(57)【要約】【課題】  車輪のタイヤ接地面の状態を検出して、接地面の状態に対応するタイヤ特性情報を車体側に送信する。【解決手段】  車輪２０には、タイヤ接地面の状態を検出するセンサがタイヤトレッドゴム２６内に設けられる。決定部は、メモリに記憶されているタイヤ特性情報とセンサの出力値に基づいて、タイヤ接地面の状態に対応するタイヤ特性情報を決定する。決定されたタイヤ特性情報は通信部を介して送信され、情報処理部５４は送信されたタイヤ特性情報に基づいて車両を制御する。タイヤ接地面の状態に対応したタイヤ特性情報を利用するので、適切な車両の制御を行うことができる。【選択図】  図１
2005170222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ接地面に備えられ該タイヤ接地面の状態を検出するセンサと、
タイヤ特性情報を記憶するメモリと、
前記メモリに記憶されているタイヤ特性情報と前記センサの出力値に基づいて、前記タイヤ接地面の状態に対応するタイヤ特性情報を決定する決定部と、
決定されたタイヤ特性情報を送信する通信部と、
送信されたタイヤ特性情報に基づいて車両を制御する情報処理部と、
を備えることを特徴とする車輪情報処理装置。
【請求項２】
前記メモリ及び前記決定部が車輪側に設けられており、
前記通信部は、車輪側に設けられた車輪側通信機と車体側に設けられた車体側通信機とからなることを特徴とする請求項１に記載の車輪情報処理装置。
【請求項３】
タイヤ接地面に備えられ該タイヤ接地面の状態を検出するセンサと、
車輪側に設けられタイヤ特性情報を記憶するメモリと、
前記メモリに記憶されているタイヤ特性情報と前記センサの出力値を車体側に送信する車輪側通信機と、
送信されたタイヤ特性情報と前記センサの出力値を受信する車体側通信機と、
車体側に設けられ前記センサの出力値に基づいて前記タイヤ接地面の状態に対応するタイヤ特性情報を決定する決定部と、
決定されたタイヤ特性情報に基づいて車両を制御する情報処理部と、
を備えることを特徴とする車輪情報処理装置。
【請求項４】
前記メモリはタイヤ接地面の状態に対応づけてタイヤ特性情報を記憶しており、
前記決定部は、前記メモリに記憶されているタイヤ特性情報の中から前記センサの出力値に応じてタイヤ特性情報を選択することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車輪情報処理装置。
【請求項５】
前記決定部は、前記メモリに記憶されているタイヤ特性情報を前記センサの出力値に応じてタイヤ接地面の状態に対応するタイヤ特性情報に補正することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車輪情報処理装置。
【請求項６】
前記センサはタイヤ接地面のウェット状態またはドライ状態を検出することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の車輪情報処理装置。
【請求項７】
前記センサはタイヤのトレッドゴム内にトレッド溝を挟んで対向するように設けられた容量を含むことを特徴とする請求項６に記載の車輪情報処理装置。
【請求項８】
前記センサはタイヤ接地面の摩耗状態を検出することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の車輪情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪のタイヤ特性情報を車体側に送信する車輪情報処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の走行安定性を高めるために、タイヤの特性情報を利用した車両制御を実行することが必要とされている。
【０００３】
特許文献１には、タイヤのトレッド部に設けたトランスポンダにタイヤのトレッドパターンの情報を記憶させておき、車体側からの質問信号に呼応してトレッドパターンの情報を送信する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１３６９２５号公報
【特許文献２】特開２００２−８７０３２号公報
【特許文献３】特公平７−７１８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
グリップ力等のタイヤの特性は、路面のウェット時または接地面の摩耗時には非常に大きく変化するため、適切な車両の制御をするためには、路面がドライのときのタイヤ特性情報を利用するだけでは不十分である。しかし、車体側で路面のウェット状態を判別することは容易ではない。また、タイヤ特性情報はタイヤゴムの種類やトレッドパターンなどによって変わるので、車体側でタイヤ特性情報を持つようにすると、タイヤを交換したときや新種類のタイヤを装着したときに、車体側のタイヤ特性情報を書き換えなくてはならないという問題がある。
【０００５】
本発明はこうした点に鑑みてなされたものであり、その目的は、車輪のタイヤ接地面の状態を検出して、接地面の状態に対応するタイヤ特性情報を車体側に送信する車輪情報処理装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、タイヤ接地面に備えられ該タイヤ接地面の状態を検出するセンサと、タイヤ特性情報を記憶するメモリと、前記メモリに記憶されているタイヤ特性情報と前記センサの出力値に基づいて、前記タイヤ接地面の状態に対応するタイヤ特性情報を決定する決定部と、決定されたタイヤ特性情報を送信する通信部と、送信されたタイヤ特性情報に基づいて車両を制御する情報処理部と、を備える車輪情報処理装置を提供する。
【０００７】
この態様によれば、決定部によりタイヤの接地面の状態に対応したタイヤ特性情報を決定するので、適切なタイヤ特性情報に基づいて車両の制御を行うことができる。送信されるタイヤ特性情報には、スリップ角とコーナリングフォース間の関係などが含まれる。
【０００８】
前記メモリ及び前記決定部は車輪側に設けることができる。この場合、前記通信部は、車輪側に設けられた車輪側通信機と車体側に設けられた車体側通信機とからなる。車輪側通信機が送信のみ、車体側通信機が受信のみの機能を持ってもよいし、車輪側通信機及び車体側通信機の両方とも双方向通信が可能であってもよい。決定部、メモリ、車輪側通信機は、タイヤのトレッドゴム内、タイヤの側面部、タイヤの内周部またはホイール内のいずれに設置されてもよい。
【０００９】
この態様によれば、適切なタイヤ特性情報が車輪側で決定された上で車体側に送信されるので、車体側で接地面の状態に対応したタイヤ特性情報を管理しておく必要がない。
【００１０】
別の実施形態では、前記メモリのみを車輪側に設け、前記決定部を車体側に設けてもよい。この場合、車輪側通信機からは、メモリに記憶されているタイヤ特性情報とセンサの出力値とが車体側通信機に送信され、車体側の決定部において、センサの出力値に基づいて適切なタイヤ特性情報が選択される。
【００１１】
前記メモリはタイヤ接地面の状態に対応づけてタイヤ特性情報を記憶しておくことができる。この場合、前記決定部は、メモリに記憶されているタイヤ特性情報の中から前記センサの出力値に応じてタイヤ特性情報を選択する。
【００１２】
前記メモリにはある特定のタイヤ特性情報のみを記憶しておいてもよい。この場合、前記決定部は、メモリに記憶されているタイヤ特性情報を前記センサの出力値に応じてタイヤ接地面の状態に対応するタイヤ特性情報に補正する。
【００１３】
前記センサはタイヤの接地面のウェット状態またはドライ状態を検出してもよい。この態様によれば、ウェット時にタイヤのグリップ力が低下した場合にも適切な制御を、スリップ等の具体的な現象が生じる前に実行することができる。
【００１４】
前記センサはタイヤのトレッドゴム内にトレッド溝を挟んで対向するように設けられた容量を含んでもよい。この態様によれば、容量の電極間の比誘電率がウェット時とドライ時で変化するので、センサによって静電容量を測定することで路面のウェットまたはドライ状態を判別することができる。
【００１５】
前記センサはタイヤの摩耗状態を検出してもよい。これ以外にも、センサが検出する接地面の状態として、溝の噛み込み状態がある。
【００１６】
なお、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の車輪情報処理装置によれば、決定部によりタイヤの接地面の状態に対応したタイヤ特性情報を決定するので、適切なタイヤ特性情報に基づいて車両の制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の一実施形態は、タイヤ特性情報を車輪側から車体側に送信する装置であって、センサにより検知された路面のウェット／ドライ状態に応じて車体側に送信するタイヤ特性情報を決定する車輪情報処理装置である。
【００１９】
図１は、この実施形態に係る車輪情報処理装置１０の全体構成を示す。車輪２０は、タイヤ２２とホイール２４を含み、タイヤ２２のトレッドゴム２６が路面に接地している。トレッドゴム２６内には、路面の状態を検出するセンサ及びその他の回路からなる車輪側回路３０が埋め込まれている。車体側には、車体側通信機５０、情報処理部５４及び車両を統括的に制御する電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」と表記する）５６が備えられる。
【００２０】
図２は、図１中のＡ部の拡大図である。センサ３１は、タイヤトレッド溝２８を挟んで対向させた容量３８を含み、電極間の比誘電率の変化及び電極間距離の変化による静電容量の変動を測定する。路面のウェット時には、トレッド溝２８内にも水が侵入して容量３８の電極間の比誘電率が変化するので、静電容量を測定することで路面のウェットまたはドライ状態を判別することができる。容量３８が設けられるトレッド溝２８は、他のトレッド溝よりも深さが深いことが好ましい。これは、トレッド溝がほとんどなくなってしまうほど接地面２３が摩耗した状態であっても路面のウェット状態を検知するためである。
【００２１】
メモリ３２にはタイヤ特性情報が記憶されている。タイヤ特性情報は、タイヤ接地面２３の状態に対応させたタイヤ特性情報を別個に記憶していることが好ましいが、一部の状態に対応したタイヤ特性情報のみを記憶していてもよい。決定部３４は、センサ３１の出力に基づいて、適切なタイヤ特性情報をメモリ３２から取得する。例えば、決定部３４は、センサ３１の出力により路面がウェット状態であると判断した場合、ウェット時のタイヤ特性情報を選択する。決定部３４で決定されたタイヤ特性情報は車輪側通信機３６に渡され、車輪側通信機３６は適当なタイミングでその特性情報を車体側通信機５０に送信する。
【００２２】
車体側通信機５０はタイヤ特性情報を受信し、情報処理部５４に渡す。情報処理部５４は、送信されたタイヤ特性情報を利用して車両の制御を実行する。なお、図１では情報処理部５４はＥＣＵ５６とは別に設けられているが、ＥＣＵ５６と一体であってもよい。
【００２３】
タイヤ特性情報を利用して行う制御の例にはＶＳＣ（Vehicle Stability Control）がある。ＶＳＣは、限界に近い旋回において、車輪に残っている摩擦力を制動力として利用し、車の向きをドライバーの意図する方向に向ける制御である。例えば車両がオーバースピードでコーナーに進入した場合は、エンジン出力を低下させるとともに内側後輪にブレーキをかけ、車をコーナー内側に向ける制御を実行する。このとき、予め路面がウェット状態であることが判っていれば、それに基づいた制御をフィードフォワード的に行うことによって、より素早く的確な反応が期待できる。
【００２４】
センサ３１、メモリ３２、決定部３４、車輪側通信機３６からなる車輪側回路３０は、一体の回路として形成されることが好ましい。車輪側回路３０は、タイヤに装着したときにタイヤ本来の性能を阻害しないように、材質、厚さ、強度などを設計することが好ましく、例えばシート状に形成される。図２では、センサ３１、メモリ３２、決定部３４、車輪側通信機３６がすべてトレッドゴム２６内に配置されるように描かれているが、センサ３１以外の構成要素はタイヤ２２の側面部や内周部に貼り付けたり、ホイール２４に配置したりすることもできる。
【００２５】
車輪側回路３０の電源は例えばボタン型電池である。別の例として、車輪側回路３０を受動的なトランスポンダとして構成してもよい。この場合の車輪と車体間の通信は以下の手順で行われる。まず、車体側通信機５０から車輪側通信機３６に対して通信要求信号を発信する。車輪側回路３０は、通信要求信号を応答用エネルギーとして利用してセンサ３１、メモリ３２及び決定部３４を動作させタイヤ特性情報を決定し、決定したタイヤ特性情報を車輪側通信機３６を介して送信する。車体側通信機５０は送信状態から受信可能状態に切り替わり、車輪側通信機３６からの信号を受信する。
【００２６】
車輪側回路３０は、車体に装着されたいずれか一つの車輪に設けられても、各輪に設けられてもよい。後者の場合、車体側通信機５０は車体の中央に一つだけ設けられても、または車輪毎にホイールハウス内に一つずつ設けられてもよい。通信機同士を近接して配置することで、車輪側通信機３６の送信出力を抑制できる。
【００２７】
図３は、容量３８の設置位置の変形例である。この例では、トレッド溝２８の底に一段深い溝または穴を設けて、その溝または穴を挟んで対向するように容量３８の電極を配置する。この例によれば、トレッド溝の性能をほとんど変えることなく容量を配置できる。
【００２８】
次に図４を参照して、センサ３１により検出される静電容量の違いにより路面状態を判別する方法について説明する。図４は、種々の路面状態において車輪２０が回転するにつれてセンサ３１により検出される静電容量がどのように変化するかを示したグラフである。図４中、実線６０が路面ウェット時の変化であり、点線６２が路面ドライ時の変化である。静電容量は、電極間の物質の比誘電率εＳ及び電極間の距離によって決まる。路面ドライ時では電極間の物質は空気なので、比誘電率はεＳ≒１である。路面ウェット時にトレッド溝に水が入ると、電極間の比誘電率が空気より大きくなるために静電容量が増加する。また、電極の設けられているトレッドゴムが路面に接するときには、車重によりトレッドゴムが変形してトレッド溝内部の水が排出されるので、比誘電率が変化する。さらに、車輪の回転によりトレッドゴムの変形量が変わり電極間の距離が変化することによっても静電容量が変化する。これが、路面ドライ時でも静電容量が周期的に変化していることの理由である。従って、図４に示すように、ウェット、ドライのどちらの場合でも静電容量は車輪の回転周期と同じ周期で変化する。言い換えると、図４中の矢印に相当する部分がトレッド溝内の水分の影響であり、この差分を予め定めておいたしきい値と比較することで、路面のウェットまたはドライ状態を判別できる。
【００２９】
なお、トレッド溝に石や泥を噛み込んだときでも比誘電率は変わるが、この場合は図４中に一点鎖線６４で示すように、車輪の回転による容量３８の電極間距離の変化量が少なく、静電容量にあまり影響を与えないので、路面のウェット／ドライ状態の場合と比べて静電容量の振幅が小さいことで判別することができる。
【００３０】
図５は、車輪側から車体側に送信されるタイヤ特性情報の一例であるスリップ角−コーナリングフォース間の関係を示すグラフである。同図中、実線の特性線７０がドライ時、点線の特性線７２がウェット時のデータを示す。タイヤ特性情報の他の例としては、スリップ率−前後力間の関係、スリップ角−セルフアライニングトルク間の関係などが挙げられる。
【００３１】
図６は、本実施形態に従って路面状態に対応するタイヤ特性情報を決定する決定部の動作のフローチャートである。なお、このフローチャートは、メモリ及び決定部を車輪側に設けた場合について記載してある。
【００３２】
まず、決定部は、車体側に別途設けた車輪速センサ等から得られるデータに基づいて、車輪回転周波数Ｆｈを取得する（Ｓ８０）。または、決定部は上述した静電容量の変化の周期をみることで車輪回転周波数を算出してもよい。
【００３３】
次に、決定部は２×Ｆｈ以上の周波数でセンサの静電容量をサンプリングする（Ｓ８２）。続いて決定部はサンプリングした値に対し高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実行し、さらにパワースペクトル密度を計算して、車輪回転周波数Ｆｈのパワースペクトル密度ＰＷを取得する（Ｓ８４）。
【００３４】
そして、決定部は、パワースペクトル密度ＰＷと、予め求められている判定しきい値ＰＴＨを比較する（Ｓ８６）。パワースペクトル密度ＰＷがしきい値より大きい場合（Ｓ８６のＹＥＳ）は路面ウェット状態と判別され、決定部はウェット時のタイヤ特性情報を選択する（Ｓ８８）。パワースペクトル密度ＰＷがしきい値以下の場合（Ｓ８６のＮＯ）は路面ドライ状態と判別され、決定部はドライ時のタイヤ特性情報を選択する（Ｓ９０）。メモリにドライ時のタイヤ特性情報のみを記憶しているような場合は、Ｓ８８の代わりに、ドライ時のタイヤ特性情報に対して補正係数を乗じるなどしてウェット時のデータを算出するようにしてもよい。以上のようにして決定部により決定されたデータが、車輪側通信機から車体側通信機に送信される。
【００３５】
図６に示した処理は常時実行してもよいが、所定のタイミングで間欠的に行ってもよい。これにより、消費電力を節減することができる。前回と路面状態の判別結果が変化していない場合には、車輪側通信機がタイヤ特性情報を車体側通信機に送信しないようにしてもよい。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態によれば車輪側において接地面状態に対応したタイヤ特性情報を決定して車体側に送信するので、車体側にタイヤ特性情報を記憶しておいたり、タイヤの種類を判別して適切なタイヤ特性情報を選択したりする必要がなくなる。
【００３７】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、その様々な変形例もまた本発明の範囲に含まれることは当業者には理解されるところである。以下、そのような変形例を挙げる。
【００３８】
上記実施形態では、車輪側通信機が送信のみ、車体側通信機が受信のみの機能として説明したが、車輪側通信機、車体側通信機とも双方向通信が可能であってもよい。
【００３９】
車輪側通信機は、通常はスリープ状態に置かれ、車体側通信機から通信要求があったときにタイヤ側でセンサの出力を取得して、タイヤ特性情報を車体側へ送信してもよい。この構成であれば、必要なときに限って通信が行われるため、節電効果がある。特に、車輪側通信機を電池で駆動している場合は、通信回数を減らすメリットが大きい。
【００４０】
上記実施形態では、メモリと決定部を車輪側に設けたものについて述べたが、これらは車体側に設けられていてもよい。この場合、センサ出力のみが車輪側から車体側に送信され、車体側のメモリに記憶されているタイヤ特性情報の中からセンサ出力に基づいて適切なタイヤ特性情報が選択される。あるいは、メモリのみを車輪側に設け、決定部は車体側に設けるようにしてもよい。この場合、メモリに記憶されているタイヤ特性情報とセンサ出力とが車体側に送信され、車体側の決定部において、送信されたタイヤ特性情報の中からセンサ出力に基づいて適切なタイヤ特性情報が選択される。
【００４１】
別の実施形態では、路面のウェット／ドライ状態でなく、タイヤ接地面の摩耗状態を検出してもよい。接地面の摩耗が進行するにつれて、タイヤのグリップ力低下などによりタイヤ特性情報が変化するので、適切な車両の制御を実行することが可能になる。摩耗センサの例としては、トレッドの内部に細線を埋め込み、その両端の抵抗を測定する構成としておき、摩耗が進行して細線の径が細くなったり断線したりすることで増加する抵抗により摩耗を測定するものがある。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係る車輪情報処理装置の全体構成図である。
【図２】図１の車輪情報処理装置のＡ部の拡大図である。
【図３】Ａ部の別の実施例である。
【図４】センサにより検出される静電容量を示すグラフである。
【図５】タイヤ特性情報の一例を示すグラフである。
【図６】決定部における処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
１０  車輪情報処理装置、  ２０  車輪、  ２２  タイヤ、  ２４  ホイール、  ２６  トレッドゴム、  ２８  トレッド溝、  ３０  車輪側回路、  ３１  センサ、  ３２  メモリ、  ３４  決定部、  ３６  車輪側通信機、  ３８  容量、  ５０  車体側通信機、  ５４  情報処理部、  ５６  ＥＣＵ。
【図１】
2005170222.tif 000003
【図２】
2005170222.tif 000004
【図３】
2005170222.tif 000005
【図４】
2005170222.tif 000006
【図５】
2005170222.tif 000007
【図６】
2005170222.tif 000008