサイプ、
１４Ｌ  第１のサイプ列、１５  第２のサイプ、１５Ｌ  第２のサイプ列、
２０  路面状態推定装置、２１  加速度センサ、２２  車輪速センサ、
２３  周波数分析手段、２４  検出周波数設定手段、２５  振動レベル検出手段、
２６  タイヤ接地状態推定手段、２７  演算部、２８  周期成分抽出手段、
３１  ホイール、３２  ホイールハブ、３３  ナックル、３４  上アーム、
３５  下アーム、３６  緩衝部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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