(57)【要約】【課題】  タイヤから発生する気柱共鳴音を低減する。【解決手段】  タイヤ２０のサイドウォール内部に形成された流体室３０に、外部磁場により粘度が変化する磁気粘性流体が充填される。流体室３０を取り囲むように、サイドウォール内部にコイル３２が配置され、電源３８から電流が供給される。制御装置３４は、振動センサ４０により検出される、タイヤに発生する振動の特定の振動成分を低減するように、電源３８からコイル３２に供給される電流を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に設けられたタイヤの特性を制御する装置であって、
タイヤのゴム内部に配置されタイヤのたわみ剛性を変化させる剛性可変手段と、
前記車両の走行状態に応じて前記剛性可変手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするタイヤ特性制御装置。
【請求項２】
前記剛性可変手段は、前記タイヤのゴム内部に形成された空間に充填され外部環境に応じて粘度が変化する電磁粘性流体であり、
前記空間の周囲に電磁場を発生させる電磁場発生手段と、前記タイヤが組み付けられるホイールに設置され前記電磁場発生手段に電流を供給する電源と、をさらに備え、
前記制御手段は、前記電源から前記電磁場発生手段に供給される電流を制御することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ特性制御装置。
【請求項３】
前記空間がタイヤのサイドウォール内部に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のタイヤ特性制御装置。
【請求項４】
前記タイヤに発生する振動を検出する振動センサをさらに備え、
前記制御手段は、前記振動センサの検出値に基づいて特定の振動成分を低減するように動作することを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ特性制御装置。
【請求項５】
前記剛性可変手段は、前記タイヤのゴム内部に形成された空間に充填され外部環境に応じて粘度が変化する電磁粘性流体であり、
車体の前記空間に対向する位置に設けられ前記空間の周囲に磁場を発生させる磁場発生手段と、車体に設けられ前記磁場発生手段に電流を供給する電源と、をさらに備え、
前記制御手段は、前記電源から前記磁場発生手段に供給される電流を調整することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ特性制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記車両の走行状態に応じてタイヤのたわみ剛性の目標値を決定し、予め定められているテーブルを参照して前記目標値に対応する電流の値を決定し、その値の電流が前記磁場発生手段に供給されるように前記電源を制御することを特徴とする請求項５に記載のタイヤ特性制御装置。
【請求項７】
前記空間が前記タイヤの外周に沿って複数設けられており、
前記制御手段は、複数の空間のうち特定のものが磁場の影響を受けるように、前記電源から前記磁場発生手段に電流を供給するタイミングを設定することを特徴とする請求項５に記載のタイヤ特性制御装置。
【請求項８】
前記空間と前記磁場発生手段との間隔を推定する推定手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記間隔に応じて前記電源から前記磁場発生手段に供給される電流を調整することを特徴とする請求項５または６に記載のタイヤ特性制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤの特性を変化させるタイヤ特性制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の走行状態を改善したり、車両から発生する騒音を低減したりするために、タイヤの特性をアクティブに変化させる種々の装置が知られている。例えば特許文献１には、タイヤ接地面内部に導体を埋設し、タイヤ接地面に接近して高周波発生源を配置したタイヤ昇温装置が開示されている。これによると、高周波発生源からのエネルギーにより導体表面に渦電流を発生させることによって、タイヤ接地面のゴムの温度を上昇させ、タイヤのグリップ力を増加させることができる。
【特許文献１】特開平３−１８９２１６号公報
【特許文献２】特開平１０−３０５７１５号公報
【特許文献３】特開２００３−２５２１９１号公報
【特許文献４】特開２００１−１１３９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の技術では、車両の走行安定性を高めることができるが、車両の乗り心地やタイヤから発生する騒音を低減することはできない。
【０００４】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、タイヤの特性を制御する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のある態様は、車両に設けられたタイヤの特性を制御する装置であって、タイヤのゴム内部に配置されタイヤのたわみ剛性を変化させる剛性可変手段と、前記車両の走行状態に応じて前記剛性可変手段を制御する制御手段と、を備える。
【０００６】
この態様によると、車両の走行状態に応じてタイヤのたわみ剛性を変化させることで、タイヤの変形に関係するタイヤ特性を制御することができる。
【０００７】
前記剛性可変手段は、前記タイヤのゴム内部に形成された空間に充填され外部環境に応じて粘度が変化する電磁粘性流体であり、前記空間の周囲に電磁場を発生させる電磁場発生手段と、前記タイヤが組み付けられるホイールに設置され前記電磁場発生手段に電流を供給する電源と、をさらに備えてもよく、前記制御手段は、前記電源から前記電磁場発生手段に供給される電流を制御してもよい。このように、電磁粘性流体を充填した空間の周囲に電磁場を発生させ、電磁粘性流体の粘度を変化させてタイヤのたわみ剛性を制御することによって、走行安定性や乗り心地などの特性を制御することができる。なお、電磁粘性流体には、電気粘性流体（ＥＲ（Electro-Rheological）流体）と磁気粘性流体（ＭＲ（Magneto-Rheological）流体）とが含まれる。また、電磁場発生手段にはコイルや電極などが含まれる。
【０００８】
前記タイヤに発生する振動を検出する振動センサをさらに備えてもよく、前記制御手段は、前記振動センサの検出値に基づいて特定の振動成分を低減するように動作してもよい。このように、振動センサの検出値に基づいてタイヤのサイドウォールのたわみ剛性を制御することで、空気入りタイヤで発生する気柱共鳴音を低減することができる。
【０００９】
前記剛性可変手段は、前記タイヤのゴム内部に形成された空間に充填され外部環境に応じて粘度が変化する電磁粘性流体であり、車体の前記空間に対向する位置に設けられ前記空間の周囲に磁場を発生させる磁場発生手段と、車体に設けられ前記磁場発生手段に電流を供給する電源と、をさらに備えてもよく、前記制御手段は、前記電源から前記磁場発生手段に供給される電流を調整してもよい。
【００１０】
前記制御手段は、前記車両の走行状態に応じてタイヤのたわみ剛性の目標値を決定し、予め定められているテーブルを参照して前記目標値に対応する電流の値を決定し、その値の電流が前記磁場発生手段に供給されるように前記電源を制御してもよい。このように、車両の走行状態に応じて磁気粘性流体が充填された空間に磁力を供給することによって、タイヤの変形に関係するタイヤ特性を制御することができる。
【００１１】
前記空間が前記タイヤの外周に沿って複数設けられており、前記制御手段は、複数の空間のうち特定のものが磁場の影響を受けるように、前記電源から前記磁場発生手段に電流を供給するタイミングを設定してもよい。こうすると、磁場の影響を受ける空間の数を変えることで、タイヤのたわみ剛性をより細かく制御することができる。
【００１２】
前記空間と前記磁場発生手段との間隔を推定する推定手段をさらに備えてもよい。前記制御手段は、前記間隔に応じて前記電源から前記磁場発生手段に供給される電流を調整してもよい。これによると、例えば、タイヤを備えた車輪を車体に接続するショックアブソーバのストロークに応じてコイルに供給する電流を調整することで、車両のバウンドに起因する、磁気粘性流体が充填された空間が受ける磁場の大きさの変化の影響を低減することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のタイヤ特性制御装置によれば、車両の走行状態に応じてタイヤのたわみ剛性を変化させることによって、タイヤの特性を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るタイヤ特性制御装置１００の全体構成を示す。図１には、車両の車輪を構成する部品のうち、タイヤ２０とホイール２２とアクスル２４が示されている。ホイール２２は、連結部材４２によって懸架装置を構成するショックアブソーバ２８に接続され、ショックアブソーバ２８は図示しない車体と接続されている。
【００１５】
タイヤ２０のサイドウォール内部には、外部磁場により粘度が変化する磁気粘性流体（ＭＲ流体）を充填するための扁平な空間である流体室３０が形成されている。磁気粘性流体は、強磁性金属微粒子を媒体となる液体中に高濃度で分散させたスラリーであり、外部磁場が印加されると、磁化された粒子同士が強く引きつけ合うことで高粘度になる。流体室３０は、タイヤ２０の外周に沿って複数設けられていることが好ましい。サイドウォール内部には、それぞれの流体室３０の周囲を取り囲むように、コイル３２も設けられる。コイル３２は、ホイール２２に設置された電源３８と図示しない電線によって接続される。
【００１６】
ホイール２２には、ＣＰＵやメモリ等で構成される制御装置３４と、制御装置３４およびコイル３２に電流を供給する電源３８が設置されている。制御装置３４は、所定の値の電流がコイル３２に供給されるように電源３８を制御する。
【００１７】
連結部材４２には、車輪の振動を検出する振動センサ４０が設置されており、この検出値は制御装置３４に送られる。この振動センサ４０は、タイヤ２０から生じる気柱共鳴音の特定の振動成分を検出するよう構成されていることが好ましい。この特定の振動成分は予め実験などを通じて決定されており、一例では２５０Ｈｚである。振動センサ４０は、変位または加速度を検出するセンサであってよい。
【００１８】
以上のような構成において、電源３８からコイル３２に電流を供給すると、コイル３２により生じる磁場によって流体室３０内の磁気粘性流体の粘度が高くなる。磁気粘性流体の粘度が高くなると、タイヤ２０に加わる負荷によって流体室３０が変形しにくくなり、結果としてタイヤ２０のサイドウォールがたわみにくくなる。したがって、流体室３０内の磁気粘性流体は、タイヤ２０のサイドウォールのたわみ剛性を変化させる手段といえる。
【００１９】
ところで、タイヤ２０のような空気入りタイヤでは、その構造上、円管状のタイヤ空気室内での気柱共鳴音の発生を免れない。この気柱共鳴音の大きさＦは、次式によって決まることが知られている。
Ｆ＝Δｐ・π・ｒ・ｂ      （１）
ここで、「Δｐ」は、タイヤ無負荷時（通常走行中も含む）における圧力と、路面の凹凸などによって空気室の体積変化が生じた時の圧力との差である。「ｒ」は、アクスル２４の中心からホイール２２とタイヤ２０とで画成されるタイヤ空気室の断面の図心までの距離であり、「ｂ」はタイヤ２０の最大幅を表す。車両が平坦な路面を走行する分にはタイヤ内圧の変動はほとんど生じないが、車両が荒れた路面を走行するときには路面の凹凸によってタイヤ空気室の体積変化が起こる。この体積変化にともなうタイヤ内圧の変動が特定の周波数で発生したとき、タイヤから気柱共鳴音が発生する。
【００２０】
流体室３０内の磁気粘性流体を磁場にさらして、タイヤ２０のサイドウォールのたわみ剛性を変化させると、タイヤ２０の変形量が変わることから、上記ｒおよびｂの値が影響を受け、さらにΔｐも変化する。したがって、タイヤのサイドウォールのたわみ剛性を変えることで、タイヤから発生する気柱共鳴音の大きさを制御することができる。
【００２１】
以下、図２を参照して、制御装置３４における処理を説明する。図２は、コイル３２に供給する電流の最適値を決定するフローチャートである。このフローチャートにしたがった処理は、所定の間隔、例えば１０分毎に実施される。
【００２２】
制御装置３４は、電源３８からコイル３２に供給する電流を、予め定められた最小値Ｉｍｉｎから最大値Ｉｍａｘまで所定の増分ΔＩきざみで変化させ、各電流値がコイル３２に供給されているときに振動センサ４０で検出される気柱共鳴音の特定の振動成分を取得する（Ｓ１０）。続いて、制御装置３４は、取得した振動成分が最小になった電流値Ｉ’を決定する（Ｓ１２）。さらに、制御装置３４は、最小値（Ｉ’−ΔＩ）、最大値（Ｉ’＋ΔＩ）の間で、電源３８からコイル３２に供給する電流を所定の増分Δｉ（但し、Δｉ＜ΔＩ）きざみで変化させ、各電流値がコイル３２に供給されているときに振動センサ４０で検出される気柱共鳴音の特定の振動成分を取得する（Ｓ１４）。そして、制御装置３４は、取得した振動成分が最小になった電流値Ｉ''を決定し、以降、この値の電流がコイル３２供給されるように電源３８を制御する（Ｓ１６）。なお、Ｓ１４とＳ１６と同様の処理を複数回繰り返してもよい。
【００２３】
このような処理をするのは、以下の理由による。すなわち、例えば磁気粘性流体の粘度を高めてタイヤ２０のサイドウォールの剛性を高めたと仮定すると、Δｐは低下、ｒは上昇、ｂは低下といったように各変数はトレードオフの関係にある。したがって、式（１）を使用しても、気柱共鳴音を最小にするためのコイル電流を一義的に決定することができないためである。
【００２４】
以上説明したように、実施の形態１によれば、タイヤのサイドウォール内部に磁気粘性流体を充填した流体室を配置し、コイル電流により磁気粘性流体の粘度を変化させてタイヤのたわみ剛性を制御することによって、タイヤから発生する気柱共鳴音を低減することができる。
【００２５】
車体の上下加速度を取得して、この上下加速度を低減するようにタイヤのたわみ剛性を制御すれば、気柱共鳴音だけでなく、車両の走行安定性や乗り心地を改善することも可能である。
【００２６】
磁気粘性流体の代わりに、電気粘性流体（ＥＲ流体）を流体室３０に充填してもよい。電気粘性流体は、外部電場に応じて粘性が可逆的に変化する流体であり、電場が印加されると高粘度になる。この場合、流体室３０の周囲にコイルを設置する代わりに、流体室の扁平な面を挟み込むように電極（図示せず）を設け、制御装置３４の指示により所定の値の電流が電極に供給されるようにすればよい。
【００２７】
磁気粘性流体の代わりに、流体室に流し込むオイルの量を変化させることによって、タイヤのサイドウォールのたわみ剛性を変化させてもよい。流体室にオイルを高圧に充填すればサイドウォールの剛性が高まり、オイル量を減らせばサイドウォールの剛性が低下することになる。
【００２８】
タイヤのホイールに制御装置を設置する代わりに、車体に設けられる電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」と表記する）からのデータを受信する受信機をホイールに設置しておき、ＥＣＵからの指令信号にしたがって電源３８を制御するようにしてもよい。
【００２９】
実施の形態２．
図３は、実施の形態２に係るタイヤ特性制御装置２００の全体構成を示す。図１と同様に、車両の車輪を構成する部品のうち、タイヤ５０とホイール５２とアクスル７６が示されている。ホイール５２は、連結部材５４によって懸架装置を構成するショックアブソーバ５６に接続され、ショックアブソーバ５６は車体７０と接続されている。ショックアブソーバ５６には、アブソーバのストローク量Ｓを検出するためのストロークセンサ５８が設けられている。このストロークセンサ５８の出力は、車体に備えられたＥＣＵ６６に送信される。
【００３０】
車体７０には、磁場を発生させるためのコイル６２と、コイル６２に電流を供給する電源６４が設けられる。ＥＣＵ６６は、所定の値の電流がコイル６２に供給されるように電源６４を制御する。
【００３１】
タイヤ５０のトレッド部には、接地面と並行に磁気粘性流体を充填するための複数の流体室６０が埋め込まれている。流体室６０は、図４に示すように、タイヤの全周にわたって等間隔で配置される。流体室６０内部の磁気粘性流体が外部磁場にさらされるとその粘度が高まり、タイヤのたわみ剛性が高められる。
【００３２】
図４を参照して、コイル６２は、流体室６０に対向する位置に設けられる。ホイール５２が固定されるアクスル７６には、歯溝が等間隔に刻設されたディスク７４が嵌め込まれており、この歯溝の数をカウントすることで車輪速を検出する車輪速センサ７２が、ディスク７４の円周に対向するように車体７０に配置される。車輪速センサ７２の出力はＥＣＵ６６に供給される。複数の流体室６０は、ディスク７４の歯と同じ中心角を有する位置に配置される。ＥＣＵ６６は、タイヤ内の流体室６０に対してタイヤ剛性を変更すべく、電源６４を制御する。
【００３３】
図５は、コイルに流す電流を決定するフローチャートである。まず、ＥＣＵ６６は、車両の走行状態を表す物理量、例えば、車輪の振動数や車体の上下加速度などを検出し、所定のテーブルを参照して、タイヤ５０の剛性を変化させるためにコイル６２に供給すべき電流値と、電流を供給するタイミングを決定する（Ｓ２０）。このタイミングは、ディスク７４の歯のカウントを利用して決定される。こうすることによって、例えば、３個に１個の流体室６０にのみ磁力を供給して、部分的に磁気粘性流体の粘度を高めるような制御が可能になる。これによって、タイヤ５０の剛性を詳細に設定することが可能になる。
【００３４】
続いて、ＥＣＵ６６は、ストロークセンサ５８により検出されるストローク量を受け取り（Ｓ２２）、ストローク量に基づいてコイル６２と流体室６０との間隔を推定し、この間隔に応じて前記電流値を補正し、上述のタイミングで補正した電流値がコイル６２に供給されるように電源６４を制御する（Ｓ２４）。Ｓ２４は、ショックアブソーバ５６のストロークによってコイル６２とタイヤ５０のトレッド部に配置されている流体室６０の距離が変化し、コイル６２に生じる磁場により流体室６０の受ける磁力の大きさが変化するので、これを補正するために実行される。
【００３５】
以上説明したように、実施の形態２によれば、タイヤのトレッド部に複数の流体室を形成しておき、車両の走行状態に応じて、車体からこれらの流体室の一部または全部に磁力を供給し、流体室内の磁気粘性流体の粘度を高めることによって、タイヤのたわみ剛性を制御することができる。したがって、タイヤの変形に関係する特性、例えば、気柱共鳴音の低減、走行安定性や乗り心地の向上を達成することができる。
【００３６】
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施の形態１に係るタイヤ特性制御装置の全体構成を示す図である。
【図２】コイルに流す電流の最適値を決定するフローチャートである。
【図３】実施の形態２に係るタイヤ特性制御装置の全体構成を示す図である。
【図４】タイヤを車両の側面から見たときの構成を示す図である。
【図５】コイルに流す電流を決定するフローチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
２０  タイヤ、  ２２  ホイール、  ３０  流体室、  ３２  コイル、  ３４  制御装置、  ３８  電源、  ４０  振動センサ、  ５０  タイヤ、  ５２  ホイール、  ５８  ストロークセンサ、  ６０  流体室、  ６２  コイル、  ６４  電源、  ６６  ＥＣＵ、  ７２  車輪速センサ、  １００、２００  タイヤ特性制御装置。
【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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