JP4582920B2

JP4582920B2 - Tire wear state detecting device and method, and tire wear judging program

Info

Publication number: JP4582920B2
Application number: JP2001019114A
Authority: JP
Inventors: 裕章川崎; 幸夫中尾
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2001-01-26
Filing date: 2001-01-26
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2021-01-26
Also published as: JP2002221527A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタイヤの摩耗状態検知装置および方法、ならびにタイヤの摩耗判断プログラムに関する。さらに詳しくは、タイヤの回転情報を用いて、タイヤの摩耗状態を検知することにより、車両の性能や安全性能を高めることができるタイヤ摩耗状態検知装置および方法、ならびにタイヤの摩耗判断プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤには、排水性などを考えて、縦溝と横溝が彫ってあるため、これらの溝に囲まれたゴムブロックが形成されている。このゴムブロックが大きいと、前後左右にせん断変形しにくく、剛性も大きいため、一般に大きなブロックからなるトレッドパターンをもったタイヤをパターン剛性の大きなタイヤという。
【０００３】
パターン剛性の大小は、コーナリングパワーやコーナリングフォースのほか、スリップ率に大きな影響を及ぼすため、タイヤの回転情報をもとにして車両の性能や安全性能を高める装置、たとえばＡＢＳ（アンチブロックブレーキングシステム）、ＴＣＳ（トラクションコントロールシステム）またはタイヤ空気圧低下警報装置などにおいて、タイヤの回転情報をもとにして車両の挙動を推定するには、タイヤのパターン剛性を把握しておくことが重要である。
【０００４】
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は有用であるが、これらの装置では、タイヤの摩耗状態を検知する機能が備えられていない。したがって、タイヤの摩耗を識別するには、溝深さを測定するデプスゲージを用いたり、タイヤに設けられている摩耗限界を示すスリップサインを確認するなどの目視による識別だけである。かかる目視による識別は、熟練を要するため、タイヤのメンテナンスが煩雑になりやすいとともに、タイヤのメンテナンスにおける始業点検時にタイヤの摩耗を見過ごしてしまう惧れがある。
【０００５】
そこで、特開平１１−７８４４２号公報では、タイヤの摩耗状態を定期的に測定する方法が示されている。
【０００６】
かかる方法によると、４輪のタイヤの回転速度を定期的に測定し、その測定された回転速度から、前輪タイヤと後輪タイヤの回転速度の比を演算し、該回転速度の比と車両の加速度との関係式の傾きを求め、この傾きと予め判っているタイヤの回転速度の比と加速度との関係式の傾きとを比較することによりタイヤの摩耗状態を検知している。すなわちスリップ率の小さい範囲（１０％以下）では、タイヤと路面のあいだでほとんど滑りがなく、μ−ｓ曲線の勾配は、トレッドゴムの前後剛性で決まっているので、この傾きの経時変化を測定していればタイヤの摩耗が検知できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
事実、μ−ｓ曲線の勾配は、トレッドゴムの前後剛性が大きくなるにしたがい大きくなるが、路面の摩擦係数にも大きく影響を受けており、図７に示すように路面（高μ路Ｒ１、中μ路Ｒ２、低μ路Ｒ３）の摩擦係数が小さくなるにしたがい、μ−ｓ曲線の勾配、たとえばＲ３のμ−ｓ曲線の勾配θも小さくなる傾向にある。したがって、単にμ−ｓ曲線の勾配のみの経時変化を測定していても、同じ摩擦係数の路面で測定したものを比較しないと、たとえばμ−ｓ曲線の勾配が初期に比べて大きくなったからといって、それはタイヤが摩耗したためなのか、前に測定した路面よりも摩擦係数が高い路面で測定したためなのかの判断ができない。
【０００８】
本発明は、叙上の事情に鑑み、タイヤの摩耗状態をより正確に検知できるタイヤの摩耗状態検知装置および方法、ならびにタイヤの摩耗判断プログラムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のタイヤの摩耗状態検知装置は、車両の４輪のタイヤの回転速度を定期的に検出する回転速度検出手段と、該回転速度検出手段による測定値から、車両の速度および車両の加減速度を演算する第１の演算手段と、前後輪のスリップ比を演算する第２の演算手段と、前記車両の加減速度とスリップ比との互いの１次の回帰係数と相関係数を求める第３の演算手段と、該得られた相関係数が所定値以上の場合の当該１次の回帰係数を所定の個数蓄積し、該１次の回帰係数の平均値を求める第４の演算手段と、該平均値に応じてタイヤの摩耗状態を検知するタイヤ摩耗検知手段とを備えてなることを特徴とする。
【００１０】
また本発明のタイヤの摩耗状態検知方法は、車両の４輪のタイヤの回転速度を定期的に検出する回転速度検出手段と、該回転速度検出手段による測定値から、車両の速度および車両の加減速度を演算する工程と、前後輪のスリップ比を演算する工程と、前記車両の加減速度とスリップ比との互いの１次の回帰係数と相関係数を求める工程と、該得られた相関係数が所定値以上の場合の当該１次の回帰係数を所定の個数蓄積し、該１次の回帰係数の平均値を求める工程と、該平均値に応じてタイヤの摩耗状態を検知する工程とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
また本発明のタイヤの摩耗判断プログラムは、タイヤの摩耗状態を判断するためにコンピュータを、回転速度検出手段による測定値から、車両の速度および車両の加減速度を演算する第１の演算手段、前後輪のスリップ比を演算する第２の演算手段、前記車両の加減速度とスリップ比との互いの１次の回帰係数と相関係数を求める第３の演算手段、該得られた相関係数が所定値以上の場合の当該１次の回帰係数を所定の個数蓄積し、該１次の回帰係数の平均値を求める第４の演算手段、および該平均値に応じてタイヤの摩耗状態を検知するタイヤ摩耗検知手段として機能させることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明のタイヤの摩耗状態検知装置および方法、ならびにタイヤの摩耗判断プログラムを説明する。
【００１３】
図１は本発明のタイヤの摩耗状態検知装置の一実施の形態を示すブロック図、図２は図１におけるタイヤの摩耗状態検知装置の電気的構成を示すブロック図、図３〜４は本発明のフローチャートの一例、図５は前輪駆動車に装着された新品タイヤＦＦ１、約４０％摩耗タイヤＦＦ２、約８０％摩耗タイヤＦＦ３におけるタイヤ摩耗指数の経時変化を示す図、図６は後輪駆動車に装着された新品タイヤＦＲ１、約４０％摩耗タイヤＦＲ２、約８０％摩耗タイヤＦＲ３におけるタイヤ摩耗指数の経時変化を示す図である。
【００１４】
図１に示すように、本発明の一実施の形態にかかわるタイヤの摩耗状態検知装置は、４輪車両のタイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲにそれぞれ設けられた車輪タイヤの回転速度を定期的に検出する回転速度検出手段を備えており、この回転速度検出手段の出力は、ＡＢＳなどのコンピュータである制御ユニット２に伝達される。なお、３はタイヤの摩耗状態により警報を発する摩耗警報器である。
【００１５】
前記回転速度検出手段としては、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速度を測定する車輪速センサ１、またはダイナモのように回転を利用して発電を行ない、この電圧から回転速度を測定するものを含む角速度センサなどを用いることができる。
【００１６】
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ＣＰＵ１ｂ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。
【００１７】
本実施の形態では、回転速度検出手段と、該回転速度検出手段による測定値から、車両の速度および車両の加減速度を演算する第１の演算手段と、前後輪のスリップ比を演算する第２の演算手段と、前記車両の加減速度とスリップ比との互いの１次の回帰係数と相関係数を求める第３の演算手段と、該得られた相関係数が所定値以上の場合の当該１次の回帰係数を所定の個数蓄積し、該１次の回帰係数の平均値を求める第４の演算手段と、該平均値に応じてタイヤの摩耗状態を検知するタイヤ摩耗検知手段とを備えている。そして、本実施の形態におけるタイヤの摩耗判断プログラムは、制御ユニット２を、前記車輪速センサ１による測定値から車両の速度および車両の加減速度を演算する第１の演算手段、前後輪のスリップ比（前輪タイヤの車輪速度と後輪タイヤとの車輪速度の比）を演算する第２の演算手段、前記車両の加減速度とスリップ比との互いの１次の回帰係数と相関係数を求める第３の演算手段、該得られた相関係数が所定値以上の場合の当該１次の回帰係数を所定の個数蓄積し、該１次の回帰係数の平均値を求める第４の演算手段、および該平均値に応じてタイヤの摩耗状態を検知するタイヤ摩耗検知手段として機能させる。
【００１８】
前記平均値に駆動軸の重量／車両の重量を掛けて、タイヤの摩耗度合いを示すタイヤ摩耗指数を求める第５の演算手段を備えているのが好ましい。
【００１９】
本実施の形態では、前記４輪のタイヤの回転速度を１秒以下で検出する。前記車両の加減速度はＧセンサで測定することもできるが、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。
【００２０】
ついで前記車両の加減速度およびスリップ比を一定時間分のデータ、たとえば２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（一定個数の車両の加減速度とスリップ比）を求める。
【００２１】
さらに前記移動平均された車両の加減速度およびスリップ比のデータを、たとえば走行距離が５００ｍになるまで蓄積する。なお、本発明においては、走行距離ではなくデータを一定時間、たとえば３０秒間蓄積してもよいし、データ数が１００個になるまで蓄積してもよい。この蓄積した車両の加減速度とスリップ比との互いの１次の回帰係数と相関係数を求める。ここで、相関係数が所定値、たとえば０．９以上の場合の１次の回帰係数が所定の個数、たとえば１００個蓄積されるごとに、当該１次の回帰係数の平均値を求める。つぎにこの平均値に車両係数（駆動軸の重量／車両の重量）Ｍｄ／Ｍを掛けてタイヤ摩耗指数Ｗを求める。このタイヤ摩耗指数が所定の値Ｗｏ以下（Ｗ＜Ｗｏ）であれば、タイヤが摩耗状態であると判断し、警報としてドライバーに知らせる。
【００２２】
以下、本実施の形態のタイヤの摩耗状態検知装置の動作を手順(1)〜(10)に沿って説明する。
【００２３】
(1)車両の４輪タイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲのそれぞれの回転速度から車輪速度（Ｖ１_ｎ、Ｖ２_ｎ、Ｖ３_ｎ、Ｖ４_ｎ）を算出する。
たとえば、ＡＢＳセンサなどのセンサから得られた車両の各車輪タイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲのある時点の車輪速データを車輪速度Ｖ１_ｎ、Ｖ２_ｎ、Ｖ３_ｎ、Ｖ４_ｎとする。
【００２４】
(2)ついで従動輪および駆動輪の平均車輪速度（Ｖｆ_ｎ、Ｖｄ_ｎ）を演算する。
前輪駆動の場合、ある時点の従動輪および駆動輪の平均車輪速度Ｖｆ_ｎ、
Ｖｄ_ｎをつぎの式（１）、（２）により求められる。
Ｖｆ_ｎ＝（Ｖ３_ｎ＋Ｖ４_ｎ）／２・・・（１）
Ｖｄ_ｎ＝（Ｖ１_ｎ＋Ｖ２_ｎ）／２・・・（２）
【００２５】
(3)ついで前記従動輪の平均車輪加減速度（すなわち車両の加減速度）Ａｆ_ｎを演算する。
前記従動輪の平均車輪速度Ｖｆ_ｎより１つ前の車輪速データから、平均車輪速度Ｖｆ_ｎ−１とすると、従動輪の平均車輪加減速度Ａｆ_ｎはそれぞれつぎの式（３）で求められる。
Ａｆ_ｎ＝（Ｖｆ_ｎ−Ｖｆ_ｎ−１）／Δｔ／ｇ・・・（３）
ここで、Δｔは車輪速データから算出される車輪速度Ｖｆ_ｎとＶｆ_ｎ−１の時間間隔（サンプリング時間）であり、ｇは重力加速度である。前記サンプルング時間としては、データのばらつきを小さくするためにも、０．１秒以下が好ましい。
【００２６】
(4)ついで前記車両の加減速度Ａｆ_ｎの値に応じて、スリップ比を演算する。
まず、加速状態で、駆動輪がロック状態で車両が滑っているとき（Ｖｄ_ｎ＝０、Ｖｆ_ｎ≠０）や、減速状態で、車両が停止状態で駆動輪がホイールスピンを起こしているとき（Ｖｆ_ｎ＝０、Ｖｄ_ｎ≠０）は、起こり得ないものとして、スリップ比Ｓ_ｎをつぎの式（４）、（５）から演算する。
Ａｆ_ｎ≧０およびＶｄ_ｎ≠０である場合、Ｓ_ｎ＝（Ｖｆ_ｎ−Ｖｄ_ｎ）／Ｖｄ_ｎ・・・（４）
Ａｆ_ｎ＜０およびＶｆ_ｎ≠０である場合、Ｓ_ｎ＝（Ｖｆ_ｎ−Ｖｄ_ｎ）／Ｖｆ_ｎ・・・（５）
前記以外の場合は、Ｓ_ｎ＝１とする。
【００２７】
(5)ついで車両の加減速度およびスリップ比のデータをサンプリング時間ごとに移動平均化処理する。
直線回帰をする場合、一定以上のデータ数がなければ、得られた１次の回帰係数の信頼性が劣る。そこで、たとえば数十ｍｓごとにデータをサンプリングし、このサンプリング時間で得られたばらつきの大きいデータを移動平均することにより、データの数を減らさずに、データのばらつきを小さくすることができる。
スリップ比については、
ＭＳ_ｎ＝（Ｓ_１＋Ｓ_２＋・・・＋Ｓ_ｎ）／Ｎ・・・（６）
ＭＳ_ｎ＋１＝（Ｓ_２＋Ｓ_３＋・・・＋Ｓ_ｎ＋１）／Ｎ・・・（７）
ＭＳ_ｎ＋２＝（Ｓ_３＋Ｓ_４＋・・・＋Ｓ_ｎ＋２）／Ｎ・・・（８）
車両の加減速度については、
ＭＡｆ_ｎ＝（Ａｆ_１＋Ａｆ_２＋・・・＋Ａｆ_ｎ）／Ｎ・・・（９）
ＭＡｆ_ｎ＋１＝（Ａｆ_２＋Ａｆ_３＋・・・＋Ａｆ_ｎ＋１）／Ｎ・・・（１０）
ＭＡｆ_ｎ＋２＝（Ａｆ_３＋Ａｆ_４＋・・・＋Ａｆ_ｎ＋２）／Ｎ・・・（１１）
【００２８】
(6)ついで車両の加減速度とスリップ比との互いの1次の回帰係数、すなわちスリップ比の車両の加減速度に対する１次の回帰係数Ｋ１と車両の加減速度のスリップ比に対する１次の回帰係数Ｋ２をそれぞれつぎの式（１２）、（１３）から求める。
【００２９】
【数１】

【００３０】
【表１】

【００３１】
また、相関係数Ｒは、
Ｒ＝Ｋ１×Ｋ２・・・（１４）
となる。
【００３２】
(7)前記手順(6)により求めた１次の回帰係数Ｋ１（またはＫ２）の値を所定の時間または所定の個数蓄積する。以下、１次の回帰係数Ｋ１について説明する。このとき、相関係数Ｒの値に応じて１次の回帰係数Ｋ１のデータを蓄積するか否かをを決定する。このデータ蓄積のしきい値となる相関係数Ｒの値については、とくに限定されるものではないが、小さすぎると測定精度が劣ったデータも蓄積されてしまうため、０．５以上が好ましいが、０．９以上ではデータがほとんど蓄積されないため、０．７前後が好ましい。
なお、データの蓄積量については、前述したように走行距離、測定時間または蓄積個数で決定する。この蓄積量についてはとくに限定されるものではないが、たとえば一定の測定時間、たとえば３０秒間蓄積してもよい。また、タイヤの摩耗状態を評価する場合、摩耗が数分や数時間といった時間単位で急激に進むことはほとんどありえないので、測定時間を３０分や１時間と長くする分にはとくに問題はない。しかし、データ容量の都合もあるので、現実的な範囲で設定するのが好ましい。また、たとえば数分間の測定を数回程度繰り返し、その平均で評価したり、ばらつきの大きなデータは削除して評価することもできる。
【００３３】
(8)ついで相関係数Ｒが所定値以上の場合の１次の回帰係数Ｋ１を所定の個数蓄積し、その平均値を求める。
たとえば０．９以上の場合の１次の回帰係数Ｋ１が所定の個数、たとえば１００個蓄積されるごとに、当該１次の回帰係数Ｋ１の平均値Ｋ１ｍを求める。
【００３４】
(9)ついでこの平均値Ｋ１ｍに車両係数（駆動軸の重量／車両の重量）Ｍｄ／Ｍを掛けてタイヤ摩耗指数Ｗを求める。
【００３５】
(10)ついでこのタイヤ摩耗指数が所定の値Ｗｏ以下（Ｗ＜Ｗｏ）であれば、タイヤが摩耗状態であると判断する。なお、この所定の値Ｗｏは、タイヤの種類により異なるが、タイヤの摩耗状態、たとえばタイヤの摩耗度合いが約７０％摩耗でタイヤ交換が望ましい状態を考えると、タイヤ摩耗指数ＷがＷｏ＝０．０１５以下である場合に、タイヤが摩耗状態であると判断する。
そして、タイヤが摩耗状態であると判断されると、前記摩耗警報器３によりドライバーに知らせる。
【００３６】
【実施例】
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。
【００３７】
実施例１〜２
まず車両として前輪駆動車に新品タイヤ、約４０％摩耗したタイヤまたは約８０％摩耗したタイヤを装着した。このときのタイヤは、住友ゴム工業(株)製ＦＭ９０１である。そして、各タイヤについて、乾燥アスファルト路を４時間走行した（実施例１）。また、前記前輪駆動車に代えて後輪駆動車に前記新品タイヤ、約４０％摩耗したタイヤまたは約８０％摩耗したタイヤを装着させて、実施例１と同様の走行試験を行なった（実施例２）。
【００３８】
この走行に際し、図３に示されるように車輪速センサから出力される車輪速パルスに基づいて、０．１秒ごとの車輪速を取り込み（ステップＳ１）、従動輪の平均車輪速を車両速度Ｆｓとして演算するとともに、走行時間Ｔと走行距離Ｄを計算する（ステップＳ２）。ついで０．１秒ごとの車両の加減速度Ｆａｃとスリップ比ＳＲを計算した（ステップＳ３、Ｓ４）。この車両の加減速度Ｆａｃとスリップ比ＳＲについては、それぞれ２秒間のデータをサンプリング時間ごとに、移動平均処理した値ＦａｃＭおよびＳＲＭを求めた（ステップＳ５、Ｓ６）。
【００３９】
ついで前記走行距離ＤがＤ１＝５００ｍごとのＦａｃＭとＳＲＭを蓄積し（ステップＳ７、Ｓ８）、スリップ比に対する車両加速度の１次の回帰係数Ｋ１と相関係数Ｒを求めた（ステップＳ９）。相関係数ＲがＲ１＝０．９以上であるか否かを判断し（ステップＳ１０、Ｓ１１）、Ｒ１＝０．９以上のときの１次の回帰係数Ｋ１がＸ＝１００個蓄積されるごとに、その平均値Ｋ１ｍを求める（ステップＳ１１〜Ｓ１４）。
【００４０】
つぎに平均値Ｋ１ｍに車両係数Ｍｄ／Ｍ（実施例１の前輪駆動車は０．６５１であり、実施例２の後輪駆動車は０．４６２である）を掛けてタイヤ摩耗指数Ｗを求め（ステップＳ１５）、このタイヤ摩耗係数Ｗの値により警報を発するか否かを判断し、タイヤ摩耗係数ＷがＷｏ＝０．０１５以下となった時点でタイヤ摩耗警報を発するようにした（ステップＳ１６〜Ｓ１８）。
【００４１】
その結果、実施例１の場合、図５に示されるタイヤ摩耗指数の経時変化から、新品タイヤＦＦ１ではタイヤ摩耗指数は絶えず０．０２４〜０．０２５で推移しているのに対し、約４０％摩耗タイヤＦＦ２では絶えず０．０１６〜０．０１７で推移している。また約８０％摩耗タイヤＦＦ３では絶えず０．０１１〜０．０１２である。
【００４２】
また、実施例２の場合、図６に示されるタイヤ摩耗指数の経時変化から、新品タイヤＦＲ１ではタイヤ摩耗指数は絶えず０．０２５〜０．０２７で推移しているのに対し、約４０％摩耗タイヤＦＲ２では絶えず０．０１７〜０．０１８で推移している。また約８０％摩耗タイヤＦＲ３では絶えず０．０１２〜０．０１３である。
【００４３】
したがって、実施例１、２とも精度良くタイヤの摩耗度合いを識別していることがわかる。また、実施例１と実施例２は、車両が変わってもほぼ同じタイヤ摩耗指数を示していることから、別途車両ごとの識別などを盛り込む必要がないことがわかる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、タイヤの摩耗状態を精度よく検知することができるため、車両の性能や安全性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のタイヤの摩耗状態検知装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１におけるタイヤの摩耗状態検知装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】本発明のフローチャートの一例である。
【図４】本発明のフローチャートの一例である。
【図５】前輪駆動車に装着された新品タイヤＦＦ１、約４０％摩耗タイヤＦＦ２、約８０％摩耗タイヤＦＦ３におけるタイヤ摩耗指数の経時変化を示す図である。
【図６】後輪駆動車に装着された新品タイヤＦＲ１、約４０％摩耗タイヤＦＲ２、約８０％摩耗タイヤＦＲ３におけるタイヤ摩耗指数の経時変化を示す図である。
【図７】路面μとスリップ比ｓとの関係を示す模式図である。
【符号の説明】
１車輪速センサ（回転速度検出手段）
２制御ユニット
３摩耗警報器
ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲタイヤ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tire wear state detection apparatus and method, and a tire wear determination program. More specifically, the present invention relates to a tire wear state detection apparatus and method that can improve the performance and safety performance of a vehicle by detecting the tire wear state using tire rotation information, and a tire wear determination program.
[0002]
[Prior art]
In consideration of drainage and the like, the tire has carved longitudinal grooves and lateral grooves, and therefore a rubber block surrounded by these grooves is formed. If this rubber block is large, it is difficult to shear and deform in the front / rear and left / right directions, and the rigidity is large. Generally, a tire having a tread pattern composed of a large block is called a tire having a large pattern rigidity.
[0003]
Since the pattern stiffness greatly affects the cornering power and cornering force, as well as the slip ratio, a device that improves vehicle performance and safety performance based on tire rotation information, such as ABS (anti-block braking system) ), TCS (Traction Control System) or tire pressure drop warning device, etc., it is important to know the pattern stiffness of the tire in order to estimate the behavior of the vehicle based on tire rotation information.
[0004]
In addition, when the tire is worn, the thickness of the tread rubber of the tire is reduced, so that the longitudinal rigidity of the pattern is increased. When the tire is worn, the performance on snow is affected in the winter tire, and the hydroplaning performance is affected in the summer tire. Therefore, although it is useful to detect wear, these devices do not have a function of detecting the wear state of the tire. Therefore, the tire wear can be identified only by visual identification such as using a depth gauge for measuring the groove depth or checking a slip sign indicating the wear limit provided on the tire. Since such visual identification requires skill, tire maintenance is likely to be complicated, and tire wear may be overlooked during a start-up inspection in tire maintenance.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-78442 discloses a method for periodically measuring the wear state of a tire.
[0006]
According to this method, the rotational speed of the four tires is measured periodically, and the ratio of the rotational speeds of the front tire and the rear tire is calculated from the measured rotational speed, and the ratio of the rotational speed and the vehicle The tire wear state is detected by obtaining the slope of the relational expression with acceleration and comparing the slope with the slope of the relational expression between the ratio of the rotational speed of the tire and the acceleration, which is known in advance. In other words, in the small slip ratio range (10% or less), there is almost no slip between the tire and the road surface, and the slope of the μ-s curve is determined by the longitudinal rigidity of the tread rubber. If so, tire wear can be detected.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In fact, the slope of the μ-s curve increases as the longitudinal rigidity of the tread rubber increases, but is greatly affected by the friction coefficient of the road surface, as shown in FIG. 7, the road surface (high μ road R1, As the friction coefficient of the medium μ road R2 and the low μ road R3) decreases, the gradient of the μ-s curve, for example, the gradient θ of the μ-s curve of R3 tends to decrease. Therefore, even if the time-dependent change of only the slope of the μ-s curve is measured, the slope of the μ-s curve becomes larger than that in the initial stage unless comparison is made with those measured on the road surface having the same friction coefficient. In other words, it cannot be judged whether the tire is worn or measured on a road surface having a higher coefficient of friction than the previously measured road surface.
[0008]
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a tire wear state detection device and method that can more accurately detect the tire wear state, and a tire wear determination program.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The tire wear state detection device of the present invention includes a rotation speed detection means for periodically detecting the rotation speed of four tires of a vehicle, and a vehicle speed and a vehicle acceleration / deceleration based on a measurement value by the rotation speed detection means. A first calculating means for calculating the slip ratio, a second calculating means for calculating the slip ratio of the front and rear wheels, and a third regression coefficient and a correlation coefficient of the acceleration / deceleration and slip ratio of the vehicle. A fourth computing means for accumulating a predetermined number of the primary regression coefficients when the obtained correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined value, and obtaining an average value of the primary regression coefficients; Tire wear detecting means for detecting the wear state of the tire according to the average value.
[0010]
Further, the tire wear state detection method of the present invention includes a rotation speed detection means for periodically detecting the rotation speed of the four-wheel tire of the vehicle, and the vehicle speed and the vehicle adjustment from the measured value by the rotation speed detection means. A step of calculating a speed, a step of calculating a slip ratio of the front and rear wheels, a step of obtaining a first-order regression coefficient and a correlation coefficient of the acceleration / deceleration of the vehicle and the slip ratio, and the obtained correlation A step of accumulating a predetermined number of primary regression coefficients when the number is equal to or greater than a predetermined value, obtaining an average value of the primary regression coefficients, and detecting a tire wear state according to the average value; It is characterized by having.
[0011]
The tire wear determination program according to the present invention includes a first calculation means for calculating a vehicle speed and a vehicle acceleration / deceleration from a measurement value obtained by the rotation speed detection means in order to determine a tire wear state. Second calculating means for calculating a slip ratio of the wheel, third calculating means for obtaining a linear regression coefficient and a correlation coefficient between the acceleration / deceleration of the vehicle and the slip ratio, and the obtained correlation coefficient A predetermined number of primary regression coefficients in the case of a predetermined value or more are accumulated, a fourth calculation means for obtaining an average value of the primary regression coefficients, and a tire wear state is detected according to the average value. It functions as a tire wear detection means.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a tire wear state detection apparatus and method and a tire wear determination program according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0013]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a tire wear state detecting device according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the tire wear state detecting device in FIG. 1, and FIGS. FIG. 5 is a diagram showing the change over time in the tire wear index of a new tire FF1, a 40% wear tire FF2, and an 80% wear tire FF3 attached to the front wheel drive vehicle, and FIG. 6 is a rear wheel drive vehicle. FIG. 6 is a graph showing changes with time of tire wear indices in a new tire FR1, an approximately 40% worn tire FR2, and an approximately 80% worn tire FR3 mounted on the tire.
[0014]
As shown in FIG. 1, the tire wear state detection apparatus according to an embodiment of the present invention periodically determines the rotational speeds of the wheel tires provided in the tires FL, FR, RL and RR of a four-wheel vehicle. A rotation speed detection means for detecting is provided, and an output of the rotation speed detection means is transmitted to a control unit 2 which is a computer such as an ABS. Reference numeral 3 denotes a wear alarm that issues an alarm depending on the wear state of the tire.
[0015]
As the rotation speed detecting means, a wheel speed sensor 1 that generates a rotation pulse by using an electromagnetic pickup or the like and measures the rotation speed from the number of pulses, or generates power using rotation like a dynamo, this voltage An angular velocity sensor including one that measures the rotational speed can be used.
[0016]
As shown in FIG. 2, the control unit 2 stores an I / O interface 2a necessary for signal exchange with an external device, a CPU 2b functioning as a center of arithmetic processing, and a control operation program for the CPU 1b. The ROM 2c and the RAM 2d into which data is temporarily written or the written data is read when the CPU 2b performs a control operation.
[0017]
In the present embodiment, the rotation speed detection means, the first calculation means for calculating the vehicle speed and the vehicle acceleration / deceleration from the measured value by the rotation speed detection means, and the second calculation for calculating the slip ratio of the front and rear wheels. Calculation means, third calculation means for obtaining a linear regression coefficient and a correlation coefficient of the acceleration / deceleration of the vehicle and a slip ratio, and a correlation coefficient obtained when the obtained correlation coefficient is a predetermined value or more. A predetermined number of primary regression coefficients are accumulated, a fourth calculation means for obtaining an average value of the primary regression coefficients, and tire wear detection means for detecting a tire wear state according to the average value. ing. The tire wear determination program according to the present embodiment uses the control unit 2 to calculate the vehicle speed and the vehicle acceleration / deceleration from the measurement values obtained by the wheel speed sensor 1, and the slip ratio of the front and rear wheels. A second calculating means for calculating (ratio of wheel speed of front tire to rear wheel tire), a first regression coefficient and a correlation coefficient of the acceleration / deceleration and slip ratio of the vehicle; A third computing means, a fourth computing means for accumulating a predetermined number of the primary regression coefficients when the obtained correlation coefficient is greater than or equal to a predetermined value, and obtaining an average value of the primary regression coefficients; It functions as tire wear detecting means for detecting the wear state of the tire according to the average value.
[0018]
It is preferable that a fifth arithmetic means for obtaining a tire wear index indicating the degree of tire wear is obtained by multiplying the average value by the weight of the drive shaft / the weight of the vehicle.
[0019]
In the present embodiment, the rotational speed of the four-wheel tire is detected in one second or less. Although the acceleration / deceleration of the vehicle can be measured by a G sensor, it is preferable in terms of cost to calculate from the average wheel speed of four wheels or driven wheels.
[0020]
Then, the acceleration / deceleration and slip ratio of the vehicle are obtained by moving average every sampling time as an average value of data for a certain time, for example, data for 2 seconds or more, and this moving average value (for a certain number of vehicles) Acceleration / deceleration and slip ratio).
[0021]
Further, the moving average vehicle acceleration / deceleration and slip ratio data are accumulated until, for example, the travel distance reaches 500 m. In the present invention, not the travel distance but data may be accumulated for a certain time, for example, 30 seconds, or may be accumulated until the number of data reaches 100. The first-order regression coefficient and correlation coefficient of the accumulated acceleration / deceleration and slip ratio of the vehicle are obtained. Here, every time when a predetermined number of, for example, 100 primary regression coefficients when the correlation coefficient is 0.9 or more is accumulated, an average value of the primary regression coefficients is obtained. Next, the tire wear index W is obtained by multiplying the average value by a vehicle coefficient (weight of drive shaft / weight of vehicle) Md / M. If the tire wear index is equal to or less than a predetermined value Wo (W <Wo), it is determined that the tire is in a worn state, and the driver is notified as an alarm.
[0022]
Hereinafter, the operation of the tire wear state detection apparatus of the present embodiment will be described along procedures (1) to (10).
[0023]
(1) The wheel speeds (V1 _n , V2 _n , V3 _n , V4 _n ) are calculated from the rotational speeds of the four-wheel tires FL, FR, RL and RR of the vehicle.
For example, the respective wheel tires FL of the vehicle obtained from sensors such as ABS sensors to FR, RL, wheel speeds _V1 n the wheel speed data of the point in the _RR, and _{_{V2 n, V3 n, V4 n}} .
[0024]
(2) Next, the average wheel speeds (Vf _n , Vd _n ) of the driven wheels and the drive wheels are calculated.
In the case of front wheel drive, the average wheel speed Vf _n of the driven wheel and drive wheel at a certain point in time,
Equation vd _n the following (1), obtained by (2).
Vf _n = (V3 _n + V4 _n ) / 2 (1)
_{_{_{Vd n = (V1 n + V2}}} n) / 2 ··· (2)
[0025]
(3) Next, an average wheel acceleration / deceleration (that is, vehicle acceleration / deceleration) Af _n of the driven wheel is calculated.
The average one from the previous wheel speed data from the wheel speed Vf _n of the following wheels and the average wheel speed Vf _n-1, the average wheel acceleration Af _n of the driven wheel is calculated by the respective following formula (3).
Af _n = (Vf _n −Vf _n−1 ) / Δt / g (3)
Here, Δt is the time interval (sampling time) between the wheel speeds Vf _n and Vf _n−1 calculated from the wheel speed data, and g is the gravitational acceleration. The sampling time is preferably 0.1 seconds or less in order to reduce data variation.
[0026]
(4) followed in response to said value of the acceleration and deceleration Af _n of the vehicle, calculates the slip ratio.
First, when the vehicle is slipping with the drive wheel locked in the acceleration state (Vd _n = 0, Vf _n ≠ 0), or when the vehicle is stopped and the drive wheel is causing wheel spin in the deceleration state _{_{(Vf n = 0, Vd n}} ≠ 0) include, but are not occur, wherein the slip ratio _{S n} of the following (4) is calculated from (5).
If it is af _n ≧ 0 and _{_{_{Vd n ≠ 0, S n =}}} (Vf n -Vd n) / Vd n ··· (4)
When Af _n <0 and Vf _n ≠ 0, S _n = (Vf _n −Vd _n ) / Vf _n (5)
In other cases, S _n = 1.
[0027]
(5) Next, the vehicle acceleration / deceleration and slip ratio data are subjected to moving average processing at every sampling time.
When performing linear regression, the reliability of the obtained linear regression coefficient is inferior unless there is a certain number of data. Therefore, for example, data is sampled every several tens of milliseconds, and data with a large variation obtained during the sampling time is subjected to a moving average, so that the variation in data can be reduced without reducing the number of data.
For slip ratio,
MS _n = (S ₁ + S ₂ +... + S _n ) / N (6)
MS _{n + 1} = (S ₂ + S ₃ +... + S _{n + 1} ) / N (7)
MS _{n + 2} = (S ₃ + S ₄ +... + S _{n + 2} ) / N (8)
For vehicle acceleration / deceleration,
MAf _n = (Af ₁ + Af ₂ +... + Af _n ) / N (9)
_{_{_{MAf n + 1 = (Af 2}}} + Af 3 + ··· + Af n + 1) / N ··· (10)
MAf _{n + 2} = (Af ₃ + Af ₄ +... + Af _{n + 2} ) / N (11)
[0028]
(6) Next, the linear regression coefficient of the vehicle acceleration / deceleration and the slip ratio, that is, the linear regression coefficient K1 for the vehicle acceleration / deceleration of the slip ratio and the linear regression coefficient for the vehicle acceleration / deceleration slip ratio. K2 is obtained from the following equations (12) and (13), respectively.
[0029]
[Expression 1]

[0030]
[Table 1]

[0031]
The correlation coefficient R is
R = K1 × K2 (14)
It becomes.
[0032]
(7) The value of the primary regression coefficient K1 (or K2) obtained by the procedure (6) is accumulated for a predetermined time or a predetermined number. Hereinafter, the primary regression coefficient K1 will be described. At this time, it is determined whether or not the data of the primary regression coefficient K1 is to be accumulated according to the value of the correlation coefficient R. The value of the correlation coefficient R serving as a threshold for data accumulation is not particularly limited, but if it is too small, data with poor measurement accuracy is accumulated, so 0.5 or more is preferable. In the case of 0.9 or more, almost no data is accumulated.
As described above, the data accumulation amount is determined by the travel distance, the measurement time, or the number of accumulated data. The accumulation amount is not particularly limited. For example, the accumulation amount may be accumulated for a certain measurement time, for example, 30 seconds. Further, when evaluating the wear state of a tire, there is almost no problem in increasing the measurement time to 30 minutes or 1 hour because wear hardly progresses rapidly in units of time such as several minutes or hours. However, it is preferable to set in a practical range because of the data capacity. Further, for example, measurement for several minutes is repeated several times, and the average is evaluated, or data with large variations can be deleted and evaluated.
[0033]
(8) Next, a predetermined number of primary regression coefficients K1 when the correlation coefficient R is greater than or equal to a predetermined value are accumulated, and an average value thereof is obtained.
For example, every time a predetermined number of, for example, 100 primary regression coefficients K1 in the case of 0.9 or more are accumulated, an average value K1m of the primary regression coefficients K1 is obtained.
[0034]
(9) Next, the tire wear index W is obtained by multiplying the average value K1m by the vehicle coefficient (weight of drive shaft / weight of vehicle) Md / M.
[0035]
(10) If the tire wear index is equal to or less than a predetermined value Wo (W <Wo), it is determined that the tire is in a worn state. The predetermined value Wo varies depending on the type of tire, but considering a tire wear state, for example, a state where the tire wear degree is about 70% and tire replacement is desirable, the tire wear index W is Wo = 0. If it is 015 or less, it is determined that the tire is in a worn state.
When it is determined that the tire is worn, the wear alarm 3 informs the driver.
[0036]
【Example】
Next, the present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited to such examples.
[0037]
Examples 1-2
First, as a vehicle, a new tire, a tire worn about 40% or a tire worn about 80% was mounted on a front-wheel drive vehicle. The tire at this time is FM901 manufactured by Sumitomo Rubber Industries. Each tire traveled on a dry asphalt road for 4 hours (Example 1). In addition, a driving test similar to that of Example 1 was performed by attaching the new tire, a tire worn about 40% or a tire worn about 80% to the rear wheel drive vehicle instead of the front wheel drive vehicle (Example) 2).
[0038]
During this travel, as shown in FIG. 3, based on the wheel speed pulse output from the wheel speed sensor, the wheel speed is taken every 0.1 seconds (step S1), and the average wheel speed of the driven wheel is determined as the vehicle speed Fs. And the travel time T and travel distance D are calculated (step S2). Next, the acceleration / deceleration speed Fac and slip ratio SR of the vehicle every 0.1 second were calculated (steps S3 and S4). As for the acceleration / deceleration speed Fac and the slip ratio SR of the vehicle, values FacM and SRM obtained by moving-average processing the data for 2 seconds for each sampling time were obtained (steps S5 and S6).
[0039]
Next, FacM and SRM were accumulated every mileage D of D1 = 500 m (steps S7 and S8), and a linear regression coefficient K1 and a correlation coefficient R of the vehicle acceleration with respect to the slip ratio were obtained (step S9). It is determined whether or not the correlation coefficient R is R1 = 0.9 or more (steps S10 and S11), and every time X = 100 primary regression coefficients K1 when R1 = 0.9 or more are accumulated. Then, the average value K1m is obtained (steps S11 to S14).
[0040]
Next, the tire wear index W is obtained by multiplying the average value K1m by the vehicle coefficient Md / M (the front wheel drive vehicle of the first embodiment is 0.651 and the rear wheel drive vehicle of the second embodiment is 0.462). (Step S15), it is determined whether or not an alarm is issued based on the value of the tire wear coefficient W, and a tire wear alarm is issued when the tire wear coefficient W becomes Wo = 0.015 or less (Step S16). To S18).
[0041]
As a result, in the case of Example 1, the tire wear index constantly changed from 0.024 to 0.025 in the new tire FF1 from the change with time of the tire wear index shown in FIG. In the wear tire FF2, it is continuously 0.016 to 0.017. In the case of the approximately 80% worn tire FF3, it is constantly 0.011 to 0.012.
[0042]
In the case of Example 2, the tire wear index of the new tire FR1 constantly changes from 0.025 to 0.027 from the change with time of the tire wear index shown in FIG. The tire FR2 continuously changes from 0.017 to 0.018. In the case of about 80% worn tire FR3, it is constantly 0.012 to 0.013.
[0043]
Therefore, it can be seen that Examples 1 and 2 accurately identify the degree of tire wear. Moreover, since Example 1 and Example 2 show substantially the same tire wear index even if the vehicle changes, it can be seen that it is not necessary to include identification for each vehicle separately.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the wear state of the tire can be detected with high accuracy, so that the performance and safety performance of the vehicle can be enhanced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a tire wear state detection apparatus according to the present invention.
2 is a block diagram showing an electrical configuration of the tire wear state detection device in FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is an example of a flowchart of the present invention.
FIG. 4 is an example of a flowchart of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing changes in tire wear index over time in new tires FF1, about 40% worn tires FF2, and about 80% worn tires FF3 mounted on a front wheel drive vehicle.
FIG. 6 is a diagram showing a change with time of a tire wear index in a new tire FR1, an about 40% worn tire FR2, and an about 80% worn tire FR3 mounted on a rear wheel drive vehicle.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a relationship between a road surface μ and a slip ratio s.
[Explanation of symbols]
1 Wheel speed sensor (rotational speed detection means)
2 Control unit 3 Wear alarm FL, FR, RL, RR Tire

Claims

Rotational speed detecting means for periodically detecting the rotational speed of the four tires of the vehicle, first calculating means for calculating the vehicle speed and the vehicle acceleration / deceleration from the measured values by the rotational speed detecting means, A second computing means for computing a slip ratio of the wheel; a third computing means for obtaining a linear regression coefficient and a correlation coefficient between the acceleration / deceleration of the vehicle and the slip ratio; and the obtained correlation A predetermined number of the primary regression coefficients when the number is equal to or greater than a predetermined value are accumulated, a fourth calculation means for obtaining an average value of the primary regression coefficients, and a tire wear state according to the average value. A tire wear state detection device comprising tire tire detection means for detecting.

Multiplying the average value by the weight of the drive shaft / the weight of the vehicle to obtain a tire wear index indicating the degree of tire wear, the tire wear detection means has a predetermined tire wear index. The wear state detection device according to claim 1, wherein the wear of the tire is determined when the value is equal to or less than the value of.

Rotational speed detection means for periodically detecting the rotational speed of four tires of the vehicle, a step of calculating the vehicle speed and the vehicle acceleration / deceleration from the measured values by the rotational speed detection means, and the slip ratio of the front and rear wheels Calculating the linear regression coefficient and correlation coefficient of the vehicle acceleration / deceleration and slip ratio, and the primary coefficient when the obtained correlation coefficient is equal to or greater than a predetermined value. A tire wear state detection method comprising a step of accumulating a predetermined number of regression coefficients, obtaining an average value of the first order regression coefficients, and detecting a tire wear state according to the average value.

4. The tire wear index indicating the degree of tire wear is obtained by multiplying the average value by the weight of the drive shaft / the weight of the vehicle, and tire wear is determined when the tire wear index is equal to or less than a predetermined value. The wear state detection method described.

In order to determine the wear state of the tire, the computer uses first calculation means for calculating the vehicle speed and the vehicle acceleration / deceleration from the measured value by the rotation speed detection means, and a second calculation for calculating the slip ratio of the front and rear wheels. Means, third computing means for obtaining a linear regression coefficient and a correlation coefficient of the vehicle acceleration / deceleration and slip ratio, and the primary regression when the obtained correlation coefficient is a predetermined value or more. A fourth calculation means for accumulating a predetermined number of coefficients and obtaining an average value of the first-order regression coefficient, and a tire wear function for functioning as a tire wear detection means for detecting the wear state of the tire according to the average value Wear judgment program.