JP5309763B2

JP5309763B2 - タイヤの接地長算出方法および装置

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Publication number: JP5309763B2
Application number: JP2008194661A
Authority: JP
Inventors: 剛史北崎; 松田　　淳; 直士宮下
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2008-07-29
Filing date: 2008-07-29
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2028-07-29
Also published as: JP2010032355A

Description

本発明は、路面上をタイヤが転動する際のタイヤの接地長を算出する方法および装置に関し、特に路面に水膜が形成されている場合でも正確に計測できる接地長算出方法および装置に関する。

転動中のタイヤの接地長や接地形状は、タイヤ性能に極めて大きな影響を与えるものであるため、転動中のタイヤの計測により接地長を取得し、タイヤ性能を判断することが求められている。

下記特許文献１には、タイヤの動的状態推定方法とその装置、およびセンサー付タイヤが提案されている。当該文献によると、この方法及び装置では、タイヤトレッドのインナーライナ部の、タイヤ径方向のほぼ同一な断面における少なくとも２箇所の変形量と、車輪速度とを計測して、荷重、横力、前後力などが発生したときの走行中のタイヤの動的状態を推定する。これにより、走行中に荷重や横力、更には前後力などが加わったときのタイヤの動的状態を精度よくかつ安定して推定することができる、というものである。

また、下記特許文献２には、ハイドロプレーニング状態にあるかどうかを判定する方法が記載されている。当該文献によると、タイヤトレッド主溝部の内面に２つの歪ゲージを貼付けてタイヤ幅方向の内面歪を連続的に計測し、上記計測されたタイヤ踏面内とタイヤ踏面外の歪の差である歪変位量を算出した後、上記算出された歪変位量の波形におけるＨＹＰ幅ピークの高さを検出し、上記ＨＹＰ幅ピークの高さから水膜量を推定して、予め求められたＨＹＰ幅ピークの高さと水膜量との関係を示すＨＹＰマップを用いて、ハイドロプレーニング状態にあるかどうかを判定する。これにより、簡便な構成でハイドロプレーニング現象を高感度でかつ精度よく検出することができ、ハイドロプレーニングの検出結果に基づいて車輌の走行状態をフィードバック制御し、車輌の安全性を高めることができる、としている。

特許文献１，２は、いずれもタイヤに貼り付けたセンサを用いて、タイヤの接地面の情報を入手し、ハイドロプレーニング等の状態を含むタイヤの動的状態を推定することができるものである。

特開２００５−３４３２８１号公報特開２００２−８７０３２号公報

しかし、上記特許文献１，２では、ハイドロプレーニングの発生や制動力、駆動力により接地面の形状が変化したときの接地長の変化の情報を適切に得ることができない。このため、接地長や接地形状に大きな影響を受けるタイヤ性能を適切に予測することはできない。

そこで、本発明は、路面上をタイヤが転動する際のタイヤの接地長を算出する際、ハイドロプレーニングの発生や制動力、駆動力により接地面形状が変化しても、適切に接地長を算出することができるタイヤの接地長算出方法および装置を提供することを目的とする。

本発明は、路面上をタイヤが転動する際のタイヤの接地長を算出する方法であって、転動するタイヤのタイヤ周上における、ラジアル方向の加速度の計測時系列データを取得するステップと、取得した計測時系列データから接地近傍の加速度データを抽出し、この加速度の計測時系列データの波形において、この波形から、この加速度の計測時系列データの波形の、タイヤ接地面のタイヤ踏み込み側の第１のピーク値およびタイヤ接地面の蹴り出し側の第２のピーク値を取り出し、この第１のピーク値と第２のピーク値に基づいて、接地長を定めるための踏み込み側閾値および蹴り出し側閾値を設定するステップと、設定された前記踏み込み側閾値および前記蹴り出し側閾値を用いて、前記加速度の計測時系列データの波形が、前記踏み込み側設定閾値および蹴り出し側閾値のそれぞれを横切る交点を求めることにより、タイヤの接地長を算出するステップと、を有し、前記第１のピーク値と前記第２のピーク値の差分または前記第１のピーク値と前記第２のピーク値との比が許容範囲内にあるとき、前記踏み込み側閾値を設定するために前記第１のピーク値に乗算する第１の比率と、前記蹴り出し側閾値を設定するために前記第２のピーク値に乗算する第２の比率は、同じ値となるように設定され、前記第１のピーク値と前記第２のピーク値の差分または前記第１のピーク値と前記第２のピーク値との比が許容範囲からはずれ、前記第１のピーク値が前記第２のピーク値に対して高いとき、前記第１の比率の値に対して前記第２の比率の値は小さくなるように、前記第１の比率及び前記第２の比率は設定され、前記第２ピーク値が前記第１のピーク値に対して高いとき、前記第２の比率の値に対して前記第１の比率の値が小さくなるように、前記第１の比率および前記第２の比率は設定されることを特徴とするタイヤの接地長算出方法を提供する。

ここで、前記第１のピーク値と前記第２のピーク値の差分または前記第１のピーク値と前記第２のピーク値との比が許容範囲からはずれるときに設定される前記第１の比率の値および前記第２の比率の値のうち、高い方の値は前記第１のピーク値と前記第２のピーク値の差分または前記第１のピーク値と前記第２のピーク値との比が許容範囲内にあるときに設定される前記第１の比率の値および前記第２の比率の値と同一であることが好ましい。

その際、前記第１のピーク値と前記第２のピーク値の差分または前記第１のピーク値と前記第２のピーク値との比が許容範囲からはずれ、前記第１のピーク値が前記第２のピーク値に対して高いとき、前記第１の比率には５０〜１００％の範囲の値が用いられ、前記第２の比率には１〜２０％の範囲の値が用いられ、前記第２ピーク値が前記第１のピーク値に対して高いとき、前記第１の比率には１〜２０％の範囲の値が用いられ、前記第２の比率には５０〜１００％の範囲の値が用いられることがより好ましい。

また、前記第１の比率および前記第２の比率は、タイヤの転動速度に応じて変化するように設定されることが好ましい。

あるいは、前記加速度の計測時系列データを取得するとき、加速度センサをタイヤ内周面に貼り付けて、あるいは、タイヤ内に埋設して前記加速度の計測時系列データを取得することが好ましい。

前記路面は、例えば、水膜が形成された湿潤路面であり、前記第１のピーク値と前記第２のピーク値の差分または前記第１のピーク値と前記第２のピーク値との比が許容範囲からはずれ、前記第２のピーク値が前記第１のピーク値に対して高く、算出される前記接地長が、乾燥路面を走行したときの接地長の１０〜７０％の範囲に設定された所定の長さに比べ短いとき、ハイドロプレーニングが発生していると判定するステップを、さらに有することが好ましい。その際、さらに、ハイドロプレーニングが発生していると判定したとき、車両の走行速度あるいはステアリングを制御するステップを有することが好ましい。

本発明は、路面上をタイヤが転動する際のタイヤの接地長を算出する方法であって、転動するタイヤのタイヤ周上における、ラジアル方向の加速度の計測時系列データを取得するステップと、取得した計測時系列データから接地近傍の加速度データを抽出し、この加速度の計測時系列データの波形から、この加速度の計測時系列データの波形の、タイヤ接地面のタイヤ踏み込み側の第１のピーク値およびタイヤ接地面の蹴り出し側の第２のピーク値を取り出し、この第１のピーク値と第２のピーク値に基づいて、接地長を定めるための踏み込み側設定直線および蹴り出し側設定直線を設定するステップと、設定された前記踏み込み側設定直線および前記蹴り出し側設定直線を用いて、前記加速度の計測時系列データの波形が前記踏み込み側設定直線および蹴り出し側設定直線のそれぞれを横切る交点を求めることにより、タイヤの接地長を算出するステップと、を有し、前記第１のピーク値と前記第２のピーク値の差分または前記第１のピーク値と前記第２のピーク値との比が許容範囲からはずれ、前記第１のピーク値が前記第２のピーク値に対して高いとき、前記踏み込み側設定直線は、前記第１のピーク値に第１の比率を乗算した一定の値を持つ直線であり、前記蹴り出し側設定直線は、加速度の計測時系列データの値が踏み込側で重力加速度に最初になる点を通り、時間の経過方向に進むにつれて加速度が増加する方向に所定角度で傾斜した傾斜直線であり、前記第１のピーク値と前記第２のピーク値の差分または前記第１のピーク値と前記第２のピーク値との比が許容範囲からはずれ、前記第２のピーク値が前記第１のピーク値に対して高いとき、前記踏み込み側設定直線は、加速度の計測時系列データが蹴り出し側で重力加速度の値から離れる最後の点を通り、時間の経過の逆方向に進むにつれて加速度が増加する方向に所定角度で傾斜した傾斜直線であり、前記蹴り出し側設定直線は、前記第２のピーク値に第２の比率を乗算した一定の値を持つ直線であることを特徴とするタイヤの接地長算出方法を提供する。

さらに、本発明は、路面上をタイヤが転動する際のタイヤの接地長を算出する装置であって、転動するタイヤのタイヤ周上における、ラジアル方向の加速度の計測時系列データを取得する取得部と、取得した計測時系列データから接地近傍の加速度データを抽出し、この加速度の計測時系列データの波形から、この加速度の計測時系列データの波形の、タイヤ接地面のタイヤ踏み込み側の第１のピーク値およびタイヤ接地面の蹴り出し側の第２のピーク値を取り出し、この第１のピーク値と第２のピーク値に基づいて、接地長を定めるための踏み込み側閾値および蹴り出し側閾値を設定する設定部と、設定された前記踏み込み側閾値および前記蹴り出し側閾値を用いて、前記加速度の計測時系列データの波形が、前記踏み込み側閾値および蹴り出し側閾値のそれぞれを横切る交点を求めることにより、タイヤの接地長を算出する算出部と、を有し、前記踏み込み側閾値は、前記第１のピーク値に第１の比率を乗算した値であり、前記蹴り出し側閾値は、前記第２のピーク値に第２の比率を乗算した値であり、前記第１のピーク値と前記第２のピーク値の差分または前記第１のピーク値と前記第２のピーク値との比が許容範囲内にあるとき、前記第１の比率と前記第２の比率は同じ値であり、前記第１のピーク値と前記第２のピーク値の差分または前記第１のピーク値と前記第２のピーク値との比が許容範囲からはずれ、前記第１のピーク値が前記第２のピーク値に対して高いとき、前記第１の比率の値に対して前記第２の比率の値は小さくなるように、前記第１の比率及び前記第２の比率は設定され、前記第２ピーク値が前記第１のピーク値に対して高いとき、前記第２の比率の値に対して前記第１の比率の値が小さくなるように、前記第１の比率および前記第２の比率は設定されることを特徴とするタイヤの接地長算出装置を提供する。

さらに、本発明は、路面上をタイヤが転動する際のタイヤの接地長を算出する装置であって、転動するタイヤのタイヤ周上における、ラジアル方向の加速度の計測時系列データを取得する取得部と、取得した計測時系列データから接地近傍の加速度データを抽出し、この加速度の計測時系列データの波形から、この加速度の計測時系列データの波形の、タイヤ接地面のタイヤ踏み込み側の第１のピーク値およびタイヤ接地面の蹴り出し側の第２のピーク値を取り出し、この第１のピーク値と第２のピーク値に基づいて、接地長を定めるための踏み込み側設定直線および蹴り出し側設定直線を設定する設定部と、設定された前記踏み込み側設定直線および前記蹴り出し側設定直線を用いて、前記加速度の計測時系列データの波形が、前記踏み込み側設定直線および蹴り出し側設定直線のそれぞれを横切る交点を求めることにより、タイヤの接地長を算出する算出部と、を有し、前記第１のピーク値と前記第２のピーク値の差分または前記第１のピーク値と前記第２のピーク値との比が許容範囲からはずれ、前記第１のピーク値が前記第２のピーク値に対して高いとき、前記踏み込み側設定直線は、前記第１のピーク値に第１の比率を乗算した一定の値を持つ直線であり、前記蹴り出し側設定直線は、加速度の計測時系列データの値が踏み込側で重力加速度に最初になる点を通り、時間の経過方向に進むにつれて加速度が増加する方向に所定角度で傾斜した傾斜直線であり、前記第１のピーク値と前記第２のピーク値の差分または前記第１のピーク値と前記第２のピーク値との比が許容範囲からはずれ、前記第２のピーク値が前記第１のピーク値に対して高いとき、前記踏み込み側設定直線は、加速度の計測時系列データが蹴り出し側で重力加速度の値から離れる最後の点を通り、時間の経過の逆方向に進むにつれて加速度が増加する方向に所定角度で傾斜した傾斜直線であり、前記蹴り出し側設定直線は、前記第２のピーク値に第２の比率を乗算した一定の値を持つ直線であることを特徴とするタイヤの接地長算出装置を提供する。

本発明のタイヤの接地長算出方法および装置では、接地長の算出に用いる接地面の両端を求めるために、加速度の計測時系列データの第１のピーク値と第２のピーク値との大小関係を利用して、踏み込み側閾値または踏み込み側設定直線、および蹴り出し側閾値または蹴り出し側設定直線を変化させる。このため、水膜の形成された路面をタイヤが転動するときの接地長や、制動状態や駆動状態における接地長を適切に算出することができる。これにより、算出した接地長を用いて、ハイドロプレーニングの発生の有無の判定や、タイヤの制動状態や駆動状態の予測を行い、タイヤの接地面の状態を好ましい方向に制御することができる。

以下、添付の図面に示す実施形態に基づいて、本発明のタイヤの接地長算出方法および装置を詳細に説明する。

図１は、本発明のタイヤの接地長算出方法および装置の一実施形態の構成図である。
図１は、本発明のタイヤの接地長算出方法を実施するタイヤの接地長算出装置の一実施形態の構成を示すブロック図、図２は図１のII−II切断線に沿って切断したときのタイヤの断面図である。
図１及び図２に示す実施形態では、タイヤのトレッド部の内周面に設けられた加速度センサを用いて転動するタイヤのタイヤ周上における、ラジアル方向の加速度を計測して加速度の計測時系列データを得るが、後述するように、トレッド部の内部やベルト部等における加速度の計測時系列データを得てもよい。

図１に示すタイヤ接地長算出装置（以降、単に装置という）１０は、タイヤ１のトレッド部１ａにおけるラジアル方向の加速度の計測時系列データ（加速度データ）を用いて、タイヤ接地長を算出する装置である。タイヤ１のトレッド部１ａの加速度は、タイヤのトレッド部１ａにおける内周のライナー部１ｂに固定した加速度センサ２で検知され、このときの加速度データは、転動するタイヤに設けられた図示されない送信機から受信機３へ送信されてアンプ４で増幅された後、装置１０に入力される。加速度データの送信は、例えば、タイヤに組まれたホイールに送信機を設け、加速度センサ２からの加速度データをこの送信機から受信機３へ送信してもよいし、加速度センサ２に別途送信機能を持たせ、加速度センサ２から受信機３へ送信するように構成してもよい。また、ホイールに加速度センサ２の出力する加速度データを増幅するアンプを送信機とともに設け、受信機で受信した加速度の計測時系列データを装置１０に供給する構成とすることもできる。

加速度センサ２は、例えば、本願出願人が先に出願した特願２００３−１３４７２７号（特開２００４−３４０６１６号公報）に開示された半導体加速度センサが例示される。半導体加速度センサは、具体的には、Ｓｉウエハ外周枠部内にダイアフラムが形成されたＳｉウエハと、このウエハ外周枠部を固定する台座とを有し、ダイアフラムの一方の面の中央部に重錘が設けられ、ダイアフラムには複数のピエゾ抵抗体が形成されている。この半導体加速度センサに加速度が作用した場合、ダイアフラムは変形し、この変形によりピエゾ抵抗体の抵抗値は変化する。この変化を加速度の情報として検出できるようにブリッジ回路が形成されている。

この加速度センサ２をタイヤのトレッド部１ａの内周面に固定することにより、タイヤ回転中のトレッド部１ａに作用する加速度を計測することができる。加速度センサ２は、この他にピエゾ圧電素子を用いた加速度ピックアップを用いてもよいし、歪みゲージを組み合わせた歪みゲージタイプの加速度ピックアップを用いてもよい。加速度センサ２の加速度データは加速度センサ２に設けられた送信機から送信されてもよい。

アンプ４で増幅された加速度データが供給される装置１０は、データ取得部１２、信号処理部１４、接地長算出部１６、判定部１７及びデータ出力部１８を有する。これらの各部位は、コンピュータ上で機能するサブルーチンやサブプログラムで規定されている。すなわち、ＣＰＵ２０及びメモリ２２を有するコンピュータ上でソフトウェアを実行することにより、上記各部位が機能することによって装置１０が構成される。
また、本発明のタイヤの接地長算出装置は、コンピュータの替わりに、各部位の機能を専用回路によって構成した専用装置であってもよい。

データ取得部１２は、アンプ４で増幅された少なくともタイヤ１回転分のラジアル方向の加速度データを入力データとして取得する部分である。アンプ４から供給されるデータは、アナログデータであり、このデータを所定のサンプリング周波数でサンプリングしてデジタルデータに変換する。

信号処理部１４は、デジタル化された加速度データからラジアル方向の加速度データを取り出すとともに、フィルタによる平滑化処理を行う部位である。

接地長算出部１６は、設定部１６ａと算出部１６ｂとを有する。
設定部１６ａは、信号処理部１４からの加速度データから、タイヤ接地面のタイヤ踏み込み側の第１のピーク値およびタイヤ接地面の蹴り出し側の第２のピーク値を取り出し、この第１のピーク値と第２のピーク値に基づいて、接地長を定めるための踏み込み側閾値および蹴り出し側閾値を設定する。
算出部１６ｂは、設定された踏み込み側閾値および蹴り出し側閾値を用いて、加速度データが踏み込み側閾値および蹴り出し側閾値のそれぞれを横切る交点を求めることにより、タイヤの接地長を算出する。具体的な処理は後述する。

判定部１７は、ハイドロプレーニングが発生しているか否かを、算出された接地長から判定し、ハイドロプレーニングが発生していると判定したとき、車両の走行速度あるいはステアリングを制御する信号を、図示されない制御装置に供給する部分である。

データ出力部１８は、接地長やハイドロプレーニングの発生の判定結果を出力データとする部分である。得られた出力データは、ディスプレイ２４に送られ、画面表示に用いられ、情報が報知される。

加速度センサ２は、タイヤ幅方向（図２中の左右方向）において、タイヤセンタ部に１個貼り付けられているが、タイヤ幅方向の異なる位置に複数個の加速度センサ２が貼り付けられてもよい。タイヤ幅方向に複数個の加速度センサ２を貼り付けることにより、接地長のタイヤ幅方向の分布を求めることができる。
また、図１に示すように、タイヤ周上に加速度センサ２が１つ設けられるが、複数個設けられてもよい。タイヤ周上に複数個の加速度センサを貼り付けることにより、タイヤ１回転中に複数回接地長を算出することができる。

図３は、本発明のタイヤの接地長算出方法の流れを説明するフローチャートである。
まず、車輪が回転しているか否かが判定される（ステップＳ１００）。車輪の回転の有無は、タイヤ取り付けハブ等に設けられた回転パルス計からの信号により判定され、所定の速度以上で回転するとき、車輪は回転していると判定される。極低回転で回転しているときの接地長の算出は不要である。

次に車輪が所定の速度以上で回転していると判定されたとき、接地長の算出が行われる（ステップＳ１１０）。接地長の算出のフローは、図４に細かく示されている。
まず、加速度データからタイヤ接地面のタイヤ踏み込み側の第１のピーク値およびタイヤ接地面の蹴り出し側の第２のピーク値が抽出される（ステップＳ１１１）。
第１のピーク値および第２のピーク値は、重力加速度Ｇ（１Ｇ）を基準（０）とした値をいう。

図５（ａ）は、水平な乾燥路面をタイヤが転動するときの加速度データである。転動するタイヤには、重力とタイヤ周方向の曲率半径に応じた遠心力が作用するが、タイヤの接地面は、水平な路面に接するので遠心力は作用せず重力のみが作用する。さらに、タイヤは負荷荷重を受けて撓むので、接地面の踏み込み側および蹴り出し側の近傍では、タイヤは大きく変形して撓んでいる。このため、加速度データには、接地面外では、遠心力と重力に対応した加速度の値が、接地面では重力のみの加速度の値が得られる。さらに、接地面の踏み込み側近傍と、蹴り出し側近傍には、タイヤの撓みによる変形に起因した加速度が付加される。
図５（ａ）では、タイヤの撓みによる変形に起因した加速度によって、踏み込み側の第１のピークと蹴り出し側の第２のピークが発生する。この第１のピークのピーク値Ｐ₁と蹴り出し側の第２のピークのピーク値Ｐ₂が抽出される。これらのピークは、加速度が重力加速度のみに低下する部分Ｑの前後の近傍で、最大値を持つ点として抽出することができる。
図５（ｂ）は、水平な面に水膜が形成された湿潤路面をタイヤが転動するときの加速度データである。このときも、加速度データから踏み込み側の第１のピーク値Ｐ₁と蹴り出し側の第２のピーク値Ｐ₂が抽出される。

次に、第１のピーク値Ｐ₁と第２のピーク値Ｐ₂の差分が予め設定されている許容範囲内か否かが判定される（ステップＳ１１２）。許容範囲内は、たとえば、第１のピーク値Ｐ₁と第２のピーク値Ｐ₂の平均値の０〜２０％の範囲にある値を許容限界として定めることができる。
本発明では、第１のピーク値Ｐ₁と第２のピーク値Ｐ₂の差分に限らず、第１のピーク値Ｐ₁と第２のピーク値Ｐ₂との比を上記差分の変わりに用いることができる。第１のピーク値Ｐ₁と第２のピーク値Ｐ₂との比を用いたときの許容範囲は、例えば、比が０．９〜１．１の範囲である。
第１のピーク値Ｐ₁と第２のピーク値Ｐ₂の差分が許容範囲内にある場合、第１の比率と第２の比率の値は、いずれも、５０〜１００％の範囲内のある値、例えば５０％に設定される（ステップＳ１１３）。なお、第１の比率及び第２の比率は、接地長を求めるときに用いる踏み込み側閾値と蹴り出し側閾値を設定するために用いられる。

次に、設定された第１の比率は第１のピーク値に乗算されることにより、踏み込み側閾値が得られ、設定された第２の比率は第２のピーク値に乗算されることにより、蹴り出し側閾値が得られる。設定された踏み込み側閾値および蹴り出し側閾値を用いて、加速度データが踏み込み側閾値および蹴り出し側閾値のそれぞれを横切る交点が求められる。この２つの交点間の時間長さを接地時間とし、この接地時間に、タイヤの既知の走行速度を乗算することにより、タイヤの接地長が算出される（ステップＳ１１７）。

このフローは、図５（ａ）に示すような、第１のピーク値Ｐ₁と第２のピーク値Ｐ₂の差分が許容範囲内にある場合のフローである。図５（ｂ）に示すように、第１のピーク値Ｐ₁と第２のピーク値Ｐ₂の差分が上記許容範囲から外れる場合を想定して、図４に示されるステップＳ１１４〜１１６が行われる。第１のピーク値Ｐ₁と第２のピーク値Ｐ₂の差分が許容範囲から外れる場合は、たとえば、湿潤路面を走行してハイドロプレーニングが発生している場合が挙げられる。

具体的には、ステップＳ１１２において、第１のピーク値Ｐ₁と第２のピーク値Ｐ₂の差分が許容範囲から外れる場合（Ｎｏの場合）、第１のピーク値Ｐ₁が第２のピーク値Ｐ₂に比べて大きいか否かが判定される（ステップＳ１１４）。
ここで、第１のピーク値Ｐ₁が第２のピーク値Ｐ₂に比べて大きい場合、図６（ａ）に示される模式図のように、第１の比率の値は５０％に、第２の比率の値は１０％に設定される（ステップＳ１１５）。本発明では、第１の比率の値は５０％に限定されず、５０％〜１００％の範囲の値に設定されることが好ましい。一方、第２の比率の値は１０％に限定されず、１〜２０％の範囲の値に設定されることが好ましい。少なくとも、第１の比率の値が第２の比率の値に比べて大きくなるように設定される。
一方、第２のピーク値Ｐ₂が第１のピーク値Ｐ₁に比べて大きい場合、図６（ｂ）に示される模式図のように、第１の比率の値は１０％に、第２の比率の値は５０％に設定される（ステップＳ１１６）。この場合、本発明では、第１の比率の値は１０％に限定されず、１％〜２０％の範囲の値に設定されることが好ましい。一方、第２の比率の値は５０％に限定されず、５０〜１００％の範囲の値に設定されることが好ましい。少なくとも、第２の比率の値が第１の比率の値に比べて大きくなるように設定される。

このようにして設定された第１の比率の値と第２の比率の値が、上述したステップＳ１１７で用いられ、踏み込み側閾値と蹴り出し側閾値とが定められ、接地長が算出される。
このように第１のピーク値Ｐ₁と第２のピーク値Ｐ₂の差分を用いて、接地長を算出するときの閾値を調整するのは、ハイドロプレーニングの発生時や制動力発生時や駆動力発生時においても接地長が適正に得ることができるためである。
特に、ハイドロプレーニングが発生しているとき、図５（ｂ）に示すような加速度データが得られる。これは、タイヤの踏み込み側から水膜がタイヤと路面間に進入して、タイヤ接地面が縮小している状態を示している。このときの状態において水平な路面と接する接地長は、乾燥路面を走行しているときの接地長に比べて短い。このため、第１のピーク値Ｐ₁が第２のピーク値Ｐ₂に比べて小さい場合、短くなった接地長が算出されるように、第１のピーク値Ｐ₁に乗算する第１の比率を小さくして、踏み込み側閾値を低くする。

こうして算出された接地長は、図３に戻って、ハイドロプレーニングの発生の有無の判定に用いられる（ステップＳ１２０）。
具体的には、第１のピーク値Ｐ₁と第２のピーク値Ｐ₂の差分が許容範囲からはずれ、第２のピーク値Ｐ₂が第１のピーク値Ｐ₁に対して高く、ステップＳ１１０で算出された接地長が、設定長さに比べ短いとき、ハイドロプレーニングが発生していると判定される（ステップＳ１２０）。上記設定長さは、同一の走行条件で乾燥路面を走行したときの接地長の１０〜７０％の範囲にある長さをいう。
ディスプレイ２４にハイドロプレーニングの発生を報知し警告する。接地長を比較するために用いる上記設定長さは、タイヤの走行速度と設定長さの対応関係が記録されているテーブルを参照して、設定されてもよい。
なお、上記乾燥路面を走行したときの接地長は、予めメモリ２０に記憶されていることが好ましい。

さらに、ハイドロプレーニングが発生していると判定したとき、車両の走行速度あるいはステアリングが制御される（ステップＳ１３０）。走行速度の低下はハイドロプレーニングを消滅させるために行われ、ステアリングの制御は、ハイドロプレーニングの発生によって車両の挙動が不安定になり制御不能となって衝突等を生じさせないようにするために行われる。走行速度の低下として、例えば、エンジンの回転数を低下させる、ブレーキを加える等により、発生したハイドロプレーニングの抑制のための制御を行う。また、ステアリングの制御として、ステアリング角度が±３０度の範囲を超えているとき、たとえば、強制的にステアリング角度を±３０度の範囲内に戻す制御を行う。あるいは、ハイドロプレーニングが発生したとき、タイヤのスリップ角が略０度になるようにステアリングを制御する。あるいは、ハイドロプレーニングが発生したとき、ステアリングにかかる負荷を上げて操舵を重くする等の制御をする。
一方、ハイドロプレーニングが発生していないと判定された場合、ステップＳ１１０に戻る。
このようにして、車輪が停止するまで（ステップＳ１４０）、接地長の算出と、ハイドロプレーニングの発生の有無の判定が続行される。

以上の説明では、接地長の算出方法を、ハイドロプレーニングの発生に適用する場合を説明したが、タイヤの接地中心が蹴り出し側に移動する制動状態の接地長の算出にも適用することができる。制動状態において、算出された接地長が、予め設定された長さよりも短くなったとき、スリップ率が低下するようにＡＢＳ（Antilocked Braking System）の制御ユニットに制御信号を与える。
一方、タイヤの接地中心が踏み込み側に移動する駆動状態では、図６（ａ）に示す加速度データになるので、ステップＳ１１５に示す方法により接地長を適切に求めることができる。この場合、算出された接地長が、駆動により予め設定された長さよりも短くなったとき、タイヤのスピンを防止するために、エンジン回転数を低下させる、あるいはブレーキをかける等のための制御信号を制御装置に与える。
このように、算出した接地長を用いて、ハイドロプレーニングの発生の有無の判定や、タイヤの制動状態や駆動状態の予測を行い、タイヤの接地面の状態を好ましい方向に制御することができる。

また、上記実施形態では、踏み込み側閾値および蹴り出し側閾値を加速度データが横切るときの交点を用いて接地長を算出したが、図７（ａ），（ｂ）に示すように、点Ａと点Ｒの対応する長さを接地長とすることもできる。具体的には、図７（ａ）に示すように、第１ピーク値Ｐ₁が第２のピーク値Ｐ₂に比べて大きい場合、点Ａは、上述した方法と同様に、第１ピーク値Ｐ₁に第１の比率５０％を乗算した値を踏み込み側閾値とし、加速度データと踏み込み側閾値との交点Ａを求める。
一方、蹴り出し側では、蹴り出し側閾値を横切る加速度データの交点を求める代わりに、加速度データが１Ｇ（重力加速度）となる最初の点Ｑから、所定の角度αで図７（ａ）に示すように傾斜した直線Ｌ₂を仮想したとき、この直線が加速度データと交わる交点Ｒを蹴り出し側の点として求める。

一方、図７（ｂ）に示すように、第２ピーク値Ｐ₂が第１のピーク値Ｐ₁に比べて大きい場合、点Ａは、上述した方法と同様に、第２ピーク値Ｐ₂に第２の比率５０％を乗算した値を蹴り出し側閾値とし、加速度データと蹴り出し側閾値との交点Ａを求める。
一方、踏み込み側では、踏み込み側閾値を横切る加速度データの交点を求める代わりに、加速度データが１Ｇ（重力加速度）となる最後の点Ｑから、所定の角度βで図７（ｂ）に示すように傾斜した直線Ｌ₄を仮想したとき、この直線が加速度データと交わる交点Ｒを踏み込み側の点として求める。

すなわち、第１のピーク値Ｐ₁と第２のピーク値Ｐ₂の差分または第１のピーク値Ｐ₁と第２のピーク値Ｐ₂との比が許容範囲からはずれ、第１のピーク値Ｐ₁が第２のピーク値Ｐ₂に対して高いとき、図７（ａ）に示すように、踏み込み側設定直線は、第１のピーク値Ｐ₁に第１の比率(図７（ａ）では、５０％)を乗算した一定の値を持つ直線Ｌ₁であり、蹴り出し側設定直線は、加速度データの値が踏み込側で重力加速度に最初になる点Ｑを通り、時間の経過方向に進むにつれて加速度が増加する方向に所定の角度αで傾斜した傾斜直線Ｌ₂である。
さらに、第２のピーク値Ｐ₂が第１のピーク値Ｐ₁に対して高いとき、図７（ｂ）に示すように、踏み込み側設定直線は、加速度データが蹴り出し側で重力加速度の値から離れる最後の点Ｑを通り、時間の経過と逆方向に進むにつれて加速度が増加する方向に所定の角度βで傾斜した傾斜直線Ｌ₄であり、蹴り出し側設定直線は、第２のピーク値Ｐ₂に第２の比率(図７（ｂ）では、５０％)を乗算した一定の値を持つ直線Ｌ₃である。
このとき、角度αと角度βは同じ値に設定されてもよいが、異なる値に設定されてもよい。また、角度α，βは、走行速度によって変化するように設定されてもよい。なお、角度αと角度βは、それぞれ１〜２０度の範囲内で設定することが好ましい。

〔実施例〕
このようなタイヤの接地長算出方法および装置を用いて接地長を求めた。水膜が形成された路面上を走行車両を走行させ（走行速度１００ｋｍ／ｈ）、スリップ率（駆動）と接地長を求めた。使用したタイヤのサイズは２０５／５５Ｒ１６であり、走行車両は２リッタークラスの乗用車を用いた。水膜の水深は１０ｍｍとした。
走行車両は一定走行速度で、一定の水深の水膜上を走行するため、スリップ率が大きくなるとは、タイヤと路面との接触部分に水膜がくさびのように入り込み、タイヤが路面と接触する接地長が短くなり、ハイドロプレーニングが発生し始めることをいう。
図８は、本発明により求めた左前輪の接地長とスリップ率との対応関係を示す図である。図８から明らかなように、接地長とスリップ率とは負の相関を持った線形関係を示し、スリップ率が高くなる程、接地長が短くなっている。これより、本発明により求めた接地長は、水膜上を走行するときのスリップ率変化に対する接地長の実際の変化とよく対応していることがわかる。したがって、本発明により求めた接地長は実際の接地長に近く、この接地長を用いて、接地長と比較する所定の長さを事前に定めることにより、ハイドロプレーニングの発生を有効に判別することができる、といえる。
このように、本発明のタイヤの接地長算出方法を用いて、適切かつ有効に接地長を求めることができることが確認できた。

以上、本発明のタイヤの接地長算出方法及び装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

本発明のタイヤの接地長算出装置の一例を示すブロック図である。図１のIIーII線断面図である。本発明に係るタイヤの接地長算出方法の流れの一例を示すフローチャートである。本発明に係るタイヤの接地長算出方法の主要のステップにおける詳細な流れを示すフローチャートである。（ａ）、（ｂ）は、図１に示す装置で得られる加速度の計測時系列データの例を示す図である。（ａ）、（ｂ）は、本発明に係るタイヤの接地長算出方法により行う接地長の算出を模式的に説明する図である。（ａ）、（ｂ）は、接地長の算出の別の例を模式的に説明する図である。本発明に係るタイヤの接地長算出方法により得られた接地長とスリップ率との関係を示す図である。

符号の説明

１タイヤ
１ａトレッド部
１ｂライナー部
２加速度センサ
１４信号処理部
１６演算部
１０タイヤの接地長算出装置

Claims

路面上をタイヤが転動する際のタイヤの接地長を算出する方法であって、
転動するタイヤのタイヤ周上における、ラジアル方向の加速度の計測時系列データを取得するステップと、
取得した計測時系列データから接地近傍の加速度データを抽出し、この加速度の計測時系列データの波形において、この波形から、この加速度の計測時系列データの波形の、タイヤ接地面のタイヤ踏み込み側の第１のピーク値およびタイヤ接地面の蹴り出し側の第２のピーク値を取り出し、この第１のピーク値と第２のピーク値に基づいて、接地長を定めるための踏み込み側閾値および蹴り出し側閾値を設定するステップと、
設定された前記踏み込み側閾値および前記蹴り出し側閾値を用いて、前記加速度の計測時系列データの波形が、前記踏み込み側設定閾値および蹴り出し側閾値のそれぞれを横切る交点を求めることにより、タイヤの接地長を算出するステップと、を有し、
前記第１のピーク値と前記第２のピーク値の差分または前記第１のピーク値と前記第２のピーク値との比が許容範囲内にあるとき、前記踏み込み側閾値を設定するために前記第１のピーク値に乗算する第１の比率と、前記蹴り出し側閾値を設定するために前記第２のピーク値に乗算する第２の比率は、同じ値となるように設定され、
前記第１のピーク値と前記第２のピーク値の差分または前記第１のピーク値と前記第２のピーク値との比が許容範囲からはずれ、前記第１のピーク値が前記第２のピーク値に対して高いとき、前記第１の比率の値に対して前記第２の比率の値は小さくなるように、前記第１の比率及び前記第２の比率は設定され、前記第２ピーク値が前記第１のピーク値に対して高いとき、前記第２の比率の値に対して前記第１の比率の値が小さくなるように、前記第１の比率および前記第２の比率は設定されることを特徴とするタイヤの接地長算出方法。
前記第１のピーク値と前記第２のピーク値の差分または前記第１のピーク値と前記第２のピーク値との比が許容範囲からはずれるときに設定される前記第１の比率の値および前記第２の比率の値のうち、高い方の値は前記第１のピーク値と前記第２のピーク値の差分または前記第１のピーク値と前記第２のピーク値との比が許容範囲内にあるときに設定される前記第１の比率の値および前記第２の比率の値と同一である請求項１に記載のタイヤの接地長算出方法。
前記第１のピーク値と前記第２のピーク値の差分または前記第１のピーク値と前記第２のピーク値との比が許容範囲からはずれ、前記第１のピーク値が前記第２のピーク値に対して高いとき、前記第１の比率には５０〜１００％の範囲の値が用いられ、前記第２の比率には１〜２０％の範囲の値が用いられ、前記第２ピーク値が前記第１のピーク値に対して高いとき、前記第１の比率には１〜２０％の範囲の値が用いられ、前記第２の比率には５０〜１００％の範囲の値が用いられる請求項２に記載のタイヤの接地長算出方法。
前記第１の比率および前記第２の比率は、タイヤの転動速度に応じて変化するように設定される請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤの接地長算出方法。
前記加速度の計測時系列データを取得するとき、加速度センサをタイヤ内周面に貼り付けて、あるいは、タイヤ内に埋設して前記加速度の計測時系列データを取得する請求項１〜４のいずれか１項に記載のタイヤの接地長算出方法。
前記路面は、水膜が形成された湿潤路面であり、
前記第１のピーク値と前記第２のピーク値の差分または前記第１のピーク値と前記第２のピーク値との比が許容範囲からはずれ、前記第２のピーク値が前記第１のピーク値に対して高く、算出される前記接地長が、乾燥路面を走行したときの接地長の１０〜７０％の範囲に設定された所定の長さに比べ短いとき、ハイドロプレーニングが発生していると判定するステップを、さらに有する請求項１〜５のいずれか１項に記載のタイヤの接地長算出方法。
さらに、ハイドロプレーニングが発生していると判定したとき、車両の走行速度あるいはステアリングを制御するステップを有する請求項６に記載のタイヤの接地長算出方法。
路面上をタイヤが転動する際のタイヤの接地長を算出する方法であって、
転動するタイヤのタイヤ周上における、ラジアル方向の加速度の計測時系列データを取得するステップと、
取得した計測時系列データから接地近傍の加速度データを抽出し、この加速度の計測時系列データの波形から、この加速度の計測時系列データの波形の、タイヤ接地面のタイヤ踏み込み側の第１のピーク値およびタイヤ接地面の蹴り出し側の第２のピーク値を取り出し、この第１のピーク値と第２のピーク値に基づいて、接地長を定めるための踏み込み側設定直線および蹴り出し側設定直線を設定するステップと、
設定された前記踏み込み側設定直線および前記蹴り出し側設定直線を用いて、前記加速度の計測時系列データの波形が前記踏み込み側設定直線および蹴り出し側設定直線のそれぞれを横切る交点を求めることにより、タイヤの接地長を算出するステップと、を有し、
前記第１のピーク値と前記第２のピーク値の差分または前記第１のピーク値と前記第２のピーク値との比が許容範囲からはずれ、前記第１のピーク値が前記第２のピーク値に対して高いとき、前記踏み込み側設定直線は、前記第１のピーク値に第１の比率を乗算した一定の値を持つ直線であり、前記蹴り出し側設定直線は、加速度の計測時系列データの値が踏み込側で重力加速度に最初になる点を通り、時間の経過方向に進むにつれて加速度が増加する方向に所定角度で傾斜した傾斜直線であり、
前記第１のピーク値と前記第２のピーク値の差分または前記第１のピーク値と前記第２のピーク値との比が許容範囲からはずれ、前記第２のピーク値が前記第１のピーク値に対して高いとき、前記踏み込み側設定直線は、加速度の計測時系列データが蹴り出し側で重力加速度の値から離れる最後の点を通り、時間の経過の逆方向に進むにつれて加速度が増加する方向に所定角度で傾斜した傾斜直線であり、前記蹴り出し側設定直線は、前記第２のピーク値に第２の比率を乗算した一定の値を持つ直線であることを特徴とするタイヤの接地長算出方法。
路面上をタイヤが転動する際のタイヤの接地長を算出する装置であって、
転動するタイヤのタイヤ周上における、ラジアル方向の加速度の計測時系列データを取得する取得部と、
取得した計測時系列データから接地近傍の加速度データを抽出し、この加速度の計測時系列データの波形から、この加速度の計測時系列データの波形の、タイヤ接地面のタイヤ踏み込み側の第１のピーク値およびタイヤ接地面の蹴り出し側の第２のピーク値を取り出し、この第１のピーク値と第２のピーク値に基づいて、接地長を定めるための踏み込み側閾値および蹴り出し側閾値を設定する設定部と、
設定された前記踏み込み側閾値および前記蹴り出し側閾値を用いて、前記加速度の計測時系列データの波形が、前記踏み込み側閾値および蹴り出し側閾値のそれぞれを横切る交点を求めることにより、タイヤの接地長を算出する算出部と、を有し、
前記踏み込み側閾値は、前記第１のピーク値に第１の比率を乗算した値であり、前記蹴り出し側閾値は、前記第２のピーク値に第２の比率を乗算した値であり、
前記第１のピーク値と前記第２のピーク値の差分または前記第１のピーク値と前記第２のピーク値との比が許容範囲内にあるとき、前記第１の比率と前記第２の比率は同じ値であり、
前記第１のピーク値と前記第２のピーク値の差分または前記第１のピーク値と前記第２のピーク値との比が許容範囲からはずれ、前記第１のピーク値が前記第２のピーク値に対して高いとき、前記第１の比率の値に対して前記第２の比率の値は小さくなるように、前記第１の比率及び前記第２の比率は設定され、前記第２ピーク値が前記第１のピーク値に対して高いとき、前記第２の比率の値に対して前記第１の比率の値が小さくなるように、前記第１の比率および前記第２の比率は設定されることを特徴とするタイヤの接地長算出装置。
路面上をタイヤが転動する際のタイヤの接地長を算出する装置であって、
転動するタイヤのタイヤ周上における、ラジアル方向の加速度の計測時系列データを取得する取得部と、
取得した計測時系列データから接地近傍の加速度データを抽出し、この加速度の計測時系列データの波形から、この加速度の計測時系列データの波形の、タイヤ接地面のタイヤ踏み込み側の第１のピーク値およびタイヤ接地面の蹴り出し側の第２のピーク値を取り出し、この第１のピーク値と第２のピーク値に基づいて、接地長を定めるための踏み込み側設定直線および蹴り出し側設定直線を設定する設定部と、
設定された前記踏み込み側設定直線および前記蹴り出し側設定直線を用いて、前記加速度の計測時系列データの波形が、前記踏み込み側設定直線および蹴り出し側設定直線のそれぞれを横切る交点を求めることにより、タイヤの接地長を算出する算出部と、を有し、
前記第１のピーク値と前記第２のピーク値の差分または前記第１のピーク値と前記第２のピーク値との比が許容範囲からはずれ、前記第１のピーク値が前記第２のピーク値に対して高いとき、前記踏み込み側設定直線は、前記第１のピーク値に第１の比率を乗算した一定の値を持つ直線であり、前記蹴り出し側設定直線は、加速度の計測時系列データの値が踏み込側で重力加速度に最初になる点を通り、時間の経過方向に進むにつれて加速度が増加する方向に所定角度で傾斜した傾斜直線であり、
前記第１のピーク値と前記第２のピーク値の差分または前記第１のピーク値と前記第２のピーク値との比が許容範囲からはずれ、前記第２のピーク値が前記第１のピーク値に対して高いとき、前記踏み込み側設定直線は、加速度の計測時系列データが蹴り出し側で重力加速度の値から離れる最後の点を通り、時間の経過の逆方向に進むにつれて加速度が増加する方向に所定角度で傾斜した傾斜直線であり、前記蹴り出し側設定直線は、前記第２のピーク値に第２の比率を乗算した一定の値を持つ直線であることを特徴とするタイヤの接地長算出装置。