(57)【要約】【課題】タイヤのスリップ角を推定することが可能な、タイヤスリップ角推定システムを提供する。【解決手段】車両のタイヤスリップ角を推定するスリップ角推定システムは、車両を支持する少なくとも１本のタイヤと、タイヤの互いに向かい合う第１および第２のタイヤサイドウォールのそれぞれに固定され、第１および第２のサイドウォールのそれぞれにおけるタイヤひずみを測定するように動作可能であり、各々がタイヤサイドウォールのそれぞれに存在するひずみを示すサイドウォールひずみ信号を生成する第１および第２のひずみ検知手段と、第１および第２のひずみ検知手段からのサイドウォールひずみ信号同士の比較に基づいて、タイヤスリップ角を算出するタイヤスリップ角推定手段とを有する。【選択図】図９
2014115285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のタイヤスリップ角を推定するスリップ角推定システムであって、
車両を支持する少なくとも１本のタイヤと、
前記タイヤの互いに向かい合う第１および第２のタイヤサイドウォールのそれぞれに固定され、前記第１および第２のサイドウォールのそれぞれにおけるタイヤひずみを測定するように動作可能であり、各々がタイヤサイドウォールのそれぞれに存在するひずみを示すサイドウォールひずみ信号を生成する第１および第２のひずみ検知手段と、
前記第１および第２のひずみ検知手段からの前記サイドウォールひずみ信号同士の比較に基づいて、タイヤスリップ角を算出するタイヤスリップ角推定手段とを有することを特徴とするスリップ角推定システム。
【請求項２】
前記第１および第２のサイドウォールひずみ検知手段のそれぞれは、前記第１および第２のタイヤサイドウォールのそれぞれの軸線方向内面に取り付けられたひずみ検知装置を有することを特徴とする、請求項１に記載のスリップ角推定システム。
【請求項３】
前記第１および第２のひずみ検知装置からの前記サイドウォールひずみ信号の各々は、前記第１および第２のサイドウォールのそれぞれのサイドウォールたわみを表すように動作可能な信号曲線を有することを特徴とする、請求項２に記載のスリップ角推定システム。
【請求項４】
前記スリップ角推定手段は、
前記第１および第２のひずみ検知装置からの前記各サイドウォールひずみ信号曲線のピークを検出する信号ピーク検出手段と、
前記各サイドウォールひずみ信号曲線の直線部分を抽出する抽出手段と、
前記各サイドウォールひずみ信号曲線の前記抽出された直線部分に直線を当てはめる最小自乗当てはめ手段と、
前記各サイドウォールひずみ信号曲線の前記抽出された直線部分の勾配を求める勾配推定手段とを有することを特徴とする、請求項３に記載のスリップ角推定システム。
【請求項５】
前記第１および第２のひずみ検知装置からの前記各サイドウォールひずみ信号曲線の前記抽出された直線部分の勾配差を求める演算手段をさらに有することを特徴とする、請求項４に記載のスリップ角推定システム。
【請求項６】
前記第１および第２のひずみ検知装置からの前記各サイドウォールひずみ信号曲線の前記抽出された直線部分の前記勾配差に対応するスリップ角推定値を生成するメモリデータベースをさらに有することを特徴とする、請求項５に記載のスリップ角推定システム。
【請求項７】
前記第１および第２のひずみ検知装置からの前記各サイドウォールひずみ信号曲線から前記タイヤに対する推定された荷重を生成する荷重推定手段をさらに有することを特徴とする、請求項６に記載のスリップ角推定システム。
【請求項８】
前記メモリデータベースは、前記荷重推定手段からの前記推定された荷重によって調整された前記第１および第２のひずみ検知装置からの前記各サイドウォールひずみ信号曲線の前記抽出された直線部分の前記勾配差に対応するスリップ角推定値を生成することを特徴とする、請求項７に記載のスリップ角推定システム。
【請求項９】
前記第１および第２のひずみ検知装置からの前記各サイドウォールひずみ信号曲線から前記タイヤに対する推定された荷重を生成する荷重推定手段をさらに有することを特徴とする、請求項１に記載のスリップ角推定システム。
【請求項１０】
前記メモリデータベースは、前記荷重推定手段からの前記推定された荷重によって調整された前記第１および第２のひずみ検知装置からの前記各サイドウォールひずみ信号曲線の前記抽出された直線部分の前記勾配差に対応するスリップ角推定値を生成することを特徴とする、請求項９に記載のスリップ角推定システム。
【請求項１１】
車両のタイヤスリップ角を推定するスリップ角推定方法であって、
車両を支持するタイヤの互いに向かい合う第１および第２のタイヤサイドウォールのそれぞれに、第１および第２のサイドウォールのそれぞれにおけるタイヤひずみを測定するように動作可能な第１および第２のひずみ検知手段を取り付けることと、
前記タイヤサイドウォールのそれぞれの内部に存在するひずみを示すサイドウォールひずみ信号を前記第１および第２のひずみ検知手段から生成することと、
前記第１および第２のひずみ検知手段からの前記サイドウォールひずみ信号同士の比較に基づいてタイヤスリップ角を求めることとを含むことを特徴とするスリップ角推定方法。
【請求項１２】
前記第１および第２のサイドウォールひずみ検知手段の各々のひずみ検知装置を、前記第１および第２のタイヤサイドウォールの軸線方向内面のそれぞれに取り付けることをさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載のスリップ角推定方法。
【請求項１３】
前記第１および第２のサイドウォールのそれぞれに取り付けられた前記第１および第２のひずみ検知装置によって前記第１および第２のサイドウォールのたわみを測定することをさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載のスリップ角推定方法。
【請求項１４】
前記第１および第２のひずみ検知装置からの前記各サイドウォールひずみ信号曲線におけるピークを検出することと、
前記サイドウォールひずみ信号の各々から同等な直線部分を抽出することと、
最小自乗当てはめ手段によって前記各サイドウォールひずみ信号の前記抽出された直線部分に直線を当てはめることと、
前記各サイドウォールひずみ信号の前記抽出された直線部分の前記勾配を推定することとを含むことを特徴とする、請求項１３に記載のスリップ角推定方法。
【請求項１５】
前記第１および第２のひずみ検知装置からの前記各サイドウォールひずみ信号の前記抽出された直線部分の勾配差を求めることをさらに含むことを特徴とする、請求項１４に記載のスリップ角推定方法。
【請求項１６】
前記第１および第２のひずみ検知装置からの前記各サイドウォールひずみ信号の前記抽出された直線部分の前記勾配差に対応するスリップ角推定値を示すメモリデータベースを参照することをさらに含むことを特徴とする、請求項１５に記載のスリップ角推定方法。
【請求項１７】
前記第１および第２のひずみ検知装置からの前記各サイドウォールひずみ信号から前記タイヤに対する推定された荷重を生成することをさらに含むことを特徴とする、請求項１６に記載のスリップ角推定方法。
【請求項１８】
推定されたスリップ角を前記荷重推定手段からの前記推定された荷重に相関付けることをさらに含むことを特徴とする、請求項１７に記載のスリップ角推定方法。
【請求項１９】
前記第１および第２のひずみ検知装置からの前記各サイドウォールひずみ信号から前記タイヤに対する推定された荷重を生成することをさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載のスリップ角推定方法。
【請求項２０】
推定されたスリップ角を前記荷重推定手段からの前記推定された荷重に相関付けることをさらに含むことを特徴とする、請求項１９に記載のスリップ角推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、車両走行時に測定されたタイヤパラメータデータを収集するタイヤ監視システムに関し、特に、そのような測定に基づいて車両タイヤスリップ角を推定するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載タイヤは、車両走行時の圧力および温度などのタイヤパラメータを測定するタイヤ圧測定システム（ＴＰＭＳ）によって監視されてもよい。ＴＰＭＳタイヤに備えられたシステムからのデータは、測定されたタイヤパラメータに基づいてタイヤの状況を確認し、修復保守を必要とすることがある低タイヤ圧または漏れなどの状態を運転者に警告するのに使用される。各タイヤ用のセンサは、タイヤ製造の硬化前段階または硬化後におけるタイヤへの組付け段階で設置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願第１３／６０９６９５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
タイヤのスリップ角のような他の因子は、車両の走行および安全についての重要事項である。したがって、タイヤスリップ角を測定することが望ましい。また、スリップ角情報を、測定された圧力および温度のタイヤパラメータと一緒に、制動・安定制御システムなどの車両システムに伝達することがさらに望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、車両タイヤスリップ角を推定するスリップ角推定システムが提供される。システムは、互いに向かい合うそれぞれの第１および第２のタイヤサイドウォールに固定された１つまたは２つ以上の第１および第２のひずみセンサを有するタイヤを含む。センサは、そのそれぞれの側壁においてタイヤひずみを測定し、タイヤサイドウォール内に存在するひずみを示すサイドウォールひずみ信号を生成する。スリップ角の推定は、互いに向かい合う側壁におけるセンサの信号の差を推定することによって行われる。
【０００６】
別の態様では、第１および第２のサイドウォールひずみセンサは、サイドウォールのたわみ（ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）を検出するように位置する内側タイヤサイドウォールおよび外側タイヤサイドウォールの軸線方向内面にそれぞれ取り付けられたひずみ検知ゲージである。
【０００７】
本発明の別の態様によれば、スリップ角の推定は、第１および第２のひずみ検知装置からのサイドウォールひずみ信号のピークを検出することと、サイドウォールひずみ信号の直線部分を抽出することと、サイドウォールひずみ信号の抽出された直線部分に最小自乗による直線を当てはめることと、サイドウォールひずみ信号の抽出された直線部分の勾配を求めることと、信号勾配の差を推定することとを含む。
【０００８】
本発明の別の態様では、第１および第２のひずみ検知装置から得られたサイドウォールひずみ信号からタイヤに関する荷重の推定が行われ、この荷重推定値がスリップ角の推定において使用される。
【発明の効果】
【０００９】
タイヤスリップ角を推定することが可能な、タイヤスリップ角推定システムおよび方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】荷重が１０００ポンド（４５３．５９ｋｇ）でスリップ角が０度のときのタイヤ内側サイドウォールおよび外側サイドウォールに対するせん断応力を示す、タイヤの内側サイドウォールおよび外側サイドウォールにおいて測定されたせん断応力に対するスリップ角の依存性を示すグラフである。
【図１Ｂ】荷重が１３００ポンド（５８９．９７ｋｇ）でスリップ角が０度のときのタイヤ内側サイドウォールおよび外側サイドウォールに対するせん断応力を示す、タイヤの内側サイドウォールおよび外側サイドウォールにおいて測定されたせん断応力に対するスリップ角の依存性を示すグラフである。
【図１Ｃ】荷重が１６００ポンド（７２５．７４ｋｇ）でスリップ角が０度のときのタイヤ内側サイドウォールおよび外側サイドウォールに対するせん断応力を示す、タイヤの内側サイドウォールおよび外側サイドウォールにおいて測定されたせん断応力に対するスリップ角の依存性を示すグラフである。
【図２Ａ】図１Ａと同様な、スリップ角が＋１度のときの可変荷重グラフである。
【図２Ｂ】図１Ｂと同様な、スリップ角が＋１度のときの可変荷重グラフである。
【図２Ｃ】図１Ｃと同様な、スリップ角が＋１度のときの可変荷重グラフである。
【図３Ａ】図１Ａと同様な、荷重が一定でありスリップ角が＋３度のときの荷重グラフである。
【図３Ｂ】図１Ｂと同様な、荷重が一定でありスリップ角が＋３度のときの荷重グラフである。
【図３Ｃ】図１Ｃと同様な、荷重が一定でありスリップ角が＋３度のときの荷重グラフである。
【図４Ａ】スリップ角が０度のときの、図１Ａ〜図１Ｃの可変荷重結果を要約したグラフである。
【図４Ｂ】スリップ角が＋１度のときの、図２Ａ〜図２Ｃの可変荷重結果を要約したグラフである。
【図４Ｃ】スリップ角が＋３度のときの、図３Ａ〜図３Ｃの可変荷重結果を要約したグラフである。
【図５Ａ】スリップ角が−３度でタイヤ荷重が１６００ポンドのときの、内側サイドウォール角度および外側サイドウォール角度を示すグラフである。
【図５Ｂ】曲線の直線部分に沿った内側サイドウォール信号および外側サイドウォール信号の勾配推定を示すグラフである。
【図６Ａ】信号ピークを見つけるアルゴリズムの詳細を示すグラフである。
【図６Ｂ】曲線の直線部分を抽出するアルゴリズムの詳細を示すグラフである。
【図７Ａ】抽出された曲線に直線を最小自乗法によって当てはめるアルゴリズムのステップを示すグラフである。
【図７Ｂ】抽出された曲線の勾配を推定するアルゴリズムのステップを示すグラフである。
【図８】３つの荷重条件の密接な相関関係を示す勾配差［度］対スリップ角［度］の概要グラフである。
【図９】スリップ角推定アルゴリズムの機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（定義）
「ＡＮＮ」または「人工神経回路網」は、学習フェーズの間ネットワーク内を流れる外部情報または内部情報に基づいて構造を変化させる非直線データモデリングの適応ツールである。ＡＮＮ神経回路網は、入力と出力との間の複雑な関係をモデル化するかまたはデータにおけるパターンを見つけるのに使用される非直線統計データモデリングツールである。
【００１２】
タイヤの「アスペクト比」は、タイヤの断面の幅（ＳＷ）に対するタイヤの断面高さ（ＳＨ）の比に、百分率として表すために１００を乗じたものを意味する。
【００１３】
「非対称トレッド」は、タイヤの中心面すなわち赤道面に対して対称的でない圧力トレッドパターンを有しているトレッドを意味する。
【００１４】
「軸線方向の」および「軸線方向に」は、タイヤの回転軸線に平行なラインまたは方向を意味する。
【００１５】
「チェーファー」は、コードプライをリムに対して摩耗して切れることから保護し、リムの上方にたわみを分散させるようにタイヤビードの外側の周囲に配置された細いストリップ材料を意味する。
【００１６】
「周方向の」は、軸線方向に垂直な、環状トレッドの表面の周囲に沿って延びるラインまたは方向を意味する。
【００１７】
「赤道中心面（ＣＰ）」は、タイヤの回転軸線に垂直であり、かつトレッドの中心を通過する平面を意味する。
【００１８】
「フットプリント」は、タイヤが回転または転動するときにタイヤトレッドが平坦な面と接触することによって形成される接触部分または接触領域を意味する。
【００１９】
「溝」は、タイヤ壁の周りを周方向または横方向に延びることのできるタイヤ壁の細長い空隙領域を意味する。「溝の幅」は、その長さにわたる平均の幅に等しい。溝は、エアチューブを収容するように大きさが設定されている。
【００２０】
「インボード側」は、タイヤが車輪に取り付けられ、車輪が車両に取り付けられたときに車両に最も近いタイヤの側を意味する。
【００２１】
「横方向の」は軸線方向を意味する。
【００２２】
「横方向縁」は、標準荷重とタイヤ膨張の下で計測された、軸線方向で最も外側のトレッド接触部分すなわちフットプリントに接するラインであって、赤道中央面に平行なラインを意味する。
【００２３】
「正味接触面積」は、トレッドの全周にわたって横方向縁部同士の間でトレッド部材に接する地面の総面積を、横方向縁部同士の間のトレッド全体の総面積で割ったものを意味する。
【００２４】
「非方向性トレッド」は、好ましい前進方向を持たず、トレッドバターンが好ましい走行方向に揃うように、車両の１つまたは２つ以上の特定の車輪位置に配置する必要のないトレッドを意味する。逆に、方向性トレッドパターンは、特定の車輪への配置を必要とする好ましい走行方向を有する。
【００２５】
「アウトボード側」は、タイヤが車輪に取り付けられ、車輪が車両に取り付けられたときに車両から最も遠いタイヤの側を意味する。
【００２６】
「ぜん動性」は、空気のような閉じ込められた物質を管状の経路に沿って前進させる、波状の収縮による動作を意味する。
【００２７】
「圧電フィルムセンサ」は、膜体の曲げにより生じる圧電効果を用いて、圧力、加速度、歪み、または力を電荷に変換して測定する膜状のデバイスである。
【００２８】
「半径方向の（ラジアル）」または「半径方向に」は、半径方向に、タイヤの回転軸線に向いた、または回転軸線から離れる方向を意味する。
【００２９】
「リブ」は、少なくとも１つの周方向溝と第２のそのような溝または横方向縁のいずかとによって定められており、完全な深さの溝によって横方向に分割されていない、トレッド上で周方向に延びているゴムのストリップを意味する。
【００３０】
「サイプ」は、トレッド表面を細分してトラクションを改善する、タイヤのトレッド部材に形成された小さい溝を意味し、サイプは、幅が一般に狭く、タイヤのフットプリントにおいて開いたままである溝とは異なりタイヤのフットプリント内で閉じている。
【００３１】
「スリップ角」は、車両の走行方向と前輪の向いた方向との間の角度である。スリップ角は、回転面とタイヤの走行方向とのずれの測定値である。
【００３２】
「トレッド部材」または「トラクション部材」は、隣接している複数の溝の形状を有することによって定められているリブまたはブロック部材を意味する。
【００３３】
「トレッド弧の幅」は、トレッドの横方向縁同士の間で計測されたトレッド弧の長さを意味する。
【００３４】
本発明について、一例として添付の図面を参照して説明する。
【００３５】
車両タイヤに加わる荷重を推定するシステムおよび方法が、参照によって全体が本明細書に組み込まれる、２０１２年９月１１日に出願された同時係属米国特許出願第１３／６０９６９５号に記載されている。この出願には、タイヤに取り付けられ、タイヤキャビティ空気圧レベルを測定する空気圧測定センサと、一方または両方のタイヤサイドウォールに取り付けられた１つまたは２つ以上の圧電膜変形測定センサとを含むシステムが開示されている。１つまたは２つ以上の変形測定センサは、フットプリント接触部内のサイドウォール変形レベルを示す信号電力レベルを有する変形信号をタイヤフットプリント内で生成する。タイヤ空気圧に関して調整され、一連の荷重レベルを一連の信号電力レベルと相関付けし、それによって、調整された空気圧に基づいて各信号電力レベルに対する荷重レベルを特定することを可能にするように動作する電力・荷重マップが生成され、タイヤに関連して記憶される。両方のサイドウォールに取り付けられた複数の変形測定センサを具現化するシステムでは、電力・荷重マップを参照する際に各センサからの信号電力レベルの平均を使用して、調整された空気圧に基づいてタイヤに対する対応する荷重レベルを特定する。
【００３６】
本明細書に組み込まれた同時係属出願のシステムは、回転動作時に地面に接触するタイヤクラウン領域にトレッド構成部材を有する従来の構成のタイヤ内に組み込まれる。タイヤは、従来通りにリムに取り付けられている。圧電膜曲げセンサなどのタイヤ変形測定センサが内側サイドウォールに取り付けられ、別のセンサが外側サイドウォールに取り付けられている。内側サイドウォールに取り付けられたセンサおよび外側サイドウォールに取り付けられたセンサは、タイヤキャビティを画定するインナーライナに接着剤によって固定されてもよい。各センサは、圧電曲げセンサ、または曲げ力を受けたときに屈曲して復元し、そのときにセンサ本体内の屈曲復元の程度を示す電気信号を生成するように動作する種類の、市販の他の適切なひずみセンサであることが好ましい。したがって、屈曲信号は、センサが取り付けられたサイドウォール内の曲げひずみの程度（サイドウォールたわみ）を示す。曲げ力が除去されると、センサはその元の形状を取り戻す。一例として、本発明の範囲を制限せずに、２３６６６バージニア州ハンプトン、ルーカスウェイ１０００に所在するＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｉｅｓ  Ｉｎｃ．から市販されている曲げ膜センサなどの圧電曲げセンサを使用してもよい。圧電センサは、表面および圧電抵抗膜センサ本体と同一平面になるように機能的に取り付けられ、曲げ力が加えられたときに、屈曲し、本体に対する曲げ力の大きさに比例する信号を生成する。
【００３７】
内側サイドウォールセンサおよび外側サイドウォールセンサからのセンサ信号に加えて、タイヤに取り付けられた市販の種類のタイヤ圧監視システム（ＴＰＭＳ）によって空気圧も測定される。ＴＰＭＳシステムは、内部のタイヤエアキャビティと連通するようにタイヤに取り付けられた圧力センサを含んでいる。この圧力センサは、タイヤキャビティ内の空気圧を測定し、測定された圧力データを受信機に送るように機能する。ＴＰＭＳの測定には、タイヤ温度を測定する温度センサをさらに含めてもよい。測定された圧力値は、記録され分析されるようにＴＰＭＳシステムによってデータプロセッサに送られる。圧力が最小しきい値よりも低い場合、車両の運転者に対する警告が生成される。
【００３８】
システムは、内側サイドウォールおよび外側サイドウォールからのタイヤ変形センサ信号を処理されるように信号処理ユニットに送り、この信号から平均信号電力推定値を確認する。記憶されているメモリファイルおよびそのようなメモリに記憶されている信号電力荷重マップから、タイヤ荷重推定アルゴリズムを使用して推定タイヤ荷重が導かれる。
【００３９】
サイドウォール取付け式圧電曲げセンサからタイヤ荷重を推定することに加えて、本システムにおけるそのようなセンサを利用してタイヤスリップ角を推定することも有用でありかつ可能である。「スリップ角」は、車両の走行方向と前輪が向いている方向との間の角度である。スリップ角は、タイヤ回転面とタイヤの走行方向とのずれの測定値である。移動する車両のタイヤのスリップ角は、車両制御安定システムにおける有用な情報である。車両における制動システムおよび他の制御システムとの相互関連性が高くなっているので、アンチロックブレーキなどの安定制御システムではスリップ角の推定値が有用である。
【００４０】
本スリップ角推定システムおよび方法１０が、図９のブロックレベル図に示されている。車両支持タイヤ１２の各サイドウォール１６に１つまたは２つ以上の圧電曲げセンサ１４が取り付けられている。曲げセンサ１４は、曲げモーメントを受けたときに方向信号を生成する市販の種類のセンサである。曲げモーメントが除去されると、センサはその屈曲していない状態を取り戻す。各センサ１４は、内側サイドウォールおよび外側サイドウォールのそれぞれに取り付けられており、したがって、図４Ａ〜図４Ｃに示されている形状の信号を生成する。タイヤ１２には、タイヤキャビティ内の空気圧を監視するタイヤ圧監視システム（ＴＰＭＳ）１８も取り付けられている。信号処理ユニット２０が、内側サイドウォール圧電センサおよび外側サイドウォール圧電センサ１４からセンサ信号を受け取り、ＴＰＭＳユニットから圧力データを受け取る。タイヤの内側サイドウォールひずみセンサ信号および外側サイドウォールひずみセンサ信号２２は、各信号ピーク２４を求め、各信号曲線の直線部分を抽出し、最小自乗を適用することによって直線を各信号曲線の直線部分に適合するように当てはめるピーク検出処理によって分析される。次いで、内側曲線および外側曲線の抽出された直線部分の信号同士の勾配の差異が推定され、推定された勾配差がタイヤ１２の事前に記憶されたメモリデータベースと比較される。内側サイドウォールセンサ曲線と外側サイドウォールセンサ曲線との間における推定された勾配差に基づいて、データベースから推定されたスリップ角が抽出される。
【００４１】
また、参照によって本明細書に全体的に組み込まれる同時係属米国特許出願第１３／６０９６９５号に記載されているように、タイヤに取り付けられた圧電曲げセンサ１４からの同じセンサ信号からタイヤ１２に関する荷重の推定が行われる。内側サイドウォール信号および外側サイドウォール信号が平均され、平均信号電力推定値３４が求められる。事前に生成されたメモリデータベース３６から荷重の推定３８が行われる。荷重推定値は、過荷重状況または車両制御安定システムの動作性能をユーザ−運転者に通知するために独立に使用されてもよい。また、推定された荷重は、スリップ角の推定３２を行う際に使用されるデータベースメモリテーブルに組み込まれてもよい。したがって、図９のアルゴリズムの結果として生成されるスリップ角の推定値は、制動などの車両制御安定システムにおいて利用可能である。
【００４２】
図１Ａ〜図１Ｃ、図２Ａ〜図２Ｃ、および図３Ａ〜図３Ｃのスリップ角依存性調査グラフから理解されるように、本スリップ角推定システムおよび方法を実験によって検証した。図１Ａ〜図１Ｃには、タイヤ荷重が１０００ポンド（４５３．５９ｋｇ）、１３００ポンド（５８９．９７ｋｇ）、および１６００ポンド（７２５．７４ｋｇ）でスリップ角が０度の場合の外側サイドウォール信号および内側サイドウォール信号についてのサイドウォールせん断応力信号が示されている。内側サイドウォール信号の曲線と外側サイドウォール信号の曲線が区別されており、したがって、図９のアルゴリズムによって勾配を評価し比較することができることに留意されたい。スリップ角が０度であることから予期されるように、内側サイドウォールセンサの曲線と外側サイドウォールセンサの曲線は密接に関係している。
【００４３】
図２Ａ〜図２Ｃにおいて、同じ３つの荷重条件を使用するがスリップ角が１度のときのグラフが示されている。内側サイドウォール信号および外側サイドウォール信号からの曲線は、予期されるように曲線の勾配差がかなり大きい。図３Ａ〜図３Ｃは、スリップ角が３度のときの曲線を示し、内側サイドウォールセンサ信号と外側サイドウォールセンサ信号との間の勾配差がさらに大きくなることを示している。
【００４４】
図４Ａ〜図４Ｃは、選択されたタイヤ荷重条件が１０００ポンド、１３００ポンド、および１６００ポンドのときの内側サイドウォール圧電センサおよび外側サイドウォール圧電センサからのセンサ信号に関する結果を要約した図である。形状の変化および内側サイドウォールセンサ曲線と外側サイドウォールセンセ曲線との間の対応する勾配差は、荷重推定値データ３８が、図９におけるスリップ角の推定３２を行うのに使用されるスリップ角メモリデータに組み込まれることを示している。図５Ａは、タイヤ荷重が１６００ポンドでスリップ角が−３度のときの拡大された内側サイドウォールセンサ信号および外側サイドウォールセンサ信号を示している。２つの信号の勾配を区別する方法が、各曲線について角度θによって示されている。図５Ａにおいて勾配が異なっている各曲線の図示された領域は、それほど正確ではない場合があるが、２つの曲線間の勾配を区別することが可能であることを示している。
【００４５】
図５Ｂにおいて、荷重が１６００ポンドでスリップ角が−３度のときの内側サイドウォールセンサ信号と外側サイドウォールセンサ信号との差がさらに示されている。図５Ｂは、各曲線の直線部分によって生じる勾配角θの直線推定が実証および分析によって可能であることをさらに示している。図６Ａは、図９のアルゴリズムのステップ２４において使用されるサイドウォールセンサ信号曲線を示している。信号ピーク４０、４２は、各サイドウォールにおけるひずみセンサによって生成される内側サイドウォールセンサ曲線および外側サイドウォールセンサ曲線の各々について検出されている。図６Ｂは、曲線の１つの直線部分４４を勾配分析のために抽出する図９のステップ２６を示している。図６Ｂの調査では、選択された曲線の部分は、図６Ａにおいて推定された信号ピーク３４（ステップ２４）の左側に位置する信号のほぼ３分の１（１／３）であった。内側サイドウォール信号曲線および外側サイドウォール信号曲線の抽出された同等の部分は、勾配を比較し分析するために使用される。図７Ａは、直線４８が内側サイドウォールセンサ曲線および外側サイドウォールセンサ曲線の各々の抽出された部分４６に最小自乗的に当てはめられる図９のステップ２８を示している。直線当てはめの結果として、外側サイドウォールデータの平均自乗誤差（Ｒ）は２．２４ｅ−００６であり、内側サイドウォールデータの平均自乗誤差は３．９１ｅ−００６であった。図７Ｂは、内側サイドウォールセンサ曲線および外側サイドウォールセンサ曲線の各々の直線部分を使用し、その結果勾配推定値θ１およびθ２が得られる勾配推定（図９のステップ３０）を示している。図８は、３つの荷重レベル、１０００ポンド、１３００ポンド、および１６００ポンドについての勾配差［度］対スリップ角［度］の要約グラフを示している。図８に反映される種類のデータを特定のタイヤに関して生成し、メモリデータベースに記憶してもよいことが理解されよう。図９のシステムおよび方法から勾配差θ１−θ２および推定荷重が求められた後、メモリデータベースを参照して勾配差および荷重の基準に対応するスリップ角を特定してもよい。
【００４６】
上記のことから、車両を支持する各タイヤの両方のサイドウォールに対するひずみが同時に監視されることを理解されたい。各タイヤサイドウォールに取り付けられた１つまたは２つ以上のひずみセンサからの信号は、信号ピークを見つけ、検出された各信号ピークに対する各信号曲線の直線部分を抽出することによって分析される。抽出された曲線に直線が最小自乗法によって当てはめられ、当てはめられた直線の勾配が推定される。タイヤ固有の荷重調整データベースに勾配差を適用すると、スリップ角が推定される。
【００４７】
本明細書に記載された説明を考慮して本発明の変形実施形態が可能である。本発明を例示するためにある代表的な実施形態および詳細を示したが、当業者には、本発明の範囲から逸脱せずに実施形態および詳細に様々な変更および修正を施せることが明らかになろう。したがって、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の対象となる全範囲内の変更を前述の特定の各実施形態に施せることを理解されたい。
【符号の説明】
【００４８】
１２  車両支持タイヤ
１４  圧電曲げセンサ
１６  サイドウォール
１８  タイヤ圧監視システム
２０  信号処理システム
２２  タイヤ内側サイドウォールひずみセンサ信号および外側サイドウォールひずみセンサ信号
２４  信号ピーク
２６  信号曲線
３２  スリップ角推定
３４  平均信号電圧推定値
３６  メモリデータベース
３８  荷重の推定
４０、４２  信号ピーク
４４  直線部分
４６  抽出された部分
４８  直線
θ１、θ２  勾配推定値
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2014115285.tif 000004
【図１Ｃ】
2014115285.tif 000005
【図２Ａ】
2014115285.tif 000006
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
2014115285.tif 000009
【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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