(57)【要約】【課題】  アライメントずれの検出精度を高める。【解決手段】  車輪に接地される作用力センサは、車輪に対して路面に平行な方向に作用する力である作用力を検出する。アライメント発生力算出部１１２は、検出された作用力を使用して、ホイールアライメントに起因して車輪の接地部分に発生するアライメント発生力を算出する。推定値算出部１０６は、予め格納されているホイールアライメントの設定値を参照して、アライメント発生力の推定値を算出する。アライメント判定部１１６は、アライメント発生力と推定値の差分を取り、この差分と予め定められたしきい値とを比較してホイールアライメントが設定値からずれているか否かを判定する。【選択図】  図５
2006138764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪に設置され、車輪に対して路面に平行な方向に作用する力である作用力を検出する作用力センサと、
検出された作用力を使用して、ホイールアライメントに起因して車輪の接地部分に発生するアライメント発生力を算出するアライメント発生力算出手段と、
予め格納されているホイールアライメントの設定値を参照して、前記アライメント発生力の推定値を算出する推定値算出手段と、
前記アライメント発生力と前記推定値との比較に基づいてホイールアライメントが前記設定値からずれているか否かを判定するアライメント判定手段と、
を備えることを特徴とする車輪状態監視装置。
【請求項２】
前記アライメント判定手段は、車両の直進時にアライメント判定を実行することを特徴とする請求項１に記載の車輪状態監視装置。
【請求項３】
車両から車輪に加えられる荷重を検出する荷重検出手段をさらに備え、
前記推定値算出手段は、検出された荷重と前記アライメントの設定値との関係を表したマップデータを参照して前記推定値を算出することを特徴とする請求項１に記載の車輪状態監視装置。
【請求項４】
車輪に対して路面に平行な方向に作用する力である作用力を検出するステップと、
検出された作用力を使用して、ホイールアライメントに起因して車輪の接地部分に発生するアライメント発生力を算出するステップと、
予め格納されているホイールアライメントの設定値を参照して、前記アライメント発生力の推定値を算出するステップと、
前記アライメント発生力と前記推定値との比較に基づいてホイールアライメントが前記設定値からずれているか否かを判定するステップと、
を含むことを特徴とする車輪状態監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車輪状態監視装置および方法に関し、より詳細には、走行中の車両の車輪を監視してホイールアライメントのずれを検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤはホイールに装着されて車両に取り付けられ、サスペンション機構と組み合わされて車両の足まわりを構成する。車輪のうち特に前輪については、ステアリングの操作性、操縦安定性、および車両の直進性能を向上させるために、トー角やキャンバ角などの角度が予め設定されており、これをホイールアライメントと呼ぶ。
【０００３】
このホイールアライメントが初期の設定値からずれると、タイヤの摩耗が早まり、また車両の駆動効率を低下させることにもつながるため、アライメントのずれは早期に発見することが好ましい。従来、アライメントずれの検出は、熟練した作業者が目視で車軸を検査したり、専用の測定装置を用いることによって行われてきた。このため、車両の運転者が検査を受けなければ、ミスアライメント状態が長期にわたって継続することにもなりかねないため、アライメントのずれを自動的に検出することができれば有利である。
【０００４】
特許文献１には、車両の加速度を監視することにより車軸のミスアライメントを検出する技術が開示されている。特許文献２には、車輪速度の変動状態に基づいてアライメント変化を検出する技術が開示されている。特許文献３には、ホイールの回転数に基づいて決定されるアライメント関数を使用して、ホイールのミスアライメントを検知する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１５６３１２号公報
【特許文献２】特開平６−３０５３１６号公報
【特許文献３】特開２００１−２６０６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１ないし３に開示された技術においては、加速度や車輪速などの車輪の回転数に関連した情報を使用してアライメントのずれを検出しているため、路面状態や走行状態による車輪回転数変動の影響が大きいと考えられ、アライメントの検出精度を高めることは困難である。
【０００６】
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、車輪の回転数に依存せず、車両のアライメントずれを精度良く検出することのでき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】
【０００７】
本発明のある態様は、車輪状態監視装置に関する。この装置は、車輪に設置され、車輪に対して路面に平行な方向に作用する力である作用力を検出する作用力センサと、検出された作用力を使用して、ホイールアライメントに起因して車輪の接地部分に発生するアライメント発生力を算出するアライメント発生力算出手段と、予め格納されているホイールアライメントの設定値を参照して、前記アライメント発生力の推定値を算出する推定値算出手段と、前記アライメント発生力と前記推定値との比較に基づいてホイールアライメントが前記設定値からずれているか否かを判定するアライメント判定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この態様によれば、実際に車輪に発生している作用力を使用して算出されるアライメント発生力と、ホイールアライメントが初期設定値のままであるとして推定されるアライメント発生力の推定値とを比較することによって、ホイールアライメントがずれたか否かを判定するようにしたので、アライメントのずれを従来より正確に検出することができる。
【０００９】
なお、「アライメント発生力」には、トー角による発生力とキャンバ角による発生力とが含まれる。したがって、アライメント発生力算出手段によってトー角とキャンバ角それぞれの発生力を算出するようにすれば、トー角とキャンバ角のいずれにずれが生じているかも判別することができる。
【００１０】
アライメント判定手段は、車両の直進時にアライメント判定を実行することが好ましい。こうすることで、操舵角によるタイヤのスリップを考慮する必要がなくなるので、アライメントずれの検出精度をさらに高めることができる。
【００１１】
車輪状態監視装置は、車両から車輪に加えられる荷重を検出する荷重検出手段をさらに備えてもよい。この場合、推定値算出手段は、検出された荷重と前記アライメントの設定値との関係を表したマップデータを参照して前記推定値を算出するようにしてもよい。推定値算出手段は、車両から車輪に加えられる荷重として常に同一の値を用いて推定値を算出することもできるが、実際の荷重を用いて推定値を算出することでアライメントずれの検出精度を高めることができる。なお、ここでいう荷重検出手段には、サスペンションのストローク量を検出するストロークセンサや、タイヤ空気室の圧力を検出するタイヤ空気圧センサなど、車両から車輪に加わる荷重に関連する量を検出する任意の装置が含まれる。
【００１２】
本発明の別の態様は、車輪状態監視方法に関する。この方法は、車輪に対して路面に平行な方向に作用する力である作用力を検出するステップと、検出された作用力を使用して、ホイールアライメントに起因して車輪の接地部分に発生するアライメント発生力を算出するステップと、予め格納されているホイールアライメントの設定値を参照して、前記アライメント発生力の推定値を算出するステップと、前記アライメント発生力と前記推定値との比較に基づいてホイールアライメントが前記設定値からずれているか否かを判定するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１３】
この態様によれば、実際に車輪に発生している作用力を使用して算出されるアライメント発生力と、ホイールアライメントが初期設定値のままであるとして推定されるアライメント発生力の推定値とを比較することによって、ホイールアライメントがずれたか否かを判定するようにしたので、アライメントのずれを従来より正確に検出することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による車輪状態監視装置および車輪状態監視方法によれば、車輪に実際に作用している作用力を使用してアライメントずれの判定を実行するので、車輪回転数の変動などの影響を受けにくく、従来より正確な判定が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の一実施形態は、実際に車輪に発生している作用力を使用して算出されるアライメント発生力と、ホイールアライメントが初期設定値のままであるとして推定されるアライメント発生力の推定値とを比較することによって、アライメントのずれを検出する車輪状態監視装置である。以下、実施の形態を参照して本発明を説明する。
【００１６】
図１は、実施の形態に係る車輪状態監視装置を備えた四輪の車両１０を示す。車両１０は、タイヤ、ホイールなどから構成される車輪１４を有する。各車輪１４は、図示しないサスペンション、ナックル、タイロッド、アッパーアーム、ロアアームなどから構成される懸架装置により既知の方法で車体１２に結合される。
【００１７】
各車輪１４には、車輪に働いている作用力を検出し、車体１２側に送信するための車輪側装置２０が設置されている。車体１２には、各車輪１４に対向する位置に車輪側装置２０から送信された情報を受信する受信機３０が設けられている。各受信機３０により取得された情報は、電子制御装置１００（以下「ＥＣＵ１００」と表記する）に送られる。
【００１８】
車体１２には、車輪の回転数を検出することで車速を求める車速センサ３２も設けられている。車速センサ３２は、いずれか１つの車輪に対向して設けられていてもよいし、または複数の車輪に対向してそれぞれ車速センサを設けておき、それぞれの検出値を処理して車速を算出してもよい。車体１２には、図示しないステアリングホイールの操舵角θを検出するためのステアリングセンサ３４も設けられている。車速センサ３２とステアリングセンサ３４の検出信号は、ＥＣＵ１００に送られる。
【００１９】
図２は、車輪側装置２０の構成要素と、各構成要素の車輪内の配置の様子を説明する図である。図２は、車輪１４の半径方向の断面の一部を表している。タイヤ４０のビード部５０がホイール４２のホイールリム４４に装着され、タイヤ４０の内部に空気を充填することによってホイール４２に固定される。タイヤ４０のトレッド部４６は、地面と接触し車両の荷重を受ける部分である。ホイール４２は、図示しない懸架装置を介して車体と接続されている。
【００２０】
タイヤのトレッド部４６の内部には、作用力を検出するための作用力センサ２２が埋め込まれている。作用力センサ２２は、トレッド部４６の周方向に延びる溝部４８の近傍に配設することが好ましい。作用力センサ２２による検出値は、ホイールリム４４の外周面に設けられた処理装置２４に送られる。処理装置２４は、検出値から作用力を算出する。算出された作用力は、送信機２６によって車体１２側の受信機３０に送られる。
【００２１】
本明細書において「作用力」とは、車両の走行時に、路面からタイヤに対して路面に平行な方向に発生する力のことをいう。作用力センサ２２は、タイヤに対する前後または左右方向の作用力を検出するセンサであり、例えば歪みゲージである。歪みゲージの長さの変化が電気信号として取り出され、処理装置２４は、予めテーブルとして記憶してある歪み−力線図を参照して対応する力を計算する。代替的に、歪みゲージの長さ変化の電気信号が処理装置２４を通さずに送信機２６によって車体側に送信され、歪み−力線図を参照した力への変換は車体側のＥＣＵ１００において実行されてもよい。
【００２２】
作用力センサ２２は、タイヤの円周方向と、それに直角な方向に平行な向きにそれぞれ配置することが好ましい。また、作用力センサ２２は、タイヤの円周の回転中心線に沿って設けることが好ましい。
【００２３】
作用力センサ２２は、完成品として製造されたものをタイヤのトレッド部４６のゴム層内に埋め込んでもよいし、タイヤのゴム層内に直接形成するようにしてもよい。後者の場合、一例として、ゴム層を押し出し成型した後に、トレッド部４６の内部の所定の位置に作用力センサ２２を挿入し、その後に加硫しつつモールディングしてタイヤ４０を形成するようにすれば実現可能である。
【００２４】
処理装置２４および送信機２６は、図示しない電池から電力供給を受けて動作する。処理装置２４と送信機２６は、同一基板上に形成された一体のユニットであってもよい。このユニットは、車体１２側の受信機３０から電力の供給を受けて動作するトランスポンダとして構成されてもよい。
【００２５】
作用力センサ２２は圧電素子であってもよい。この場合、圧電素子は、タイヤの前後または左右方向の作用力を検出すべく、検出面が前後、左右方向に直角になるようにトレッド部４６内に配設される。
【００２６】
次に図３を参照して、ホイールアライメントについて説明する。車両の前輪は、直進安定性やステアリングの復元性を与えるために、最初からある程度の角度をもって取り付けられている。この車輪に与えられた取り付け角度のことをホイールアライメントと呼ぶ。図３（ａ）はトー角を説明する図である。図３（ａ）は前輪を車両上方から見たときの様子を示し、図の上側が車両の進行方向である。トー角とは、車両を上方から見たときの左右のタイヤの傾きをいう。図示するように、左右の車輪が前すぼみ（すなわちＢ＞Ａ）となっている場合をトーインとよぶ。図３（ｂ）はキャンバ角を説明する図である。図３（ｂ）は片側の前輪を車両の前方から見たときの様子を示す。キャンバ角とは、車両を前方から見たときの、平滑な路面に対する車輪の傾きをいう。図示するように、鉛直線に対して車体の外方向に車輪が傾いている状態、つまり車輪が上開きになっている状態をポジティブキャンバーといい、逆に車体の内方向に車輪が傾いている状態、つまり車輪が下開きになっている状態をネガティブキャンバーという。図中のθはキャンバ角である。
【００２７】
図４は、車輪のタイヤの路面との接触面に発生する力を説明する図である。上述したように、車輪にはトー角やキャンバ角が付けられているために、これらに起因して、車両直進時であってもタイヤの路面との接触面に、路面と平行方向の力が発生する。以下、トー角に起因して発生する力（以下、「トー角発生力」という）をＦｔ、キャンバ角に起因して発生する力（以下、「キャンバ角発生力」という）をＦｃと表記する。また、トー角発生力とキャンバ角発生力を合わせて「アライメント発生力」と呼ぶ。図４において、タイヤの周方向にＸ軸をとり、Ｘ軸に垂直かつタイヤと路面との接触面の中心点を通るようにＹ軸をとる。トー角発生力ＦｔのＸ成分をＦｔｘ、Ｙ成分をＦｔｙと表記する。さらに、車輪の進行方向をＸ’軸とする。
【００２８】
トー角とキャンバ角は、車両の各種特性に与える影響を考慮して、車両の設計段階において適切な初期設定値が選択される。したがって、車両の荷重が既知であれば、タイヤの接地面に発生するトー角発生力およびキャンバ角発生力を解析的に推定することが可能である。
【００２９】
また、図４中の「β」は、車輪の進行方向Ｘ’とタイヤの向いている方向Ｘのなす角度であり、「すべり角」と呼ばれる。このすべり角βは、タイヤの周方向の長さの変化量δ、路面摩擦係数μに基づいて算出することができるが、この手法については後述する。タイヤのすべり角βは、車輪を撮影するカメラを車体に設け、撮影された映像から測定することも可能である。
【００３０】
ところで、トー角やキャンバ角といったホイールアライメントは、車輪が縁石に乗り上げたり路面に空いた大きな穴の上を通過して衝撃を受けたり、アライメント調整用のボルトの外れ、車輪を保持するアームの変形などによって、初期設定値からずれることがある。トー角やキャンバ角がずれると、ステアリングホイールの中立位置が狂ったり、タイヤに偏摩耗が生じたり、車両のオーバーステア特性またはアンダーステア特性に変化が生じるといった不都合が生じる。
【００３１】
そこで、本実施形態に係る車輪状態検出装置では、作用力センサの検出値から求められる実際の発生力と、解析的に求められる推定力とを比較することによって、アライメントのずれを検出するようにした。
【００３２】
図５は、図１に示したＥＣＵ１００のうち、本実施形態によるアライメントずれの検出処理に関与する部分の構成を示す機能ブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。なお、ＥＣＵ１００は、ブレーキ制御や車両の安定制御を実行する他のＥＣＵと独立して設けられてもよいし、または一体に設けられてもよい。
【００３３】
ＥＣＵ１００は、車両の走行状態を判定する走行状態判定部１０４と、アライメントに起因するアライメント発生力を算出するための算出ユニット１３０と、アライメントの初期設定値から推定される推定値を算出するための推定ユニット１４０と、アライメントが正常か否かを判定するアライメント判定部１１６と、その結果を乗員などに報知するための報知部１１８と、各種マップ情報を格納するマップ格納部１１０とから構成される。
【００３４】
走行状態判定部１０４は、ステアリングセンサ３４および車速センサ３２から検出信号を受け取って、車両が低速走行中か否か、および車両が直進中か否かを判定する。そして、一定の条件に適合したときのみ、推定値算出部１０６とアライメント発生力算出部１１２に対して計算開始の指示を出す。
【００３５】
算出ユニット１３０は、すべり角算出部１０８と、作用力受信部１１４と、アライメント発生力算出部１１２を含む。作用力受信部１１４は、車輪側装置２０および受信機３０を介して、タイヤのトレッド部に埋め込まれた作用力センサ２２の検出値を受信する。すべり角算出部１０８は、作用力センサ２２の検出値などを利用して上述したすべり角βを算出する。アライメント発生力算出部１１２は、作用力センサ２２の検出値と、すべり角算出部１０８で算出されたすべり角βを使用して、トー角発生力Ｆｔとキャンバ角発生力Ｆｃを算出する。算出されたアライメント発生力は、アライメント判定部１１６に渡される。
【００３６】
アライメント発生力算出部１１２は、具体的に以下のようにしてアライメント発生力を算出する。図４のＸ軸およびＹ軸方向にそれぞれ配設された作用力センサ２２による検出値をそれぞれＳｘ、Ｓｙと表記すると、図４を参照して、トー角発生力のＸ成分ＦｔｘとＹ成分Ｆｔｙについて次式が成り立つことが分かる。
Ｆｔｘ＝Ｓｘ            （１）
Ｆｔｙ＋Ｆｃ＝Ｓｙ      （２）
式（２）より、キャンバ角発生力Ｆｃは次式のようになる。
Ｆｃ＝Ｓｙ−Ｆｔｙ      （３）
ここで、トー角発生力とすべり角βとの関係から、以下の式が成り立つ。
tanβ＝Ｆｔｘ／Ｆｔｙ      （４）
したがって、キャンバ角発生力Ｆｃは、次式から算出することができる。
Ｆｃ＝Ｓｙ−Ｆｔｘ／tanβ
＝Ｓｙ−Ｓｘ／tanβ      （５）
【００３７】
推定ユニット１４０は、信号取得部１０２と推定値算出部１０６とを含む。信号取得部１０２は、アライメント発生力の推定値を計算するために必要な各種信号を取得する。この信号には、例えば、図示しないサスペンション装置のストローク量や、図示しない空気圧センサで検出されるタイヤ空気圧など、車両から車輪に加わる荷重に関連する値が含まれる。推定値算出部１０６は、マップ格納部１１０内の、ストローク量やタイヤ空気圧から求められる荷重に対応させて予め準備されているテーブルを参照して、トー角発生力とキャンバ角発生力の推定値をそれぞれ算出する。算出されたアライメント発生力の推定値は、アライメント判定部１１６に渡される。
【００３８】
アライメント判定部１１６は、推定値算出部１０６から得た推定値と、アライメント発生力算出部１１２から得た実際のアライメント発生力の差分を取り、その差分が予め定められたしきい値を超えるとき、トー角またはキャンバ角が初期設定値からずれていると判定する。報知部１１８は、アライメント判定部１１６によりアライメントずれと判定されたとき、乗員に警報を発する。例えば、報知部１１８はスピーカを駆動して音声を発して乗員に警報してもよいし、または、車室内に設置されているモニタに警告表示をするようにしてもよい。または、周期的に信号を発して車両外部の検査システムに異常の発生を通知するようにしてもよい。
【００３９】
次に、図６ないし図９を参照して、車両のすべり角βを求める手法について説明する。上述したように、車両の前輪にはトー角やキャンバ角が付けられている。これに対し、図６に示すように、タイヤのトレッド部の路面との接触面は車輪の進行方向Ｘ’に向こうとするため、進行方向とタイヤの回転面の方向Ｘとが一致しなくなる。この進行方向Ｘ’と回転面の方向Ｘとのなす角度がすべり角βである。車輪がすべり角βを伴って転動している状態においては、タイヤのトレッド部と路面との間に横方向の力、すなわち横力が発生する。この横力は、すべり角βが大きいほど大きくなる。
【００４０】
図７に示すように、車輪がすべり角βを伴って転動している状態では、タイヤの中心線が接地幅ｗ、接地長さＬを保って横方向にｙ０だけ変位させられ、タイヤの中心線上の点は、点Ａ、点Ｅ、点Ｃに沿って回転し、タイヤの接触点は、路面からの力によって点Ａ、点Ｂ、点Ｃの軌跡に沿って移動させられる。接触点は点Ａから点Ｂまで路面と接触しながら移動するが、この領域において、タイヤのトレッド部は、路面とトレッド部内部のカーカスにより弾性変形させられる。このとき、歪みは、点Ａから点Ｂに移動するのにしたがって大きくなり、トレッド部には歪みに応じた作用力が発生する。この作用力が、路面の最大摩擦力より小さい領域では、タイヤの接触点は進行方向に沿って移動させられ、歪みの増加に応じて作用力が増加する。そして、作用力が路面の摩擦力を越えると、タイヤの路面に対する接触点は、点Ｂから点Ｃに向かってすべる。
【００４１】
点Ａは、タイヤの予め定められた点の路面との接触開始点であり、点Ｂは、変形力が最大摩擦力を越える点であり、点Ｃはタイヤの予め定められた点の路面への接触が終了する点である。点ＡＣ間の距離が接地長さである。また、タイヤの路面への接触点が点Ａから点Ｂへ移動させられる領域を粘着域Ｌａと呼び、接触点が点Ｂから点Ｃまですべる領域をすべり域Ｌｂと呼ぶ。
【００４２】
路面の摩擦係数μが同じ場合は、すべり角βが大きいほど、粘着域Ｌａのすべり域Ｌｂに対する比率γ＝Ｌａ／Ｌｂは小さくなる。また、路面の摩擦係数μが大きくなると、比率γは大きくなる。この路面の摩擦係数μと比率γとの間の関係は、予め実験やシミュレーションにより求められ、テーブル化して記憶させておくことができる。
【００４３】
タイヤのトレッド部に埋め込まれている作用力センサ２２が歪みゲージであるとすると、この歪みゲージは、路面の摩擦力に起因する歪みゲージの実際の長さの変化量に応じた値を検出する。この変化量は、タイヤの全周のうち歪みゲージが設けられた部分の実際の長さの路面の摩擦力に起因する変化量ということができ、図７の長さＭと長さＬとの差δ＝Ｍ−Ｌに相当する。
【００４４】
図８に示すように、タイヤの接触点の軌跡Ａ〜Ｂ〜Ｃを直線で近似した場合には、粘着域Ｌａ、すべり域Ｌｂの長さは、接地長さＬおよび比率γを用いて次式で表すことができる。
Ｌａ＝Ｌ・γ／（１＋γ）      （６）
Ｌｂ＝Ｌ／（１＋γ）          （７）
また、すべり角βを用いれば、歪みゲージの検出値δは次式で表すことができる。
δ＝Ｍ−Ｌ
＝｛Ｌ／（１＋γ）｝・｛γ／cosβ＋√（１＋γ２tan２β）｝−Ｌ    （８）
したがって、接地長さＬ、検出値δ、比率γを使用して、すべり角βを算出することができる。
【００４５】
図９は、すべり角算出部１０８の詳細な機能ブロック図である。路面μ推定部１５０は、路面の摩擦係数μを推定する。例えば、路面の表面状態を検出するセンサによって検出された路面状態に基づいて路面μを推定することができる。または、制動時や駆動時にスリップが生じた場合の制動力や駆動力に基づいて、路面μを推定するようにしてもよい。接地長さ取得部１５２は、タイヤの路面に対する接地長さを取得する。接地長さ取得部１５２は、タイヤの形状、大きさ等から予め決まる接地長さを採用するようにしてもよいし、または、タイヤの形状、大きさ等と、各車輪に加わる荷重やタイヤの空気圧等に基づいて接地長さを計算するようにしてもよい。後者の場合、接地長さ取得部１５２は、荷重を検出する荷重センサまたはタイヤの空気圧を検出する空気圧センサの少なくとも一方を含む。比率算出部１５４は、路面μ推定部１５０で推定されたμと上述のテーブルに基づいて、比率γを算出する。演算部１５６は、式（８）を用いてすべり角βを算出する。
【００４６】
なお、すべり角βを求める他の手法は、本願出願人による特願２００４−０５０８７５号に詳細に記載されている。
【００４７】
図１０は、本実施形態にしたがってアライメントのずれを検出する処理のフローチャートである。まず、走行状態判定部１０４は、車両が低速走行中であるか（Ｓ１０）、または車両が直進しているか（Ｓ１２）否かを判定する。Ｓ１０またはＳ１２のいずれかが成立していない場合（Ｓ１０のＮまたはＳ１２のＮ）、このルーチンを終了する。車両が低速走行中か否かを判定するのは、タイヤの作用力に与える車両の駆動力の影響ができるだけ小さくなるように、低速走行時（例えば、２０ｋｍ／ｈ以下）に限ってアライメントずれの検出を実行することが好ましいからである。しかしながら、例えば車両の駆動力をエンジンの回転数などから推定して、その駆動力分をタイヤの作用力から差し引くようにしてもよい。あるいは、駆動力の影響が比較的少ないと思われる惰性走行時にタイヤの作用力の検出を行うようにしてもよい。また、車両が直進しているか否かを判定するのは、ステアリングホイールが操舵されていると、その操舵角の影響によりタイヤの作用力の大きさが変化するためである。
【００４８】
Ｓ１０およびＳ１２の両方が満たされていると（Ｓ１０のＹ、Ｓ１２のＹ）、信号取得部１０２は、推定力を計算するために必要な信号を取得する（Ｓ１４）。取得した信号と、予めマップ格納部１１０にマップ化されて格納されている車両のアライメント情報とを参照することによって、推定値算出部１０６はアライメント発生力の推定値、すなわちトー角発生力の推定値Ｆｔｘｉとキャンバ角発生力の推定値Ｆｃｉとを算出する（Ｓ１６）。作用力受信部１１４は、車輪側装置２０、車体側の受信機３０を介してタイヤに発生している作用力を受信し（Ｓ１８）、アライメント発生力算出部１１２は、すべり角算出部１０８で算出されるすべり角βを参照して、アライメント発生力すなわちＸ方向のトー角発生力Ｆｔｘとキャンバ角発生力Ｆｃとを計算する（Ｓ２０）。
【００４９】
続いて、アライメント判定部１１６は、Ｓ１６で得られたＸ方向のトー角発生力の推定値Ｆｔｘｉと、Ｓ２０で得られた実際のトー角発生力Ｆｔｘとを比較して、これらの差分の絶対値が所定のしきい値Ｔｔより大きいか否かを判定する（Ｓ２２）。すなわち、
｜Ｆｔｘｉ−Ｆｔｘ｜＞Ｔｔ      （９）
が成り立つか否かを判定する。なお、しきい値Ｔｔは、計算誤差を考慮してもトー角のずれが生じていると認定できる値であり、実験的に求めることができる。式（９）が成り立つ場合（Ｓ２２のＹ）、実際の発生力が推定値から大きくずれているため、トー角のずれが生じていると判定し、報知部１１８は乗員に対しトー角ずれの警報を発する（Ｓ２４）。
【００５０】
式（９）が成り立たない場合（Ｓ２２のＮ）、続いて、アライメント判定部１１６は、Ｓ１６で得られたキャンバ角発生力の推定値Ｆｃｉと、Ｓ２０で得られた実際のキャンバ角発生力Ｆｃとを比較して、これらの差分の絶対値が所定のしきい値Ｔｃより大きいか否かを判定する（Ｓ２６）。すなわち、
｜Ｆｃｉ−Ｆｃ｜＞Ｔｃ      （１０）
が成り立つか否かを判定する。なお、しきい値Ｔｃは、誤差を考慮してもキャンバ角のずれが生じていると認定できる値であり、実験的に求めることができる。式（１０）が成り立つ場合（Ｓ２６のＹ）、アライメント判定部１１６は、実際の発生力が推定値から大きくずれているため、キャンバ角のずれが生じていると判定し、報知部１１８は乗員に対してキャンバ角ずれの警報を発する（Ｓ２８）。式（１０）が成り立たない場合（Ｓ２６のＮ）、このルーチンを終了する。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態によれば、実際に車輪に発生している作用力を使用して算出されるアライメント発生力と、ホイールアライメントが初期設定値のままであるとして推定されるアライメント発生力の推定値とを比較することによって、ホイールアライメントがずれたか否かを判定するようにしたので、アライメントのずれを従来より正確に検出することができる。また、本実施形態によれば、タイヤに埋め込んだセンサにより検出された発生力を使用して、ブレーキ制御などの車両制御に活用することもできる。
【００５２】
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】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態である車輪状態監視装置を備えた車両を示す図である。
【図２】車輪側装置の構成を示す図である。
【図３】（ａ）は、ホイールアライメントのうちトー角を説明する図であり、（ｂ）はキャンバ角を説明する図である。
【図４】タイヤに発生する力を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態によるアライメントずれの検出処理に関するＥＣＵの機能ブロック図である。
【図６】モデル化した車輪のタイヤの路面への接地状態を示す図である。
【図７】接地状態を詳細に示す図である。
【図８】タイヤの変形状態とすべり角βとの関係を概念的に示す図である。
【図９】すべり角算出部の詳細な機能ブロック図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるアライメントずれ検出処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５４】
１０  車両、  １２  車体、  １４  車輪、  ２０  車輪側装置、  ２２  作用力センサ、  ２４  処理装置、  ２６  送信機、  ３０  受信機、  ３２  車速センサ、  ３４  ステアリングセンサ、  ４０  タイヤ、  ４２  ホイール、  ４４  ホイールリム、  ４６  トレッド部、  ４８  溝部、  １００  ＥＣＵ、  １０２  信号取得部、  １０４  走行状態判定部、  １０６  推定値算出部、  １０８  すべり角算出部、  １１０  マップ格納部、  １１２  アライメント発生力算出部、  １１４  作用力受信部、  １１６  アライメント判定部、  １１８  報知部、  １３０  算出ユニット、  １４０  推定ユニット、  １５０  路面μ推定部、  １５２  接地長さ取得部、  １５４  比率算出部、  １５６  演算部。
【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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