(57)【要約】【課題】タイヤが定常走行状態にあるかどうかを推定して、タイヤの摩耗度合の推定精度を向上させる。【解決手段】タイヤのインナーライナー部に加速度センサ１１を設けてトレッドのタイヤ径方向の加速度を検出して、タイヤ径方向加速度の時系列波形を抽出し、この径方向加速度波形から前側膨出点ｐfにおける加速度の大きさである前側膨出点レベルＡfと後側膨出点ｐkにおける加速度の大きさである後側膨出点レベルＡkとをそれぞれ検出した後、これらの比である膨出点レベル比Ｐa＝（Ａk／Ａf）を算出し、この膨出点レベル比Ｐaと、予め求めておいた前後力マップ１５Ｆもしくはスリップ角マップ１５Ｓとから、タイヤの状態が、タイヤに前後力や横力が入力していない定常走行状態であるかどうかを推定し、タイヤの状態が定常走行状態である場合のみ、タイヤの摩耗度合いを推定するようにした。【選択図】図１
2010159031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤトレッド部に配置された加速度センサから出力されるタイヤ径方向の加速度信号の時系列波形から、タイヤトレッドの踏み込み端の側の膨出点である前側膨出点または前記前側膨出点近傍の出力レベルである前側膨出点レベルと蹴り出し端側の膨出点である後側膨出点または前記後側膨出点近傍の出力レベルである後側膨出点レベルとを検出するとともに、前記２つの膨出点レベルを比較して、タイヤの走行状態が、タイヤに前後力や横力が入力していない定常走行状態であるか否かを推定することを特徴とするタイヤ走行状態推定方法。
【請求項２】
タイヤトレッド部に配置された加速度センサから出力されるタイヤ径方向の加速度信号の時系列波形から、タイヤ接地面後方の特定周波数範囲の振動レベルを検出し、前記検出された特定周波数範囲の振動レベルに基づいて、タイヤの走行状態が、タイヤに前後力や横力が入力していない定常走行状態であるか否かを推定することを特徴とするタイヤ走行状態推定方法。
【請求項３】
タイヤトレッド部に配置された加速度センサから出力されるタイヤ径方向の加速度信号の時系列波形から、タイヤ接地面前方とタイヤ接地面後方の特定周波数範囲の振動レベルをそれぞれ検出し、前記２つの振動レベルを比較して、タイヤの走行状態が、タイヤに前後力や横力が入力していない定常走行状態であるか否かを推定することを特徴とするタイヤ走行状態推定方法。
【請求項４】
前記振動レベルは、２００Ｈｚ以上１００００Ｈｚ以下の周波数範囲の中から選択される特定周波数範囲の振動レベルであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のタイヤ走行状態推定方法。
【請求項５】
前記加速度信号の時系列波形、または、前記時系列波形の時間微分波形または時間積分波形に出現するピークが発生した時間から、タイヤが１回転した後に同じ位置にピークが発生するまでの経過時間を計測し、この計測された時間を当該タイヤの回転時間とするとともに、この回転時間を用いて前記膨出点レベルもしくは前記振動レベル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走行状態推定方法。
【請求項６】
タイヤトレッド部に装着されてタイヤ径方向の加速度を検出する加速度センサと、
前記検出された加速度の時系列波形から、タイヤトレッドの踏み込み端の側の膨出点である前側膨出点または前記前側膨出点近傍の出力レベルである前側膨出点レベルと蹴り出し端側の膨出点である後側膨出点または前記後側膨出点近傍の出力レベルである後側膨出点レベルとを検出する膨出点レベル検出手段と、
前記２つの膨出点レベルを比較する比較手段と、
前記比較結果に基づいて、タイヤの走行状態が、タイヤに前後力や横力が入力していない定常走行状態であるか否かを推定する定常走行状態推定手段とを備えたことを特徴とする定常走行状態推定装置。
【請求項７】
タイヤトレッド部に装着されてタイヤ径方向の加速度を検出する加速度センサと、
前記検出された加速度の時系列波形から、タイヤトレッドの接地面前方の振動レベルと接地面後方の振動レベルであって、かつ、２００Ｈｚ以上１００００Ｈｚ以下の周波数範囲の中から選択される特定周波数範囲の振動レベルを検出する振動レベル検出手段と、
前記検出されたタイヤトレッドの接地面前後の振動レベルを比較する比較手段と、
前記比較結果に基づいて、タイヤの走行状態が、タイヤに前後力や横力が入力していない定常走行状態であるか否かを推定する定常走行状態推定手段とを備えたことを特徴とする定常走行状態推定装置。
【請求項８】
タイヤトレッド部に配置された加速度センサから出力されるタイヤ径方向の加速度信号の時系列波形を微分した径方向加速度波形のピークの大きさから、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算出し、この算出された変形速度の指標に基づいて、当該タイヤの摩耗を検出するタイヤ摩耗推定方法であって、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のタイヤ走行状態推定方法により、タイヤの走行状態が、タイヤに前後力や横力が入力していない定常走行状態であると推定されたときにのみ、当該タイヤの摩耗を検出することを特徴とするタイヤ摩耗推定方法。
【請求項９】
請求項６または請求項７に記載の定常走行状態推定装置と、
前記加速度センサから出力される加速度の時系列波形を微分して径方向加速度の微分波形を演算する加速度微分波形演算手段と、
前記径方向加速度の微分波形のピークの大きさから、タイヤ接地端部またはタイヤ接地端部近傍のタイヤ径方向の変形速度の指標を計測する変形速度指標計測手段と、
前記計測された変形速度の指標に基づいて、当該タイヤの摩耗の度合いを推定する摩耗推定手段とを備え、
前記摩耗推定手段は、前記定常走行状態推定装置の定常走行状態推定手段がタイヤが定常走行状態であると推定した場合にのみ、当該タイヤの摩耗の度合いを推定することを特徴とするタイヤ摩耗推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤの走行状態を推定する方法とその装置、及び、タイヤの摩耗の度合いを推定する方法とその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タイヤが摩耗すると排水性能が低下し、湿潤路面における制駆動性能の低下などを引き起こす。また、スタッドレスタイヤでは、摩耗により氷雪路面上のグリップ性能が大きく低下する。過度の摩耗は、トレッドベルトへ水が浸入しタイヤの破壊を引き起こすこともあるので、非常に危険である。
小型乗用車の場合、タイヤの残溝量が１．６ｍｍになるとスリップサインと呼ばれるゴムの突起が溝部に現れるようになっている。車両の走行安全性を考えると、スリップサインの出現より前にタイヤは交換されるべきであるが、こういったメンテナンスに無関心な運転者も少なくないのが現状である。
そこで、運転者への警告のため、タイヤの摩耗を自動的に検出する技術が求められている。また、車両制御の面からも、摩耗によるタイヤ特性の変化を把握し、より安全な制御を実現することが期待されている。
【０００３】
タイヤの摩耗を推定する方法としては、従来、ＧＰＳや光学センサなどにより車両の絶対速度を算出してこれを車輪回転数と比較することによりタイヤ動半径を算出し、このタイヤ動半径と新品時のタイヤ半径との差からタイヤ摩耗量を求める方法が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
しかし、完全に摩耗したタイヤであっても、その回転数と新品タイヤの回転数との差は高々１％程度であるため、上記タイヤ半径の差からタイヤ摩耗量を求めるためには、高い精度の計測が必要なだけでなく、実際の走行においては、旋回時の内外輪誤差や、制駆動時の加速度スリップによる誤差、勾配に伴う誤差などを含むため、安定して精度の良い推定を実現することが困難であった。
【０００４】
一方、タイヤトレッドにトランスポンダやＩＣタグなどを埋め込んでおき、車体側に受信機を配置して、上記トランスポンダやＩＣタグが摩耗により破壊したり脱落したりして応答がなくなることにより、タイヤの摩耗を推定する方法（例えば、特許文献３〜５参照）や、タイヤトレッドに磁性材料や導電ゴムから成る検知体を埋め込んでおき、車体側にセンサを配置して、タイヤの摩耗により上記検知体が摩耗してセンサの検出信号が変化することを検知してタイヤの摩耗を推定する方法が提案されている（例えば、特許文献６，７参照）。
【０００５】
しかし、タイヤトレッドにトランスポンダやＩＣタグ、あるいは、磁性材料や導電ゴムなどを埋め込む方法では、摩耗が進展すると検知体やセンサが接地面に露出するため、タイヤの耐久性への悪影響が懸念されるだけでなく、トレッドゴムとは異なる物性のゴムがタイヤトレッド表面に露出した場合には、タイヤのグリップ力が低下してしまうといった問題があった。
【０００６】
そこで、本出願人は、タイヤトレッド部に加速度センサを配置し、この加速度センサで検出されたタイヤトレッド部の加速度の時系列波形を用いて、トレッドのタイヤ接地端部におけるタイヤ径方向の変形量、もしくは、変形速度を算出し、この算出されたタイヤ径方向の変形量、もしくは、変形速度を用いて当該タイヤの摩耗の度合いを推定する方法を提案している（特願２００７−１８２２５４）。
このように、トレッドの変形を直接的に計測してタイヤの摩耗の度合いを推定するようにすれば、例えば、センター部に対してショルダー部の方が摩耗気味であるなど、タイヤの摩耗形態が異なった場合でも、タイヤの摩耗を精度よく推定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２７８４１９号公報
【特許文献２】特開平７−１６４８３０号公報
【特許文献３】特開平１０−３０７９８１号公報
【特許文献４】特開２００４−２０５４３７号公報
【特許文献５】ＵＳ２００２/０１１６９９２Ａ１
【特許文献６】特開２００３−２１４８０８号公報
【特許文献７】特開２００５−２８９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、その後の検討の結果、上記出願人が提案している摩耗推定方法では、車両走行時に、ある程度以上の大きな加速度、あるいは、操舵力が入った場合、推定された摩耗の度合いに誤差が発生する傾向があることが判った。すなわち、摩耗の度合いを安定的に推定するには、一定速度、直進の定常走行、あるいは、それに近い状態（以下、定常走行状態という）の時だけ推定することが好ましい。
【０００９】
一つの方法として、車両に通常装備されている加速度センサを使って定常走行状態を判定し、その情報をタイヤに送信する方法が考えられる。しかし、この場合、車両からタイヤへの送信システム、及び、タイヤ側の受信システムが新たに必要となり、システム構成が複雑になってしまうといった問題点がある。
また、車体側に装着された加速度センサの情報から判定した定常走行状態では、タイヤの摩耗の度合いを推定するための加速度センサが取付けられているタイヤに前後力や横力が入力していない状態と必ずしも一致しない場合があるので、タイヤトレッドの情報に基づいてタイヤの摩耗の状態を推定する場合には、定常走行状態を、タイヤが定常走行状態である場合とした方が、タイヤの摩耗の度合いをより正確に推定できると考えられる。
【００１０】
一方、タイヤ側に定常走行情報を送信せず、タイヤ側から毎回のデータを送信させ、これらのデータを車両側で取捨選択することも可能であるが、この場合、毎回、データを遅延させることなく送信する必要があるので、タイヤ側の送信に大きなエネルギーが必要となる。このため、タイヤに大きな発電デバイスが必要となるなど、やはり好ましくない。
【００１１】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、タイヤが定常走行状態にあるか否かをタイヤ側で推定するとともに、簡素なシステム構成でタイヤの摩耗度合の推定精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
図１５は、タイヤ１に荷重を加えて撓ませたときのタイヤの外形を示す模式図である。タイヤに荷重を加えると、タイヤが路面に接している部分（接地面）がタイヤ中心方向に押し込められ、その周辺は、同図の一点鎖線で示す初期プロファイルから外側に膨れる変形をする。ここで、接地面外においてタイヤ１が最も外側へ膨れる点を膨出点と定義し、タイヤ１の接地面の端部を接地端と定義する。
本発明者らは新品のタイヤと摩耗したタイヤの変形の違いを検討した結果、同じ撓み量を与えた場合には、摩耗したタイヤでは踏み込み端や蹴り出し端などの接地端におけるトレッド径方向の変形速度が新品のタイヤよりも大きいことがわかった。この理由は、摩耗したタイヤはトレッドゴムが少ないため、トレッドの面外曲げ変形剛性が低くなっていることが影響していると考えられる。
そこで、タイヤトレッド部に加速度センサを取り付けて、タイヤトレッドの接地端または上記接地端の近傍のタイヤ径方向の変形速度の指標を計測し、この変形速度の指標をタイヤの摩耗の推定メジャーとして用いるようにすれば、タイヤの摩耗の度合いを精度よくかつ安定して推定することができる。
【００１３】
ところで、上記変形速度の指標を用いて推定される摩耗の度合いの推定精度は、加速度や操舵、すなわち、タイヤに入力する前後力や横力の影響を受ける。これは、前後力や横力によりタイヤの接地面が前後に移動したり、捩れたりすると同時に、接地面に滑りによる振動が発生することで、接地端の変形が定常走行状態と変わってしまうことに起因している。
ある程度以下の入力に対しては、踏み側と蹴り側の変形速度の指標の平均値を用いることにより、前後力や横力の影響を受けにくくすることができる。しかし、入力が大きくなると、摩耗の度合いの推定値にずれが生じてくる。したがって、入力が大きい走行状態のデータは誤差要因（ノイズ）となるので、使わない方がよい。
タイヤの摩耗はサーキット走行をしない限りは、ゆっくりとした変化であるので、摩耗データを常時検出する必要はなく、定常走行以外の状態で計測しなくても問題はない。むしろ、確実に定常走行状態である場合のみ計測することが望ましい。
【００１４】
タイヤの定常走行状態は、タイヤ内で、すなわち、タイヤの挙動から簡便に判断することが必要である。上記タイヤの摩耗の度合いを推定するために用いた加速度センサから出力されるタイヤトレッドの径方向加速度の時系列波形（以下、径方向加速度波形という）について検討したところ、タイヤに前後力や横力が入力した場合には、上記径方向加速度波形に以下のような特徴が出現することがわかった。
第１の特徴は、接地面外の前後の膨出点レベル、すなわち、タイヤトレッドの踏み込み端の前方に現れる膨出点（前側膨出点）の加速度レベルと蹴り出し端の後方に現れる膨出点（後側膨出点）の加速度レベルとが相対的に変化することである。
また、第２の特徴は、タイヤ接地面の後方にタイヤの滑りに起因する高周波振動が発生することである。
【００１５】
したがって、タイヤトレッド部に加速度センサを配置して径方向加速度波形を抽出し、この径方向加速度波形に出現する膨出点の加速度レベルもしくはタイヤ接地面後方の高周波振動の振動レベルを検出することにより、タイヤの走行状態が、タイヤに前後力及び横力が入力していない定常走行状態か否かを推定することができる。
【００１６】
すなわち、本発明は、タイヤトレッド部に配置された加速度センサから出力されるタイヤ径方向の加速度信号の時系列波形から、タイヤトレッドの踏み込み端の側の膨出点である前側膨出点または前記前側膨出点近傍の出力レベルである前側膨出点レベルと蹴り出し端側の膨出点である後側膨出点または前記後側膨出点近傍の出力レベルである後側膨出点レベルとを検出するとともに、前記２つの膨出点レベルを比較して、タイヤの走行状態が定常走行状態であるか否かを推定するようにしたので、タイヤに前後力や横力が入力していることをタイヤ内で確実に推定できる。したがって、タイヤの走行状態が定常走行状態であるか否かを、システムを複雑にすることなく、精度よく推定することができる。
【００１７】
また、タイヤトレッド部に配置された加速度センサから出力されるタイヤ径方向の加速度信号の時系列波形から、タイヤ接地面後方の特定周波数範囲の振動レベルを検出し、前記検出された特定周波数範囲の振動レベルに基づいて、タイヤの走行状態が定常走行状態であるか否かを推定しても、タイヤに前後力や横力が入力しているか否かを推定できる。  
【００１８】
また、タイヤトレッド部に配置された加速度センサから出力されるタイヤ径方向の加速度信号の時系列波形から、タイヤ接地面前方とタイヤ接地面後方の特定周波数範囲の振動レベルをそれぞれ検出し、前記２つの振動レベルを比較して、タイヤの走行状態が定常走行状態であるか否かを推定することも可能である。これにより、路面の凹凸などの外乱の影響を排除できるので、タイヤ接地面後方の振動レベルのみを用いた場合に比較して、タイヤの走行状態の推定精度を更に向上させることができる。
【００１９】
また、タイヤへの前後力や横力の入力を高周波振動の振動レベルを用いて検出する際には、前記振動レベルを、２００Ｈｚ以上１００００Ｈｚ以下の周波数範囲の中から選択される特定周波数範囲の振動レベルとすれば、前後力や横力の入力を確実に検出できるので、タイヤの走行状態の推定精度を更に向上させることができる。
なお、前記膨出点レベル情報と前記特定周波数範囲の振動レベル情報とを組み合わせて使用することにより、定常走行状態の推定をより確実に行うことができる。
更に、前記加速度信号の時系列波形、または、前記時系列波形の時間微分波形または時間積分波形に出現するピークが発生した時間から、タイヤが１回転した後に同じ位置にピークが発生するまでの経過時間を計測し、この計測された時間を当該タイヤの回転時間とするとともに、この回転時間を用いて膨出点レベルもしくは振動レベルを補正すれば、速度の影響をなくすことができるので、前後力や横力の入力をより確実に検出できる。
【００２０】
また、本発明のタイヤ走行状態推定装置を、タイヤトレッド部に装着されてタイヤ径方向の加速度を検出する加速度センサと、前記検出された加速度の時系列波形から、タイヤトレッドの踏み込み端の側の膨出点である前側膨出点または前記前側膨出点近傍の出力レベルである前側膨出点レベルと蹴り出し端側の膨出点である後側膨出点または前記後側膨出点近傍の出力レベルである後側膨出点レベルとを検出する膨出点レベル検出手段と、前記２つの膨出点レベルを比較する比較手段と、前記比較結果に基づいて、タイヤの走行状態が定常走行状態であるか否かを推定する定常走行状態推定手段とから構成すれば、タイヤの走行状態が定常走行状態であるか否かを確実に推定できる。
【００２１】
また、本発明のタイヤ走行状態推定装置を、タイヤトレッド部に装着されてタイヤ径方向の加速度を検出する加速度センサと、前記検出された加速度の時系列波形から、タイヤトレッドの接地面前方の振動レベルと接地面後方の振動レベルであって、かつ、２００Ｈｚ以上１００００Ｈｚ以下の周波数範囲の中から選択される特定周波数範囲の振動レベルを検出する振動レベル検出手段と、前記検出されたタイヤトレッドの接地面前後の振動レベルを比較する比較手段と、前記比較結果に基づいて、タイヤの走行状態が定常走行状態であるか否かを推定する定常走行状態推定手段とから構成しても、同様の効果を得ることができる。
【００２２】
また、タイヤトレッド部に配置された加速度センサから出力されるタイヤ径方向の加速度信号の時系列波形を微分した径方向加速度波形のピークの大きさから、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算出し、この算出された変形速度の指標に基づいて、当該タイヤの摩耗を検出する際に、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のタイヤ走行状態推定方法により、タイヤの走行状態が、タイヤに前後力や横力が入力していない定常走行状態であると推定されたときにのみ、当該タイヤの摩耗を検出するようにすれば、前後力や横力の入力による誤差をなくすことができるので、摩耗の度合いを安定的に推定することができる。
【００２３】
タイヤの摩耗の度合いを推定するタイヤ摩耗推定装置を、請求項６または請求項７に記載の定常走行状態推定装置と、定常走行状態推定装置に設けられた加速度センサから出力される加速度の時系列波形を微分して径方向加速度の微分波形を演算する加速度微分波形演算手段と、前記径方向加速度の微分波形のピークの大きさから、タイヤ接地端部またはタイヤ接地端部近傍のタイヤ径方向の変形速度の指標を計測する変形速度指標計測手段と、前記計測された変形速度の指標に基づいて、当該タイヤの摩耗の度合いを推定する摩耗推定手段とを備え、前記摩耗推定手段が、前記定常走行状態推定装置の定常走行状態推定手段がタイヤが定常走行状態であると推定した場合にのみ、当該タイヤの摩耗の度合いを推定する構成とすれば、摩耗の度合いを安定的に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るタイヤ摩耗推定システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図２】加速度センサの取付け例を示す図である。
【図３】加速度センサで検出したタイヤ径方向加速度波形を示す図である。
【図４】定常走行状態、制動力付与時、及び、駆動力付与時における径方向加速度波形を示す図である。
【図５】タイヤに入力する前後力と膨出点レベル比との関係を示す図である。
【図６】スリップ角と膨出点レベル比との関係を示す図である。
【図７】径方向加速度の微分波形の一例を示す図である。
【図８】接地時間比と基準化変形速度指標との関係を示す図である。
【図９】制動力を付与した時の接地時間比と基準化変形速度指標との関係を示す図である。
【図１０】本実施の形態２に係るタイヤ摩耗推定システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図１１】定常走行状態と制動力付与時の径方向加速度波形を示す図である。
【図１２】バンドパスフィルタ通過前後の径方向加速度波形を示す図である。
【図１３】タイヤに入力する前後力と振動レベル比との関係を示す図である。
【図１４】スリップ角と振動レベル比との関係を示す図である。
【図１５】荷重負荷時におけるタイヤの外形変化を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
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システムの構成を示す機能ブロック図である。タイヤ摩耗推定システムは、タイヤの走行状態が、タイヤに前後力及び横力が入力していない定常走行状態であるか否かを推定する定常走行状態推定装置１０と、タイヤの摩耗の度合いを推定するタイヤ摩耗推定装置２０とを備える。
定常走行状態推定装置１０は加速度センサ１１と、径方向加速度波形抽出手段１２と、膨出点レベル検出手段１３と、膨出点レベル比算出手段１４と、第１の記憶手段１５と、定常走行状態推定手段１６とを備える。
タイヤ摩耗推定装置２０は、加速度センサ１１と、径方向加速度波形抽出手段１２と、加速度微分波形演算手段２２と、変形速度算出手段２３と、回転時間算出手段２４と、接地時間算出手段２５と、接地時間比算出手段２６と、基準化変形速度指標算出手段２７と、第２の記憶手段２８と、タイヤ摩耗推定手段２９とを備える。
なお、加速度センサ１１と径方向加速度波形抽出手段１２とは、定常走行状態推定装置１０とタイヤ摩耗推定装置２０の共通の構成要素である。
【００２６】
本例では、一個の加速度センサ１１の出力から、タイヤの走行状態と摩耗の度合いの両方を推定する。
加速度センサ１１はタイヤトレッド部に入力する加速度を検出するセンサで、この加速度センサ１１が本発明のタイヤ摩耗推定システムのセンサ部１０Ａを構成し、径方向加速度波形抽出手段１２から定常走行状態推定手段１６までの各手段が第１の演算部１０Ｂを構成し、加速度微分波形演算手段２２からタイヤ摩耗推定手段２９までの各手段が第２の演算部２０Ｂを構成する。
本例では、図２に示すように、加速度センサ１１を、タイヤ１のインナーライナー部２の内面側のタイヤ幅方向中心に、その検出方向がタイヤ径方向になるように配置し、タイヤトレッド（以下、トレッドという）３に作用するタイヤ径方向加速度を検出する。
また、第１及び第２の演算部１０Ｂ，２０Ｂもタイヤ１内に搭載されている。
【００２７】
タイヤ摩耗推定手段２９の判定結果を、車体側に設けられた図示しない車両制御装置に送信する構成としては、例えば、図２に示すように、インナーライナー部２もしくはホイール４に送信器１１Ｆを設置すればよい。このとき、送信器１１Ｆと同一基板上に第１及び第２の演算部１０Ｂ，２０Ｂを設けるとともに、加速度センサ１１と前記基板とを同一のケースに収納すれば、不要な配線をなくすことができるので好ましい。なお、第１及び第２の演算部１０Ｂ，２０Ｂをタイヤ１側の送信機１１Ｆとは異なる基板上に設けてもよい。  
【００２８】
径方向加速度波形抽出手段１２は加速度センサ１１で検出されたトレッド３に作用するタイヤ径方向加速度（以下、径方向加速度という）の時系列波形を抽出する。
図３は、インナーライナー部２のタイヤ幅方向中心に加速度センサ１１が取り付けられた、サイズが２０５／６５Ｒ１５の夏用タイヤを、速度４０ｋｍ／ｈｒ、荷重５ｋＮ、内圧２３０ｋＰａの条件で、フラットベルト試験機上で走行させたときに加速度センサ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。
加速度の値がプラスの場合にはタイヤ外側に加速度が発生しており、マイナスの場合にはタイヤ中心方向に加速度が発生している。この加速度は、トレッド３が径方向に受けている力にほぼ比例して発生しているので、径方向の変形量の指標である。
同図において、点Ｐf，Ｐkは、それぞれ、タイヤ１の２つの接地端である踏み込み端と蹴り出し端に対応している。径方向加速度波形のプラス側の２つのピークを示す点ｐf，ｐk近傍は接地面外であり、トレッド３がタイヤ外側に変形するような力を受けていることから、２つのピークｐf，ｐkは膨出点のピークである。
加速度波形の前側、すなわち、時間的に先に現れるピークｐfがタイヤトレッドの踏み込み端の側の膨出点である前側膨出点のピークで、時間的に後に現れるピークｐkがタイヤトレッドの蹴り出し端の側の膨出点である後側膨出点のピークである。
【００２９】
膨出点レベル検出手段１３は、径方向加速度波形の２つの膨出点における加速度の大きさである膨出点レベルをそれぞれ検出する。
図４は、定常走行状態、制動力１．５ｋＮ付与時、及び、駆動力１．５ｋＮ付与時における径方向加速度波形を示す図である。速度は全て４０ｋｍ／ｈｒであり、前後力以外の条件は同一である。ここでは、径方向加速度波形を見やすくするため、低い周波数（２００Ｈｚ）設定のローパスフィルタをかけている。
制動力が作用すると、接地面はタイヤの中心から車両走行方向の後方へ移動する。これにより、タイヤトレッドの踏み込み端の前方に現れる膨出点（前側膨出点）での加速度レベルが小さくなり、蹴り出し端の後方に現れる膨出点（後側膨出点）での加速度レベルが大きくなる。逆に、駆動時には、前側膨出点での加速度レベルが大きくなり、後側膨出点での加速度レベルが小さくなる。
そこで、これらのピークのレベル差や比を算出し、予め設定した閾値と比較することにより、タイヤが定常走行状態であるか否かを推定することができる。
【００３０】
膨出点レベル比算出手段１４は、上記検出された後側膨出点レベルの前側膨出点レベルに対する比を算出する。タイヤトレッドの踏み込み端の前方に現れる膨出点（前側膨出点）での加速度レベルを前側膨出点レベルＡfとし、蹴り出し端の後方に現れる膨出点（後側膨出点）での加速度レベルを後側膨出点レベルＡkとすると、膨出点レベル比はＰa＝（Ａk／Ａf）と表わせる。
定常走行状態推定手段１６では、膨出点レベル比算出手段１４で算出された膨出点レベル比Ｐaと第１の記憶手段１５に記憶された前後力マップ１５Ｆやスリップ角マップ１５Ｓに基づいて、タイヤの状態が、タイヤに前後力もしくは横力が入力していない定常走行状態であるか否かを推定する。
【００３１】
前後力マップ１５Ｆは、制動力または駆動力がかかった時のタイヤに入力する前後力と膨出点レベル比Ｐa＝（Ａk／Ａf）との関係を示すマップで、これをグラフで表すと、例えば、図５に示すようになる。（＋）の前後力は駆動時の前後力であり、（−）の前後力は制動時の前後力である。このグラフから、前後力と膨出点レベル比Ｐaとはほぼ直線関係にあることがわかる。したがって、上記膨出点レベル比Ｐaの大きさに上，下２つの閾値を設け、算出された膨出点レベル比Ｐaが上，下２つの閾値の間にあるか否かを調べ、タイヤに前後力が入力しているか否かを推定することができる。なお、上記グラフは、試験タイヤとして新品を用いたときの結果であるが、摩耗品を用いても同様の結果となっている。
【００３２】
一方、横力が入力しているか否かについては、スリップ角θで評価する。スリップ角θは車両の進行方向と車輪の転動方向との成す角で、タイヤ１に横力が入力するとスリップ角θが大きくなる。
スリップ角マップ１５Ｓは、スリップ角θと膨出点レベル比Ｐa＝（Ａk／Ａf）との関係を示すマップで、これをグラフで表すと、例えば、図６に示すようになる。このように、スリップ角と膨出点レベル比Ｐaとの関係もほぼ直線関係にある。したがって、スリップ角についても、上記膨出点レベル比Ｐaの大きさに上，下２つの閾値を設け、算出された膨出点レベル比Ｐaが上，下２つの閾値の間にあるか否かを調べ、タイヤに横力が入力しているか否かを推定することができる。
なお、スリップ角θの代わりに、横力と膨出点レベル比Ｐaとの関係を示すマップを準備し、タイヤに横力が入力しているか否かを推定するようにしてもよい。
上記図５及び図６から、膨出点レベル比Ｐaについては、前後力、横力ともに、ほぼ同様の影響度となっているが、タイヤに応じて影響度の大きい方の結果を踏まえて、適宜、定常／非定常走行状態の閾値を設定するようにすれば、安定的に、定常走行中のデータを収集することができる。換言すれば、定常走行状態でない状態のデータを確実に除外することができる。また、必ずしも全ての定常走行状態のデータを使う必要はないので、閾値については、タイヤに応じて適宜設定すればよい。
【００３３】
一方、加速度微分波形演算手段２２は、径方向加速度波形抽出手段１２で抽出された径方向加速度の時系列波形を時間微分して径方向加速度の微分波形を求める。
図７は、径方向加速度の微分波形の一例を示す図で、径方向加速度の微分波形には、２つのピークが出現する。微分波形の前側、すなわち、時間的に先に現れる点Ｐfで示すピークが踏み込み端側の微分ピーク値で、時間的に後に現れる点Ｐkが蹴り出し端の微分ピーク値である。
変形速度算出手段２３では、踏み込み端側の微分ピーク値を検出してこれを踏み込み端側におけるトレッドの変形速度Ｖtfとし、蹴り出し端側の微分ピーク値を検出してこれを蹴り出し端側におけるトレッドの変形速度Ｖtkとすることで、各接地端における変形速度を算出する。
【００３４】
ところで、加速度レベルは速度に大きく影響される。タイヤ内面の径方向加速度は遠心力、すなわち、速度の２乗に比例する。そこで、検出した加速度レベルに対して、速度による影響を小さくする補正を行うことが好ましい。
この場合も、速度に関連する情報を車両側ではなく、タイヤ側で検出することが好ましい。そこで、加速度センサで計測したタイヤ径方向加速度波形からタイヤ回転時間を算出し、この情報に基づき振動レベルを補正することで速度による影響を小さくすることができる。
【００３５】
具体的には、タイヤ径方向加速度波形、または、これらの時間微分や時間積分の波形において、あるピークが発生する時間を基準とし、そのタイヤの一回転後の同じ位置のピークが発生するまでの経過時間を計測し、これを回転時間とする。例えば、タイヤ径方向加速度波形の時間微分波形では、後方の接地端（蹴り出し側接地端）のピークレベルが大きいので、このピークを使うことで安定した回転時間計測を行うことができる。
これにタイヤ一周あたりの進行距離を掛け合わせるとタイヤ速度になる。したがって、計測された加速度の大きさを上記タイヤ速度の２乗で除すことによって、加速度の大きさを基準化すれば、速度の影響を適正に補正することができる。
他の手法としては、タイヤの回転速度はタイヤの回転時間と反比例の関係にあるので、加速度の大きさに回転時間の２乗を乗じて基準化してもよい。
【００３６】
回転時間算出手段２４では、上記２つのピークのうちの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Ｔr＝Ｔ2−Ｔ1を算出する。この時間差Ｔrが当該タイヤの一周に要する回転時間である。以下、上記Ｔrを回転時間という。
接地時間算出手段２５は、トレッド３の接地端における変形に対応する２つのピーク間の時間である接地時間Ｔtを算出する。
接地時間比算出手段２６は、上記接地時間Ｔtを上記回転時間Ｔrで除算して接地時間比を算出する。本例では、上記接地時間比を接地長の指標Ｌtとしており、荷重などの影響を補正するために用いている。
【００３７】
基準化変形速度指標算出手段２７は、上記変形速度算出手段２３で算出された踏み込み端側及び蹴り出し端側の変形速度Ｖtf，Ｖtkを上記回転時間算出手段２４で算出した回転時間Ｔrの情報を用いてそれぞれ基準化して、踏み込み端側の基準化変形速度Ｖntfと蹴り出し端側の基準化変形速度Ｖntkとを算出するとともに、上記踏み込み端側の基準化変形速度Ｖntfと蹴り出し端側の基準化変形速度Ｖntkとを平均化して、基準化した変形速度の指標（基準化変形速度指標）Ｖntを算出する。なお、本例では、微分波形のピーク値である変形速度に回転時間の３乗を掛け合わせている。
第２の記憶手段２８は、予め求めた、タイヤの摩耗の度合いＭごとの、基準化された変形速度の指標Ｖnt（Ｍ）と接地長の指標Ｌt（Ｍ）との関係を示すＶ（Ｍ）−Ｌマップ２８Ｍを記憶する。
【００３８】
タイヤ摩耗推定手段２９は、定常走行状態推定手段１６が、タイヤの状態が、タイヤに前後力が入力していない定常走行状態であると判定した時に、タイヤの摩耗の度合いを推定する。具体的には、基準化変形速度指標算出手段２７で算出した基準化変形速度指標Ｖntと接地時間比算出手段２６で算出した接地長の指標Ｌtと、Ｖ（Ｍ）−Ｌマップ２８Ｍとから、当該タイヤの摩耗の度合いＭを推定する。
【００３９】
次に、本実施の形態に係るタイヤ摩耗推定方法について説明する。
まず、定常走行状態推定装置１０を用いて、タイヤに前後力及び横力が入力していない定常走行状態であるか否かを推定する。
まず、加速度センサ１１により検出されたトレッド３の変形に伴って変形する上記インナーライナー部２の内面のタイヤ径方向の加速度信号から径方向加速度波形を抽出する。
【００４０】
次に、径方向加速度波形から前側膨出点ｐfにおける加速度の大きさである前側膨出点レベルＡfと後側膨出点ｐkにおける加速度の大きさである後側膨出点レベルＡkとをそれぞれ検出する。そして、上記検出された後側膨出点レベルの前側膨出点レベルに対する比である膨出点レベル比Ｐa＝（Ａk／Ａf）を求め、この膨出点レベル比Ｐaと前後力マップ１５Ｆもしくはスリップ角マップ１５Ｓとから、タイヤの状態が、タイヤに前後力や横力が入力していない定常走行状態であるか否かを推定する。この推定結果は、タイヤ摩耗推定装置２０に送られる。
【００４１】
タイヤ摩耗推定装置２０では、タイヤの状態が定常走行状態であると推定した場合のみ、タイヤの摩耗度合いを推定する。  
以下、タイヤ摩耗推定装置２０を用いてタイヤの摩耗度合いを推定する方法について説明する。
まず、定常走行状態推定装置１０の径方向加速度波形抽出手段１２で抽出された径方向加速度波形を微分した値の時系列波形である微分波形を演算にて求める。
【００４２】
次に、上記微分波形の２つのピークＰf，Ｐkの値（以下、微分ピーク値という）Ｖtf，Ｖtkをそれぞれ算出して、これらのデータを、踏み込み端側及び蹴り出し端側におけるトレッドの変形速度Ｖtf，Ｖtkとする。
なお、ピーク検出においては、加速度センサ１１の感度にもよるが、適度なローパスフィルタを掛けてからピーク検出する方がデータが安定する。すなわち、より安定した摩耗推定をすることができる。また、上記ピークＰf，Ｐk間の時間間隔はタイヤの回転速度によって大きく変化する。そこで、上記ローパスフィルタの周波数をタイヤの回転速度に応じて変える方が、各速度における波形形状を同様にすることができるので、より安定した推定を行うことができる。また、変形速度としては、上記ピーク値の代わりに、ピーク近傍の特定範囲の微分値、特に、上記ピークを中心としたピーク周辺の微分値を平均化したものを用いてもよい。
【００４３】
一方、上記微分波形から蹴り出し端側のピークＰkが現れた時間Ｔ1と、タイヤ１が１回転して、上記蹴り出し端側のピークＰkが再び現れるまでの時間Ｔ2との時間差Ｔrを算出し、このデータを当該タイヤ１の回転時間Ｔrとする。なお、タイヤ１の回転時間Ｔrは踏み込み端側のピークＰfを用いても算出してもよい。
更に、上記２つのピークＰf，Ｐkの時間間隔Ｔtを算出し、このデータを当該タイヤの接地時間Ｔtとする。
このように、本例では、加速度センサ１１により検出したタイヤ径方向の加速度から、トレッド３の変形速度Ｖtf，Ｖtkと当該タイヤ１の回転時間Ｔrと、当該タイヤの接地時間Ｔtとを算出し、これらの値を用いて基準化変形速度指標Ｖntを算出する。
【００４４】
次に、基準化変形速度指標Ｖntの算出方法について説明する。
摩耗量だけでなく、摩耗形状の影響も含めて検討すべく、以下の４種類の試験タイヤを準備した。なお、言うまでもなく、市場における摩耗形状にはバラツキがあり、摩耗形状が異なっても推定誤差が小さいことが重要である。
試験タイヤ１は新品タイヤで、図２に示す周方向溝５の溝深さは約８ｍｍである。
試験タイヤ２は周方向溝５の残溝深さが約４ｍｍで、かつ、ショルダー部６が摩耗気味のタイヤである。
試験タイヤ３は周方向溝５の残溝深さが約４ｍｍで、センター部７が摩耗気味で、ショルダー部６は残っている形態のタイヤである。
試験タイヤ４は周方向溝５の残溝深さが約２ｍｍで、スリップサインに近いレベルまでほぼ均等に摩耗したタイヤである。
【００４５】
上記４種類の試験タイヤを用い、荷重を５ｋＮとし、速度４０ｋｍ／ｈｒにおける加速度を検出し、加速度の時間微分値を算出し、ピークレベルを変形速度の指標とした。踏み込み端側の変形速度をＶrfとし、蹴り出し端側の変形速度をＶtkとする。本例では、各変形速度Ｖrf，Ｖtkを回転時間算出手段２４で算出した回転時間Ｔrを用いて基準化した基準化変形速度Ｖntf，Ｖntkをそれぞれ算出した後、下記の式（１）を用いて平均基準化変形速度を算出し、これを基準化変形速度指標Ｖntとした。
Ｖnt＝（｜Ｖntf｜＋｜Ｖntk｜）/２  ……  （１）
なお、加速度は速度の２乗に比例するが、加速度の微分値である変形速度は、速度の３乗に比例する。すなわち、変形速度はタイヤの回転時間Ｔrの３乗に反比例する。本例では、下記の式（２），（３）を用いて上記基準化変形速度Ｖntf，Ｖntkを算出する。
Ｖntf＝Ｖtf・Ｔr3  ……   （２）
Ｖntk＝Ｖtk・Ｔr3  ……   （３）
このように、基準化変形速度指標Ｖntとして、踏み込み端側と蹴り出し端側の平均値である平均基準化変形速度を用いれば、タイヤ１に入力する前後力や横力の影響を受けにくくなるので、前後力や横力が大きい場合を除けば、安定した推定を行うことができる。なお、基準化変形速度指標Ｖntの算出にＶntf，Ｖntkの絶対値を用いたのは、トレッドの変形速度Ｖtの符号が踏み込み端側と蹴り出し端側とで正負逆になるからである。
【００４６】
摩耗形状や荷重が変わると撓み量が変わるので、基準化変形速度指標Ｖntの値も変化する。本例では、これらの影響を少なくするため、接地長の指標Ｌtの情報も推定に使用する。具体的には、接地時間Ｔtを回転時間算出手段２４で算出された回転時間Ｔrで除算して得られる接地時間比Ｒ＝（Ｔt／Ｔr）を接地長の指標Ｌtとする。
【００４７】
タイヤ摩耗を推定する際に、上記接地長の指標Ｌtのデータと上記基準化変形速度指標Ｖntのデータと、タイヤの摩耗の度合いＭごとの、基準化された変形速度の指標Ｖnt（Ｍ）と接地長の指標Ｌt（Ｍ）との関係を示すＶ（Ｍ）−Ｌマップ２８Ｍとを用いる。
図８は、タイヤ摩耗の推定に使用するＶ（Ｍ）−Ｌマップ２８Ｍの一例を示す図で、横軸は接地長の指標Ｌtである接地時間比Ｒ、縦軸は、基準化変形速度指標Ｖntである。
このＶ（Ｍ）−Ｌマップ２８Ｍを作成するために用いたタイヤは、上記４種類の試験タイヤ（試験タイヤ１〜４）で、ここでは荷重を３〜７ｋＮまで変化させている。同図から、接地時間比Ｒと基準化変形速度指標Ｖntとの関係を示すラインが摩耗量ごとに分かれていることがわかる。
したがって、接地時間比Ｒと基準化変形速度指標Ｖntとを比較する、すなわち、グラフをマップとして準備しておくことにより、荷重の影響を受けることなく、摩耗の度合いＭを推定することができる。また、上記のグラフでは、「試験タイヤ２」と「試験タイヤ３」のタイヤのように、摩耗形状が異なる２本のラインもほぼ近い値となっているので、摩耗形状が異なっていても、摩耗の度合いＭを安定して推定できることがわかる。
【００４８】
このように、接地長の指標Ｌtを用いることにより、例えば、ショルダー落ちやセンター摩耗といった摩耗形状が異なる場合でも、摩耗の度合いＭを精度良く推定することができる。すなわち、タイヤ摩耗推定手段２９にて、基準化変形速度指標算出手段２７で算出した基準化変形速度指標をＶnt、接地時間比算出手段２６で算出した接地長の指標をＬtとしたとき、（Ｌt，Ｖnt）が、上記Ｖ（Ｍ）−Ｌマップ２８Ｍの、摩耗の度合いＭにより異なる複数のラインのうちのどのライン上に乗るか、あるいは、上記複数のラインのうちのどのラインとどのラインとの間にあるか調べれば、当該タイヤの摩耗の度合いＭを精度よく推定することができる。
【００４９】
図９は、図８で示した各タイヤを、制動力１．５ｋＮを付与しながら検出したときの結果を示す図で、参考として、図８の結果も併せて載せている（図８の結果は破線で示してある）。
上記制動力により、タイヤに（−）の前後力が入力すると、各ラインはそれぞれ下方にシフトしている。すなわち、前後力が入力していない状態に比較して、いずれも基準化変形速度指標Ｖntが小さくなっていることがわかる。このように、制動力をかけた場合、すなわち、タイヤに前後力が入力したときに摩耗推定を行うと、誤差が大きくなる。駆動力が付与された時も同様で、ある程度大きな入力になると、図９とは反対側にラインがシフトする。
更には、横力についても、ある程度大きな入力になるとラインがずれてしまうので、これらの非定常な走行状態では、摩耗推定は行わず、定常走行中のみ摩耗推定を行うようにすれば、精度の高い摩耗推定を行うことができる。
本例のタイヤ摩耗推定装置２０では、定常走行状態推定装置１０において、タイヤの状態が、タイヤに前後力や横力が入力していない定常走行状態であると推定した場合のみ、タイヤの摩耗度合いを推定しているので、精度の高い摩耗推定を行うことができる。
【００５０】
このように本実施の形態１では、タイヤ１のインナーライナー部２に加速度センサ１１を設けてトレッド３のタイヤ径方向の加速度を検出して、タイヤ径方向加速度の時系列波形を抽出し、この径方向加速度波形から前側膨出点ｐfにおける加速度の大きさである前側膨出点レベルＡfと後側膨出点ｐkにおける加速度の大きさである後側膨出点レベルＡkとをそれぞれ検出した後、これらの比である膨出点レベル比Ｐa＝（Ａk／Ａf）を算出し、この膨出点レベル比Ｐaと、予め求めておいた前後力マップ１５Ｆもしくはスリップ角マップ１５Ｓとから、タイヤの状態が、タイヤに前後力や横力が入力していない定常走行状態であるか否かを推定するようにしたので、タイヤが定常走行状態にあるか否かを、タイヤ内において精度良く推定することができる。また、タイヤの状態が定常走行状態である場合のみ、タイヤの摩耗度合いを推定するようにしたので、タイヤ摩耗推定を安定して行うことができる。
すなわち、定常走行状態の推定時に抽出した径方向加速度波形の微分波形に現れるトレッド３の踏み込み端側と蹴り出し端側のピークＰf，Ｐkのレベルをそれぞれ算出してこれを当該タイヤのトレッドの変形速度Ｖtf，Ｖtkとし、この変形速度Ｖtf，Ｖtkから当該タイヤの摩耗の度合いを推定するようにしたので、タイヤの摩耗を精度よく推定することができる。
【００５１】
このとき、上記蹴り出し端側ピークＰkの周期からタイヤの回転時間Ｔrを、踏み込み端側のピークＰfと蹴り出し端側のピークＰkとの時間差から接地時間Ｔtを求めてから、上記踏み込み端側及び蹴り出し端側の変形速度Ｖtf，Ｖtkを回転時間Ｔrの情報を用いてそれぞれ基準化した踏み込み端側基準化変形速度Ｖntfと蹴り出し端側基準化変形速度Ｖntkとの絶対値の平均から基準化変形速度指標Ｖntを算出するとともに、上記接地時間Ｔtを上記回転時間Ｔrで除算した接地時間比を接地長の指標Ｌtとし、上記基準化変形速度指標Ｖntと上記接地長の指標Ｌtと、予め求めておいた基準化変形速度指標Ｖntと接地長の指標Ｌtとの関係を示すＶ（Ｍ）−Ｌマップ２８Ｍとから、当該タイヤの摩耗の度合いＭを推定するようにしたので、タイヤの摩耗形状が異なった場合や荷重や速度が変動した場合でも、タイヤの摩耗を精度よく推定することができる。
【００５２】
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システムの構成を示す機能ブロック図で、同図において、３０は定常走行状態推定装置、２０はタイヤ摩耗推定装置である。
定常走行状態推定装置３０は、加速度センサ１１と、径方向加速度波形抽出手段１２と、振動レベル検出手段３３と、振動レベル比算出手段３４と、第３の記憶手段３５と、定常走行状態推定手段３６とを備える。
なお、同図の符号３０Ｂは実施の形態１の第１演算部１０Ｂに対応する演算部で、本例の定常走行状態推定装置３０の構成要素である加速度センサ１１と径方向加速度波形抽出手段１２、及び、タイヤ摩耗推定装置２０は、実施の形態１と同一構成であるので、その説明を省略する。
【００５３】
振動レベル検出手段３３は、加速度センサ１１で検出され径方向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タイヤトレッドの接地面前方と接地面後方の特定周波数帯域の振動レベルをそれぞれ検出する。ここで、接地面前方とは、図３で示した径方向加速度波形の踏み込み端Ｐfと蹴り出し端Ｐkの中間点よりも前方を指し、接地面後方とは、上記中間点よりも後方を指す。
図１１(ａ)，（ｂ）はそれぞれ定常走行状態と制動力１．５ｋＮ付与時のタイヤ径方向加速度の時系列波形（径方向加速度波形）を示す図である。速度は全て４０ｋｍ／ｈｒであり、前後力以外の条件は同一である。ここでは、径方向加速度波形中に高周波振動が含まれていることを示すためにローパスフィルタをかけていない。図からわかるように、前後力がかかることによって、接地面後方領域に高周波振動が発生していることがわかる。
【００５４】
接地面後方領域に発生する高周波振動は、タイヤ接地面で発生する滑りに起因する振動であると考えられる。  
従来、タイヤの滑りの指標としては、タイヤ速度（ｒω；ｒはタイヤ半径、ωはタイヤの回転角速度）と車速（路面速度）との差を車速で除した値であるスリップ率、あるいは、車両の進行方向と車輪の転動方向との成す角であるスリップ角が用いられている。スリップ率が高いか、あるいは、スリップ角が大きくなるにつれ、接地面での粘着域が減少し、接地面後方部から滑り域が増大してくる。このような現象を検討した結果、タイヤ接地面の後方に上記滑りに起因する高周波振動が発生することが判明した。
【００５５】
したがって、図１１（ｂ）に示した高周波振動レベルを定量化することによって、定常／非定常走行の推定を行うことができる。但し、後方（蹴り出し端側）の振動レベルは路面粗さなどの影響を受けるので、本例では、同様に路面粗さなどの影響を受ける前方（踏み込み側）の振動レベルについても検出し、これらを比較することで、定常／非定常走行の推定を行う。すなわち、振動レベル検出手段３３では、接地面前方の振動レベルと接地面後方の振動レベルの両方を検出する。そのため、振動レベル検出手段３３では、上記径方向加速度波形にカットオフ周波数が５００Ｈｚと２ｋＨｚのバンドパスフィルタをかけて、上記接地面前方の振動レベルと接地面後方の振動レベルとを検出する。
図１２(ａ)，（ｂ）はそれぞれバンドパスフィルタをかける前の径方向加速度波形とバンドパスフィルタをかけた後の径方向加速度波形を示す図で、図１２（ｂ）の径方向加速度波形を踏み込み端から前方の前方領域Ｚfと蹴り出し端よりも後方の後方領域Ｚkとに切り分け、それぞれの領域Ｚf，ＺkでのＲＭＳ平均値を算出し、このＲＭＳ平均値をそれぞれ前側振動レベルＢf，後側振動レベルＢkとする。
【００５６】
振動レベル比算出手段３４は、後側振動レベルＢkの前側振動レベルＢfに対する比である振動レベル比Ｐb＝（Ｂk／Ｂf）を算出する。
定常走行状態推定手段３６では、振動レベル比算出手段３４で算出された振動レベル比Ｐbと第３の記憶手段３５に記憶された前後力マップ３５Ｆやスリップ角マップ３５Ｓに基づいて、タイヤの状態が、タイヤに前後力もしくは横力が入力していない定常走行状態であるか否かを推定する。
【００５７】
前後力マップ３５Ｆは、制動力または駆動力がかかった時のタイヤに入力する前後力と振動レベル比Ｐb＝（Ｂk／Ｂf）との関係を示すマップで、これをグラフで表すと、例えば、図１３に示すようになる。振動レベル比Ｐbは前後力により大きく変化しているので、振動レベル比Ｐbを確認することで、定常走行状態であるか否かを推定することができる。
一方、スリップ角マップ３５Ｓは、スリップ角θと振動レベル比Ｐb＝（Ｂk／Ｂf）との関係を示すマップで、これをグラフで表すと、例えば、図１４に示すようになる。この図は、上記径方向加速度波形にカットオフ周波数が２ｋＨｚと５ｋＨｚのバンドパスフィルタをかけて、上記接地面前方の振動レベルと接地面後方の振動レベルとを検出したものである。振動レベル比Ｐbはスリップ角によっても大きく変化しているので、この振動レベル比Ｐbを確認することで、定常走行状態であるか否かを推定することができる。
定常走行状態推定手段３６では、第３の記憶手段３５に記憶された前後力マップ３５Ｆもしくはスリップ角マップ３５Ｓを参照して、上記算出された振動レベル比Ｐb＝（Ｂk／Ｂf）から、タイヤの状態が、タイヤに前後力や横力が入力していない定常走行状態であるか否かを推定し、この推定結果を、タイヤ摩耗推定装置２０に送る。
【００５８】
次に、タイヤ摩耗推定装置２０を用いて、タイヤの摩耗度合いを推定する。
なお、タイヤ摩耗推定装置２０を用いたタイヤ摩耗度合いの推定方法については、実施の形態１と同じであるので、説明を省略する。
【００５９】
このように、本実施の形態２では、加速度センサ１１により、トレッド３の変形に伴って変形する上記インナーライナー部２の内面のタイヤ径方向の加速度を検出して、径方向加速度波形を抽出した後、径方向加速度波形を踏み込み端から前方の前方領域Ｚfにおける振動レベルである前側振動レベルＢfと、蹴り出し端よりも後方の後方領域Ｚkにおける振動レベルである後側振動レベルＢkとを検出し、振動レベル比Ｐb＝（Ｂk／Ｂf）を算出し、この算出された振動レベル比Ｐbと前後力マップ３５Ｆやスリップ角マップ３５Ｓとに基づいて、タイヤの状態が、定常走行状態であるか否かを推定し、定常走行状態であると推定された場合のみ、タイヤの摩耗度合いを推定するようにしたので、タイヤの摩耗を精度よく推定することができる。
【００６０】
なお、上記実施の形態２では、前側振動レベルＢfと後側振動レベルＢkとを検出し、これらの振動レベルの比である振動レベル比Ｐb＝（Ｂk／Ｂf）から、タイヤの状態が定常走行状態であるか否かを推定したが、振動レベル差Δb＝Ｂk−Ｂfから、タイヤの状態が定常走行状態であるか否かを推定するなど、他の比較方法を選択してもよい。
また、滑りに起因する高周波振動は、主に接地面後方領域に発生するので、後側振動レベルＢkを検出するとともに閾値Ｋを設定し、後側振動レベルＢkが閾値Ｋ以下である場合に、タイヤの状態が定常走行状態であると推定してもよい。
但し、振動レベルは速度に大きく影響されるので、検出した振動レベルに対して、速度による影響を小さくする補正を行うことが好ましい。
なお、路面粗さについては、接地面の前後の両方の振動レベルが影響を受けるので、後側振動レベルＢkのみから定常／非定常を推定した場合、実施の形態２の振動レベル比Ｐbから定常／非定常を推定した場合よりは、推定精度が若干低下する。
【００６１】
また、上記例では、高周波振動を取り出すための周波数帯域はタイヤや使用条件に応じて適宜設定できるが、５００Ｈｚよりも低い領域では、路面粗さなどの外乱の影響が強くなるので好ましくない。また、１００００Ｈｚより高い領域では、信号レベルが低くなり安定した検出ができなくなるため好ましくない。したがって、上記振動レベルを検出する周波数範囲としては、２００Ｈｚ以上１００００Ｈｚ以下の周波数範囲の中から選択される特定周波数範囲とすることが好ましい。４００Ｈｚ以上５０００Ｈｚ以下の周波数範囲の中から選択される特定周波数範囲とすれば、更に好ましい。
また、前後力用と横力用で設定周波数範囲を変えてもよい。
また、上記例では、バンドパスフィルタを用いて設定周波数範囲の振動レベルを抽出したが、ＦＦＴ解析など、他の周波数分析手法を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上説明したように、本発明によれば、タイヤトレッドの加速度波形の特徴量を使い、定常走行状態を推定するようにしたので、システム構成を複雑にすることなく、タイヤ内で、タイヤの走行状態が定常走行状態であるか否かを推定することができる。
また、タイヤが定常走行状態にあるときのみ、タイヤの摩耗の度合いを推定するようにしたので、タイヤの摩耗を精度よくかつ安定して検知できる。したがって、当該タイヤの摩耗を、例えば、警報手段等を用いてドライバーに認識させるなどすれば、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】
【００６３】
１  タイヤ、２  インナーライナー部、３  タイヤトレッド、４  ホイール、
５  周方向溝、６  ショルダー部、７  センター部、
１０  定常走行状態推定装置、１０Ａ  センサ部、１０Ｂ  第１の演算部、
１１  加速度センサ、１１Ｆ  送信器、１２  径方向加速度波形抽出手段、
１３  膨出点レベル検出手段、１４  膨出点レベル比算出手段、１５  第１の記憶手段、１５Ｆ  前後力マップ、１５Ｓ  スリップ角マップ、１６  定常走行状態推定手段、
２０  タイヤ摩耗推定装置、２０Ｂ  第２の演算部、２２  加速度微分波形演算手段、
２３  変形速度算出手段、２４  回転時間算出手段、２５  接地時間算出手段、
２６  接地時間比算出手段、２７  基準化変形速度指標算出手段、
２８  第２の記憶手段、２８Ｍ  Ｖ（Ｍ）−Ｌマップ、２９  タイヤ摩耗推定手段。
【図１】
2010159031.tif 000003
【図２】
2010159031.tif 000004
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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