(57)【要約】【課題】路面の状態を判定できるとともに、タイヤの摩耗状態を判定することにより、車両の性能や安全走行を高めることができる路面状態判定方法を提供する。【解決手段】車両の４輪のタイヤの車輪回転情報を定期的に検出する工程と、各タイヤの車輪回転情報を記憶する工程と、該車輪回転情報からスリップ比を求める工程と、車両の加減速度を求める工程と、該スリップ比と車両の加減速度との関係式を求める工程と、当該求められる関係式の傾きに基づいて、路面とタイヤとのあいだの摩擦係数を判定するしきい値を求める工程と、タイヤに埋め込まれた無線式タグの情報を使用して、前記判定値から摩擦係数を判定するのに用いるしきい値を設定する工程とを含んでいる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の４輪のタイヤの車輪回転情報を定期的に検出する工程と、各タイヤの車輪回転情報を記憶する工程と、該車輪回転情報からスリップ比を求める工程と、車両の加減速度を求める工程と、該スリップ比と車両の加減速度との関係式を求める工程と、当該求められる関係式の傾きに基づいて、路面とタイヤとのあいだの摩擦係数を判定する判定値を求める工程と、タイヤに埋め込まれた無線式タグの情報を使用して、前記判定値から摩擦係数を判定するのに用いられるしきい値を設定する工程とを含む路面状態判定方法。
【請求項２】
前記しきい値と判定値の比較によりタイヤの摩耗状態を判定する請求項１記載の路面状態判定方法。
【請求項３】
車両の４輪のタイヤの車輪回転情報を定期的に検出する車輪速度検出手段と、各タイヤの車輪回転情報を記憶する記憶手段と、該車輪回転情報からスリップ比を求めるスリップ比演算手段と、車両の加減速度を求める加減速度演算手段と、該スリップ比と車両の加減速度との関係式を求める関係式演算手段と、当該求められる関係式の傾きに基づいて、路面とタイヤとのあいだの摩擦係数を判定する判定値を求める判定値演算手段と、タイヤに埋め込まれた無線式タグの情報を使用して、前記判定値から摩擦係数を判定するのに用いるしきい値を設定するしきい値設定手段を備えてなる路面状態判定装置。
【請求項４】
前記新たなしきい値によりタイヤの摩耗状態を判定する摩耗判定手段を備える請求項３記載の路面状態判定装置。
【請求項５】
路面の状態を判定するためにコンピュータを、各タイヤの車輪回転情報を記憶する記憶手段、該車輪回転情報からスリップ比を求めるスリップ比演算手段、車両の加減速度を求める加減速度演算手段、該スリップ比と車両の加減速度との関係式を求める関係式演算手段、当該求められる関係式の傾きに基づいて、路面とタイヤとのあいだの摩擦係数を判定する判定値を求める判定値演算手段、タイヤに埋め込まれた無線式タグの情報を使用して、前記判定値から摩擦係数を判定するのに用いるしきい値を設定するしきい値設定手段として機能させるための路面状態判定のプログラム。
【請求項６】
前記コンピュータを、前記新たなしきい値によりタイヤの摩耗状態を判定する摩耗判定手段として機能させる請求項５記載の路面状態判定のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は路面状態判定方法および装置、ならびに路面状態判定のプログラムに関する。さらに詳しくは、路面およびタイヤの摩耗状態を判定することにより、車両の性能や安全走行を高めることができる路面状態判定方法および装置、ならびに路面状態判定のプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、タイヤと路面とのあいだの制動力が最大値をこえてタイヤがロック状態になる前に、車輪に作用するブレーキトルクを低下させて車輪のロック状態を防止し、最大制動力が得られる車輪の回転数を制御するアンチロックブレーキ装置などが提案されている（たとえば特許文献１および特許文献２）。たとえば、アンチロックブレーキ装置の制御では、路面の摩擦係数μが利用されており、路面摩擦係数μ（路面μ）に応じて、たとえば高μの場合と低μの場合とで制御内容を変更して最適な制御を行なうようにしている。
【０００３】
かかる路面μを判定する路面摩擦係数判定装置として、スリップ比と車両の加減速度との関係式を求めたのち、該関係式の傾きに基づいて路面とタイヤとのあいだの摩擦係数を判定するものがある（特許文献３）。この路面摩擦係数判定装置では、たとえば傾きをスリップ比と車両の加減速度との１次の回帰係数Ｋ１のしきい値により路面μを判定するようにしている。
【０００４】
しかし、路面の滑りやすさを判定するためのしきい値は過去のデータから予め入力されているため、種類が異なるタイヤに交換され場合、しきい値を再入力する必要がある。
【０００５】
そこで、車両の加減速度とスリップ比との１次の回帰係数と相関係数を求めたのち、該相関係数が所定の値以上の場合の１次の回帰係数に基づいて路面状態判別のしきい値を設定する路面状態判別装置（特許文献４）や、左側前後輪と右側前後輪のスリップ比および前後輪のスリップ比をそれぞれ演算したのち、当該左右のスリップ比の差の変動量を演算し、ついで該変動量が所定値の場合、前記前後輪のスリップ比と車両の加減速度の１次の回帰係数１次の回帰係数に基づいて路面状態判定のしきい値を設定する路面状態判定装置（特許文献５）などがある。
【０００６】
また、タイヤが摩耗すると、タイヤのトレッドゴムの厚さが薄くなるため、パターンの前後剛性が大きくなる。タイヤが摩耗すると冬用タイヤにおいては、雪上性能に影響を与えるとともに、夏用タイヤにおいては、ハイドロプレーニング性能に影響を与える。したがって、摩耗を検知することも有用である。たとえばしきい値の長期的な変化から、タイヤの摩耗が進んでいると判断する摩耗状態検知装置として、スリップ比と車両の加減速度との互いの１次の回帰係数と予め判っている頻度分布を比較してタイヤの摩耗状態を検知するようにしたものがある（特許文献６）。
【０００７】
【特許文献１】特開昭６０−９９７５７号公報
【特許文献２】特開平１−２４９５５９号公報
【特許文献３】特開２００１−２５３３３４号公報
【特許文献４】特開２００２−２７４３５７号公報
【特許文献５】特開２００３−１１８５５５号公報
【特許文献６】特開２００２−３６８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記路面状態判定（判別）装置では、タイヤを交換した場合、すぐにしきい値が変更されず、しきい値を変更するまでに長時間走行しなければならない。
【０００９】
また、前記摩耗状態検知装置では、中古タイヤを装着したときに、新品時からの摩耗を検知できないため、とくに冬季にスタットレスタイヤを２〜３シーズン装着するような場合には、その摩耗の進み具合を正しく判定できない。
【００１０】
本発明は、叙上の事情に鑑み、路面の状態を判定できるとともに、タイヤの摩耗状態を判定することにより、車両の性能や安全走行を高めることができる路面状態判定方法および装置、ならびに路面状態判定のプログラム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】
【００１１】
本発明の路面状態判定方法は、車両の４輪のタイヤの車輪回転情報を定期的に検出する工程と、各タイヤの車輪回転情報を記憶する工程と、該車輪回転情報からスリップ比を求める工程と、車両の加減速度を求める工程と、該スリップ比と車両の加減速度との関係式を求める工程と、当該求められる関係式の傾きに基づいて、路面とタイヤとのあいだの摩擦係数を判定するしきい値を求める工程と、タイヤに埋め込まれた無線式タグの情報を使用して、前記判定値から摩擦係数を判定するのに用いるしきい値を設定する工程とを含むことを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の路面状態判定装置は、車両の４輪のタイヤの車輪回転情報を定期的に検出する車輪速度検出手段と、各タイヤの車輪回転情報を記憶する記憶手段と、該車輪回転情報からスリップ比を求めるスリップ比演算手段と、車両の加減速度を求める加減速度演算手段と、該スリップ比と車両の加減速度との関係式を求める関係式演算手段と、当該求められる関係式の傾きに基づいて、路面とタイヤとのあいだの摩擦係数を判定する判定値を求める判定値演算手段と、タイヤに埋め込まれた無線式タグの情報を使用して、前記判定値から摩擦係数を判定するのに用いるしきい値を設定するしきい値設定手段を備えてなることを特徴としている。
【００１３】
さらに、本発明の路面状態判定のプログラムは、路面の状態を判定するためにコンピュータを、各タイヤの車輪回転情報を記憶する記憶手段、該車輪回転情報からスリップ比を求めるスリップ比演算手段、車両の加減速度を求める加減速度演算手段、該スリップ比と車両の加減速度との関係式を求める関係式演算手段、当該求められる関係式の傾きに基づいて、路面とタイヤとのあいだの摩擦係数を判定する判定値を求める判定値演算手段、タイヤに埋め込まれた無線式タグの情報を使用して、前記判定値から摩擦係数を判定するのに用いるしきい値を設定するしきい値設定手段として機能させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、タイヤの識別に関する情報を無線式タグの発信情報より読み取り、その情報に基づき路面の滑りやすさの判定基準であるしきい値を変更することにより、車両の性能や安全走行を高めることができる。
【００１５】
また、前記しきい値と実際に算出した路面の滑りやすさを判定する判定値を比較することにより、タイヤの摩耗状態を判定し、摩耗が進んでいると判断される場合には、ドライバーにタイヤの交換を促して、安全走行を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面に基づいて、本発明の路面状態判定方法および装置、ならびに路面状態判定のプログラムを説明する。
【００１７】
図１に示すように、本発明の一実施の形態にかかわる路面状態判定装置は、車両に備えられた４つのタイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲにそれぞれ関連して設けられた通常の車輪速度検出手段１を備えている。
【００１８】
前記車輪速度検出手段１としては、電磁ピックアップなどを用いて回転パルスを発生させてパルスの数から回転角速度や車輪速度の車輪回転情報を定期的に測定するための車輪速センサまたはダイナモのように回転を利用して発電を行ない、この電圧から回転角速度や車輪速度を測定するためのものを含む角速度センサなどを用いることができる。前記車輪速度検出手段１の出力はＡＢＳなどのコンピュータである制御ユニット２に与えられる。制御ユニット２には、空気圧が低下したタイヤを知らせるための液晶表示素子、プラズマ表示素子またはＣＲＴなどで構成された表示器３、ドライバーによって操作することができる初期化スイッチ４および警報器５が接続されている。また、タイヤには無線式タグが埋め込まれている。かかる無線式タグとして、たとえばＶ７２０−Ｄ５２Ｐ３０（商品名、オムロン（株）製）を用いることができる。この無線式タグのリーダー６は前記制御ユニット２に接続されている。
【００１９】
前記制御ユニット２は、図２に示されるように、外部装置との信号の受け渡しに必要なＩ／Ｏインターフェイス２ａと、演算処理の中枢として機能するＣＰＵ２ｂと、該ＣＰＵ２ｂの制御動作プログラムが格納されたＲＯＭ２ｃと、前記ＣＰＵ２ｂが制御動作を行なう際にデータなどが一時的に書き込まれたり、その書き込まれたデータなどが読み出されるＲＡＭ２ｄとから構成されている。
【００２０】
前記車輪速度検出手段１では、タイヤの回転数に対応したパルス信号（以下、車輪速パルスという）が出力される。またＣＰＵ２ｂでは、車輪速度検出手段１から出力された車輪速パルスに基づき、所定のサンプリング周期ΔＴ(sec)、たとえばΔＴ＝１秒ごとに各タイヤの回転角速度Ｆｉが算出される。
【００２１】
ところで、タイヤは規格内でのばらつき（初期差異）が含まれて製造されるため、各タイヤの有効転がり半径（一回転により進んだ距離を２πで割った値）は、すべてのタイヤがたとえ正常空気圧であっても、同一とは限らない。そのため、各タイヤの回転角速度Ｆｉはばらつくことになる。そこで、たとえば回転角速度Ｆｉから初期差異の影響を排除する方法がある。この方法では、まず、つぎに示される初期補正係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３を算出する。
Ｋ１＝Ｆ１／Ｆ２    ・・・（１）
Ｋ２＝Ｆ３／Ｆ４    ・・・（２）
Ｋ３＝（Ｆ１＋Ｋ１×Ｆ２）／（Ｆ２＋Ｋ２×Ｆ４）    ・・・（３）
【００２２】
ついで、この算出された初期補正係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３を用いて式（４）〜（７）に示されるように新たな回転角速度Ｆ１iを求めるようにしている。
Ｆ１1＝Ｆ１              ・・・（４）
Ｆ１2＝Ｋ１×Ｆ２        ・・・（５）
Ｆ１3＝Ｋ３×Ｆ３        ・・・（６）
Ｆ１4＝Ｋ２×Ｋ３×Ｆ４  ・・・（７）
【００２３】
ここで、初期補正係数Ｋ１は、前左右タイヤ間の初期差異による有効ころがり半径の差を補正するための係数である。初期補正係数Ｋ２は、後左右タイヤ間の初期差異による有効ころがり半径の差を補正するための係数である。初期補正係数Ｋ３は、前左タイヤと後左タイヤとのあいだの初期差異による有効ころがり半径の差を補正するための係数である。そして、前記Ｆ１iに基づき、各車輪のタイヤの車輪速度Ｖｉを算出する。
【００２４】
本実施の形態では、車輪速度検出手段１と、各タイヤの車輪速度を記憶する記憶手段と、該車輪速度からスリップ比（前輪タイヤの車輪速度と後輪タイヤとの車輪速度の比）を求めるスリップ比演算手段と、車両の加減速度を求める加減速度演算手段と、該スリップ比と車両の加減速度との関係式を求める関係式演算手段と、当該求められる関係式の傾きに基づいて、路面とタイヤとのあいだの摩擦係数を判定する判定値を求める判定値演算手段と、タイヤに埋め込まれた無線式タグの情報を使用して、前記判定値から摩擦係数を判定するのに用いるしきい値を設定するしきい値設定手段とから構成されている。
【００２５】
たとえば前記関係式の傾きを路面の判定値である、スリップ比と車両の加減速度との１次の回帰係数Ｋとして、以下のしきい値（０．１２や０．１８）により路面μを判定する。
Ｋ≦０．１              高μ路（μ＝０．７以上）
０．１＜Ｋ≦０．１６    中μ路（μ＝０．３〜０．７）  ・・・（８）
０．１６＜Ｋ            低μ路（μ＝０．３以下）
【００２６】
この回帰係数Ｋのしきい値は、予め設定されたタイヤごとに、今までの実験データから得ることができる。
【００２７】
本実施の形態では、前記４輪のタイヤの車輪速度を０．１秒以下、好ましくは０．０５秒以下で検出する。前記車両の加減速度はＧセンサで測定し、求めることもできるが、４輪または従動輪の平均車輪速度から演算するのがコスト面から好ましい。
【００２８】
ついで前記スリップ比および車両の加減速度を一定時間分のデータ、たとえば少なくとも０．１秒分以上のデータの平均値として、サンプリング時間ごとに移動平均化して求め、この移動平均された値（一定個数のスリップ比と車両の加減速度）を元に、該スリップ比と該車両の加減速度との関係式を求める。
【００２９】
さらに前記移動平均されたスリップ比および車両の加減速度のデータ、たとえば少なくとも５個以上のデータを用いて、スリップ比と車両の加減速度との互いの１次の回帰係数と相関係数を求める。ここで、移動平均して求められたスリップ比がある一定値以上の場合または一定値以下の場合（たとえば０．０７以上または−０．０７以下の場合）は、回帰係数の演算には使用せず、スリップ警報として警報を発してもよい。
【００３０】
本実施の形態では、タイヤが交換されたことを入力すると、無線式ＩＤタグからタイヤの識別情報を取得する。この識別情報としては、メーカーや、タイヤサイズ、タイヤの種類などであり、たとえばスタッドレスタイヤであることを認識すると、サイズ情報およびメーカー情報などに基づいて新たなしきい値ＳＳを算出する。
【００３１】
たとえば基準サイズおよび基準タイヤ（標準装着が夏タイヤである場合のタイヤ）でのしきい値がＳであった場合、以下の（１）〜（４）に基づいて新たなしきい値ＳＳを設定することができる。
（１）タイヤ幅の大きさＴが１０ｍｍ拡大するごとに１％小さくする。
（２）タイヤ高さＨが１０ｍｍ拡大するごとに１％大きくする。
（３）スタッドレスタイヤの場合は２５％大きくする。
（４）オールシーズンタイヤの場合は１２％大きくする。
【００３２】
なお、メーカーまたはパターン（たとえば独ダンロップ製  Ｗｉｎｔｅｒ Ｓｐｏｒｔ Ｍ３）によって補正係数αを乗じることもできる。たとえば夏タイヤの場合、α＝１．０、スタッドレスタイヤの場合、α＝１．２５およびオールシーズンタイヤの場合、α＝１．１２とする。
【００３３】
まず、前記判定値演算手段により判定された路面の判定値が前記しきい値Ｓより大きければ、装着時のタイヤの摩擦係数μが下がっていると、路面判定を行なうことができる。
【００３４】
前記新たなしきい値ＳＳは、タイヤ幅およびタイヤ高さの変化後の値をそれぞれＴ´、Ｈ´とすると、
ＳＳ＝Ｓ×{１＋（Ｔ−Ｔ´）／１０００}×{１＋（Ｈ´−Ｈ）／１０００}×α
・・・（９）
と表すことができる。
【００３５】
ついで前記式（８）に代えて、新たなしきい値ＳＳにより路面の判定を行なう。
【００３６】
また、新たなしきい値ＳＳと実際に各種路面を走行したときの路面判定値（たとえば前述した１次の回帰係数Ｋの値）を比較する。まず、摩耗が進んだスタッドレスタイヤ（中古スタッドレスタイヤ）を装着すると、雪上や氷上走行時は新品時より滑りやすい傾向にあり、危険である。しかし、路面判定値により滑りやすいことが検知できるため、ドライバーに警報を発して安全走行ができる。これに対し、アスファルトを走行すると、トレッドのスティフネスが摩耗により高くなっているため、路面の滑りやすさを判定するための判定値は小さくなり、路面判定値は新たなしきい値ＳＳをこえない滑らない値を示す。
【００３７】
したがって、路面判定値が新たなしきい値ＳＳをこえた滑らないという判定が頻繁にでる場合、そのスタッドレスタイヤの摩耗が進んでいることを意味するので、新たなしきい値ＳＳと路面状態の判定値の比較により中古スタッドレスタイヤの摩耗状態（たとえば２５％、３０％または５０％）を判定することができることがわかる。
【００３８】
これにより、無線式タグの発信情報により、路面の滑りやすさの判定基準であるしきい値を変更して、誤報の発生を防止することができる。
【００３９】
また、サマータイヤにおけるしきい値の情報と、スタッドレスタイヤの無線式タグの情報によってタイヤの種類の情報から、そのスタッドレスタイヤにおける新品時のしきい値を算出することができる。このスタッドレスタイヤの新品時のしきい値と、そのタイヤでアスファルトを走行した場合の路面判定値とを比較することで、そのタイヤの摩耗状態を推定することもできる。
【００４０】
つぎに本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
【実施例１】
【００４１】
車両として無線ＩＤタグ用リーダーを搭載したＢＭＷ３２８ｉを用意した。そして、基準タイヤとして、タイヤサイズが２０５／５５ＺＲ１６  ＳＰ９０００（タイヤ幅は２１５ｍｍ、外径は６３１ｍｍおよびタイヤ高さは１１３ｍｍである）であるタイヤを装着したのち、住友ゴム工業株式会社の岡山テストコース（摩擦系数μが１．０付近のアスファルト路および摩擦系数μが０．１付近の磁気タイル路）を走行した。この摩擦係数μはそれぞれ基準タイヤでのマックス値（代表値）である。
【００４２】
ついで無線ＩＤ式タグを埋め込んだ試験用タイヤとして、つぎの４種類のタイヤＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを用いた。
【００４３】
（１）タイヤＡ
タイヤサイズは２１５／４５Ｒ１７  ＳＰ９０００（夏タイヤ：タイヤ幅は２２０ｍｍ、外径は６２３ｍｍおよびタイヤ高さは９６ｍｍ）である。
【００４４】
（２）タイヤＢ
タイヤサイズは２０５／５５Ｒ１６  ＤＳ２（スタッドレスタイヤ：タイヤ幅は２０５ｍｍ、外径は６３３ｍｍおよびタイヤ高さは１１３ｍｍ）である。
【００４５】
（３）タイヤＣ
タイヤサイズは２０５／５５Ｒ１６  ＳＰ  Ｗｉｎｔｅｒ Ｓｐｏｒｔ Ｍ３（オールシーズンタイヤ：タイヤ幅は２１５ｍｍ、外径は６３１ｍｍおよびタイヤ高さは１１３ｍｍ）である。
【００４６】
（４）タイヤＤ
タイヤサイズは２４５／４５Ｒ１７  ＳＰ９０００（夏タイヤ：タイヤ幅は２５０ｍｍ、外径は６３１ｍｍおよびタイヤ高さは１１２ｍｍ）である。
【００４７】
走行試験の結果を表１に示す。なお、タイヤＡのしきい値は予め０．０９８であると、保持されており、しきい値のデータが保持されていないタイヤＢ、ＣおよびＤのしきい値は前記式（９）の計算により０．１２６、０．１１３および０．０９７である。
【００４８】
【表１】
2005138702.tif 000002
【００４９】
表１から、タイヤＢ、ＣおよびＤについて、無線式ＩＤタグの情報から算出した新たなしきい値を用いると、アスファルト路走行では誤報を発しないが、磁気路走行時では警報を発することになり、路面状態を正確に判定することができることがわかる。
【実施例２】
【００５０】
車両として無線ＩＤタグ用リーダーを搭載したＢＭＷ３２８ｉを用意した。そして、基準タイヤとして、タイヤサイズが２０５／５５ＺＲ１６  ＳＰ９０００（タイヤ幅は２１５ｍｍ、外径は６３１ｍｍおよびタイヤ高さは１１３ｍｍである）を設定したタイヤを装着したのち、住友ゴム株式会社の岡山テストコース（摩擦系数μが１．０付近のアスファルト路）を走行した。この摩擦係数μは基準タイヤでのマックス値（代表値）である。
【００５１】
ついで無線ＩＤ式タグを埋め込んだ試験用タイヤとして、新品、２５％摩耗および５０％摩耗のスタッドレスタイヤを用いた。なお、このスタッドレスタイヤのタイヤサイズは、２０５／５５Ｒ１６  ＤＳ２（スタッドレスタイヤタイヤ：タイヤ幅は２０５ｍｍ、外径は６３３ｍｍおよびタイヤ高さは１１３ｍｍ）である。
【００５２】
走行試験の結果を表２に示す。なお、基準タイヤでの走行によるしきい値は、０．１であり、新たなしきい値は前記式（９）の計算により０．１３である。
【００５３】
【表２】
2005138702.tif 000003
【００５４】
表２から、摩耗が進んだタイヤほど、平均判定値が小さくなり、無線式ＩＤタグの情報から算出した新たなしきい値と比較することにより、摩耗の進み具合（度合い）を判定することができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施の形態にかかわる路面状態判定装置を示すブロック図である。
【図２】図１の路面状態判定装置の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  車輪速度検出手段
２  制御ユニット
３  表示器
４  初期化スイッチ
５  警報器
６  リーダー６
【図１】
2005138702.tif 000004
【図２】
2005138702.tif 000005