(57)【要約】【課題】車輪が浮き上がる直前や直後の車輪の状態を把握し、車両が路面を走行する際の車輪の浮き上がりを高精度に検知することが可能な車輪浮き上がり状態判定装置、路面からの車輪浮き上がりによる車両の転覆を回避する車両転覆回避装置、車両の耐転覆性能を評価する、車両耐転覆性評価装置および車両耐転覆性評価方法を提供する。【解決手段】車両が路面を走行する際、転動中のタイヤが前記路面から外力を受けることで発生する、前記転動中のタイヤの所定の部位の加速度データを取得し、この加速度のデータを用いて、車輪の路面への接地状態を表す接地量評価値を算出し、この接地量評価値に基づき、前記車輪の路面からの浮き上がり状態を判定する。【選択図】図２
2006256503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤが装着された車輪を備える車両について、この車両が路面を走行する際の車輪浮き上がり状態を判定する車輪浮き上がり状態判定装置であって、
前記タイヤの所定部位に配置されて、前記車両が路面を走行する際、転動中のタイヤが前記路面から外力を受けることで発生する、前記所定部位の加速度を計測する加速度センサと、
前記加速度センサで計測された、前記所定部位の加速度データを用いて、前記車輪の前記路面への接地状態を表す接地量評価値を算出する評価値算出部と、
前記接地量評価値に基づき、前記車輪の路面からの浮き上がり状態を判定する判定手段とを有することを特徴とする車輪浮き上がり状態判定装置。
【請求項２】
前記加速度センサは、前記タイヤの赤道面よりも車両内側領域に配置されていることを特徴とする請求項１記載の車輪浮き上がり状態判定装置。
【請求項３】
前記加速度センサは、前記車両の停止状態での前記タイヤの接地幅をＷとした際、前記赤道面から０．２Ｗだけ車両の内側方向に離間した地点を通る前記赤道面に平行な第１の平面から、前記赤道面から０．５Ｗだけ車両の内側方向に離間した地点を通る前記赤道面に平行な第２の平面に至る範囲内に配置されていることを特徴とする請求項２記載の車輪浮き上がり状態判定装置。
【請求項４】
前記加速度センサは、前記所定部位の前記加速度を時系列に連続して計測し、
前記評価値算出部は、この時系列の加速度の計測データから、タイヤの変形に基づく時系列の加速度データを抽出して、このタイヤの変形に基づく時系列の加速度データを用いて前記接地量評価値を算出する請求項１〜３のいずれか一項に記載の車輪浮き上がり状態判定装置。
【請求項５】
前記評価値算出部は、前記タイヤの変形に基づく時系列の加速度データを用いて、前記タイヤの変形に基づく加速度の時系列データに対して２階の時間積分を行って変位データを求めることにより、タイヤの所定部位における変形量を算出して、このタイヤの所定部位における変形量を用いて前記接地量評価値を算出する請求項４記載の車輪浮き上がり状態判定装置。
【請求項６】
前記加速度の計測データは、タイヤの周方向に対して直交するラジアル方向の加速度のデータ及びタイヤの周方向の加速度のデータの少なくとも一方のデータであり、さらに、前記タイヤの所定部位の変形量は、タイヤのラジアル方向及び周方向の変形量、若しくはラジアル方向の変形量であり、
前記評価値算出部は、さらに、前記接地量評価値として、この変形量から前記タイヤの転動中の接地長を算出することを特徴とする請求項５記載の車輪浮き上がり状態判定装置。
【請求項７】
前記判定手段は、前記接地量評価値と予め定められた判定基準値とを比較することで、前記車輪の路面からの浮き上がり状態を判定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の車輪浮き上がり状態判定装置。
【請求項８】
前記判定手段は、現在の前記接地量評価値と予め定められた判定基準値とを比較することで、前記車輪が現在、前記路面から浮き上がっているか否かを判定することを特徴とする請求項７記載の車輪浮き上がり状態判定装置。
【請求項９】
前記判定手段は、前記接地量評価値の変化率を算出し、この接地量評価値の変化率と予め定められた判定基準値とを比較することで、現在の車両走行条件下での、前記車輪の前記路面からの浮き上がりの発生の可能性の有無を判定することを特徴とする請求項７記載の車輪浮き上がり状態判定装置。
【請求項１０】
さらに、前記判定手段による判定結果を、車両を運転するドライバに報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の車輪浮き上がり状態判定装置。
【請求項１１】
前記車両は、少なくとも４輪以上の車輪が設けられた自動車車両であり、
前記加速度センサは、前記自動車車両の少なくとも１つの車軸線上に備えられた左右の車輪それぞれのタイヤに配置されて、転動中のタイヤの所定部位の加速度を計測し、
前記判定手段は、前記左右の車輪それぞれについて算出された前記接地量評価値それぞれを用い、前記左右の車輪それぞれについて、前記車輪の路面からの浮き上がり状態を判定することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の車輪浮き上がり状態判定装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の車輪浮き上がり状態判定装置を備えて構成される、車両の転覆回避装置であって、
前記車両に配備された、前記左右の車輪それぞれの転動状態または転動方向を調整する調整手段と、
前記調整手段の動作を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記調整手段の動作を制御することで、前記車輪浮き上がり状態判定装置による判定結果に応じて、前記左右の車輪のうち、少なくとも前記車輪の路面からの浮き上がりが小さい方の車輪について、前記転動状態または転動方向のいずれか一方を調整し、前記車両の転覆を回避することを特徴とする車両転覆回避装置
【請求項１３】
少なくとも４輪以上の車輪が設けられた自動車車両について、この車両にロール共振を生じさせる特定走行条件で旋回走行させた際の、前記車両の耐転覆性能を評価する装置であって、
前記自動車車両の複数の車輪のうち、少なくとも、前記ロール共振が生じた状態での旋回内輪側に対応する複数の車輪について、これら旋回内輪側の車輪それぞれを構成する各タイヤの所定部位に配置されて、前記車両が旋回走行する際、転動中のタイヤが前記路面から外力を受けることで発生する、前記所定部位の加速度を計測する加速度センサと、
前記加速度の計測データを用いて、前記旋回走行中の、前記旋回内輪側の各車輪の前記路面への接地状態を表す接地量評価値をそれぞれ算出する評価値算出部と、
前記接地量評価値に基づき、前記車両が特定走行条件で旋回走行する際の、前記車両の耐転覆性能を評価する評価部とを有することを特徴とする車両の耐転覆性能評価装置。
【請求項１４】
前記加速度センサは、前記所定部位の前記加速度を時系列に連続して取得し、
前記評価値算出部は、時系列の加速度の計測データから、タイヤの変形に基づく時系列の加速度データを抽出し、このタイヤの変形に基づく加速度の時系列データに対して２階の時間積分を行って変位データを求めることにより、タイヤの所定部位における変形量を算出して、さらに、この変形量から、前記接地量評価値として前記タイヤの転動中の接地長を算出することを特徴とする請求項１３記載の車両の耐転覆性能評価装置。
【請求項１５】
さらに、それぞれ異なる車両走行速度で、前記車両が特定走路を旋回走行した際それぞれの前記タイヤの転動中の接地長を記憶する記憶手段を備え、
前記評価部は、前記記憶手段に記憶された、各車両走行速度での前記タイヤの転動中の接地長を呼び出し、前記タイヤの転動中の接地長の前記車両走行速度への回帰式を求め、この回帰式に基づき、前記タイヤの転動中の接地長がゼロとなる際の前記車両走行速度を求めることで、前記車両の耐転覆性能を評価することを特徴とする請求項１４記載の車両の耐転覆性能評価装置。
【請求項１６】
タイヤが装着された車輪を備える車両について、この車両が路面を走行する際の車輪浮き上がり状態を判定する車輪浮き上がり状態判定方法であって、
前記車両が路面を走行する際、転動中のタイヤが前記路面から外力を受けることで発生する、前記タイヤの所定部位の加速度データを取得するデータ取得ステップと、
前記所定部位の加速度データを用いて、前記車輪の前記路面への接地状態を表す接地量評価値を算出する評価値算出ステップと、
前記接地量評価値に基づき、前記車輪の路面からの浮き上がり状態を判定する判定ステップとを有することを特徴とする車輪浮き上がり状態判定方法。
【請求項１７】
路面を走行する少なくとも４輪以上の車輪が設けられた、自動車車両の転覆を回避する方法であって、
走行中の前記自動車車両の、少なくとも１つの車軸線上に備えられた左右の車輪それぞれについて、転動中のタイヤの所定部位の加速度の計測データを取得するデータ取得ステップと、
前記加速度の計測データを用いて、前記左右の車輪それぞれの、前記路面への接地状態を表す接地量評価値を算出する評価値算出ステップと、
前記接地量評価値に基づき、前記左右の車輪それぞれの、前記路面からの浮き上がり状態を判定する判定ステップと、
前記判定結果に応じて、前記左右の車輪それぞれの転動状態または転動方向を調整する調整ステップとを有し、
前記調整ステップは、前記判定結果に応じて、前記左右の車輪の前記転動状態または転動方向のいずれか一方を調整することで、前記車両の転覆を回避することを特徴とする車両転覆回避方法。
【請求項１８】
少なくとも４輪以上の車輪が設けられた自動車車両について、この車両にロール共振を生じさせる特定走行条件で旋回走行させた際の、前記車両の耐転覆性能を評価する方法であって、
前記自動車車両の複数の車輪のうち、少なくとも、前記ロール共振が生じた状態での旋回内輪側に対応する複数の車輪について、これら旋回内輪側の車輪それぞれを構成する各タイヤの所定部位に配置されて、前記車両が旋回走行する際、転動中のタイヤが前記路面から外力を受けることで発生する、前記所定部位の加速度の計測データを取得するデータ取得ステップと、
前記加速度の計測データを用いて、前記旋回走行中の、前記旋回内輪側の各車輪の前記路面への接地状態を表す接地量評価値をそれぞれ算出する評価値算出ステップと、
前記接地量評価値に基づき、前記車両が特定走行条件で旋回走行する際の、前記車両の耐転覆性能を評価する評価ステップとを有することを特徴とする車両の耐転覆性能評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両が路面を走行する際の、路面からの車輪浮き上がり状態を判定する、車輪浮き上がり状態判定装置および車輪浮き上がり状態判定方法、路面からの車輪浮き上がりによる車両の転覆を回避する、車両転覆回避装置および車両転覆回避方法、車両の耐転覆性能を評価する、車両耐転覆性評価装置および車両耐転覆性評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、車両の耐転覆性が重要視されてきており、このためタイヤ性能としても高い耐転覆性（車両がなるべく転覆しない性能）が要求されてきている。車両の耐転覆性は、車体の重量やタイヤ性能に加え、例えばサスペンションなどの性能などが複雑に影響している。個々の車両の耐転覆性を精度良く評価するには、実際に車両を特定走行条件で走行させ、この際に得られた個々の車両の実際の挙動のデータを用いる必要がある。このような、実際に車両を走行させて車両の耐転覆性能を評価する方法として、Ｆｉｓｈｈｏｏｋ試験法や、エルクテスト（ダブルレーンチェンジ）等が知られている。このような公知の耐転覆性能試験方法では、一般的に、各車両を規格化された同一走行条件で旋回走行させた際の旋回内輪の車輪浮きを計測し、この旋回内輪が２輪同時に浮く（車輪が浮き上がる）走行速度を、各車両の耐転覆性能を表す指標としている。このような車両の耐転覆性能評価方法では、例えば、車両にアウトリガと呼ばれる転覆防止装置を装着した状態で、比較的高い速度で車両を旋回走行させて、例えば目視などで確認できる程度に車両の旋回内輪を浮き上がらせて、旋回内輪の車輪浮きを計測している。
【０００３】
しかし、このような転覆防止装置は高価であり、また、実際に、例えば目視などで確認できる程度に車両の旋回内輪を浮き上がらせるので、転覆防止装置を装着していたとしても、試験において車両が転覆しまう危険もあった。また、目視などによる確認のみでは、車両の旋回内輪の浮き上がりの程度を高精度に知ることはできなかったし、また、車輪が浮き上がる直前や直後の車輪の状態や、車両が浮き上がる実際の速度などを高精度に知ることもできなかった。車両の耐転覆性能を高精度に評価するためには、車両の旋回内輪の浮き上がりの程度を高精度に検出することが望まれている。このような車両旋回内輪の浮き上がりを検出する手段としては、例えば下記特許文献１記載の、間隔測定センサ装置が挙げられる。下記特許文献１では、タイヤにかかる荷重を測定するために、車輪が装着される車軸にレーザー変位計等を設置し、この車軸と路面との距離を測定している。この車軸と路面との距離に基づき、車輪のタイヤが路面から浮き上がった状態を検出することもできる。
【特許文献１】特開平１０−１１５５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１記載の発明は、実際には車軸と路面との距離を測定するものである。このような車軸と路面との距離は、例えばタイヤのラジアスや、車体のロール方向の挙動によっても変わるものであり、実際に車輪が路面から浮き上がった状態を高精度に検知することはできない。そこで、本発明は、車輪が浮き上がる直前や直後の車輪の状態を知ることができ、車両が路面を走行する際の車輪の浮き上がりを高精度に検知することが可能な車輪浮き上がり状態判定装置および車輪浮き上がり状態判定方法、路面からの車輪浮き上がりによる車両の転覆を回避する、車両転覆回避装置および車両転覆回避方法、車両の耐転覆性能を評価する、車両耐転覆性評価装置および車両耐転覆性評価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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、タイヤが装着された車輪を備える車両について、この車両が路面を走行する際の車輪浮き上がり状態を判定する車輪浮き上がり状態判定装置であって、前記タイヤの所定部位に配置されて、前記車両が路面を走行する際、転動中のタイヤが前記路面から外力を受けることで発生する、前記所定部位の加速度を計測する加速度センサと、前記加速度センサで計測された、前記所定部位の加速度データを用いて、前記車輪の前記路面への接地状態を表す接地量評価値を算出する評価値算出部と、前記接地量評価値に基づき、前記車輪の路面からの浮き上がり状態を判定する判定手段とを有することを特徴とする車輪浮き上がり状態判定装置を提供する。
【０００６】
なお、前記加速度センサは、前記タイヤの赤道面よりも車両内側領域に配置されていることが好ましい。また、前記加速度センサは、前記車両の停止状態での前記タイヤの接地幅をＷとした際、前記赤道面から０．２Ｗだけ車両の内側方向に離間した地点を通る前記赤道面に平行な第１の平面から、前記赤道面から０．５Ｗだけ車両の内側方向に離間した地点を通る前記赤道面に平行な第２の平面に至る範囲内に配置されていることがより好ましい。なお、前記タイヤの接地幅Ｗとしては、例えば、２００４年度版ＪＡＴＭＡ記載の最大荷重の７０％、標準空気圧状態での、タイヤの接地幅を用いればよい。
【０００７】
また、前記加速度センサは、前記所定部位の前記加速度を時系列に連続して計測し、前記評価値算出部は、この時系列の加速度の計測データから、タイヤの変形に基づく時系列の加速度データを抽出して、このタイヤの変形に基づく時系列の加速度データを用いて前記接地量評価値を算出することが好ましい。
【０００８】
また、前記評価値算出部は、前記タイヤの変形に基づく時系列の加速度データを用いて、前記タイヤの変形に基づく加速度の時系列データに対して２階の時間積分を行って変位データを求めることにより、タイヤの所定部位における変形量を算出して、このタイヤの所定部位における変形量を用いて前記接地量評価値を算出することが好ましい。
【０００９】
なお、前記加速度の計測データは、タイヤの周方向に対して直交するラジアル方向の加速度のデータ及びタイヤの周方向の加速度のデータの少なくとも一方のデータであり、さらに、前記タイヤの所定部位の変形量は、タイヤのラジアル方向及び周方向の変形量、若しくはラジアル方向の変形量であり、前記評価値算出部は、さらに、前記接地量評価値として、この変形量から前記タイヤの転動中の接地長を算出することが好ましい。
【００１０】
また、前記判定手段は、前記接地量評価値と予め定められた判定基準値とを比較することで、前記車輪の路面からの浮き上がり状態を判定することが好ましい。この場合、前記判定手段は、現在の前記接地量評価値と予め定められた判定基準値とを比較することで、前記車輪が現在、前記路面から浮き上がっているか否かを判定することが好ましい。また、前記判定手段は、前記接地量評価値の変化率を算出し、この接地量評価値の変化率と予め定められた判定基準値とを比較することで、現在の車両走行条件下での、前記車輪の前記路面からの浮き上がりの発生の可能性の有無を判定することもまた好ましい。
【００１１】
さらに、前記判定手段による判定結果を、車両を運転するドライバに報知する報知手段を備えることが好ましい。
【００１２】
また、前記車両は、少なくとも４輪以上の車輪が設けられた自動車車両であり、前記加速度センサは、前記自動車車両の少なくとも１つの車軸線上に備えられた左右の車輪それぞれのタイヤに配置されて、転動中のタイヤの所定部位の加速度を計測し、前記判定手段は、前記左右の車輪それぞれについて算出された前記接地量評価値それぞれを用い、前記左右の車輪それぞれについて、前記車輪の路面からの浮き上がり状態を判定することが好ましい。
【００１３】
本発明は、また、上記車輪浮き上がり状態判定装置を備えて構成される、車両の転覆回避装置であって、前記車両に配備された、前記左右の車輪それぞれの転動状態または転動方向を調整する調整手段と、前記調整手段の動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記調整手段の動作を制御することで、前記車輪浮き上がり状態判定装置による判定結果に応じて、前記左右の車輪のうち、少なくとも前記車輪の路面からの浮き上がりが小さい方の車輪について、前記転動状態または転動方向のいずれか一方を調整し、前記車両の転覆を回避することを特徴とする車両転覆回避装置を併せて提供する。
【００１４】
本発明は、さらに、少なくとも４輪以上の車輪が設けられた自動車車両について、この車両にロール共振を生じさせる特定走行条件で旋回走行させた際の、前記車両の耐転覆性能を評価する装置であって、前記自動車車両の複数の車輪のうち、少なくとも、前記ロール共振が生じた状態での旋回内輪側に対応する複数の車輪について、これら旋回内輪側の車輪それぞれを構成する各タイヤの所定部位に配置されて、前記車両が旋回走行する際、転動中のタイヤが前記路面から外力を受けることで発生する、前記所定部位の加速度を計測する加速度センサと、前記加速度の計測データを用いて、前記旋回走行中の、前記旋回内輪側の各車輪の前記路面への接地状態を表す接地量評価値をそれぞれ算出する評価値算出部と、前記接地量評価値に基づき、前記車両が特定走路を特定走行条件で旋回走行する際の、前記車両の耐転覆性能を評価する評価部とを有することを特徴とする車両の耐転覆性能評価装置も併せて提供する。
【００１５】
なお、前記加速度センサは、前記所定部位の前記加速度を時系列に連続して取得し、前記評価値算出部は、時系列の加速度の計測データから、タイヤの変形に基づく時系列の加速度データを抽出し、このタイヤの変形に基づく加速度の時系列データに対して２階の時間積分を行って変位データを求めることにより、タイヤの所定部位における変形量を算出して、さらに、この変形量から、前記接地量評価値として前記タイヤの転動中の接地長を算出することが好ましい。
【００１６】
さらに、それぞれ異なる車両走行速度で、前記車両が前記特定走路を旋回走行した際それぞれの前記タイヤの転動中の接地長を記憶する記憶手段を備え、前記評価部は、前記記憶手段に記憶された、各車両走行速度での前記タイヤの転動中の接地長を呼び出し、前記タイヤの転動中の接地長の前記車両走行速度への回帰式を求め、この回帰式に基づき、前記タイヤの転動中の接地長がゼロとなる際の前記車両走行速度を求めることで、前記車両の耐転覆性能を評価することが好ましい。
【００１７】
本発明は、また、タイヤが装着された車輪を備える車両について、この車両が路面を走行する際の車輪浮き上がり状態を判定する車輪浮き上がり状態判定方法であって、前記車両が路面を走行する際、転動中のタイヤが前記路面から外力を受けることで発生する、前記タイヤの所定部位の加速度データを取得するデータ取得ステップと、前記所定部位の加速度データを用いて、前記車輪の前記路面への接地状態を表す接地量評価値を算出する評価値算出ステップと、前記接地量評価値に基づき、前記車輪の路面からの浮き上がり状態を判定する判定ステップとを有することを特徴とする車輪浮き上がり状態判定方法も提供する。
【００１８】
また、路面を走行する少なくとも４輪以上の車輪が設けられた、自動車車両の転覆を回避する方法であって、走行中の前記自動車車両の、少なくとも１つの車軸線上に備えられた左右の車輪それぞれについて、転動中のタイヤの所定部位の加速度の計測データを取得するデータ取得ステップと、前記加速度の計測データを用いて、前記左右の車輪それぞれの、前記路面への接地状態を表す接地量評価値を算出する評価値算出ステップと、前記接地量評価値に基づき、前記左右の車輪それぞれの、前記路面からの浮き上がり状態を判定する判定ステップと、前記判定結果に応じて、前記左右の車輪それぞれの転動状態または転動方向を調整する調整ステップとを有し、前記調整ステップは、前記判定結果に応じて、前記左右の車輪の前記転動状態または転動方向のいずれか一方を調整することで、前記車両の転覆を回避することを特徴とする車両転覆回避方法も提供する。
【００１９】
さらに、少なくとも４輪以上の車輪が設けられた自動車車両について、この車両にロール共振を生じさせる特定走行条件で旋回走行させた際の、前記車両の耐転覆性能を評価する方法であって、前記自動車車両の複数の車輪のうち、少なくとも、前記ロール共振が生じた状態での旋回内輪側に対応する複数の車輪について、これら旋回内輪側の車輪それぞれを構成する各タイヤの所定部位に配置されて、前記車両が旋回走行する際、転動中のタイヤが前記路面から外力を受けることで発生する、前記所定部位の加速度の計測データを取得するデータ取得ステップと、前記加速度の計測データを用いて、前記旋回走行中の、前記旋回内輪側の各車輪の前記路面への接地状態を表す接地量評価値をそれぞれ算出する評価値算出ステップと、前記接地量評価値に基づき、前記車両が特定走路を特定走行条件で旋回走行する際の、前記車両の耐転覆性能を評価する評価ステップとを有することを特徴とする車両の耐転覆性能評価方法も提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の車輪浮き上がり状態判定装置および車輪浮き上がり状態判定方法によれば、車輪が浮き上がる直前や直後の車輪の状態を知ることができ、車両が路面を走行する際の車輪の浮き上がりを高精度に検知することができる。また、本発明の車輪浮き上がり状態判定装置を有して構成される車両転覆回避装置および車両転覆回避方法によれば、路面からの車輪浮き上がりによる車両の転覆を回避することができる。また、本発明の車両耐転覆性評価装置および車両耐転覆性評価方法によれば、安全かつ高精度に車両の耐転覆性能を評価することができる。本発明によれば、路面を転動する際のタイヤの所定の部位、例えばトレッド部における加速度の計測データを用いて、路面を転動する際のタイヤの変形量を求めることができる。そして、この変形量からさらに、路面を転動するタイヤの実際の接地長を正確に算出することができる。この接地長に基づいて、車輪浮き上がり状態判定、車両転覆回避、および車両耐転覆性評価を高精度に実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の車輪浮き上がり状態判定装置、車両転覆回避装置、車両耐転覆性評価装置、車両浮き上がり状態判定方法、車両転覆回避方法、および車両転覆回避方法について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【００２２】
まず、本発明の車輪浮き上がり状態判定装置、車両転覆回避装置、車両浮き上がり状態判定方法、および車両転覆回避方法について詳細に説明する。
図１は、本発明の車輪浮き上がり状態判定装置および車両転覆回避装置の一例である、車両転覆回避システム１０（システム１０）について説明する概略構成図である。システム１０は、４つの車輪１４ａ〜１４ｄが配備された車両１２に備えられている。システム１０は、４つの車輪１４ａ〜１４ｄにそれぞれ備えられた、車両１２が路面を走行する際に、各車輪のタイヤ１（図２参照）が路面から外力を受けることで発生する、このタイヤ１の所定部位の加速度情報を取得して無線信号で送信するセンサユニット１６ａ〜１６ｄと、センサユニット１６ａ〜１６ｄから送信された無線信号を受信して、各車輪の変形加速度情報から各車輪の接地長を算出して、この接地長に基づき各車輪の車輪浮き状態を判定する判定手段２０と、この判定手段２０における判定結果に応じて、各車輪１４ａ〜１４ｄそれぞれの転動状態や転動方向を制御するための制御信号を出力する制御手段３０と、制御手段３０に接続された各車輪１４ａ〜１４ｄそれぞれの転動状態または転動方向を調整する、各車輪１４ａ〜１４ｄそれぞれに対応して設けられた調整手段３２ａ〜３２ｄと、判定手段２０の判定結果を報知するとともに、判定結果２０における判定結果に応じて、車両１２の運転者に警告を発する警報装置３４とを有して構成されている。システム１０は、センサユニット１６ａ〜１６ｄ、判定手段２０、および警報装置３４とによって本発明の車輪浮き上がり状態判定装置として機能するとともに、センサユニット１６ａ〜１６ｄ、判定手段２０、制御手段３０、および調整手段３２とによって本発明の車両転覆回避装置としても機能する。
【００２３】
例えば、車両１２が一方向に旋回走行している最中に、急激に、車両１２をこの旋回方向と逆向きに旋回させるよう、車両１２の図示しない転舵装置によって車輪１４を転舵させた場合など、いわゆるロールの共振が誘発されて車両１２の左右いずれかの車輪１４（上述の逆向きの旋回の旋回内輪側の車輪）が路面から浮き上がることがある。本発明の車輪浮き上がり状態判定装置は、車両１２のこのような車輪浮き上がり状態を、車輪１４（車輪１４ａ〜車輪１４ｄのいずれか）の浮き上がりの発生とともに検知する装置である。また、本発明の車両転覆回避装置は、車輪浮き上がり状態判定装置によって検知した、車両１２のこのような車輪浮き上がり状態に応じて、車両１２の車輪１４の転舵状態や転舵方向を制御して、車両１２の転覆を回避するためのシステムである。
【００２４】
図２は、本発明の車輪浮き上がり状態判定装置および車両転覆回避装置における判定手段の一例である、システム１０に備えられた判定手段２０の構成を示すブロック図である。図２に示す判定手段２０は、受信機３と、増幅器（ＡＭＰ）４と、接地長算出手段２１と、浮き上がり判定部２５と、ＣＰＵ２３と、メモリ２７とを有する。判定手段２０は、接地長算出手段２１の各手段（後述する各部）と、浮き上がり判定部２５とが、メモリ２７に記憶されたプログラムをＣＰＵ２３が実行することで機能する、受信機３とＡＭＰ４が備えられたコンピュータである。判定手段２０は、車輪１４（車輪１４ａ〜車輪１４ｄのいずれか）を構成するタイヤ１のトレッド部における加速度の計測データを用いて、転動中のタイヤ１の路面への接地長を算出し、この接地長に基づき車輪１４の路面からの浮き上がり状態を判定する。ここで用いられる加速度の計測データは、車輪１４に設けられた、送信ユニット１６の、タイヤの空洞領域の内周面に固定した加速度センサ２で検知され、車輪１４に設けられた送信ユニット１６の送信機１５から受信機３へ送信されてアンプ４で増幅されたデータである。なお、送信機１５を設けず、例えば、加速度センサ２に別途送信機能を持たせ、加速度センサ２から受信機３へ送信するように構成してもよい。なお、車輪１４ａ〜１４ｄに設けられた各送信機１５は、それぞれを識別可能とする識別情報（ＩＤ）をそれぞれ保有しており、送信機１５は、対応する加速度センサで計測された加速度の計測データとともにＩＤを送信する。
【００２５】
加速度センサ２は、例えば、本願出願人が先に出願した特願２００３−１３４７２７号に開示された半導体加速度センサが例示される。半導体加速度センサは、具体的には、Ｓｉウエハ外周枠部内にダイアフラムが形成されたＳｉウエハと、このウエハ外周枠部を固定する台座とを有し、ダイアフラムの一方の面の中央部に重錘が設けられ、ダイアフラムには複数のピエゾ抵抗体が形成されている。この半導体加速度センサに加速度が作用した場合、ダイアフラムは変形し、この変形によりピエゾ抵抗体の抵抗値は変化する。この変化を加速度の情報として検出できるようにブリッジ回路が形成されている。
この加速度センサをタイヤ内周面に固定することにより、タイヤ回転中のトレッド部に作用する加速度を計測することができる。
加速度センサ２は、この他にピエゾ圧電素子を用いた加速度ピックアップを用いてもよいし、歪みゲージを組み合わせた歪みゲージタイプの加速度ピックアップを用いてもよい。
【００２６】
図３（ａ）および（ｂ）は、本実施形態における加速度センサ２のタイヤ１への設置位置について説明する図であり、（ａ）は、車両１２の車輪１４が路面から浮き上がっている状態を示す概略図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す状態でのタイヤ１の概略断面図を示している。車輪１４の路面からの浮き上がりは、上述したように、車両１２にロール共振が誘発されることで生じる場合がほとんどである。車輪１４が浮き上がる際の車両１２のロール挙動時には、旋回内輪（上述の逆旋回における旋回内輪）の車輪１４の対地キャンバ角は、大きなネガティブ対地キャンバ角となる。このため、旋回内輪の車輪１４のタイヤ１は、路面から浮き上がる際、車両１２の外側から徐々に浮き上がり、車両１２の内側のショルダー部付近が最後に浮き上がる。後述する接地長を算出することで、車輪１４が路面から離れてしまったことを確認するには、タイヤ１の接地領域における車両１２のなるべく内側の部分に加速度センサを設けておき、この車両１２のなるべく内側の部分の加速度（転動中のタイヤ１が路面から外力を受けることで発生する加速度）を計測することが好ましい。このため、加速度センサ２の配置位置は、タイヤ１の赤道面（図３（ｂ）中Ｅで示す）よりも車両１２の内側であることが好ましい。また、車両１２が停止した状態でのタイヤ１の接地幅をＷとすると、加速度センサ２の配置位置は、上記赤道面（接地幅Ｗにおける中心位置を通る）から０．２Ｗだけ車両の内側方向に離間した地点を通る前記赤道面に平行な第１の平面（図３（ｂ）中Ｆで示す）から、前記赤道面から０．２Ｗだけ車両の内側方向に離間した地点を通る前記赤道面に平行な第２の平面（図３（ｂ）中Ｇで示す）に至る範囲内（図３（ｂ）中の斜線で示す範囲）に配置されていることがより好ましい。
【００２７】
なお、本実施形態では、１つの加速度センサ２をタイヤ内周面に固定したが、本発明では、図４（ａ）〜図４（ｄ）に示すように、加速度センサ２は、タイヤ断面の様々な部分に配置してもよく、また加速度センサ２の個数も限定されない。例えば、図４（ａ）に示すように、タイヤのインナーライナーの部分に配置してもよいし、また図３（ｂ）に示すように、タイヤのベルトプライ層の上部に配置してもよいし、また、図３（ｃ）に示すように、タイヤのキャップトレッドの内部に配置してもよい。また、図３（ｄ）に示すように、加速度センサ２を、上述のタイヤの接地幅Ｗに対応する領域全体に渡って、タイヤの幅方向に複数個配置してもよい。図３（ｄ）に示すように、加速度センサ２をタイヤの幅方向に複数個配置することで、車両１２の外側から車両１２の内側のショルダー部付近に向かって徐々に浮き上がる、車輪の浮き上がり挙動の情報を、タイヤ幅方向に渡って時系列に取得することができる。
【００２８】
アンプ４で増幅された加速度の計測データが供給される接地長算出手段２１は、データ取得部２２、信号処理部２４、変形量算出部２６及び接地長算出部２８を有する。データ取得部２２は、アンプ４で増幅された少なくともタイヤ１回転分の加速度の計測データを入力データとして取得する部分である。アンプ４から供給されるデータは、アナログデータであり、このデータを所定のサンプリング周波数でサンプリングしてデジタルデータに変換する。なお、データ取得部２２は、各送信機１５から送信された上述のＩＤに基づき、各車輪から送信される加速度の計測データが、どの車輪のタイヤの加速度の計測データであるか（車輪１４ａ〜車輪１４ｄのいずれの車輪であるか）を判定する。以降、信号処理部２４、変形量算出部２６、接地長算出部１８、および浮き上がり判定部２５で行なわれる各処理は、各車輪のタイヤの計測データそれぞれについて、並列に行なわれる。
【００２９】
信号処理部２４は、デジタル化された加速度の計測データから、タイヤの変形に基づく加速度の時系列データを抽出する部位である。信号処理部２４では、加速度の計測データに対して平滑化処理を行い、この平滑化された信号に対して近似曲線を算出して背景成分１を求め、この背景成分１を平滑化処理された加速度の計測データから除去することにより、タイヤの変形に基づく加速度の時系列データを抽出する。具体的な処理は後述する。
【００３０】
変形量算出部２６は、抽出されたタイヤの変形に基づく加速度の時系列データに対して２階の時間積分を行って変位データを求めることにより、タイヤの変形量を算出する部位である。タイヤの変形に基づく加速度の時系列データに対して時間に関する２階積分を行い、この後、２階積分して得られたデータに対して近似曲線を算出して背景成分２を求め、この背景成分２を、２階積分して得られた変位データから除去することにより、タイヤの変形量を算出する。さらに、この後、算出されたタイヤの変形量のデータに対して時間に関する２階微分を行ってタイヤの変形量に対応した加速度のデータ、すなわち、ノイズ成分を含まないタイヤの変形に基づく加速度の時系列データを算出する。具体的な処理は後述する。
【００３１】
接地長算出部２８は、算出されたタイヤの変形量及びタイヤの変形に基づく加速度の時系列データから、各車輪１４ａ〜１４ｄの各タイヤの接地長を算出する部分である。算出された各タイヤの接地長の情報は、浮き上がり判定部２５に出力される。
【００３２】
浮き上がり判定部２５（判定部２５）は、接地長算出部２８において算出された各タイヤの接地長と、予め定められた判定基準値とを比較して、各車輪のタイヤが、現在、路面から浮き上がっているか否かを判定する。浮き上がり判定部２５は、各車輪１４ａ〜１４ｄのタイヤのうち、１つの車輪でも浮き上がっていると判定した場合、制御手段３および警報装置３４に、車輪の浮き上がりが発生していることを示す判定結果の情報、およびどの車輪に車輪浮き上がりが発生しているかを知らせるための情報を送る。なお、判定部２５による判定は、接地長算出部２８において算出された各タイヤの接地長と、予め定められた判定基準値とを比較して、各車輪のタイヤが、現在、路面から浮き上がっているか否かを判定することに限定されない。判定部２５では、時系列に算出される接地長の情報から、各タイヤの接地長の変化率を算出し、この接地量の変化率と予め定められた判定基準値とを比較することで、現在の車両走行条件下での、車輪の路面からの浮き上がりの発生の可能性を判定してもよい。浮き上がり判定部２５における判定については、後に詳述する。
【００３３】
警報装置３４は、例えば、図示しないディスプレイやスピーカなどからなり、判定部２５から送られた、車輪の浮き上がりが発生していることを示す判定結果の情報を受けて、車両１２の運転者に対し警報を発する。警報装置３４は、これにより、車両１２の運転者に対し、どの車輪において、車輪の浮き上がりが発生しているかを報知する。例えば、スピーカから警告音を発生したり、ディスプレイに警告を伝える画像を表示することで、警報を発すればよい。
【００３４】
制御手段３０は、判定部２５から送られた、車輪の浮き上がりが発生していることを示す判定結果の情報、および、どの車輪に車輪浮き上がりが発生しているかを知らせるための情報を受けて、制御手段３０に接続された、各車輪１４ａ〜１４ｄそれぞれの転動状態または転動方向を調整する調整手段３２ａ〜３２ｄそれぞれの動作を制御する。制御手段３０は、車輪浮き上がりが発生している車輪が接地するよう、調整手段３２ａ〜３２ｄそれぞれの動作を制御して、各車輪の転動状態（転動速度など）や転動方向（舵角）を調整する。制御手段３０は、このように車両１２の転覆を防止するべく、調整手段３２ａ〜３２ｄそれぞれの動作を制御する。例えば、右前輪（図１に示す１４ｂ）が路面から浮き上がっていることを示す情報を受けた場合、各車輪１４ａ〜１４ｄの転動速度を低下させて車両１２の走行速度を低下させるとともに、各車輪１４ａ〜１４ｄの方向を制御して、現在の右旋回方向のへの舵角（右前輪が浮き上がる場合、右旋回を行なう側へ舵角が向いている）の大きさを低減させる。調整手段３２ａ〜３２ｄは、各車輪の転動速度を低減させるブレーキシステムや、各車輪の転動方向を変更させる転舵システムで構成されている。
【００３５】
図５は、このようなシステム１０にて行われる車輪浮き上がり状態判定方法、および車両転覆回避方法を示すフローチャートである。図６〜図９は、システム１０における各処理で得られる結果の一例を示している。これらの結果は、いずれも加速度センサ２のうち、タイヤのラジアル方向（半径方向）の加速度の計測データから、ラジアル方向のタイヤのトレッド部の変形量を算出する場合の結果である。
本発明は、タイヤのラジアル方向の加速度の計測データを用いてタイヤのトレッド部のラジアル方向の変形量を算出する場合に限らず、タイヤの周方向又は幅方向の加速度の計測データから、周方向又は幅方向の変形量を算出することもできる。さらに、タイヤの周方向及び幅方向の加速度の計測データを同時に取得してこの２つのデータから、周方向及び幅方向の変形量を同時に算出することもできる。本発明は、上述のタイヤ幅方向の接地長によって、車輪の浮き上がりを判定することに限らず、加速度の計測データそのものや、周方向や幅方向の変形量など、この加速度の計測データから算出される種々の情報（各車輪の路面からの浮き上がり状態を、直接または間接的に表す情報）を用いて、各車輪の浮き上がりを判定してもよい。以降、上述のタイヤ幅方向の接地長によって、車輪の浮き上がりを判定する場合について、本発明の車輪浮き上がり状態判定方法、および車両転覆回避方法を説明する。
【００３６】
まず、アンプ４で増幅された、各車輪の加速度の計測データがデータ取得部２２に供給され、所定のサンプリング周波数にてサンプリングされて、デジタル化した計測データが取得される（ステップＳ１００）。この際、データ取得部２２は、上述のように、各送信機１５から送信された上述のＩＤに基づき、各車輪から送信される加速度の計測データが、どの車輪のタイヤの加速度の計測データであるか（車輪１４ａ〜車輪１４ｄのいずれの車輪であるか）を判定する。以降の各処理は、各車輪のタイヤの計測データそれぞれについて、並列に行なわれる。
【００３７】
次に、取得された計測データは、信号処理部２４に供給され、まず、フィルタによる平滑化処理が行われる（ステップＳ１０２）。図６（ａ）に示すように、信号処理部２４に供給された計測データはノイズ成分が多く含まれるため、平滑化処理により、図６（ｂ）に示すように滑らかなデータとされる。フィルタは、例えば、所定の周波数をカットオフ周波数とするデジタルフィルタが用いられる。カットオフ周波数は、転動速度やノイズ成分によって変化するが、例えば転動速度が６０（ｋｍ/時）の場合、カットオフ周波数は、０．５〜２（ｋHz）とされる。この他に、デジタルフィルタの替わりに、移動平均処理やトレンドモデル等を用いて平滑化処理を行ってもよい。
図６（ｂ）に示す時系列のグラフでは横軸に時間軸をとるとともに、同時にタイヤの周上位置をθ(度)で表している。タイヤの周上位置θ(度)は、図２に示すようなタイヤの接地面の中心位置（θ＝１８０度）に対して対向する点Ｏ(図２参照)を基準とする角度である。このような周上位置θ(度)は、例えば、タイヤに記されたマークを図示されないマーク検知手段で検知することにより、マークの周上の位置と加速度センサ２の周上位置との相対位置関係から、転動中のタイヤの周上位置θ(度)を定めることができる。また、時系列のグラフにおいて、極小値の位置を基準として、この位置を接地面の中心位置（θ＝１８０度）として転動中のタイヤの周上位置θ(度)を定めてもよい。
図６（ｂ）において接地面の中心位置はθ＝１８０度、５４０度及び９００度に該当し、図６（ｂ）ではタイヤの略３周分の加速度の計測データが示されている。
【００３８】
次に、平滑処理された加速度の計測データから背景成分１が算出される(ステップＳ１０４)。
ラジアル方向の加速度の背景成分１は、タイヤの転動中の遠心力（向心力）の加速度成分及び重力加速度成分を含む（なお、周方向の加速度の背景成分においても、これらの成分を含む）。図６（ｃ）では背景成分１の波形が点線で示されている。この背景成分１は、接地面の中心位置θ＝１８０度、５４０度及び９００度のそれぞれを中心として、絶対値で０以上９０度未満の角度の範囲を除いた周上の領域（第２の領域）で加速度の計測データに近似するように求められる。
【００３９】
具体的に説明すると、タイヤの周上の領域を、路面接地領域を含む第１の領域とこれ以外の第２の領域とに分け、第１の領域として、θ＝９０度より大きく２７０度未満、４５０度より大きく７２０度未満、８１０度より大きく９８０度未満の領域を定め、第２の領域として、θ＝０以上９０度以下及び２７０度以上３６０度以下、３６０度以上４５０度以下及び６３０度以上７２０度以下、７２０度以上８１０度以下及び９８０度以上１０７０度以下の領域を定める。背景成分１は、上記第２の領域中の複数の周上位置（θ又はθに対応する時間）を節点として用いて、予め定められた関数群、例えば３次のスプライン関数を用いて、第１の領域及び第２の領域のデータに対して最小二乗法により第１の近似曲線を算出することによって求める。節点は、スプライン関数の局所的な曲率（屈曲性）を規定する横軸上の拘束条件を意味する。図６（ｂ）の例では、図６（ｂ）中の「△」で示される位置、すなわちθ＝１０，３０，５０，７０，９０，２７０，２９０，３１０，３３０，３５０，３７０，３９０，４１０，４３０，４５０，６３０，６５０，６７０，６９０，７１０，７３０，７５０，７７０，７９０，８１０，９９０，１０１０，１０３０，１０５０，１０７０度における時間を節点としている。
【００４０】
図６（ｂ）に示すデータに対して、上記節点を有する３次のスプライン関数で関数近似を行うことにより、図６（ｃ）において点線で示される近似曲線が算出される。関数近似する際、第１の領域には節点はなく、第２の領域の複数の節点のみを用いて関数近似を行い、かつ関数近似に際して行う最小二乗法では重み係数を用いる。この重み係数は、第２の領域の重み係数を１とすると、第１の領域の重み係数は０．０１に設定されて処理が行われる。このように背景成分１を算出する際、第１の重み係数を第２の重み係数に対して小さくし、かつ第１の領域に節点を定めないのは、第１の近似曲線を、主に第２の領域における加速度の計測データから算出するためである。第２の領域では、トレッド部の接地による変形が小さくかつその変形は周上で滑らかに変化するため、タイヤの転動中の加速度は遠心力（向心力）の加速度成分及び重力加速度成分が支配的である。これに対し、第１の領域では、タイヤのトレッド部は接地変形に基づいて大きくかつ急激に変化する。このため接地変形に基づく加速度成分の変化が、タイヤの回転に基づく遠心力（向心力）の加速度成分及び重力加速度成分の変化に比べて大きくなる。すなわち、第２の領域の加速度の計測データは、概略、タイヤの転動中の遠心力（向心力）の加速度成分及び重力加速度成分であり、第２の領域の加速度の計測データを主に用いて第１の近似曲線を算出することで、第２の領域のみならず、第１の領域におけるタイヤの転動中の遠心力（向心力）の加速度成分及び重力加速度成分を精度よく推定することができる。
なお、図６（ｃ）では、接地中心位置（θ＝１８０，５４０，９００度）を中心として絶対値で０以上９０度未満の角度の範囲を第１の領域としたが、本発明における第１の領域は、接地中心位置から少なくとも絶対値で０以上６０度未満の角度の範囲であればよい。
【００４１】
次に、算出された背景成分１を表す第１の近似曲線を、ステップＳ１０２で処理された加速度の計測データから差し引くことで、計測データからタイヤの回転に基づく加速度成分及び重力加速度成分が除去される(ステップＳ１０６)。図６（ｄ）には、除去後の加速度の時系列データが示されている。これにより、タイヤのトレッド部の接地変形に基づく加速度の成分を抽出することができる。
【００４２】
次に、算出された、接地変形に基づく加速度の時系列データは、変形量算出部２６において２階の時間積分が施され、変位データが生成される(ステップＳ１０８)。
なお、積分の対象となる加速度のデータには通常ノイズ成分を含むので、２階積分を行うとノイズ成分も同時に積分され、精度の高い変位データを求めることはできない。図７（ａ）は、図６（ｄ）の加速度の時系列データを時間に関して２階積分した結果である。図７（ａ）に示されるように、時間と共に変位が増大していることが見られる。これは、積分の対象となる加速度の時系列データにノイズ成分を含み、積分により積算されていくからである。一般に、定常状態で転動するタイヤのトレッド部の注目する一点の変形量又は変位を観察した場合、タイヤの回転周期を単位として周期的な変化を示す。したがって、時間と共に変位が増大することは通常ありえない。
そこで、２階の時間積分が施されて得られた変位データが、タイヤの回転周期を単位として周期的な変化を示すように、この変位データに対して以下の処理が行われる。
【００４３】
すなわち、ステップＳ１０４において、背景成分１を算出した方法と同様に、変位データに含まれるノイズ成分を背景成分２として算出する（ステップＳ１１０）。
具体的に説明すると、タイヤの周上の領域を、路面との接地領域を含む第３の領域とこれ以外の第４の領域とに分け、第３の領域として、θ＝９０度より大きく２７０度未満、４５０度より大きく７２０度未満、８１０度より大きく９８０度未満の領域を定め、第４の領域として、θ＝０以上９０度以下及び２７０度以上３６０度以下、３６０度以上４５０度以下及び６３０度以上７２０度以下、７２０度以上８１０度以下及び９８０度以上１０７０度以下の領域を定める。背景成分２は、上記第４の領域中の複数の周上位置（θ又はθに対応する時間）を節点として用いて、予め定められた関数群を用いて、第３の領域及び第４の領域のデータに対して最小二乗法により第２の近似曲線を算出することによって求める。なお、第３の領域は、上述した第１の領域と一致する領域であってもよいし、異なる領域であってもよい。また、第４の領域は、上述した第２の領域と一致する領域であってもよいし、異なる領域であってもよい。節点は、上述したように、スプライン関数の局所的な曲率（屈曲性）を規定する横軸上の拘束条件を意味する。図７（ｂ）には、背景成分２を表す第２の近似曲線が点線で示されている。図７（ｂ）の例では、図７（ｂ）中の「△」で示される位置、すなわちθ＝１０，３０，５０，７０，９０，２７０，２９０，３１０，３３０，３５０，３７０，３９０，４１０，４３０，４５０，６３０，６５０，６７０，６９０，７１０，７３０，７５０，７７０，７９０，８１０，９９０，１０１０，１０３０，１０５０，１０７０度における時間を節点としている。
【００４４】
図７（ａ）に示す変位データに対して、上記節点のデータ点を通る３次のスプライン関数で関数近似を行うことにより、図７（ｂ）において点線で示される第２の近似曲線が算出される。関数近似する際、第３の領域には節点はなく、第４の領域の複数の節点のみを用いて関数近似を行い、かつ関数近似に際して行う最小二乗法で用いる第４の領域の重み係数を１とし、第３の領域の重み係数を０．０１として処理が行われる。このように背景成分２を算出する際、第１の重み係数を小さくし、かつ第３の領域に節点を定めないのは、第４の領域における変位データを主に用いて背景成分２を算出するためである。第４の領域では、トレッド部の接地による変形は小さくかつその変形は周上で滑らかに変化するため、タイヤの変形量は周上で小さく、その変化も極めて小さい。これに対して、第３の領域では、タイヤのトレッド部は接地変形に基づいて大きく変位しかつ急激に変化する。このため接地変形に基づく変形量は周上で大きくかつ急激に変化する。すなわち、第４の領域におけるトレッド部の変形量は第３の変形量と対比して概略一定を示す。これより、第４の領域の２階積分により得られた変位データを主に用いて第２の近似曲線を算出することで、第４の領域のみならず、路面との接地領域を含む第３の領域におけるタイヤの転動中の変形量を精度よく求めることができる。
図７（ｂ）には、第４の領域の変位データを主に用いて算出された第２の近似曲線が点線で示されている。第４の領域では、第２の近似曲線は変位データ（実線）と略一致している。
【００４５】
そして、背景成分２として算出された近似曲線を、ステップＳ１１０で算出された変位データから差し引き、トレッド部の接地変形に基づく変形量の周上の分布が算出される(ステップＳ１１２)。
図７（ｃ）は、図７（ｂ）に示す変位信号（実線）から第２の近似曲算線（点線）を差し引くことにより算出される、トレッド部の接地変形に基づく変形量の分布を示している。図７（ｃ）は、トレッド部上の所定の測定位置が周上を回転して変位するときの３回転分の変形量の分布（３回の接地）を示している。接地のたびに変形量が変化していることが見られる。このような方法により算出される変形量は、タイヤの有限要素モデルを用いてシミュレーションを行ったときの変形量と精度良く一致する。
【００４６】
そして、図７（ｃ）に示すトレッド部における変形量の時系列データについて時間に関して２階微分を行うことにより、図６（ｄ）に示す加速度からノイズ成分が除去された、トレッド部の変形量に対応した加速度の時系列データ、すなわち、トレッド部の接地変形に基づく、ノイズ成分を含まない加速度の時系列データ（後述する図８（ａ）参照）が算出される（ステップＳ１１４）。
【００４７】
そして、接地長算出部２８において接地長が算出される（ステップＳ１１６）。図８（ａ）は、接地領域及び接地長を求める方法を示している。まず、ステップＳ１１４によって抽出されたタイヤのトレッド部の接地変形に基づく、ノイズ成分を含まない加速度の時系列データにおいて、加速度が急激に変化して０を横切る点が２つ求められる。次に、求められた２つの点に対応する変位データ中の位置が求められ、この位置を図８（ａ）に示すように接地前端及び接地後端の位置とする。このように加速度の時系列データが急激に大きく変化する部分を、接地前端及び接地後端と定めることができるのは、トレッド部が回転して接地領域に来るとき、または接地領域から出るとき、タイヤが急激に変形するからである。また、加速度の時系列データが０を横切る位置を明確に定めることができる。
なお、図８（ａ）中の下のグラフは、タイヤのラジアル方向及び周方向で表される極座標系から、タイヤの上下方向、前後方向で表される直交座標系に変えて書き表したグラフであり、接地により変形したタイヤの変形形状を示すグラフである。このグラフ上において、接地前端と接地後端の位置を定めることにより接地長を評価することができる。
このような方法により算出される接地長は、タイヤの有限要素モデルを用いてシミュレーションを行ったときの接地長と精度良く一致する。
【００４８】
また、図８（ａ）に示す方法に変えて、図８（ｂ）に示す方法により接地領域及び接地長を求めることもできる。具体的には、図８（ｂ）は、タイヤの接地中心位置を原点としたときの、タイヤの前後方向の位置をタイヤのトレッド部の外径Ｒで除算して規格化するとともに、タイヤの上下方向の位置を外径Ｒで除算して規格化して、タイヤの変形形状を表したグラフである。図８（ｂ）に示されるようにタイヤの変形形状における、上下方向の最下点から上方向に一定距離δ離れた直線を横切る位置を接地前端に対応する規格化位置及び接地後端に対応する規格化位置とする。この規格化位置をそれぞれ求め外径Ｒを乗算することにより接地前端及び接地後端の位置を求めることができ、これによりタイヤの接地領域及び接地長を求めることができる。前端位置及び後端位置を定めるために用いる一定距離δは、例えば０．００１〜０．００５の範囲にあることが好ましい。また、最下点から上方向にトレッド部が離れたときの距離の自乗値が所定の値を横切る位置を接地前端及び接地後端とすることもできる。例えば、上記所定の値は、０.００００２（ｃｍ2）〜０.００００５（ｃｍ2）の範囲の値であり、好適には０.００００４（ｃｍ2）が用いられる。静止したタイヤに負荷する荷重を変えて接地長を種々調べた測定結果と、上記方法により求めた接地長の結果は極めて高い相関性を示すことが確認されている。
図９は、上記方法により求められた接地領域及び接地長の例を示している。図９中の太線の部分が接地領域を示している。
【００４９】
このように、タイヤのトレッド部の変形量を、ラジアル方向、周方向及び幅方向のいずれの方向においても算出することができ、転動中のタイヤの変形形状や軌跡を得ることができる。また、トレッド部の内周面に複数の加速度センサを周上に設けることで、トレッド部の周上の測定点を同時に取得することもできる。さらに、タイヤの幅方向に複数の加速度センサを設け、幅方向の接地長や接地領域の分布を求めることで、転動中のタイヤの接地形状を取得することもできる。
【００５０】
図１０は、上記図８（ａ）に示す方法で算出された、走行中の車両１２がダブルレーンチェンジ走行を行なった際の、タイヤ接地長の時間変化を、車両１２に異なる種類のタイヤＡ、タイヤＢを装着させた場合それぞれについて示すグラフである。ここでのダブルレーンチェンジ走行とは、いわゆるエルクテストといわれるテスト方法と同様、所定の速度で直進中に、順方向に車両１２を旋回（順旋回）させて障害物を回避した後、逆方向に車両１２を旋回（逆旋回）させて再びもとのレーンに戻るといった走行である。すなわち、車両１２の運転者は、車両１２を所定の条件（例えば、いわゆるＶＤＡ−ＥＬＫ試験や、「ＩＳＯ−３８８８−２」に規定される車両）にのっとり、所定の速度で直進走行させ、一定時間だけ一方向（順方向）に所定角だけステアリングを回した後、短時間で逆方向に所定角だけステアリングを戻している。図８（ａ）は、車両１２をダブルレーンチェンジ走行させた際の、上記逆旋回における内輪側の一方の車輪（前輪）のタイヤ（測定対象タイヤ）について、このタイヤの加速度から算出したタイヤ１回転毎の接地長を時系列で示している。
【００５１】
図１０に示すように、タイヤＡとタイヤＢのいずれのタイヤを装着した場合についても、測定対象タイヤの接地長は同様な変化の形態を示している。すなわち、まず順方向旋回した際には、遠心力による車両１２の重心移動の影響で、この順方向旋回の旋回外輪に対応する測定対象タイヤの接地長は増加する。この状態で急に逆旋回を行なうと、車両１２にロール共振が誘発され、車両１２の重心が一気に逆方向旋回の外側へ移動する。この影響で、逆旋回の旋回内輪に対応する測定対象タイヤにかかる荷重は減少し、さらには、この測定対象タイヤを備える車輪を支軸する車軸に持ち上げられて、測定対象タイヤは路面から浮き上がる。図１０に示す例では、タイヤＡを装着した場合、車両１２の測定対象タイヤ（が装着された車輪）について、車輪の浮き上がりが生じている。本発明の車輪浮き上がり判定装置によれば、同一車両に異なるタイヤを装着した場合それぞれについて、同一走行条件で旋回走行することで、異なるタイヤそれぞれの耐転覆性能を比較評価することもできる。接地長算出部２８では、このようなタイヤ１回転毎の接地長を、各車輪１４ａ〜１４ｄそれぞれのタイヤについて、車両１２の走行中に連続して算出する。
【００５２】
このような接地長の情報は、浮き上がり判定部２５に順次送られる。浮き上がり判定部２５では、順次送られる各車輪１４ａ〜１４ｄそれぞれの車輪接地長（タイヤ接地長）と、予め記憶された基準判定値とを比較することで、各車輪１４ａ〜１４ｄそれぞれについて、車輪浮き上がりが発生しているか否かを判定する（ステップＳ１１８）。例えば、基準判定値を１０ｍｍとした場合（図１０に一点鎖線で示す）、図１０に示す例においては、タイヤＡを装着した場合において、図中矢印で示す時点（詳しくは、図中矢印で示す接地長の情報が算出されて、浮き上がり判定部２５による判定が行なわれた時点）で、車輪浮きが発生していると判定される。このような判定は、タイヤ１回転毎の接地長が算出されるたびに行なわれる。浮き上がり判定部２５における判定は、タイヤ１回転毎の接地長が算出されるたびに行なわれることに限定されず、例えば、所定時間間隔でタイヤ１回転あたりの接地長を算出して、この所定時間間隔で判定してもよい。また、所定時間単位で連続して接地長を算出して、この所定時間単位で取得されたタイヤ接地長について平均値を求め、この平均値を用いて所定時間単位毎に車輪浮き上がりを判定してもよい。
【００５３】
また、所定時間単位で連続して接地長を算出して、この所定時間あたりの接地長の変化率を算出し、この変化率と予め定められた基準変化率とを比較することで、車輪の浮き上がりの発生を判定してもよい。この変化率は、現在の車輪の浮き上がり挙動の程度を表しており、この変化率を用いて判定することで、現在の車両走行条件下での車輪の路面からの浮き上がりの発生の可能性を判定することができる。例えば、図１０に示す範囲Ｄでは、タイヤＡ、タイヤＢを装着した場合双方において、接地長は急減に減少しており、接地長が減少する方向に変化率は大きくなっている。このような接地長が減少する方向の変化率の大きさは、車輪が浮き上がっていく方向への挙動の大きさを表している。例えば、図１０に示すような時系列の接地長の情報において、接地長が減少する方向の変化率（負の方向の傾きの大きさ）を用い、この接地長が減少する方向の変化率の大きさが、所定の値よりも大きい場合（負の方向により傾いている場合）は、現在の車両走行条件下において、車輪が路面から浮き上がろうとしていると判定できる。本発明における判定方法や判定基準は特に限定されない。
【００５４】
浮き上がり判定部２５において、車輪の浮き上がりが発生していると判定された場合（ステップＳ１１８において、ＹＥＳと判定された場合）、浮き上がり判定部２５から、この判定結果が警報装置３４に送られるとともに、この判定結果と現在の接地長の情報とが制御手段３０に送られる。警報装置３４は、この判定結果を受けて、上述のように車両１２の運転者に警報を発生する（ステップＳ１２０）。これとともに、制御手段３０は、判定部２５から送られた、車輪の浮き上がりが発生していることを示す判定結果の情報、および、どの車輪に車輪浮き上がりが発生しているかを知らせるための情報、さらに現在の車輪の接地長の情報（どの程度車輪が浮き上がっているか、または浮き上がりそうかの情報）を受けて、調整手段３２ａ〜３２ｄそれぞれの動作を制御する（ステップＳ１２２）。制御手段３０は、各車輪の転動状態（転動速度など）や転動方向（舵角）を調整し、車両１２の車輪の浮き上がりを抑制して車両１２の転覆を防止する。警報装置３４による警報の発生、および制御手段３０および調整手段３２による車両制御は、車輪浮き上がりの発生が解消されるまで（すなわち、ステップＳ１１８における判定がＮＯとなるまで、連続して行なわれる）。浮き上がり判定部２５において、車輪の浮き上がりが発生していないと判定された場合（ステップＳ１１８において、ＮＯと判定された場合）、必要に応じて例えば警報装置３４のディスプレイに、現在の各車輪の接地長の情報を表示するなどの処理を行うことができるが、基本的には、警報装置３４や制御手段３０に判定結果を送る必要はない。上記ステップＳ１００〜ステップＳ１２２までの各処理は、車両１２の走行が終了するまで（ステップＳ１２４における判定結果がＹＥＳとなるまで、）繰り返し行なわれる。
本発明の車輪浮き上がり状態判定方法、および車両転覆回避方法は以上のように行なわれる。
【００５５】
次に、本発明の車両耐転覆性評価装置、および車両耐転覆性評価方法について詳細に説明する。
図１１は、本発明の車両耐転覆性評価装置の一例である、車両耐転覆性評価装置システム５０（システム５０）について説明する概略構成図である。図１１は、システム５０によって、図１に示す車両１２を測定対象車両として、この車両１２の耐転覆性を測定する場合の例を示す。システム５０は、システム１０と同様、４つの車輪１４ａ〜１４ｄにそれぞれ備えられた、センサユニット１６ａ〜１６ｄを備えている。システム５０は、このセンサユニットに加え、センサユニット１６ａ〜１６ｄから送信された無線信号を受信して、各車輪の変形加速度情報から各車輪の接地長を算出して、この接地長に基づき測定対象車両の耐転覆性を評価する評価手段６０と、評価手段６０における計算結果や評価結果を表示出力するディスプレイ３６とを備えている。システム５０（センサユニット１６、評価手段６０、およびディスプレイ３６）は、車両１２から取り外して種々の車両に設置可能となっている。システム５０は、測定対象車両に設置されることで、この測定対象車両に対して例えば上述のエルクテストを実施した際の、測定対象車両の各車輪の路面への接地状態を表す評価値を算出し、この評価値に基づき、測定対象車両の耐転覆性能を評価するシステムである。
【００５６】
図１２は、システム５０の評価手段６０の構成を示すブロック図である。図１２に示す評価手段６０は、受信機３と、増幅器（ＡＭＰ）４と、接地長算出手段２１と、評価部７０と、ＣＰＵ２３と、メモリ２７とを有する。評価手段６０のうち、受信機３、増幅器（ＡＭＰ）４、接地長算出手段２１、ＣＰＵ２３、メモリ２７については、図２に示すシステム１０の判定手段２０と同様の構成および機能を有する。これらの部位については、説明を省略し、以降、評価部７０について説明する。評価部７０は、接地長算出手段２１において算出された、各車輪の接地長に基づき、車両１２の耐転覆性能を評価する。具体的には、車両１２を走行させて、車両走行速度を変更して上述のエルクテストを繰り返し実施した際の、各車両走行速度における上記逆旋回内輪側の車輪の接地長を算出する。そして、逆旋回内輪側の車輪の接地長の車両速度への回帰式を求め、この回帰式から逆旋回内輪側の車輪双方の接地長がゼロとなる（車輪が浮き上がる）最低速度（耐転覆限界速度）を算出して出力する。各車輪に設けられるセンサユニットは、実施するテストにおける走行条件が既知の場合は、この走行条件における逆旋回内輪側の前後輪にさえ設けていればよい。なお、車両の耐転覆性を示す評価は、このような評価に限定されない。例えば、特定の１つの走行条件における、逆旋回内輪側の車輪の接地長の情報を評価値とし、この評価値を評価結果として出力してもよい。評価部７０による評価結果は、例えばディスプレイ３６に表示出力される。
【００５７】
図１３は、このようなシステム５０にて行われる車両の耐転覆性評価方法を示すフローチャートである。図１３に示す例では、上述の、車両走行速度を変更して上述のエルクテストを繰り返し実施し、各車両走行速度における逆旋回内輪側の車輪の接地長を算出することで、逆旋回内輪側の車輪双方の接地長がゼロとなる（車輪が浮き上がる）最低速度（耐転覆限界速度）を算出して出力する場合について説明する。まず、走行条件の設定が行なわれる（ステップＳ２００）。走行条件としては、走行コース、走行時に運転者が車両に対して行なう運転操作の内容などの変更されない特定条件を設定するとともに、変更する車両速度の条件を種々設定する。走行条件としては、上述のエルクテストや公知のＦｉｓｈｈｏｏｋ試験法などを適用すればよい。そして、ステップＳ２００で設定された種々の車両走行速度のうち１つの走行速度が選択して設定され（ステップＳ２０２）、設定した走行速度で車両１２を走行させる（ステップＳ２０４）。この際、上述の車両浮き上がり状態の判定、および車両転覆回避と同様、車両走行中の各車輪１４（少なくとも上記逆旋回内輪側の前後の車輪）について、時系列の車輪（タイヤ）の接地長を算出する。この接地長の算出（ステップＳ２０６〜ステップＳ２２０）は、図５に示す車両浮き上がり状態の判定方法および車両転覆回避方法のステップＳ１００〜Ｓ１１６と同様に行なわれる。ステップＳ２０６〜ステップＳ２２０については、説明を省略する。
【００５８】
次に、評価部７０が、算出された時系列の接地長から、走行中の最低接地長を抽出し、この最低接地長の値とステップＳ２０２において設定された車両走行速度とを対応付けて、メモリ２３に記憶する。図１０で説明したように、逆旋回によって車両１２の重心が大きく外側に移動したタイミングで、逆旋回内輪側の接地長は最低となる。評価部７０は、このようなタイミングでの逆旋回内輪側の前後の車輪それぞれにおける接地長を車両走行速度と対応づけてメモリ２７に記憶する。これら走行条件の設定（ステップＳ２０２）から接地長の記憶（ステップＳ２２２）までの一連の処理は、ステップＳ２００において定められた走行速度条件での車両走行が全て終了するまで（ステップＳ２２４における判定結果がＹＥＳになるまで）繰り返し行なわれ、メモリ２３には、複数の走行速度条件下での最低接地長と、それぞれの最低接地長が算出された際の車両１２の走行速度が記憶される。図１４は、このようにして算出した、車両走行速度と逆旋回内輪側のうち前輪における最低接地長との対応関係を示すグラフである。評価部７０では、このようなグラフを作成してディスプレイ３６に表示することもできる。図１４に示すように、車両走行速度の増加とともに、逆旋回内輪側の最低接地長が短くなっており、車両走行速度の増加とともに、逆旋回内輪側の車輪はより浮き上がりやすくなっていることがわかる。このような測定結果は、実際の車両における挙動と一致する。
【００５９】
評価部７０では、メモリ３２に記憶された、複数の最低接地長とそれぞれの最低接地長が算出された際の車両１２の走行速度との対応関係から、逆旋回内輪側の車輪の最低接地長の車両走行速度への回帰式（図１４に破線で示す回帰曲線を表す回帰式）を求める。評価部７０は、車両１２の逆旋回内輪側の前後の車輪それぞれについて、この回帰式を求める（ステップＳ２２６）。そして、この回帰式から、車両１２の逆旋回内輪側の前後の車輪双方が、最低接地長が０（ゼロ）となる際の車両走行速度を導出する（ステップＳ２２８）。例えば、図１４に示す前輪のみの場合、図中の矢印の位置に示す速度（約５６ｋｍ／ｈ）が、この走行条件下での、車両１２の逆旋回内輪側の前輪の最低車輪浮き速度となっている。このような最低車輪浮き速度を、逆旋回内輪側の前後双方の車輪について算出し、前後双方の車輪が浮き上がる際の速度を耐転覆限界速度として導出する。評価部７０は、このように導出した耐転覆限界速度を、ディスプレイ３６に表示出力する（ステップＳ２３０）。この際、必要に応じて、図１４に示すようなグラフも出力すればよい。
【００６０】
本発明の耐転覆性能評価方法によれば、このように、測定対象車両の車輪を実際に浮き上がらせることなく、逆旋回内輪側の車輪の浮き上がり挙動を表す接地長を高精度に算出することができる。そして、このような情報に基づき、測定対象車両の車輪を実際に浮き上がらせることなく、各走行速度条件下での逆旋回内輪側の車輪の浮き上がり挙動を精度良く把握することができる。これにより、測定対象車両の耐転覆性能を定量的に表す、特定条件下での転覆限界速度を、安全かつ高精度に導出することができる。
本発明の耐転覆性能評価方法は以上のように行なわれる。
【００６１】
以上、本発明の車輪浮き上がり状態判定装置、車両転覆回避装置、車両耐転覆性評価装置、車両浮き上がり状態判定方法、車両転覆回避方法、および車両耐転覆性評価方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の車輪浮き上がり状態判定装置および車両転覆回避装置の一例である、車両転覆回避システムについて説明する概略構成図である。
【図２】図１に示す車両転覆回避システムに備えられた判定手段の構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、本発明における、加速度センサのタイヤへの設置位置の一例について説明する図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明における、加速度センサのタイヤへの設置位置の他の例についてそれぞれ説明する図である。
【図５】本発明の車輪浮き上がり状態判定方法、および車両転覆回避方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の車輪浮き上がり状態判定方法、および車両転覆回避方法で得られる信号波形を示すグラフである。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の車輪浮き上がり状態判定方法、および車両転覆回避方法で得られる信号波形を示すグラフである。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の車輪浮き上がり状態判定方法、および車両転覆回避方法で行われる接地長の算出方法を説明する図である。
【図９】本発明の車輪浮き上がり状態判定方法、および車両転覆回避方法で算出される接地長の一例を示す図である。
【図１０】図８（ａ）に示す方法で算出された、特定走行条件におけるタイヤ接地長の時間変化の一例を示すグラフである。
【図１１】本発明の車両耐転覆性評価装置の一例である、車両耐転覆性評価システムについて説明する概略構成図である。
【図１２】図１１に示す車両耐転覆性評価システムに備えられた評価手段の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の車両耐転覆性評価方法の一例を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の車両耐転覆性評価方法において生成された、車両走行速度とタイヤの最低接地長との対応関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６３】
２  加速度センサ
３  受信機
４  増幅器（ＡＭＰ）
１０  車両転覆回避システム
１２  車両
１４ａ〜１４ｄ  車輪
１５  送信機
１６ａ〜１６ｄ  センサユニット
２０  判定手段
２１  接地長算出手段
２２  データ取得部
２３  ＣＰＵ
２４  信号処理部
２６  変形量算出部
２５  浮き上がり判定部
２７  メモリ
２８  接地長算出部
３２  調整手段
３４  警報装置
３６  ディスプレイ
５０  車両耐転覆性評価装置システム
６０  評価手段
【図１】
2006256503.tif 000003
【図２】
2006256503.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006256503.tif 000006
【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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