(57)【要約】【課題】タイヤ毎に独立してタイヤ発生力を直接かつ精度良く測定することができるタイヤ発生力測定装置および測定方法を提供する。【解決手段】車輪に加わる横加速度および制駆動トルクを測定する加速度測定部と、横加速度および制駆動トルクに基づいてタイヤ発生力を演算する演算処理部と、タイヤ発生力に関する情報信号を車両本体側の制御装置に送信する送受信部とを含む計測機構が、車輪のホイールに設けられていることを特徴とするタイヤ発生力測定装置およびその装置によってタイヤ発生力を測定する方法。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪に装着されたタイヤと路面との間に発生するタイヤ発生力を測定するタイヤ発生力測定装置であって、
前記車輪に加わる横加速度を測定する横加速度センサ、および前記車輪に加わる制駆動トルクを測定する遠心力センサを有する加速度測定部と、
測定された横加速度および制駆動トルクに関する情報信号を車両本体側の制御装置に無線送信するとともに、当該制御装置からの指令信号を無線受信する送受信部とを含む計測機構を備え、
前記計測機構が、前記車輪のホイールに設けられていることを特徴とするタイヤ発生力測定装置。
【請求項２】
車輪に装着されたタイヤと路面との間に発生するタイヤ発生力を測定するタイヤ発生力測定装置であって、
前記車輪に加わる横加速度を測定する横加速度センサ、および前記車輪に加わる制駆動トルクを測定する遠心力センサを有する加速度測定部と、
測定された横加速度および制駆動トルクに基づいて前記タイヤ発生力を演算する演算処理部と、
前記タイヤ発生力に関する情報信号を車両本体側の制御装置に無線送信するとともに、車両本体側の制御装置からの指令信号を無線受信する送受信部と、
を含む計測演算機構を備え、
前記計測演算機構が、前記車輪のホイールに取り付けられていることを特徴とするタイヤ発生力測定装置。
【請求項３】
前記計測機構または計測演算機構は、前記車輪のホイール内部に埋設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタイヤ発生力測定装置。
【請求項４】
前記計測機構または計測演算機構は、計測器筐体に内蔵され、当該計測器筐体を保持する固着部材によって、前記ホイールの軸中心に装着されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタイヤ発生力測定装置。
【請求項５】
前記演算処理部は、前記横加速度センサとともに、前記計測器筐体の底部中心に配置され、前記遠心力センサは、前記計測器筐体の内周面に沿って等間隔に少なくとも４つ配置されていることを特徴とする請求項４に記載のタイヤ発生力測定装置。
【請求項６】
車輪に装着されたタイヤと路面との間に発生するタイヤ発生力を測定する方法であって、
車両本体側に設けられた制御装置から、各車輪に装着されたタイヤ発生力測定装置に起動信号を無線送信するステップと、
前記起動信号に応じて、各タイヤ発生力測定装置を起動するステップと、
前記タイヤ発生力測定装置の加速度測定部において、前記車輪に加わる横加速度と制駆動トルクを測定するステップと、
前記タイヤ発生力測定装置の演算処理部において、前記加速度測定部で測定された横加速度および制駆動トルクに基づいて前記タイヤ発生力を演算するステップと、
前記タイヤ発生力測定装置の送受信部から、前記タイヤ発生力に関する情報信号を車両本体側の制御装置に無線送信するステップと、
を含むことを特徴とするタイヤ発生力測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ発生力測定装置およびタイヤ発生力測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の走行時に、車輪に装着されたタイヤと走行路面との間に発生するタイヤ発生力は、車両の走行状態、操舵状態、駆動系の状態、また、タイヤの磨耗状態等を把握する上で、重要な事項である。したがって、このタイヤ発生力を正確にリアルタイムで測定できれば、その測定結果に基づいて車両の各種の運動制御をより的確に行うことができる。しかし、各タイヤに発生するタイヤ発生力は、走行時の路面状況、操舵角、キャンバー角、車輪の制駆動力、タイヤが装着された車輪の位置等に応じて異なる。
【０００３】
例えば、走行時に前輪駆動の車両が左旋回する場合について説明すると、図８に示すように、左旋回して、車体進行方向Ｖが車体の向きＡに対して車体横滑り角（スリップ角）だけ変位した車体Ｃには、車体の向きＡに直交する方向に車体横加速度が作用する。このとき、操舵された前輪のタイヤＴ１、Ｔ２には、車体の向きＡに対して車輪の転舵角だけ傾いたタイヤの向きＤ１、Ｄ２に直交する方向に横加速度Ｇ１、Ｇ２が働き、さらに、制駆動トルクＴｒｑ１、Ｔｒｑ２がタイヤＴ１、Ｔ２の円周方向に働く。一方、操舵されない後輪のタイヤＴ３、Ｔ４においては、車体の向きＡとタイヤの向きＤ３、Ｄ４は一致する。そして、このタイヤの向きＤ３、Ｄ４に直交する方向に横加速度Ｇ３、Ｇ４が働き、さらに、制駆動トルクＴｒｑ３、Ｔｒｑ４がタイヤＴ３、Ｔ４の円周方向に働く。
そして、これらのタイヤにおいて、図９（ａ）および（ｂ）に示すように、それぞれに働く横加速度Ｇによる力と制駆動トルクＴｒｑの合力としてタイヤ発生力ＭがタイヤＴに働き、このタイヤ発生力Ｍと、タイヤと路面との摩擦力とが一致する。したがって、そのタイヤが接地している路面の状況、操舵角、車輪毎の制駆動力等によって、それぞれ異なるものとなる。また、タイヤ発生力は、タイヤの空気圧、温度、摩耗度等によっても変化し、さらに、装着されたタイヤのサイズ、銘柄等によっても変化する。
【０００４】
従来、このタイヤ発生力は、車両に備えられた各種装置によって測定される他のパラメータに基づいて間接的に推定され、各種制御が行われている。例えば、下記の方法が提案または実用されている（特許文献１、特許文献２等参照）。
（１）ＡＢＳ（アンチロック・ブレーキシステム）では、４輪のそれぞれに設けられた車輪速度センサによって測定される車輪速度から車両の平均減速度を求める。そして、この平均減速度から路面の摩擦係数μを推定して、この摩擦係数μからタイヤ発生力を推定している。
（２）ＴＣＳ（トラクション・コントロールシステム）では、車輪に設けられた車輪速度センサによって、駆動輪と従動輪との相対的速度差を算出して、駆動輪のスリップ率（λ）を求める。そして、このスリップ率から間接的に路面の摩擦係数μを推定し、さらに、タイヤ発生力を推定している。
【０００５】
（３）ＡＢＳ、ＴＣＳにおいて、（３−１）前後方向の加速度、横加速度の計測用の加速度センサを搭載している場合は、その加速度から路面の摩擦係数μを推定する。また、（３−２）ヨーレートセンサを搭載している場合は、下記式（ａ）、または、下記式（ｂ）および（ｃ）から間接的に横加速度を４輪タイヤ毎に算出し、求めた横加速度から路面の摩擦係数μを推定して、さらに、タイヤ発生力を推定していた。
Δβ＝（Ｇ／Ｖ）−γ                            （ａ）
β：車体横すべり角
Δβ：車体横すべり角の微分係数
Ｇ：横加速度
Ｖ：車体速
γ：ヨーレート
αｆ＝β＋（ｌｆ／Ｖ）γ−δω                  （ｂ）
αｒ＝β−（ｌｒ／Ｖ）γ                        （ｃ）
αｆ：フロントタイヤ横すべり角
αｒ：リヤタイヤ横すべり角
ｌｆ：前車軸−重心間距離
ｌｒ：後車軸−重心間距離
δω：前輪の実舵角
【０００６】
（４）ＶＳＡ（ビークル・スタビリティ・アシスト）においては、タイヤ／車体スリップ角推定ロジックと、横力−タイヤ横すべり角α、前後方向の力−タイヤスリップλ、および横力−タイヤスリップλの関係のタイヤに関する３つの基本特性とに基づいて、各輪の前後力、横力を推定し、４輪の合計の力をタイヤ発生力としている。
【０００７】
しかしながら、前記（１）または（２）の方法においては、最大摩擦力を発生するスリップ率や限界スリップ率は予め認識できても、タイヤ発生力そのものを求めることはできない。
【０００８】
また、ヨーレートセンサ、加速度センサ（Ｇセンサ）を用いる（３）の方法では、車体全体、つまりタイヤ４輪の合計発生力は判っても、各タイヤのタイヤ発生力を正確に推定することができない。これは、各輪の荷重、ロール・ピッチ運動、タイヤ内圧・温度、さらに路面状況によって、タイヤ発生力が常に変動するためである。
【０００９】
さらに、（４）の方法においては、タイヤスリップ率／角と路面摩擦係数μを同時に求めているが、各タイヤが接地している路面状況が異なる場合、また、車両運動が非線形に陥る限界領域では、精度が悪化する。
【００１０】
また、一般に、各輪の輪荷重とキャンバー角が大きく変動する場合は、上下方向の加速度を測定するセンサを新たに各サスペンションメンバー等に装着する必要が生じる。
【００１１】
また、前記（１）〜（４）の方法は、タイヤ発生力を直接計測できず、擬似的なタイヤ特性を想定してタイヤ発生力を推定しているに過ぎない。そのため、推定精度に限界があり、タイヤが異なる場合やチェーン装着時等の異なった条件では、想定するタイヤ特性が当てはまらなくなってしまうため、タイヤ発生力を正確に推定することができない。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１０−１６２６８号公報（［００４９］〜［００５２］、図３）
【特許文献２】
特開平１０−２３９１８７号公報（請求項２、［０１１３］〜［０１２１］）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、タイヤ毎に独立してタイヤ発生力を直接かつ精度良く測定することができるタイヤ発生力の測定装置および測定方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、車輪に装着されたタイヤと路面との間に発生するタイヤ発生力を測定するタイヤ発生力測定装置であって、前記車輪に加わる横加速度を測定する横加速度センサ、および前記車輪に加わる制駆動トルクを測定する遠心力センサを有する加速度測定部と、測定された横加速度および制駆動トルクに関する情報信号を車両本体側の制御装置に無線送信するとともに、当該制御装置からの指令信号を無線受信する送受信部とを含む計測機構を備え、前記計測機構が、前記車輪のホイールに設けられていることを特徴とするタイヤ発生力測定装置を発明の構成とする。
【００１５】
このタイヤ発生力測定装置では、タイヤに最も近いホイールに設けられる計測機構によって、各タイヤ毎に横加速度および制駆動トルクが測定され、測定された横加速度および制駆動トルクに関する情報信号が車両本体側の制御装置に送信される。そして、横加速度および制駆動トルクに関する情報信号に基づいて、車両本体側の制御装置によって、タイヤ発生力が求められ、車両の各種制御に利用される。
【００１６】
また、請求項２に係る発明は、車輪に装着されたタイヤと路面との間に発生するタイヤ発生力を測定するタイヤ発生力測定装置であって、前記車輪に加わる横加速度を測定する横加速度センサ、および前記車輪に加わる制駆動トルクを測定する遠心力センサを有する加速度測定部と、測定された横加速度および制駆動トルクに基づいて前記タイヤ発生力を演算する演算処理部と、前記タイヤ発生力に関する情報信号を車両本体側の制御装置に無線送信するとともに、車両本体側の制御装置からの指令信号を無線受信する送受信部と、を含む計測演算機構を備え、前記計測演算機構が、前記車輪のホイールに取り付けられていることを特徴とするタイヤ発生力測定装置を発明の構成とする。
【００１７】
このタイヤ発生力測定装置では、タイヤに最も近いホイールに設けられる計測演算機構によって、各タイヤ毎に横加速度および制駆動トルクが測定され、測定された横加速度および制駆動トルクに基づいて、各タイヤに発生するタイヤ発生力が直接的に求められる。そして、タイヤ発生力に関する情報信号は、車両本体側の制御装置に送信され、そのタイヤ発生力は車両の各種制御に利用される。
【００１８】
また、請求項３に記載の発明は、前記請求項１または請求項２に記載のタイヤ発生力測定装置において、前記計測機構または計測演算機構は、前記車輪のホイール内部に埋設されていることを特徴とする。
【００１９】
このタイヤ発生力測定装置では、車輪のホイール内部に埋設されている計測機構または計測演算機構によって、タイヤに加わる横加速度および制駆動トルク、またはその横加速度および制駆動トルクに基づくタイヤ発生力が求められる。
【００２０】
さらに、請求項４に記載の発明は、前記請求項１または請求項２に記載のタイヤ発生力測定装置において、前記計測機構または計測演算機構は、計測器筐体に内蔵され、当該計測器筐体を保持する固着部材によって、前記ホイールの軸中心に装着されていることを特徴とする。
【００２１】
このタイヤ発生力測定装置では、ホイールに装着された計測機構または計測演算機構によって、タイヤに加わる横加速度および制駆動トルク、またはその横加速度および制駆動トルクに基づくタイヤ発生力が求められる。
【００２２】
また、請求項５に記載の発明は、前記請求項４に記載のタイヤ発生力測定装置において、前記演算処理部は、前記横加速度センサとともに、前記計測器筐体の底部中心に配置され、前記遠心力センサは、前記計測器筐体の内周面に沿って等間隔に少なくとも４つ配置されていることを特徴とする。
【００２３】
このタイヤ発生力測定装置では、計測器筐体内に、横加速度センサ、遠心力センサおよび演算処理部が、バランス良く配置されることによって、装置自体の強度および耐久性、さらに、ホイールに取り付けられ、ホイールとともに回転した場合の回転バランスが向上する。
【００２４】
また、請求項６に記載の発明は、車輪に装着されたタイヤと路面との間に発生するタイヤ発生力を測定する方法であって、車両本体側に設けられた制御装置から、各車輪に装着されたタイヤ発生力測定装置に起動信号を無線送信するステップと、前記起動信号に応じて、各タイヤ発生力測定装置を起動するステップと、前記タイヤ発生力測定装置の加速度測定部において、前記車輪に加わる横加速度と制駆動トルクを測定するステップと、前記タイヤ発生力測定装置の演算処理部において、前記加速度測定部で測定された横加速度および制駆動トルクに基づいて前記タイヤ発生力を演算するステップと、前記タイヤ発生力測定装置の送受信部から、前記タイヤ発生力に関する情報信号を車両本体側の制御装置に無線送信するステップと、を含むことを特徴とするタイヤ発生力測定方法を発明の構成とする。
【００２５】
このタイヤ発生力測定方法では、車両本体側に設けられた制御装置からの起動信号により、タイヤに最も近いホイールに設けられるタイヤ発生力測定装置が起動されると、加速度測定部によって、各タイヤ毎に横加速度および制駆動トルクが測定される。次に、演算処理部において、測定された横加速度および制駆動トルクに基づいて、各タイヤに発生するタイヤ発生力が直接的に求められる。そして、タイヤ発生力に関する情報信号は、送受信部から車両本体側の制御装置に送信され、そのタイヤ発生力は車両の各種制御に利用される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るタイヤ発生力測定装置の概略構成を示す分解斜視図である。
【００２７】
図１に示すタイヤ発生力測定装置１は、横加速度センサ２と、４つの遠心力センサ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、演算処理回路（演算処理部）および送受信回路（送受信部）を有する演算・送受信回路基板４とを備える計測演算機構から構成される。ここで、横加速度センサ２と遠心力センサ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄとは、加速度測定部を構成する。そして、計測演算機構は、円筒状の収納本体５ａと蓋５ｂとからなる計測器筐体５（図２参照）に内蔵される。なお、この計測器筐体５内には、計測演算機構の各部に電力を供給するバッテリ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが配置され、各部に設けられたバッテリ端子と電力線（図示せず）によって接続されている。
【００２８】
横加速度センサ２は、車輪に働く横加速度を測定するものであり、図２および図３に示すように、演算・送受信回路部基板４の中央に配置される。
また、遠心力センサ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、車輪に働く制駆動トルクを測定するものであり、図２および図３に示すように、計測器筐体５の収納本体５ａの内周面５ｄに沿って等間隔に配置される。
これらの横加速度センサ２、ならびに遠心力センサ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄとしては、例えばひずみセンサ等が用いられる。
【００２９】
演算・送受信回路基板４は、図２および図３に示すように、その中央に配置された横加速度センサ２とともに、計測器筐体５の収納本体５ａの底部中心に配置され、演算処理回路部と、送受信回路部とを有する正方形状の基板である。また、送受信回路部にはアンテナ８が接続されている。
【００３０】
この演算・送受信回路基板４において、図４にブロック図で示すように、演算処理回路部４ａは、横加速度センサ２から出力された横加速度に関する情報信号α１と、遠心力センサ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄから出力された制駆動トルクに関する情報信号β１，β２，β３，β４とが、それぞれ入力され、それらの情報信号に基づいてタイヤ発生力を演算するものである。このとき、横加速度センサ２、ならびに遠心力センサ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄからの情報信号は、アナログ信号であるため、これをアナログ−デジタル変換回路４ｂによってデジタル信号に変換して演算処理回路部４ａに入力される。また、このタイヤ発生力の演算において、４つの遠心力センサ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄでそれぞれ測定された制駆動トルクの平均値が、タイヤ発生力の演算に用いられる。この平均値を用いることにより、タイヤの偏心等による制駆動トルク測定値のバラツキによる誤差を除くことができる。
【００３１】
この演算処理回路部４ａにおけるタイヤ発生力の演算は、横加速度の測定値に基づき、タイヤに働く横加速度と制駆動トルクに基づいて、下記式（ｅ）によって行うことができる。
タイヤ発生力＝（横加速度２＋制駆動トルク２）１／２                （ｅ）
【００３２】
送受信回路部４ｃは、図４に示すように、演算処理回路部４ａから入力されるタイヤ発生力に関する情報信号を、アンテナ８を介して車両本体側に設けられた制御装置（図６に示す車載ＥＣＵ６１）に送信するものである。
この送受信回路部４ｃは、例えば、日本国内では、３１５ＭＨｚ帯、１ｍＷ以下の電波法を遵守する領域の無線を用い、また、外国では、その国または地域で許容される帯域および出力の無線を用いて、デジタルＰＣＭ（パルスコードモジュレーション）方式によって、制御装置と送受信するものである。
【００３３】
また、計測器筐体５は、図２および図３に示すように、円筒状の収納本体５ａと、その収納本体５ａに嵌装される蓋５ｂとから構成される。また、蓋５ｂの上面には、つまみ５ｃが設けられている。収納本体５ａと、蓋５ｂとは、それぞれ螺合するオスねじ部およびメスねじ部（図示せず）を有し、さらに、必要に応じて、水密性パッキンを介して螺嵌される。
【００３４】
このタイヤ発生力測定装置１においては、図３に示すように、円筒形に形成された計測器筐体５（収納本体５ａ、蓋５ｂ）内に、横加速度センサ２を中央に配置した正方形の演算・送受信回路基板４が収納本体５ａの底部中心に配置され、４つの遠心力センサ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが収納本体５ａの内周面５ｄに沿って等間隔に配置され、さらに、バッテリ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが収納本体５ａの内周面５ｄに沿って等間隔に配置された構成を有する。また、遠心力センサ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、バッテリ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄとは、内周面５ｄに沿って交互に配置されている。この配置によって、各部のバランスが良好となり、装置自体の強度および耐久性、さらに、図５に示すように、ホイールＷに取り付けられ、ホイールＷとともに回転した場合の回転バランスが向上する。
【００３５】
このタイヤ発生力測定装置１は、図５に示すように、星型の固定用ステー（固着部材）９を介して、タイヤＴが装着され、車軸に固着されたホイールＷの軸中心に装着される。このとき、ホイールＷから突設したホイール・ボルト１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅに、頭部にねじ穴１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅが設けられたホイールナット１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅが螺穿される。一方、収納本体５ａの下面に設けられたねじ穴（図示せず）に、固定用ステ−９の中心に穿孔された固定用孔１３を通してビス１４を嵌着して、計測器筐体５を固定用ステー９に固着する。そして、計測器筐体５を固着した固定用ステー９は、ホイールナット１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅの頭部に設けられたねじ穴１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅに、その固定用ステー９の孔１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅを挿通するボルト１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅによって螺着され、ホイールＷの軸中心に装着される。これにより、タイヤ発生力測定装置１は、回転するタイヤＴに対して、横加速度および制駆動トルクを安定して測定できる位置に配置されるため、タイヤ発生力の測定精度の向上を図ることができる。
また、タイヤ発生力測定装置１を、ホイールナット１２ａ〜１２ｅに固定用ステー９とともに共締めするだけでよいので、専用ホイールを作る必要がなくなり、その分コストを低くすることができる。
【００３６】
次に、図６に示すとおり、タイヤ発生力測定装置１を全輪のホイールＷに装着した車両Ｃにおけるタイヤ発生力測定方法について説明する。
このタイヤ発生力測定方法においては、図７に示すとおり、車両がイグニッション・オンされると（ＳＴＡＲＴ）、車両が搭載している各種装置から入力される情報によって、タイヤ発生力測定装置を起動すべきか否か、が判断される（ステップＳ０）。例えば、下記の（ｇ−１）〜（ｇ−４）の場合に、タイヤ発生力測定装置を起動すべき（図７のＹ１）、と判断される。
（ｇ−１）車両の発進または停止時に車輪のスキッド現象が、車輪速度センサによって検知された場合
（ｇ−２）車体の各部に装着されたセンサによって、所定のしきい値を超える加速度、ヨーレートが検知された場合
（ｇ−３）所定値を超えた車体速度が検知された場合
（ｇ−４）路面摩擦係数μを検知する装置によって、
（ａ）低い路面摩擦係数μが検知された場合
（ｂ）路面が氷雪、悪路の状態であると判断された場合
（ｃ）ハイドロプレーニング現象が発生していると判断された場合
また、タイヤ発生力測定装置を起動すべきでない（図７のＮ１）、と判断されたときは、制御装置は、車両が搭載している各種装置から入力される情報によって、タイヤ発生力測定装置を起動すべきか否か、を判断する状態に戻る（Ｒｅｔ）。
【００３７】
タイヤ発生力測定装置を起動すべき、と判断された場合は、制御装置から各車輪のタイヤ発生力測定装置に起動信号が無線送信される（ステップＳ１）。このとき、各車輪に設けられたタイヤ発生力測定装置においては、送受信部によって受信された信号が起動信号であるか否かが、演算処理部において判断される（ステップＳ１ａ）。この起動信号の判別は、例えば、予め各車輪に設けられたタイヤ発生力測定装置に付された識別情報（ＩＤ）が、送信された信号に付与されているか否かで判断したり、あるいは、起動信号であることを示す識別情報が起動信号に付与されているか否か等によって判断することができる。
このステップＳ１ａにおいて、受信した信号が起動信号である、と判断された場合（図７のＹ２）には、各タイヤ発生力測定装置が起動され、省電力モードから動作モードに切り替わる。一方、受信した信号が起動信号でない、と判断された場合（図７のＮ２）は、タイヤ発生力測定装置は、起動信号の受信を待つ省電力モード状態に戻る。
【００３８】
起動されたタイヤ発生力測定装置においては、加速度測定部（横加速度センサ、遠心力センサ）によって、車輪に働く横加速度と制駆動トルクが測定される（ステップＳ２）。
次に、測定された横加速度と制駆動トルクは、演算処理部に入力され、この横加速度と制駆動トルクに基づいて、前記式（ｅ）等に従ってタイヤ発生力が演算される（ステップＳ３）。
【００３９】
さらに、送受信部から、演算処理部において演算されたタイヤ発生力に関する情報信号が、アンテナを介して制御装置に無線送信される（ステップＳ４）。
【００４０】
各タイヤ発生力測定装置からタイヤ発生力に関する情報信号を無線送信された制御装置は、その情報信号の受信が完了したか否か、を判断する（ステップＳＮ１）。制御装置が、受信が完了していない、と判断した場合（図７のＮ３）には、各タイヤ発生力測定装置にタイヤ発生力の測定を再度行うよう命令する信号が送信される。また、制御装置が、情報信号の受信が完了した、と判断した場合（図７のＹ３）には、タイヤ発生力測定装置を停止モード（省電力モード）に戻すか否か、が判断される（ステップＳＮ２）。一方、制御装置が、タイヤ発生力測定装置を停止モードに戻すべき、と判断した場合（図７のＹ４）には、タイヤ発生力測定装置にタイヤ発生力の測定を停止させる。
【００４１】
このタイヤ発生力測定方法においては、各タイヤ発生力測定装置は、制御装置からの起動信号を受信するまでは、停止モードを維持するため、消費電力が抑制され、バッテリの寿命を長く保つことができる。そして、タイヤ発生力に関する情報が必要な場合のみ、タイヤ発生力測定装置は起動され、タイヤ発生力に関する情報信号を制御装置に送信するようになっている。
【００４２】
また、制御装置は、必要に応じて、タイヤ発生力測定装置に電波で指令を出して、センサ値を受信できる。
【００４３】
本実施形態では、ホイールＷ側に設けたタイヤ発生力測定装置によりタイヤ発生力を演算しているが、本発明はこれに限定されず、横加速度センサ２で測定した横加速度、遠心力センサで測定した制駆動トルクを、車体本体側の制御装置に送信した後、この制御装置でタイヤ発生力を演算するようにしてもよい。この場合、本実施形態のような演算処理部の代わりに、横加速度センサおよび遠心力センサから出力される検出値を、制御装置に送信する送受信部のみを設ければよいので、その分コストを低くすることができる。
【００４４】
また、本実施形態では、タイヤ発生力測定装置１をホイールＷの軸中心に装着しているが、横加速度センサ、遠心力センサを有する加速度測定部と、演算処理部と、送受信部と、を含む計測演算機構が、ホイール内部に埋設された構成としてもよい。これにより、装置の脱離を防止することができる利点がある。
【００４５】
また、故障診断用、バッテリ残量検知用などのコントロール信号を制御装置からタイヤ発生力測定装置に送信してもよい。これによれば、例えば、故障診断用信号を送信してもタイヤ発生力測定装置から所定の信号が返されないとき（または、全く反応がないとき）には、装置の故障や異なる装置が取り付けられていることを知ることができる。
【００４６】
また、起動／停止用信号を送信してタイヤ発生力測定装置１に設けたスイッチを適宜切り替えることにより、このタイヤ発生力測定装置１を必要なときのみに用いることができるので、その分電力を節約することができる。さらに、バッテリ７の電気残量検知用信号を送信し、この信号に対応してバッテリ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの残量を示す信号がタイヤ発生力測定装置１から返されることにより、バッテリ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの残量を把握して、迅速にその充電や交換を行うことができるようにしてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１および請求項２に記載の発明によれば、ホイールに設けられたタイヤ発生力測定装置によって、タイヤ毎に独立して直接かつ精度よく、リアルタイムにタイヤ発生力を求めることができる。そして、精度良く求められたタイヤ発生力を、車両運動の制御装置に利用して制御精度を向上させることができる。
【００４８】
また、各タイヤのタイヤ発生力を直接求めることができるため、従来のような複雑な計算を行うソフトウエアが不要となり、タイヤ発生力を迅速に求めて、より適切な車両運動制御を効率良く行うことができる。また、タイヤ発生力を直接求めることができるので、車種やタイヤの種類（サイズ、銘柄）に拘わらず、広く適用することができる。
【００４９】
さらに、各ホイールにタイヤ発生力測定装置を装着すれば、４つのタイヤについて独立にタイヤ発生力を直接求めることができるので、車輪荷重、タイヤ空気圧／温度、キャンバー変動、路面状況等に関係なく、車両運動の制御性能が向上する。例えば、左側のタイヤが接する路面と右側のタイヤが接する路面が異なる状態であっても各タイヤに加わるタイヤ発生力を正確に求めることができる。これにより、車両運動制御装置による制御を向上させることができ、また、タイヤ磨耗、空気圧低下、駆動系の損傷等を検知してメンテナンス情報を運転者に知らせることもできる。
【００５０】
請求項３に記載の発明によれば、ホイール内部に計測機構または計測演算機構が埋設されてタイヤ発生力測定装置が構成されるため、装置自体が充分に保護され、タイヤ発生力の測定を安定して行うことができる。
【００５１】
また、請求項４に記載の発明によれば、タイヤ発生力測定装置が車輪の中央部に配設されるので、このタイヤ回転に伴う遠心力の影響をほとんど受けることはなく、その脱落が確実に防止される。また、静バランス的にも、動バランス的にも好適な配置となる。
【００５２】
また、請求項５に記載の発明によれば、タイヤ発生力測定装置が車輪に着脱自在に設けられるので、故障した場合などにその交換作業を容易に行うことができる。また、このタイヤ発生力測定装置は、ホイールナットを頭部にねじ穴を有するものに交換するだけで、取り付け可能となるため、その汎用性が向上する。
【００５３】
請求項６に記載の発明によれば、制御装置の必要に応じて、タイヤ発生力測定装置から、４つのタイヤについて独立にタイヤ発生力を直接求めることができる。
【００５４】
さらに、本発明のタイヤ発生力測定装置およびそれを用いるタイヤ発生力測定方法は、ＡＢＳ、ＴＣＳ、ＶＳＡだけでなく、車両運動に関係する全ての制御システム、また、４ＷＤ車の運動制御に適用できる。さらに、ＦＣＶ、ＥＶ等の車輪をモータ駆動する車両では、横加速度Ｇセンサのみで足りる（モータは制駆動力を自ら把握できる）
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るタイヤ発生力測定の概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】タイヤ発生力測定装置の各部の組み立て状態を示す、一部透視する斜視図である。
【図３】タイヤ発生力測定装置の各部の組み立て状態を示す、模式平面図である。
【図４】タイヤ発生力測定装置における演算処理部の構成を説明するブロック図である。
【図５】タイヤ発生力測定装置のホイールへの取り付け方法を説明する分解斜視図である。
【図６】車両にタイヤ発生力測定装置を装着してタイヤ発生力を測定する方法を説明する模式図である。
【図７】本発明の実施形態に係るタイヤ発生力測定方法を説明するフローチャート図である。
【図８】車両のタイヤに働くタイヤ発生力を説明する模式図である。
【図９】タイヤに働くタイヤ発生力を説明する模式図である。
【符号の説明】
１      タイヤ発生力測定装置
２      横加速度センサ
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ      遠心力センサ
４      演算・送受信回路基板
４ａ    演算処理回路部（演算処理部）
４ｃ    送受信回路部
５      計測器筐体
５ａ    収納本体
５ｂ    蓋
８      アンテナ
９      固定用ステー（固着部材）
６１    車載ＥＣＵ（制御装置）
Ｔ      タイヤ
Ｗ      ホイール
【図１】
2004361095.tif 000003
【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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