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JP2008162392A - Method and device for estimating tire ground contact state, tire and vehicular control device - Google Patents

Method and device for estimating tire ground contact state, tire and vehicular control device Download PDF

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JP2008162392A
JP2008162392A JP2006353620A JP2006353620A JP2008162392A JP 2008162392 A JP2008162392 A JP 2008162392A JP 2006353620 A JP2006353620 A JP 2006353620A JP 2006353620 A JP2006353620 A JP 2006353620A JP 2008162392 A JP2008162392 A JP 2008162392A
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JP
Japan
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tire
block
ground contact
contact state
state
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Application number
JP2006353620A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasumichi Wakao
泰通 若尾
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Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for estimating a tire ground contact state and its device capable of estimating the tire ground contact state during traveling with a simple constitution, high in followability to the change in a road surface, a tire used for estimating the ground contact state of the tire, and a vehicular control device. <P>SOLUTION: An acceleration sensor 11 is embedded in a block 23B in the vicinity of an equatorial part of a tire with the detection direction in the tire rotational direction. The vibration waveform in the tire rotational direction of the block 23B at the kick-out is extracted from the detected output of the acceleration sensor 11, and the ground contact state of the tire in traveling is estimated based on the magnitude of the peak value G on the positive side of the vibration waveform. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、走行中のタイヤの接地状態を推定する方法とその装置、及び、タイヤ接地状態の推定に用いられるタイヤに関するものである。   The present invention relates to a method and apparatus for estimating a ground contact state of a running tire, and a tire used for estimating a tire ground contact state.

自動車の走行安定性を高めるため、タイヤと路面間の摩擦係数(路面摩擦係数)もしくはタイヤの接地状態を精度良く推定し、車輌制御へフィードバックすることが求められている。予め上記路面摩擦係数やタイヤの接地状態を推定することができれば、制駆動や操舵といった危険回避の操作を起こす前に、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。
路面摩擦係数を推定する方法としては、例えば、車輪速を検出し、この検出された車輪速信号ωから外乱ΔTを受けたときの車輪速変動Δωを検出した後、このΔωを満足するような車輪の伝達関数を最小二乗法で同定し、路面μの勾配を推定するとともに、この路面μの勾配と予め求めておいた車輌の制動力とこの路面μの勾配との関係から車輌の制動力を推定し、この制動力と上記路面μの勾配とから、スリップ率が零のときの路面μの勾配を推定する方法(例えば、特許文献1参照)や、図7に示すように、空気入りタイヤ50のタイヤトレッド部51にトレッド表面よりも高さの高いセンシングブロック52Hと高さの低いセンシングブロック52Lとを形成し、各センシングブロック52H,52Lのタイヤ周方向に平行な側面にそれぞれ歪ゲージ53H,53Lを貼り付けて、上記2つの歪ゲージ53H,53Lで検出した歪レベルの差と、予め求めておいた歪レベル差と路面摩擦係数との関係を示すマップとから路面摩擦係数を推定する方法などが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2002−160620号公報 特開2002−36836号公報
In order to improve the running stability of an automobile, it is required to accurately estimate the friction coefficient between the tire and the road surface (road surface friction coefficient) or the ground contact state of the tire and feed it back to the vehicle control. If the road surface friction coefficient and the ground contact state of the tire can be estimated in advance, for example, more advanced control of the ABS brake or the like can be performed before the risk avoidance operation such as braking / driving or steering, and safety is further improved. Expected to increase.
As a method of estimating the road surface friction coefficient, for example, after detecting the wheel speed and detecting the wheel speed fluctuation Δω when receiving the disturbance ΔT from the detected wheel speed signal ω, the road surface friction coefficient Δω is satisfied. The transfer function of the wheel is identified by the least square method, the gradient of the road surface μ is estimated, and the braking force of the vehicle is determined from the relationship between the gradient of the road surface μ, the braking force of the vehicle obtained in advance, and the gradient of the road surface μ. And estimating the slope of the road surface μ when the slip ratio is zero from the braking force and the slope of the road surface μ (see, for example, Patent Document 1), or as shown in FIG. A sensing block 52H having a height higher than the tread surface and a sensing block 52L having a height lower than that of the tread surface are formed on the tire tread portion 51 of the tire 50, and the sensing blocks 52H and 52L are respectively provided on side surfaces parallel to the tire circumferential direction. Strain gauges 53H and 53L are attached, and the road surface friction coefficient is determined from the difference between the strain levels detected by the two strain gauges 53H and 53L, and a map indicating the relationship between the previously determined strain level difference and the road surface friction coefficient. And the like have been proposed (see, for example, Patent Document 2).
JP 2002-160620 A JP 2002-36836 A

しかしながら、上記車輪速に基づいて求めた路面μの勾配と推定した車輌の制動力とからスリップ率が零のときの路面μの勾配を推定する方法では、タイヤ−路面間で発生している力の情報がないため、推定時間を必要とすることから、路面変化に対する追従性に限界があった。
また、高さの異なるセンシングブロック52H,52Lにそれぞれ貼り付けられた歪ゲージ53H,53Lで検出した歪レベルの差から路面摩擦係数を推定する方法では、路面変化に対する追従性もよく、路面摩擦係数μについても精度よく推定することができるものの、タイヤトレッド部51にその高さがトレッド表面の高さと異なるブロック52H,52Lを形成するために、トレッドパターンや金型などの変更が必要となるため、作製に手間がかかるといった問題点があった。
However, in the method of estimating the slope of the road surface μ when the slip ratio is zero from the slope of the road surface μ obtained based on the wheel speed and the estimated braking force of the vehicle, the force generated between the tire and the road surface Since there is no information, the estimation time is required, and there is a limit to the followability to the road surface change.
Further, in the method of estimating the road surface friction coefficient from the difference in strain level detected by the strain gauges 53H and 53L attached to the sensing blocks 52H and 52L having different heights, the road surface friction coefficient is good. Although μ can be estimated with high accuracy, it is necessary to change the tread pattern and mold in order to form blocks 52H and 52L having a height different from the height of the tread surface in the tire tread portion 51. There was a problem that it took time and effort to manufacture.

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構成で走行中のタイヤの接地状態を精度よく推定することができるとともに、路面変化に対する追従性の高いタイヤの接地状態推定方法とその装置、タイヤの接地状態の推定に用いられるタイヤ、及び、車輌制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the conventional problems, and is capable of accurately estimating the ground contact state of a running tire with a simple configuration and having a high follow-up property to a road surface change. Another object of the present invention is to provide a tire and a vehicle control device used for estimating the ground contact state of the tire and the device.

本願の請求項1に記載の発明は、走行中のタイヤの接地状態を推定する方法であって、タイヤトレッドの表面に形成された溝により区画されたブロックに当該ブロックのタイヤ回転方向の滑り状態を検出するセンサを取付けて、上記検出されたブロックのすべり状態に基づいてタイヤの接地状態を推定するようにしたことを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のタイヤ接地状態推定方法において、上記ブロックの内部もしくはブロックの側面に、当該ブロックのタイヤ回転方向の振動を計測するための加速度センサを取付けて、この加速度センサの出力から当該ブロックの蹴り出し時の振動波形を抽出し、この抽出された振動波形に基づいて上記滑り状態を検出するようにしたものである。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のタイヤ接地状態推定方法において、上記蹴り出し時の振動波形の正側のピーク値の大きさからタイヤの接地状態を推定するようにしたものである。
The invention according to claim 1 of the present application is a method for estimating a ground contact state of a running tire, and a slip state of the block in the tire rotation direction on a block defined by a groove formed on a surface of the tire tread. A sensor for detecting the tire is attached, and the ground contact state of the tire is estimated based on the detected slip state of the block.
According to a second aspect of the present invention, in the tire ground contact state estimating method according to the first aspect, an acceleration sensor for measuring vibration in the tire rotating direction of the block is attached to the inside of the block or the side surface of the block. The vibration waveform at the time of kicking out the block is extracted from the output of the acceleration sensor, and the slip state is detected based on the extracted vibration waveform.
According to a third aspect of the present invention, in the tire ground contact state estimating method according to the second aspect, the ground contact state of the tire is estimated from the magnitude of the positive peak value of the vibration waveform at the time of kicking out. It is.

また、請求項4に記載の発明は、走行中のタイヤの接地状態を推定する装置であって、タイヤトレッドの表面に形成された溝により区画されたブロックの内部もしくは上記ブロック側面に配置された、当該ブロックのタイヤ回転方向の滑り状態を検出する滑り状態検出手段と、この滑り状態検出手段で検出された当該ブロックのタイヤ回転方向滑り状態に基づいてタイヤの接地状態を推定するタイヤ接地状態推定手段とを備えたことを特徴とするものである。
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載のタイヤ接地状態推定装置であって、上記滑り状態検出手段を、上記ブロックの内部もしくはブロックの側面に取付けられた、当該ブロックのタイヤ回転方向の振動を計測する加速度センサから構成するとともに、この加速度センサの出力から、当該ブロックのタイヤ回転方向の滑り状態に依存する当該ブロックの蹴り出し時の振動波形を抽出する振動波形抽出手段を設けて、上記抽出された蹴り出し時の振動波形に基づいてタイヤの接地状態を推定するようにしたものである。
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載のタイヤ接地状態推定装置であって、上記タイヤの接地状態推定手段は、上記抽出された振動波形の正側のピーク値が予め設定された閾値を超えたときに、タイヤの接地する路面が低μ路であると判定する判定手段を備えていることを特徴とするものである。
また、請求項7に記載の発明は、請求項4〜請求項6のいずれかに記載のタイヤ接地状態推定装置において、上記加速度センサをタイヤの赤道部近傍のブロックに取付けたものである。
The invention according to claim 4 is an apparatus for estimating a ground contact state of a running tire, and is arranged in a block defined by a groove formed on a surface of a tire tread or on a side surface of the block. A slip state detecting means for detecting a slip state of the block in the tire rotation direction, and a tire contact state estimation for estimating a ground contact state of the tire on the basis of the tire rotation direction slip state of the block detected by the slip state detecting means Means.
The invention according to claim 5 is the tire ground contact state estimating device according to claim 4, wherein the slip state detecting means is attached to the inside of the block or to the side surface of the block. A vibration waveform extracting means for extracting from the output of the acceleration sensor a vibration waveform at the time of kicking out the block depending on the slip state of the block in the tire rotation direction. The ground contact state of the tire is estimated based on the extracted vibration waveform at the time of kicking out.
The invention according to claim 6 is the tire ground contact state estimation device according to claim 5, wherein the tire ground contact state estimation means is preset with a positive peak value of the extracted vibration waveform. When a threshold value is exceeded, it is provided with the determination means which determines that the road surface to which a tire contacts is a low μ road.
According to a seventh aspect of the present invention, in the tire ground contact state estimating device according to any of the fourth to sixth aspects, the acceleration sensor is attached to a block near the equator portion of the tire.

請求項8に記載の発明は、タイヤトレッドの表面に溝により区画されたブロックが形成されたタイヤであって、上記ブロックの内部もしくは上記ブロックの面に当該ブロックのタイヤ回転方向の滑り状態を検出するセンサが配置されていることを特徴とすることを特徴とするものである。
請求項9に記載の発明は、請求項8に記載のタイヤにおいて、請求項4〜請求項7のいずれかに記載のタイヤ接地状態推定装置を搭載したものである。
また、請求項10に記載の発明は、車輌の走行状態を制御する装置であって、請求項4〜請求項7のいずれかに記載のタイヤ接地状態推定装置と、このタイヤ接地状態推定装置で推定したタイヤの接地状態に基づいて車輌の走行状態を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
The invention according to claim 8 is a tire in which a block partitioned by a groove is formed on a surface of a tire tread, and a slip state in the tire rotation direction of the block is detected inside the block or on the surface of the block. It is characterized in that a sensor is arranged.
The invention according to claim 9 is the tire according to claim 8, in which the tire ground contact state estimation device according to any one of claims 4 to 7 is mounted.
The invention according to claim 10 is an apparatus for controlling the traveling state of the vehicle, and includes the tire ground contact state estimation device according to any one of claims 4 to 7 and the tire ground contact state estimation device. Control means for controlling the running state of the vehicle based on the estimated ground contact state of the tire is provided.

本発明によれば、タイヤトレッドの表面に形成された溝により区画されたブロックに、加速度センサなどの当該ブロックのタイヤ回転方向の滑り状態を検出するセンサを取付けて、上記検出されたブロックのすべり状態に基づいてタイヤの接地状態を推定するようにしたので、簡単な構成で走行中のタイヤの接地状態を精度よく推定することができるとともに、路面変化に対する追従性を確保することができる。
このとき、上記センサにより、当該ブロックの蹴り出し時の振動波形を抽出し、この抽出された振動波形、特に上記振動波形の正側のピーク値の大きさに基づいて当該ブロックの滑り状態を検出するようにすれば、上記滑り状態を確実に把握することができる。
また、上記センサをタイヤの赤道部近傍のブロックに取付けるようにすれば、タイヤの接地状態を確実に把握することができるので、推定精度を更に向上させることができる。
また、上記推定したタイヤ接地状態に基づいて車輌の走行状態を制御するようにすれば、車輌の安全性を更に向上させることができる。
According to the present invention, a sensor that detects a slip state in the tire rotation direction of the block, such as an acceleration sensor, is attached to the block defined by the groove formed on the surface of the tire tread, and the slip of the detected block is detected. Since the ground contact state of the tire is estimated based on the state, it is possible to accurately estimate the ground contact state of the running tire with a simple configuration, and it is possible to ensure the followability to the road surface change.
At this time, the vibration waveform at the time of kicking out the block is extracted by the sensor, and the slip state of the block is detected based on the magnitude of the extracted vibration waveform, particularly the positive peak value of the vibration waveform. By doing so, it is possible to reliably grasp the slip state.
Further, if the sensor is attached to a block in the vicinity of the equator of the tire, the ground contact state of the tire can be surely grasped, so that the estimation accuracy can be further improved.
Further, if the running state of the vehicle is controlled based on the estimated tire contact state, the safety of the vehicle can be further improved.

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。
図1は、本最良の形態に係るタイヤ接地状態推定装置10の構成を示す機能ブロック図で、同図において、11はタイヤブロックに取付けられた、当該ブロックのタイヤ回転方向の振動を計測する加速度センサ、12は上記加速度センサの検出信号から当該ブロックの振動波形を抽出する振動波形抽出手段、13は上記抽出された振動波形の負側のピークを過ぎた後に出現する正側のピーク値を検出するピーク値検出手段、14は上記検出された正側のピーク値に基づいて走行中のタイヤの接地状態を推定するタイヤ接地状態推定手段である。なお、上記の振動波形抽出手段12、ピーク値検出手段13、及び、タイヤ接地状態推定手段14により本タイヤ接地状態推定装置10の演算部15を構成する。
本例では、図2に示すように、加速度センサ11をタイヤトレッド21の表面に形成された溝22により区画されたブロック23のうち、タイヤの赤道部近傍のブロック23Bの内部に、その検出方向がタイヤ回転方向となるように埋設して、上記ブロック23Bのタイヤ回転方向の振動を検出するようにしている。
上記加速度センサ11を埋設する位置としては、上記ブロック23Bの周方向中心よりも蹴り出し側であることが望ましく、更には、ブロック蹴り出し側の後端部からの距離Lがブロック溝深さH程度の距離の範囲にあることが望ましい。上記加速度センサ11をブロックの踏み込み側に埋設した場合には、当該ブロック23Bのセンサ位置が接地面から離れる際に、ブロック23Bの残りの部分はまだ接地しているため、滑りの影響を受けにくいのに対し、本例のように、ブロックの蹴り出し側に埋設した場合には、蹴り出し側が最後に接地面から離れるので滑りの影響を受けやすいため、高μ〜低μのセンサ波形の違いがより明確に現れるからである。
なお、上記加速度センサ11としては、圧電式加速度センサ、半導体歪ゲージ式加速度センサなどが挙げられるが、小型でかつ周波数特性に優れた圧電式を用いることが好ましい。
また、演算部15の設置個所については、上記溝22内であってもよいし、上記加速度センサ11と一体の基板に設けて上記ブロック23B内へ埋設してもよい。あるいは、図示しないタイヤ内面側もしくはホイール部に設置してこれをケーブル等で加速度センサ11と接続するようにしてもよい。
Hereinafter, the best mode of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of a tire ground contact state estimation device 10 according to the best mode. In FIG. 1, reference numeral 11 denotes an acceleration attached to the tire block for measuring vibration in the tire rotation direction of the block. A sensor, 12 is a vibration waveform extracting means for extracting the vibration waveform of the block from the detection signal of the acceleration sensor, and 13 is a positive peak value that appears after the negative peak of the extracted vibration waveform. Peak value detecting means 14 for performing tire contact state estimation means for estimating the contact state of the running tire based on the detected positive peak value. The vibration waveform extracting means 12, the peak value detecting means 13, and the tire ground contact state estimating means 14 constitute a calculation unit 15 of the tire ground contact state estimating device 10.
In this example, as shown in FIG. 2, the detection direction of the acceleration sensor 11 in the block 23 </ b> B near the equator of the tire among the blocks 23 defined by the grooves 22 formed on the surface of the tire tread 21. Are embedded so as to be in the tire rotation direction, and vibration in the tire rotation direction of the block 23B is detected.
The position at which the acceleration sensor 11 is embedded is preferably on the kicking side with respect to the center in the circumferential direction of the block 23B. Further, the distance L from the rear end portion on the block kicking side is the block groove depth H. It is desirable that the distance is within a range. When the acceleration sensor 11 is embedded on the stepping-in side of the block, when the sensor position of the block 23B moves away from the grounding surface, the remaining portion of the block 23B is still grounded, so that it is not easily affected by slippage. On the other hand, as shown in this example, when the block is embedded on the kick-out side of the block, the kick-out side is finally separated from the grounding surface and is susceptible to slipping. This is because appears more clearly.
Examples of the acceleration sensor 11 include a piezoelectric acceleration sensor, a semiconductor strain gauge acceleration sensor, and the like, but it is preferable to use a piezoelectric type that is small and excellent in frequency characteristics.
Further, the installation location of the calculation unit 15 may be in the groove 22 or may be provided on a substrate integrated with the acceleration sensor 11 and embedded in the block 23B. Or you may make it install in the tire inner surface side or wheel part which is not shown in figure, and connect this with the acceleration sensor 11 with a cable etc.

次に、本最良の形態に係るタイヤ接地状態の推定方法について説明する。
まず、加速度センサ11により当該ブロック23Bのタイヤ回転方向の振動を計測し、そのデータを振動波形抽出手段12に送って、当該ブロック23Bの蹴り出し時における振動波形を抽出する。
図3は、本発明のタイヤ接地状態推定装置10を搭載した車輌を乾燥アスファルト路面(路面μ≒0.9)で走行した場合に得られた振動波形で、図4は路面摩擦係数が低い路面(路面μ≒0.2)で走行した場合に得られた振動波形である。
接地面内においては、図5に示すように、ブロック23,23Bは蹴出しに向かって変形量が大きくなるが、蹴り出し時にはその変形が開放されるため、周方向(タイヤ回転方向)に振動し、この振動が、図3及び図4に示した振動波形の負の側のピーク(蹴り出しのピーク)となって現れる。
タイヤの走行している路面の路面摩擦係数μが高い場合には、ブロック23,23Bはブロックは蹴り出し直前まで路面30に拘束されるが、路面摩擦係数μが低い場合にはその拘束が小さいため、ブロック23,23Bは踏み込みから蹴り出しに向かう途中で滑り領域に入り、ブロック23,23Bは滑り出す。その結果、ブロック23,23Bの振動も路面摩擦係数μが高い場合に比べて大きくなる。この違いが、上記図3と図4に示した振動波形の違いとなって現れる。
具体的には、路面摩擦係数μが高いと蹴出し後の振動波形の振幅が小さいだけでなく、加速度波形は負側のみで変化する。これに対して、路面摩擦係数μが低くなると振動波形の振幅が大きくなり、加速度波形は正側にも変化するようになる。この正側のピークは、振動波形の負側のピークを過ぎた後に出現する。
図4に示すように、上記正側のピーク値Gは、図3に示したドライアスファルト路面での接地面内の加速度レベルG0よりも高いので、ピーク値検出手段13にて、加速度センサ11で計測し振動波形抽出手段12で抽出した上記ブロック23Bの蹴り出し時の振動波形から正側のピーク値Gを検出し、タイヤ接地状態推定手段14にて、上記正側のピーク値Gと予め設定された閾値Kとを比較すれば、路面摩擦係数μの大きさ、すなわち、走行中の当該タイヤ20の接地状態を推定することができる。具体的には、図4に示すように、正側のピーク値Gが上記閾値Kを超えた場合には、当該タイヤ20の接地状態は滑りやすい状態であると推定する。一方、図3に示すように、正側のピークがない場合あるいは正側のピーク値Gがあってもそのピーク値Gが上記閾値K以下の場合には、滑りにくい状態にあると推定する。
Next, the tire ground contact state estimating method according to the best mode will be described.
First, the acceleration sensor 11 measures the vibration of the block 23B in the tire rotation direction, and sends the data to the vibration waveform extraction means 12 to extract the vibration waveform when the block 23B is kicked out.
FIG. 3 is a vibration waveform obtained when a vehicle equipped with the tire ground contact state estimating device 10 of the present invention is driven on a dry asphalt road surface (road surface μ≈0.9), and FIG. 4 is a road surface having a low road surface friction coefficient. This is a vibration waveform obtained when the vehicle travels on (road surface μ≈0.2).
In the contact surface, as shown in FIG. 5, the blocks 23 and 23B increase in the amount of deformation toward the kick-out, but since the deformation is released at the time of kick-out, the blocks 23 and 23B vibrate in the circumferential direction (tire rotation direction). This vibration appears as a negative peak (pickout peak) of the vibration waveform shown in FIGS.
When the road surface friction coefficient μ of the road on which the tire is traveling is high, the blocks 23 and 23B are constrained to the road surface 30 until immediately before kicking the block, but when the road surface friction coefficient μ is low, the restriction is small. Therefore, the blocks 23 and 23B enter the sliding region on the way from stepping to kicking out, and the blocks 23 and 23B start to slide. As a result, the vibrations of the blocks 23 and 23B also become larger than when the road surface friction coefficient μ is high. This difference appears as the difference between the vibration waveforms shown in FIG. 3 and FIG.
Specifically, when the road surface friction coefficient μ is high, not only the amplitude of the vibration waveform after kicking is small, but also the acceleration waveform changes only on the negative side. On the other hand, when the road surface friction coefficient μ decreases, the amplitude of the vibration waveform increases and the acceleration waveform also changes to the positive side. This positive peak appears after the negative peak of the vibration waveform.
As shown in FIG. 4, the positive peak value G is higher than the acceleration level G 0 in the ground contact surface on the dry asphalt road surface shown in FIG. The peak value G on the positive side is detected from the vibration waveform when the block 23B is kicked out and is extracted by the vibration waveform extracting means 12, and the tire ground contact state estimating means 14 detects the positive peak value G in advance. By comparing with the set threshold value K, the size of the road surface friction coefficient μ, that is, the ground contact state of the tire 20 during traveling can be estimated. Specifically, as shown in FIG. 4, when the positive peak value G exceeds the threshold value K, it is estimated that the ground contact state of the tire 20 is slippery. On the other hand, as shown in FIG. 3, when there is no positive peak or when there is a positive peak value G, if the peak value G is equal to or less than the threshold value K, it is estimated that the slip is difficult.

このように本最良の形態では、加速度センサ11をタイヤの赤道部近傍のブロック23B内部に、その検出方向がタイヤ回転方向になるように埋設するとともに、上記加速度センサ11の検出出力から蹴り出し時における上記ブロック23Bのタイヤ回転方向の振動波形を抽出し、この振動波形の正側のピーク値Gの大きさに基づいて走行中のタイヤの接地状態を推定するようにしたので、簡単な構成で車輌が走行中のタイヤの接地状態を精度よく推定することができるとともに、路面変化に対する追従性を確保することができる。
また、本例で推定したタイヤの接地状態はタイヤが滑り易いかどうかの推定であるので、タイヤの接地状態はタイヤのグリップ状態を反映している。したがって、本発明のタイヤ接地状態推定装置10をタイヤのグリップ状態推定装置として用いることもできる。
また、本発明のメカニズムは、路面がトレッドを拘束する力と直接関係するため、例えば、砂地、水膜などの路面介在物により実効的な路面摩擦係数が低下する場合にも適用することができる。
また、本発明のタイヤ接地状態推定装置10はタイヤのグリップ状態を推定できることから、本発明のタイヤ接地状態推定装置10と、このタイヤ接地状態推定装置10で推定したタイヤの接地状態に基づいて、車輌の走行状態を制御する制御手段とを備えた車輌制御装置を構成して車輌の走行状態を制御すれば、車輌の安全性を更に向上させることができる。
As described above, in the best mode, the acceleration sensor 11 is embedded in the block 23B near the equator of the tire so that the detection direction is the tire rotation direction, and the acceleration sensor 11 is kicked from the detection output of the acceleration sensor 11. Since the vibration waveform in the tire rotation direction of the block 23B is extracted and the ground contact state of the running tire is estimated based on the magnitude of the positive peak value G of this vibration waveform, the configuration is simple. It is possible to accurately estimate the ground contact state of the tire while the vehicle is traveling, and to ensure followability to a road surface change.
Further, since the ground contact state of the tire estimated in this example is an estimation of whether or not the tire is slippery, the ground contact state of the tire reflects the grip state of the tire. Therefore, the tire ground contact state estimation device 10 of the present invention can also be used as a tire grip state estimation device.
Further, since the mechanism of the present invention is directly related to the force with which the road surface restrains the tread, for example, it can be applied to the case where the effective road surface friction coefficient is reduced due to road surface inclusions such as sand and water. .
Further, since the tire ground contact state estimation device 10 of the present invention can estimate the grip state of the tire, based on the tire ground contact state estimation device 10 of the present invention and the tire ground contact state estimated by the tire ground contact state estimation device 10, If a vehicle control device including a control unit that controls the running state of the vehicle is configured to control the running state of the vehicle, the safety of the vehicle can be further improved.

なお、上記最良の形態では、ブロックの蹴り出し時に発生する負側のピークの後に出現する正側のピーク値Gを検出して、タイヤの接地状態を推定するようにしたが、負側のピーク値そのものも滑り状態を反映しているので、負側のピーク値からタイヤの接地状態を推定するようにしてもよい。
また、上記例では、加速度センサ11を、ブロック23Bの内部に、その検出方向がタイヤ回転方向となるように埋設した例について説明したが、図6に示すように、上記加速度センサ11を上記ブロック23Bの蹴り出し側の側面23aに取付けても同様の効果を得ることができる。但し、この場合にも、その検出方向がタイヤ回転方向となるように取付ける必要があることはいうまでもない。
In the best mode described above, the positive peak value G that appears after the negative peak that occurs when the block is kicked out is detected to estimate the ground contact state of the tire. Since the value itself also reflects the slip state, the ground contact state of the tire may be estimated from the negative peak value.
In the above example, the acceleration sensor 11 is embedded in the block 23B so that the detection direction is the tire rotation direction. However, as shown in FIG. The same effect can be obtained by attaching to the side surface 23a on the kick-out side of 23B. In this case, however, it is needless to say that the sensor needs to be mounted so that the detection direction is the tire rotation direction.

ブロック内部に、その検出方向がタイヤ回転方向となるように加速度センサを埋設したタイヤを装着した車輌を、アスファルト路面(路面μ≒1)から摩擦係数μが0.2相当の路面に時速60kmで侵入させ、それぞれの路面で上記ブロックの振動波形を求めるとともに、上記振動波形の蹴り出し時に出現する正側のピークの有無を調べ、タイヤが滑りやすい状態かどうかの判定の正誤を調べた。なお、アスファルト路面(路面μ≒1)における振動波形は図3に、摩擦係数の低い路面(路面μ≒0.2)における振動波形については、図4に示したものと同じである。
本実施例では、加速度センサを周上の1箇所のみに取付けているので、上記の判定はタイヤ1回転毎に行い、複数回の判定結果の正解率を求めた。
なお、路面によって判定した回数が異なるため、判定機会数についても併記した。

Figure 2008162392
今回の試験では誤答はなく、アスファルト路面では77回の判定のすべてが、摩擦係数の低い路面では82回の判定のすべてが正しい結果を示した。
これにより、ブロックのタイヤ回転方向の滑り状態からタイヤの接地状態を精度よく推定できることが確認された。 A vehicle equipped with a tire in which an acceleration sensor is embedded in the block so that the detection direction is the tire rotation direction is moved from an asphalt road surface (road surface μ≈1) to a road surface with a friction coefficient μ equivalent to 0.2 at a speed of 60 km / h. The vibration waveform of the block was obtained on each road surface, and the presence or absence of a positive peak that appeared when the vibration waveform was kicked out was examined to determine whether the tire was slippery or not. The vibration waveform on the asphalt road surface (road surface μ≈1) is the same as that shown in FIG. 3, and the vibration waveform on the road surface with a low friction coefficient (road surface μ≈0.2) is the same as that shown in FIG.
In this embodiment, since the acceleration sensor is attached to only one place on the circumference, the above determination is made for each rotation of the tire, and the accuracy rate of the determination results for a plurality of times is obtained.
In addition, since the frequency | count determined by the road surface differs, it described together also about the number of determination opportunities.
Figure 2008162392
There were no errors in this test, and all 77 judgments were correct on asphalt road surfaces, and all 82 judgments were correct on road surfaces with a low coefficient of friction.
Thereby, it was confirmed that the ground contact state of the tire can be accurately estimated from the slip state of the block in the tire rotation direction.

以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で走行中のタイヤの接地状態を精度よく推定することができるとともに、路面変化に対する追従性を確保することができるので、車輌の走行安全性を向上させることができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to accurately estimate the ground contact state of a running tire with a simple configuration and to ensure followability with respect to a road surface change. Can be improved.

本発明の最良の形態に係るタイヤ接地状態推定装置の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the tire ground-contact-state estimation apparatus which concerns on the best form of this invention. 加速度センサの取付け状態を示す図である。It is a figure which shows the attachment state of an acceleration sensor. ドライアスファルト路面走行時のブロックの振動波形を示す図である。It is a figure which shows the vibration waveform of the block at the time of dry asphalt road running. 路面摩擦係数の低い路面を走行した時のブロックの振動波形を示す図である。It is a figure which shows the vibration waveform of a block when drive | working the road surface with a low road surface friction coefficient. タイヤ転動時のブロックの変形状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the deformation | transformation state of the block at the time of tire rolling. 加速度センサの取付け状態の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the attachment state of an acceleration sensor. 従来の路面摩擦係数の推定方法を示す図である。It is a figure which shows the estimation method of the conventional road surface friction coefficient.

符号の説明Explanation of symbols

10 タイヤ接地状態推定装置、11 加速度センサ、12 振動波形抽出手段、
13 ピーク値検出手段、14 タイヤ接地状態推定手段、15 演算部、
21 タイヤトレッド、22 溝、23,23B ブロック、23a 蹴り出し側側面。
10 tire ground contact state estimation device, 11 acceleration sensor, 12 vibration waveform extraction means,
13 peak value detection means, 14 tire ground contact state estimation means, 15 calculation unit,
21 tire tread, 22 groove, 23, 23B block, 23a kick-out side surface.

Claims (10)

タイヤトレッドの表面に形成された溝により区画されたブロックに当該ブロックのタイヤ回転方向の滑り状態を検出するセンサを取付けて、上記検出されたブロックの滑り状態に基づいて走行中のタイヤの接地状態を推定するようにしたことを特徴とするタイヤ接地状態推定方法。   A sensor for detecting a slipping state of the block in the tire rotation direction is attached to a block defined by a groove formed on the surface of the tire tread, and the grounding state of the running tire is based on the detected slipping state of the block. A method for estimating a tire ground contact state, wherein the tire contact state is estimated. 上記ブロックの内部もしくはブロックの側面に、当該ブロックのタイヤ回転方向の振動を計測するための加速度センサを取付けて、この加速度センサの出力から当該ブロックの蹴り出し時の振動波形を抽出し、この抽出された振動波形に基づいて上記滑り状態を検出するようにしたことを特徴とする請求項1に記載のタイヤ接地状態推定方法。   An acceleration sensor for measuring the vibration in the tire rotation direction of the block is attached to the inside of the block or the side surface of the block, and the vibration waveform at the time of kicking out the block is extracted from the output of the acceleration sensor. 2. The tire ground contact state estimating method according to claim 1, wherein the slip state is detected based on the vibration waveform. 上記蹴り出し時の振動波形の、負側のピークを過ぎた後に出現する正側のピーク値の大きさからタイヤの接地状態を推定するようにしたことを特徴とする請求項2に記載のタイヤ接地状態推定方法。   3. The tire according to claim 2, wherein the ground contact state of the tire is estimated from the magnitude of the positive peak value that appears after the negative peak of the vibration waveform at the time of kicking out. Grounding state estimation method. タイヤトレッドの表面に形成された溝により区画されたブロックの内部もしくは上記ブロック側面に配置された、当該ブロックのタイヤ回転方向の滑り状態を検出する滑り状態検出手段と、この滑り状態検出手段で検出された当該ブロックの滑り状態に基づいてタイヤの接地状態を推定するタイヤ接地状態推定手段とを備えたことを特徴とするタイヤ接地状態推定装置。   A slip state detecting means for detecting a slip state in the tire rotating direction of the block arranged in a block defined by a groove formed on the surface of the tire tread or on the side surface of the block, and detected by the slip state detecting means A tire ground contact state estimation device, comprising: a tire ground contact state estimation unit that estimates a tire ground contact state based on the slip state of the block. 上記滑り状態検出手段を、上記ブロックの内部もしくはブロックの側面に取付けられた、当該ブロックのタイヤ回転方向の振動を計測する加速度センサから構成するとともに、この加速度センサの出力から、当該ブロックのタイヤ回転方向の滑り状態に依存する当該ブロックの蹴り出し時の振動波形を抽出する振動波形抽出手段を設けて、上記抽出された蹴り出し時の振動波形に基づいてタイヤの接地状態を推定するようにしたことを特徴とする請求項4に記載のタイヤ接地状態推定装置。   The slip state detecting means is composed of an acceleration sensor that is attached to the inside of the block or on the side surface of the block and measures vibration in the tire rotation direction of the block, and from the output of the acceleration sensor, the tire rotation of the block A vibration waveform extracting means for extracting a vibration waveform at the time of kicking out the block depending on a sliding state in the direction is provided, and the ground contact state of the tire is estimated based on the extracted vibration waveform at the time of kicking out. The tire ground contact state estimation device according to claim 4. 上記タイヤの接地状態推定手段は、上記抽出された振動波形の負側のピークを過ぎた後に出現する正側のピーク値が予め設定された閾値を超えたときに、タイヤの接地する路面が低μ路であると判定する判定手段を備えていることを特徴とする請求項5に記載のタイヤ接地状態推定装置。   The tire ground contact state estimation means reduces the road surface on which the tire contacts when the positive peak value that appears after the negative peak of the extracted vibration waveform exceeds a preset threshold value. 6. The tire ground contact state estimating device according to claim 5, further comprising determination means for determining that the road is a μ road. 上記加速度センサをタイヤの赤道部近傍のブロックに取付けたことを特徴とする請求項4〜請求項6のいずれかに記載のタイヤ接地状態推定装置。   The tire ground contact state estimation device according to any one of claims 4 to 6, wherein the acceleration sensor is attached to a block near the equator of the tire. タイヤトレッドの表面に溝により区画されたブロックが形成されたタイヤであって、上記ブロックの内部もしくは上記ブロックの面に当該ブロックのタイヤ回転方向の滑り状態を検出するセンサが配置されていることを特徴とするタイヤ。   A tire in which a block partitioned by a groove is formed on the surface of the tire tread, and a sensor for detecting a slip state in the tire rotation direction of the block is disposed inside the block or on the surface of the block. A characteristic tire. 請求項4〜請求項7のいずれかに記載のタイヤ接地状態推定装置を搭載して成ることを特徴とする請求項8に記載のタイヤ。   The tire according to claim 8, comprising the tire ground contact state estimation device according to any one of claims 4 to 7. 請求項4〜請求項7のいずれかに記載のタイヤ接地状態推定装置と、このタイヤ接地状態推定装置で推定したタイヤの接地状態に基づいて車輌の走行状態を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする車輌制御装置。   A tire ground contact state estimation device according to any one of claims 4 to 7 and a control means for controlling the running state of the vehicle based on the tire ground contact state estimated by the tire ground contact state estimation device. A vehicle control device.
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