(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤベルト層より径方向外側のトレッドゴム内のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置にそれぞれ配置されて、タイヤトレッド部に作用する路面からの入力を検出するタイヤ入力検出手段を備えたセンサ内蔵タイヤと、車輪速計測手段とを用い、タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長をそれぞれ検出して接地長比を算出し、上記算出された接地長比から走行中のタイヤの発生する横力を推定することを特徴とするタイヤ状態推定方法。
【請求項２】
タイヤベルト層より径方向外側のトレッドゴム内のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置にそれぞれ配置されて、タイヤトレッド部に作用する路面からの入力を検出するタイヤ入力検出手段を備えたセンサ内蔵タイヤと、車輪速計測手段とを用い、タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長をそれぞれ検出して接地長の平均値を算出し、上記算出された接地長の平均値からタイヤに加わっている荷重を推定することを特徴とするタイヤ状態推定方法。
【請求項３】
タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長をそれぞれ検出して接地長の平均値を算出し、上記算出された接地長の平均値からタイヤに加わっている荷重を推定するとともに、上記推定された荷重の推定値を用いて上記横力の推定値を補正することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ状態推定方法。
【請求項４】
タイヤベルト層より径方向外側のトレッドゴム内のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置にそれぞれ配置されて、タイヤトレッド部に作用する路面からの入力を検出するタイヤ入力検出手段を備えたセンサ内蔵タイヤと、車輪速計測手段とを用い、タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長をそれぞれ検出して接地長比を算出するとともに、上記タイヤ入力検出手段の検出した踏み側の検出値である接地前半の検出値と蹴り側の検出値である接地後半の検出値との比である接地圧比を算出し、上記接地長比と上記接地圧比とからタイヤの姿勢角を推定することを特徴とするタイヤ状態推定方法。
【請求項５】
上記接地長比から走行中のタイヤの発生する横力を推定するとともに、上記推定された姿勢角の推定値を用いて上記推定された横力の推定値を補正することを特徴とする請求項４に記載のタイヤ状態推定方法。
【請求項６】
タイヤベルト層より径方向外側のトレッドゴム内のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置にそれぞれ配置されて、タイヤトレッド部に作用する路面からの入力を検出するタイヤ入力検出手段を備えたセンサ内蔵タイヤと、車輪速計測手段とを用い、タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長をそれぞれ検出して接地長比を算出するとともに、上記算出された接地長比の変化の度合をモニタリングし、上記モニタリングした接地長比の変化の度合いからタイヤがグリップ限界に近づいているかどうかを推定することを特徴とするタイヤ状態推定方法。
【請求項７】
タイヤベルト層より径方向外側のトレッドゴム内のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置にそれぞれ配置されて、タイヤトレッド部に作用する路面からの入力を検出するタイヤ入力検出手段を備えたセンサ内蔵タイヤと、車輪速計測手段とを用い、タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長をそれぞれ検出して接地長比を算出するとともに、上記算出された接地長比の変化の度合をモニタリングし、上記モニタリングした接地長比の変化の度合いからタイヤと路面間の摩擦係数を推定することを特徴とするタイヤ状態推定方法。
【請求項８】
駆動輪の車輪速と従動輪の車輪速とからスリップ率を算出し、この算出されたスリップ率に基づいて、上記推定されたタイヤと路面間の摩擦係数を補正するようにしたことを特徴とする請求項７に記載のタイヤ状態推定方法。
【請求項９】
タイヤベルト層より径方向外側のトレッドゴム内のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置にそれぞれ配置されて、タイヤトレッド部に作用する路面からの入力を検出するタイヤ入力検出手段を備えたセンサ内蔵タイヤを用いて検出した、タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置におけるタイヤ入力検出手段の検出値の比をモニタリングし、上記モニタリングした検出値の比が予め設定された閾値を超えている時間が所定時間以上継続した場合に、タイヤの片減り摩耗が進行していると推定することを特徴とするタイヤ状態推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤトレッド部にセンサを内蔵したセンサ内蔵タイヤを用いて走行中のタイヤの状態を推定する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の走行安定性を高めるため、タイヤが発生している横力や荷重、あるいは、タイヤと路面間の摩擦係数（路面摩擦係数μ）などを精度良く推定し、車両制御へフィードバックすることが求められている。これらの情報により、例えば、ＡＢＳブレーキのより高度な制御等が可能になり、安全性が一段と高まることが予想される。
従来、タイヤをセンサのように用いてタイヤに発生している力を推定する方法としては、例えば、タイヤサイド部を磁化するとともに、タイヤ外部に設置した磁気センサにより上記タイヤサイド部の捩じれ度合を測定し、この測定された捩じれ度合からタイヤの前後力を推定したり、タイヤが横力を受けた際にベルトリング全体が変形することを利用して、上記磁気センサの検出出力の大きさからタイヤに発生している横力を推定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】米国特許第５，８９５，８５４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の方法では、タイヤ前後力については精度良く測定できるが、横力に関してはゲインが小さいため精度的に問題があった。また、経時変化により、着磁したタイヤサイド部の磁力が弱くなると推定値が合わなくなり、特に、ゲインが小さい横力の検出は極めて困難であった。
【０００４】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、横力や荷重などの走行中のタイヤの状態を精度良くかつ安定して推定して、車両の走行安全性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、鋭意検討の結果、走行中のタイヤに横力が発生した場合には、上記横力の大きさにより、タイヤ踏面の車体側と外側とでは接地長が異なることに注目し、走行中のタイヤの車体側と外側との接地長をそれぞれ検出することにより、横力や荷重が作用した場合のタイヤの状態を精度良く推定することができることを見出し本発明に到ったものである。
詳細には、タイヤに横力が発生すると、トレッドとベルトからなるタイヤは、踏面部においてタイヤ軸方向に力を受ける。このとき、タイヤトレッドリングが変形するため、その接地形状が、図１５（ａ），（ｂ）の模式図に示すように、タイヤ軸方向中心に対して一方の側の接地長が長くなり、他方の側が短くなることが知られている。そこで、このようなタイヤ踏面の挙動を検出することにより、タイヤに加わっている力をモニタリングできるのではないかと考え、幾つかの検出方法を検討して実施した。その結果、タイヤ踏面のタイヤ軸方向中心に対して両側（車体側、反車体側＝外側）に位置する２点の接地長を計測しこれらの比（接地長比）と横力の大きさとの関係を調べたところ、上記接地長比と横力の大きさは良好な相関関係を示すことが分かった。特に、この２点がタイヤ軸方向中心に対して等距離にある場合には極めて良好な相関関係を示す。また、横力が発生した場合でも、上記２点の接地長の平均値と荷重との間にも良好な相関関係があることから、タイヤに加わる荷重についても精度よく求めることができる。
したがって、タイヤトレッド部にセンサを配置して走行中のタイヤの車体側と外側との接地長をそれぞれ検出することにより、横力や荷重などのタイヤ発生力を正確に検出することができ、タイヤの状態を精度良く推定することができる。
なお、この関係はタイヤのグリップ限界近傍でも同様であって、スリップ角が大きくなって横力が上限値に近くなると、接地長比も横力と同様にある程度の値よりは大きくならない。
【０００６】
本願の請求項１に記載の発明は、走行中のタイヤの状態を推定する方法であって、タイヤベルト層より径方向外側のトレッドゴム内のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置にそれぞれ配置されて、タイヤトレッド部に作用する路面からの入力を検出するタイヤ入力検出手段を備えたセンサ内蔵タイヤと、車輪速計測手段とを用い、タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長をそれぞれ検出して接地長比を算出し、上記算出された接地長比から走行中のタイヤの発生する横力を推定することを特徴とするものである。  
【０００７】
請求項２に記載の発明は、走行中のタイヤの状態を推定する方法であって、タイヤベルト層より径方向外側のトレッドゴム内のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置にそれぞれ配置されて、タイヤトレッド部に作用する路面からの入力を検出するタイヤ入力検出手段を備えたセンサ内蔵タイヤと、車輪速計測手段とを用い、タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長をそれぞれ検出して接地長の平均値を算出し、上記算出された接地長の平均値からタイヤに加わっている荷重を推定することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のタイヤ状態推定方法において、タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長をそれぞれ検出して接地長の平均値を算出し、上記算出された接地長の平均値からタイヤに加わっている荷重を推定するとともに、上記推定された荷重の推定値を用いて上記横力の推定値を補正することを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、走行中のタイヤの状態を推定する方法であって、タイヤベルト層より径方向外側のトレッドゴム内のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置にそれぞれ配置されて、タイヤトレッド部に作用する路面からの入力を検出するタイヤ入力検出手段を備えたセンサ内蔵タイヤと、車輪速計測手段とを用い、タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長をそれぞれ検出して接地長比を算出するとともに、上記タイヤ入力検出手段の検出した踏み側の検出値である接地前半の検出値と蹴り側の検出値である接地後半の検出値との比である接地圧比を算出し、上記接地長比と上記接地圧比とからタイヤの姿勢角を推定することを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のタイヤ状態推定方法において、上記接地長比から走行中のタイヤの発生する横力を推定するとともに、上記推定された姿勢角の推定値を用いて上記推定された横力の推定値を補正することを特徴とする。
【０００９】
請求項６に記載の発明は、走行中のタイヤの状態を推定する方法であって、タイヤベルト層より径方向外側のトレッドゴム内のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置にそれぞれ配置されて、タイヤトレッド部に作用する路面からの入力を検出するタイヤ入力検出手段を備えたセンサ内蔵タイヤと、車輪速計測手段とを用い、タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長をそれぞれ検出して接地長比を算出するとともに、上記算出された接地長比の変化の度合をモニタリングし、上記モニタリングした接地長比の変化の度合いからタイヤがグリップ限界に近づいているかどうかを推定することを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、走行中のタイヤの状態を推定する方法であって、タイヤベルト層より径方向外側のトレッドゴム内のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置にそれぞれ配置されて、タイヤトレッド部に作用する路面からの入力を検出するタイヤ入力検出手段を備えたセンサ内蔵タイヤと、車輪速計測手段とを用い、タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長をそれぞれ検出して接地長比を算出するとともに、上記算出された接地長比の変化の度合をモニタリングし、上記モニタリングした接地長比の変化の度合いからタイヤと路面間の摩擦係数（路面摩擦係数）を推定することを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のタイヤ状態推定方法において、駆動輪の車輪速と従動輪の車輪速とからスリップ率を算出し、この算出されたスリップ率に基づいて、上記推定された路面摩擦係数を補正することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項９に記載の発明は、走行中のタイヤの状態を推定する方法であって、タイヤベルト層より径方向外側のトレッドゴム内のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置にそれぞれ配置されて、タイヤトレッド部に作用する路面からの入力を検出するタイヤ入力検出手段を備えたセンサ内蔵タイヤを用いて検出した、タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置におけるタイヤ入力検出手段の検出値の比をモニタリングし、上記モニタリングした検出値の比が予め設定された閾値を超えている時間が所定時間以上継続した場合に、タイヤの片減り摩耗が進行していると推定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、タイヤトレッド部に作用する路面からの入力を検出するタイヤ入力検出手段を、タイヤベルト層より径方向外側のトレッドゴム内のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置にそれぞれ装着したセンサを内蔵したタイヤを車両に装着して走行中のタイヤの状態を検出することにより、走行時のタイヤ踏面の挙動、特に、タイヤ軸方向における接地長の違いを検出することができるようにしたので、タイヤの発生する横力を精度良く検出することが可能となる。また、上記接地長から、タイヤ荷重などの走行中のタイヤ状態やタイヤの姿勢角、更には、路面摩擦係数を精度良く推定することが可能となる。また、タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置におけるタイヤ入力検出値の比をモニタリングすることにより、タイヤの片減り摩耗が進行していると推定することもできる。
【００１２】
このとき、上記タイヤ入力検出手段を、トレッドブロック接地部の径方向内側に配置すれば、接地圧を正確に測定できるとともに、タイヤ摩擦によるセンサ部の露出を避けることができる。
また、上記推定された横力や荷重などの推定値を車両制御にフィードバックすることにより、車両の走行状態を安定して制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の最良の形態１に係るタイヤ状態推定装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明に係るセンサ内蔵タイヤを示す模式図である。
【図３】横力と接地長比との関係を示すグラフである。
【図４】本最良の形態２に係るタイヤ状態推定装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】荷重と平均接地長との関係を示すグラフである。
【図６】キャンバー角を変えた時の横力と接地長比との関係を示すグラフである。
【図７】スリップ角を変えた時の接地圧の時間変化を示すグラフである。
【図８】キャンバー角を変えた時の接地圧の時間変化を示すグラフである。
【図９】接地長比と、踏み側の接地圧と蹴り側の接地圧の比の関係を示すグラフである。
【図１０】本最良の形態３に係るタイヤ状態推定装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図１１】スリップ角と横力との関係を示すグラフである。
【図１２】スリップ角と接地長比との関係を示すグラフである。
【図１３】接地長比と横力との関係を示すグラフである。
【図１４】スラローム走行時におけるホイール６分力計出力と横力推定値の時系列波形を示す図である。
【図１５】タイヤ踏面の接地形状を示す模式図である。
【符号の説明】
【００１４】
１０  タイヤ状態推定装置、１１Ａ，１１Ｂ  圧力センサ、１１ｋ  接続ケーブル、
１２Ａ，１２Ｂ  送信機、１３Ａ，１３Ｂ  バッテリ、１４  車輪速センサ、
１５  接地長演算手段、１６  記憶手段、１６Ｍ  マップ、１７  横力推定手段、
２０  センサ内蔵タイヤ、２１  タイヤトレッド部、
２１Ｖ  トレッドブロック、２２  タイヤベルト層。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
最良の形態１．
図１は、本最良の形態１に係るタイヤ状態推定装置１０の構成を示す機能ブロック図で、図２は本発明によるセンサ内蔵タイヤ２０の模式図である。このタイヤ状態推定装置１０は、センサ内蔵タイヤ２０に埋設された、タイヤトレッド部２１の所定の位置が路面に接し、路面からの入力が発生したことを検出するための入力検出手段である圧力センサ１１Ａ，１１Ｂと、上記圧力センサ１１Ａ，１１Ｂの検出データ送信するための送信機１２Ａ，１２Ｂと、上記圧力センサ１１Ａ，１１Ｂ及び上記送信機１２Ａ，１２Ｂに電力を供給するためのバッテリ１３Ａ，１３Ｂと、車輪速検出用のギアセンサなどの車輪速計測手段である車輪速センサ１４と、この車輪速センサ１４の出力と圧力センサ１１Ａ，１１Ｂの出力とに基づいて、タイヤ２０の回転中の接地時間と車輪速とをそれぞれ算出し、上記接地時間と車輪速とを掛けあわせることにより、上記圧力センサ１１Ａ，１１Ｂが埋設された位置の接地長ＬA及び接地長ＬBをそれぞれ検出する接地長演算手段１５と、上記接地長ＬA及び接地長ＬBの比（接地長比；Ｒ＝ＬA／ＬB）を算出するとともに、予め記憶手段１６に記憶された接地長比Ｒと横力の大きさとの関係を示すマップ１６Ｍを用いて、上記算出された接地長比Ｒからタイヤ２０の発生する横力を推定する横力推定手段１７とを備えている。
なお、上記圧力センサ１１Ａ，１１Ｂは特に限定されるものではなく、例えば、圧電素子や歪ゲージタイプが用いられる。本例では、上記圧力センサ１１Ａ，１１Ｂとして検出方向がタイヤ径方向である圧力センサを用いるとともに、上記圧力センサ１１Ａ，１１Ｂをセンサ内蔵タイヤ２０のタイヤトレッド部２１のタイヤベルト層２２より径方向外側で、トレッドブロック２１Ｖの接地部の径方向内側に位置するトレッドゴム内に埋設した。
【００１６】
タイヤ２０に横力が発生すると、タイヤ２０は、図１５に示すように、その接地形状がタイヤ軸方向中心に対して一方の側の接地長が長くなり、他方の側が短くなるので、上記圧力センサ１１Ａ，１１Ｂの配置としては、タイヤ軸方向中心に対して車体側と反車体側にそれぞれ位置することが好ましい。本例では、図２に示すように、上記圧力センサ１１Ａ，１１Ｂをタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置にある２つの第２ブロックの径方向内側にそれぞれ配置した。
なお、バッテリ１３Ａ，１３Ｂの代わりに小型発電装置を用いて圧力センサ１１Ａ，１１Ｂや送信機１２Ａ，１２Ｂを駆動してもよい。更には、外部から無線給電できるように受信回路を設けて、圧力センサ１１Ａ，１１Ｂや送信機１２Ａ，１２Ｂを駆動するようにすれば、上記バッテリ１３Ａ，１３Ｂを省略することが可能である。
【００１７】
次に、上記構成のタイヤ状態推定装置１０を用いてタイヤに発生する横力を推定する方法について説明する。
上記圧力センサ１１Ａ，１１Ｂが埋設された位置に対応するトレッドブロック２１Ｖの接地部が路面に接すると、上記圧力センサ１１Ａ，１１Ｂにはタイヤ径方向の圧力が作用するので、上記圧力センサ１１Ａ，１１Ｂからは上記圧力値に相当する出力信号が出力される。上記圧力値の信号は送信機１２Ａ，１２Ｂから接地長演算手段１５に送られる。一方、車輪速センサ１４からは車輪速が上記接地長演算手段１５に送られる。
接地長演算手段１５では、上記出力信号の継続時間を計測するとともに、上記継続時間と車輪速とを乗算することにより、上記圧力センサ１１Ａ，１１Ｂが埋設された位置に対応するトレッドブロック２１Ｖの接地長ＬA及び接地長ＬBをそれぞれ算出する。横力推定手段１７では、上記接地長ＬAと接地長ＬBとを用いて接地長比Ｒ＝ＬA／ＬBを算出し、予め記憶手段１６に記憶された接地長比Ｒと横力の大きさとの関係を示すマップ１６Ｍを用いて、上記算出された接地長比Ｒからタイヤ２０の発生する横力を推定する。
本例では、上記圧力センサ１１Ａ，１１Ｂを、図２に示すように、タイヤ軸方向中心に対して等距離に配設しているので、図３に示すように、上記算出された接地長比Ｒ＝ＬA／ＬBと横力の大きさとは線形性の高い関係を有しており、また相関性が高い。したがって、上記接地長比Ｒと、上記図３のデータに基づいて作成されたマップ１６Ｍとを用いてタイヤ２０の発生する横力を推定するようにすれば、横力を精度良く推定することができる。
【００１８】
このように、本最良の形態１によれば、車両に、タイヤトレッド部２１のタイヤベルト層２２より径方向外側で、トレッドブロック２１Ｖの接地部の径方向内側に位置するトレッドゴム内に、検出方向がタイヤ径方向である圧力センサ１１Ａ，１１Ｂを、タイヤ軸方向中心に対して等距離に埋設したセンサ内蔵タイヤ２０を搭載し、接地長演算手段１５により、上記圧力センサ１１Ａ，１１Ｂからの圧力値の継続時間と車輪速センサ１４からの車輪速とを用いて、上記タイヤ２０のタイヤ軸方向中心に対して車体側の接地長ＬAと反車体側の接地長ＬBとを算出し、横力推定手段１７にて、接地長比Ｒ＝ＬA／ＬBを算出するとともに、接地長比Ｒと横力との関係を示すマップ１６Ｍを用いて、タイヤ２０の発生する横力を推定するようにしたので、横力を精度良く推定することができる。
【００１９】
最良の形態２．
上記最良の形態１では、センサ内蔵タイヤ２０のタイヤ軸方向中心に対して車体側の接地長ＬAと反車体側の接地長ＬBとの比である接地長比Ｒ＝ＬA／ＬBを算出して横力を推定する場合について説明したが、図４に示すように、荷重推定手段１８を設け、上記接地長ＬA及び接地長ＬBとの平均値である平均接地長ＬABを算出し、この平均接地長ＬABを用いて、上記タイヤ２０に加わる荷重を推定するようにすれば、横力とともに荷重についても推定することのできるタイヤ状態推定装置１０Ａを構成することができる。
タイヤ２０に横力が発生すると、図１５に示すように、その接地形状はタイヤ軸方向中心に対して一方の側の接地長が長くなり、他方の側が短くなるため、１点の接地長のみで荷重を推定しようとすると、横力の影響が出てしまう。すなわち、同じ荷重が加わっても、横力入力時には一方の接地長が長くなり、他方が短くなる。しかしながら、平均接地長ＬABと荷重とは、横力発生中であっても、図５に示すように、線形性の高い関係を有しており、また相関性が高い。
そこで、本例では、荷重推定手段１８において、上記接地長演算手段１５で得られたタイヤ軸方向中心に対して車体側の接地長ＬAと反車体側の接地長ＬBとの平均値である平均接地長ＬABを算出し、この算出された平均接地長ＬABと、上記図５のデータに基づいて作成され、予め記憶手段１６に記憶された平均接地長と荷重との関係を示すマップ１６Ａとを用いて、タイヤに加わる荷重を求めるようにしている。これにより、横力が発生した場合でもタイヤに加わる荷重を正確に求めることができる。
【００２０】
上記タイヤに加わる荷重の変動は、より短い時間で発生するパラメータであるので、例えば、４輪の荷重配分を推定することにより、車輪の制駆動力を制御して適正な車両姿勢制御を行うことができるので、車両の走行安全性を向上させることができる。
また、上記横力はタイヤに加わる荷重によって変化するので、横力補正手段１７Ｓを設けて、上記推定された荷重に基づいて上記横力推定手段１７で推定された横力を補正するようにすれば、横力の推定精度を更に向上させることができる。
【００２１】
ところで、上記接地長比Ｒと横力との関係は、図６に示すように、路面に対するタイヤの角度である姿勢角（キャンバー角）によっても変わる。すなわち、それぞれのキャンバー角では、接地長比と横力とは良い相関を示しているが、キャンバー角が変わると接地長比と横力との関係はずれてしまう。例えば、横力が０でキャンバー角が０°の状態では接地長比は１であるが、キャンバー角が＋３°では接地長比が約１．３になる。すなわち、同じ接地形状でも、スリップ角によるものとキャンバー角によるものとでは、タイヤの捩じれ度合が異なることから、発生する横力も異なる。
しかしながら、接地圧の時間変化、すなわち、上記圧力センサ１１Ａ，１１Ｂで検出された圧力検出値ＰAあるいは圧力検出値ＰBの時間変化をみると、図７に示すように、スリップ角が大きくなると、その接地長が大きい側の接地圧は接地前半（踏み側）では大きく、接地後半（蹴り側）では小さくなる。一方、キャンバー角が大きくなった場合には、図８に示すように、接地前半と後半とでの接地圧は殆ど変わらない。そこで、接地前半の接地圧に対する接地後半の接地圧の比である接地圧比を算出して、接地長比Ｒと上記接地圧比との関係をグラフにすると、図９に示すように、キャンバー角を変化させたグラフは、キャンバー角０°のグラフをほぼ水平移動したものになる。すなわち、本グラフ上では、ある時点からキャンバー角が高くなれば右方向へ、スリップ角が高くなれば右上方向に動くことになる。したがって、本グラフを用いれば、接地長比Ｒと接地圧比の値から、キャンバー角及びスリップ角を推定することが可能となる。
また、この推定されたキャンバー角を用いて、接地長比Ｒから求めた横力を補正するようにすれば、タイヤ２０に発生する横力を精度よく推定することができる。
更に、４輪のキャンバー角がわかれば、車輪のキャンバー角に加えて路面の傾斜具合も推定できるので、これを車両の姿勢制御に適用すれば、車両の走行安定性を向上させることができる。
【００２２】
最良の形態３．
最良の形態１，２では、圧力センサ１１Ａ，１１Ｂからの圧力値の継続時間と車輪速センサ１４からの車輪速とを用いて接地長比Ｒ＝ＬA／ＬBや平均接地長ＬABを算出して横力や荷重を推定するタイヤ状態推定装置１０，１０Ａについて説明したが、図１０に示すように、上記タイヤ状態推定装置１０に、グリップ力判定手段１９を設けて、横力推定手段１７で算出された接地長比Ｒ＝ＬA／ＬBの変化の度合からタイヤがグリップ限界に近づいているかを推定するようにしてもよい。
横力が最大に近づいているとき、すなわち、タイヤグリップ限界に近づいていることを判定することは、車両制御あるいは運転者への警告として有用である。本発明では接地長比Ｒ＝ＬA／ＬBをモニタリングしているので、グリップ力判定手段１９にて、上記接地長比Ｒ＝ＬA／ＬBの変化の度合が予め設定された閾値を超えたときにタイヤがグリップ限界に近づいていると判定するとともに、上記判定結果に従って適正な車両姿勢制御を行ったり、別途、運転者への警告信号を発する装置を構成して運転者に警告することにより、車両の走行安全性を確保することができる。
なお、上記判定としては、同時に操舵角や車速を検出しておき、これらの値が増加しているにもかかわらず接地長比Ｒ＝ＬA／ＬBが増加しなくなってきたらタイヤがグリップ限界に近づいていると判定するようにしてもよい。
【００２３】
ところで、上記接地長比Ｒ＝ＬA／ＬBの変化の度合をモニタリングし、タイヤがグリップ限界に近づいていると判定した際に、その接地長比Ｒが所定の値より小さい場合には限界グリップ力が小さく、したがって、タイヤと路面間の摩擦係数が低いと考えられる。そこで、予め、路面摩擦係数の異なる様々な路面において限界接地長比を求めておくことで路面摩擦係数を推定することができる。この路面摩擦係数の情報はＡＢＳブレーキや車体制御に有用であるので、上記接地長比Ｒの変化の度合から推定された路面摩擦係数をフィードバックすることにより、車両の走行安定性を更に向上させることができる。また、低摩擦係数路面においては、例えば、操舵角に対して接地長比Ｒの変化の度合が小さい、すなわち、横力の変化の度合が小さくなるので、この現象を利用して路面摩擦係数を判断してもよい。
但し、タイヤは摩擦円の法則に従うことが知られている。すなわち、前後スリップ率が高くなると、タイヤ踏面内のすべり領域が増大し限界横力が低下する。これにより、接地長比Ｒ＝ＬA／ＬBの限界値も低くなるので、駆動輪の車輪速と従動輪の車輪速とからスリップ率を算出し、この算出されたスリップ率に基づいて、上記推定された路面摩擦係数を補正することが好ましい。
【００２４】
また、タイヤが片減り摩耗していく過程では、上記圧力センサ１１Ａ，１１Ｂで検出された圧力検出値ＰA及び圧力検出値ＰBとが異なってくるので、上記圧力検出値ＰA及び圧力検出値ＰBとの比Ｓ＝ＰA／ＰBをモニタリングしておき、上記比Ｓが予め設定された閾値を超える時間が所定時間以上継続した場合に、タイヤの片減り摩耗が進行していると推定することができる。したがって、片減り摩耗が進行していると推定される場合には、運転者への警告信号を発する装置を構成して運転者に警告することにより、メンテナンスを促し、車両運動性能の低下に伴う事故を未然に防止することができる。
【００２５】
なお、上記最良の形態１〜３では、圧力センサ１１Ａ，１１Ｂをタイヤトレッド部２１のトレッドブロック２１Ｖのうち、軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置である２つの第２ブロックの径方向内側にそれぞれ配置したが、これに限るものではなく、ショルダー部のブロックなど、タイヤの幅やブロック形状等により適宜決定されるものである。なお、圧力センサ１１Ａ，１１Ｂの埋設位置としては、剛体であるタイヤベルト層２２と路面間のトレッドゴム内に埋設することが好ましいが、摩擦によるセンサ部の露出を避けるためには、できるだけタイヤベルト層２２に近い位置が好ましい。
また、圧力センサ１１Ａ，１１Ｂの個数は２個に限るものではなく、例えば、周上に２箇所の合計４個のセンサを用いるなど、センサ個数を増やすことにより、精度や応答性を向上させることができる。
【００２６】
また、上記例では、検出方向がタイヤ径方向である圧力センサを用いたが、検出方向がタイヤ周方向である圧力センサを用いても同様の効果を得ることができる。すなわち、本発明では、接地長を検出する際に圧力センサを用いているが、良く知られているように、接地部では周方向剪断力が発生するために、圧力センサの検出方向を周方向としても、接地状態に応じた出力が発現する。したがって、適切な波形処理によって、高い精度の接地長検出が可能となる。また、接地部前半／後半の接地圧比、あるいは、片べり摩耗に至る過程における２つの圧力センサの出力比も、検出方向が径方向の時と同様な傾向となるので、周方向用のマップさえ適正に作成すれば、検出方向が径方向である場合と同様な、本発明の推定が可能である。
【実施例】
【００２７】
図２に示す形態の、サイズ１８５／７０Ｒ１４のセンサ内蔵タイヤを用い、フラットベルト試験機上でスリップ角を変化させながら横力及び接地長の測定を行った。なお、タイヤの内圧は２００ｋＰａ、荷重は４ｋＮ、走行速度は３０ｋｍ／ｈｒとし、接地長比は第２ブロック部にて圧力センサを用いて測定した。
図１１及び図１２は、それぞれ、スリップ角に対する横力と接地長比との関係を示すグラフである。図１３に示すように、横軸を接地長比とし、縦軸を横力としたグラフを作成すると、接地長比と横力とはグリップ限界近傍までかなりよい直線相関性を有している。
なお、速度やタイヤサイズを変えても同様の結果が得られた。
これにより、タイヤトレッド部のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置における接地長をそれぞれ検出し、上記接地長の比を求めることにより、タイヤの発生する横力を精度良く推定できることが確認された。
【００２８】
また、同タイヤを市販のホイール６分力計に取りつけ、更に、本タイヤホイールを乗用車の左前輪に装着し、同タイヤの出力による荷重推定値及び横力推定値をホイール６分力計出力値と比較した。走行はスラローム試験及び円旋回試験を実施した。図１４は、スラローム走行時におけるホイール６分力計出力と横力推定値の時系列波形を示す図で、実線は横力推定値、破線はホイール６分力計出力の時系列波形である。図から明らかなように、横力推定値の波形とホイール６分力計出力値の波形とは略一致していることがわかる。また、スラローム走行時における荷重推定値、及び、円旋回走行時における横力推定値、荷重推定値についても、ホイール６分力計出力値と非常によい相関を示すことが確認された。
すなわち、タイヤ姿勢角が変化する実際の車両装着状態においても、本発明が有効であることが明らかになった。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上説明したように、本発明によれば、タイヤベルト層より径方向外側のトレッドゴム内のタイヤ軸方向中心に対して軸方向等距離の線対称の位置に、タイヤトレッド部に作用する路面からの入力を検出するタイヤ入力検出手段をそれぞれ配置したセンサ内蔵タイヤを用いてタイヤの軸方向等距離の線対称の位置における接地長をそれぞれ検出するようにしたので、タイヤの発生する横力やタイヤに加わる荷重やタイヤの片減り摩耗などのタイヤ状態や、タイヤと路面との間の摩擦係数を精度良く推定することができる。したがって、上記情報を車両制御へフィードバックすることにより、車両の走行安定性を格段に向上させることができる。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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