JP7425579B2 - タイヤ摩耗量推定システム、タイヤ摩耗量推定プログラム及びタイヤ摩耗量推定方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤのトレッド部の摩耗状態を推定するタイヤ摩耗量推定システム、タイヤ摩耗量推定プログラム及びタイヤ摩耗量推定方法に関する。

従来、リムホイールに組み付けられた空気入りタイヤ（タイヤ）の内側面に取り付けられた加速度センサを用いて、タイヤ径方向の加速度（つまり、遠心力相当）を検出し、検出した加速度の時系列波形と、当該時系列波形を微分した波形とに基づいて、タイヤ、具体的には、トレッド部の摩耗量を推定する技術が知られている（特許文献１）。この技術は、トレッド部が摩耗するに連れて、接地時におけるトレッド部の変形速度が変化することに着目したものである。

特開2016-190615号公報

上述したタイヤの摩耗量を推定する技術は、タイヤ径方向における加速度を利用しているため、タイヤが装着された車両が低速走行（例えば、40km/h程度）主体の場合、推定精度が低下する問題がある。

具体的には、低速の場合、タイヤ径方向の加速度（遠心力）が低下し、信号対雑音比（S/N）が悪化する。このため、トレッド部の変形速度の変化を正確に検出することが難しくなり、摩耗量の推定精度が低下する。

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、低速走行が主体であっても、高い摩耗量の推定精度を達成し得るタイヤ摩耗量推定システム、タイヤ摩耗量推定プログラム及びタイヤ摩耗量推定方法の提供を目的とする。

本開示の一態様は、タイヤ（空気入りタイヤ10）の内側面または内部に設けられた歪みセンサ（歪みセンサ115）から出力される歪み信号を取得する歪み信号取得部（信号取得部123）と、前記歪みセンサと対応するトレッド部の接地領域（接地領域Ac）の路面からの蹴り出しのタイミングに出力される前記歪み信号と、前記歪み信号の基準値とに基づいて、前記タイヤのトレッド部の摩耗状態を推定する摩耗推定部（摩耗推定部125）とを備えるタイヤ摩耗量推定システム（タイヤ摩耗量推定システム100）である。

本開示の一態様は、タイヤの内側面または内部に設けられた歪みセンサから出力される歪み信号を取得する歪み信号取得処理と、前記歪みセンサと対応するトレッド部の接地領域の路面からの蹴り出しのタイミングに出力される前記歪み信号と、前記歪み信号の基準値とに基づいて、前記タイヤのトレッド部の摩耗状態を推定する摩耗推定処理とをコンピュータに実行させるタイヤ摩耗量推定プログラムである。

本開示の一態様は、タイヤの内側面または内部に設けられた歪みセンサから出力される歪み信号を取得するステップと、前記歪みセンサと対応するトレッド部の接地領域の路面からの蹴り出しのタイミングに出力される前記歪み信号と、前記歪み信号の基準値とに基づいて、前記タイヤのトレッド部の摩耗状態を推定するステップとを含むタイヤ摩耗量推定方法である。

上述したタイヤ摩耗量推定システム、タイヤ摩耗量推定プログラム及びタイヤ摩耗量推定方法によれば、低速走行が主体であっても、高い摩耗量の推定精度を達成し得る。

図１は、タイヤ摩耗量推定システム100の全体概略構成図である。 図２は、タイヤ摩耗量推定システム100の機能ブロック構成図である。 図３は、歪みセンサ115が設けられた空気入りタイヤ10と、歪みセンサ115による歪み信号の出力例を示す図である。 図４は、空気入りタイヤ10の新品時における歪み信号の出力例を示す図である。 図５は、空気入りタイヤ10の摩耗時における歪み信号の出力例を示す図である。 図６は、タイヤ摩耗量推定システム100による空気入りタイヤ10（トレッド部20）の摩耗量の推定動作フローを示す図である。 図７は、変更例に係るタイヤ摩耗量推定システム100の全体概略構成図である。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。なお、同一の機能や構成には、同一または類似の符号を付して、その説明を適宜省略する。

（１）タイヤ摩耗量推定システムの全体概略構成
図１は、本実施形態に係るタイヤ摩耗量推定システム100の全体概略構成図である。図１に示すように、タイヤ摩耗量推定システム100は、センサユニット110及び処理装置120を含む。

センサユニット110は、空気入りタイヤ10のトレッド部20内側に設けられる。

図１では、リムホイール90に組み付けられた空気入りタイヤ10のタイヤ幅方向に沿った断面形状が示されている。トレッド部20は、車両（不図示）に装着された空気入りタイヤ10が路面R（図１において不図示、図４参照）を転動する際に路面Rと接する部分であり、トレッド部20には、車両の種別及び要求される性能に応じたトレッドパターンが形成される。

なお、図１では、１本の空気入りタイヤ10のみが示されているが、センサユニット110は、車両に装着されるそれぞれの空気入りタイヤに設けられることが好ましい。但し、センサユニット110は、必ずしも車両に装着される全ての空気入りタイヤに設けられていなくても構わない。

本実施形態では、センサユニット110は、空気入りタイヤ10の内側面に設けられる。具体的には、センサユニット110は、リムホイール90に組み付けられた空気入りタイヤ10の内部空間に充填された空気などの気体の漏れを防止するインナーライナー（不図示）の表面に取り付けられる。

なお、センサユニット110は、必ずしも空気入りタイヤ10の内側面に設けられていなくても構わない。例えば、センサユニット110の一部または全部は、空気入りタイヤ10内部に埋設されてもよい。

また、本実施形態では、センサユニット110は、トレッド部20のタイヤ幅方向における中央部分に設けられる。なお、センサユニット110は、トレッド部20以外の場所、例えば、タイヤサイド部30に設けられてもよい。また、本実施形態では、センサユニット110は、タイヤ周方向において一つ設けられているが、タイヤ周方向において複数のセンサユニット110が設けられてもよい。

センサユニット110は、後述するように、歪みセンサを含む各種センサ、バッテリ及び無線通信機能などを備える。

処理装置120は、センサユニット110との無線による通信を実現し、センサユニット110から出力された信号を取得する。処理装置120は、プロセッサ、メモリ、及びアンテナなどを含む通信モジュールなどのハードウェアによって実現される。

なお、処理装置120は、通常、空気入りタイヤ10が装着される車両に設けられる。また、この場合、処理装置120は、車両に搭載されている電子制御ユニット（ECU）によって実現されてもよい。或いは、処理装置120は、車両ではなく、無線通信ネットワークを介して接続されるサーバコンピュータ（ネットワーククラウドと表現されてもよい）上において実現されてもよい。

（２）タイヤ摩耗量推定システムの機能ブロック構成
図２は、タイヤ摩耗量推定システム100の機能ブロック構成図である。具体的には、図２は、センサユニット110及び処理装置120の機能ブロック構成図である。

（２．１）センサユニット110
図２に示すように、センサユニット110は、内圧センサ111、温度センサ113、歪みセンサ115及び通信部117を備える。

内圧センサ111は、リムホイール90に組み付けられた空気入りタイヤ10の内圧（空気圧）を検出する。温度センサ113は、トレッド部20内側面の温度を検出する。

なお、センサユニット110は、内圧センサ111及び温度センサ113を備えていなくても構わない。或いは、センサユニット110は、加速度センサを備えてもよい。

歪みセンサ115は、トレッド部20において発生する歪み（strain）を検出する。具体的には、歪みセンサ115は、タイヤ周方向における歪みを検出する。

上述したように、センサユニット110は、空気入りタイヤ10、具体的には、トレッド部20の内側面（或いは空気入りタイヤ10の内部）に設けられており、歪みセンサ115もトレッド部20の内側面（或いは空気入りタイヤ10の内部）に設けられる。

具体的には、歪みセンサ115は、トレッド部20が路面Rと接する際に発生する歪み（曲げモーメント）の量を検出できる。

タイヤ側面視において円弧状のトレッド部20は、空気入りタイヤ10が転動して路面Rに接すると、荷重によって略直線状に変形する。具体的には、タイヤ周方向における特定のトレッド部20の位置に着目すると、トレッド部20は、路面Rへの踏み込みタイミングにおいて、曲げ変形が発生し、路面Rとの接地状態では、略直線状に変形する。また、路面Rからの蹴り出しタイミングにおいて再び曲げ変形が発生し、その後、元に円弧状の形状に復帰する。

つまり、トレッド部20の路面Rへの踏み込みとは、タイヤ周方向におけるトレッド部20の所定位置が、トレッド部20の転動によって路面Rと接するタイミングと解釈されてよい。また、トレッド部20の路面Rからの蹴り出しとは、タイヤ周方向におけるトレッド部20の所定位置が、トレッド部20の転動によって路面Rから離れるタイミングと解釈されてよい。

本実施形態では、歪みセンサ115が検出する歪みとは、一般的に解釈されるように、荷重を受けたときの変形量Δｌをもとの長さｌで除したもの（Δｌ／ｌ）と対応し得る。実際には、歪みセンサ115は、マイクロ歪み（με）に対応する電圧（単位：mV）を出力できる。

なお、歪みセンサ115が検出する歪み量は、曲げ量（bend）と解釈されてもよい。また、歪みセンサ115は、例えば、圧電式のセンサによって構成し得るが、名称は、歪みセンサと呼ばれてもよいし、歪みゲージと呼ばれてもよい。また、歪みセンサ（ゲージ）を構成する素子数及びゲージ長は、特に限定されない。

通信部117は、処理装置120との無線通信を実行する。通信部117による無線通信方式は、特に限定されない。例えば、通信方式としては、TPMS（tire pressure monitoring system）などに用いられている周波数（UHFなど）を利用する方式や、近距離無線通信の規格に沿った方式が挙げられる。

通信部117は、内圧センサ111、温度センサ113及び歪みセンサ115から出力された信号（電圧など）を、所定の変調方式に従って変調し、無線信号を介して処理装置120に送信する。また、通信部117は、必要に応じて、処理装置120から無線信号を介して送信された制御データなどを内圧センサ111、温度センサ113及び歪みセンサ115に送信するようにしてもよい。

バッテリ119は、内圧センサ111、温度センサ113及び歪みセンサ115の動作に必要な電力を供給する。具体的には、バッテリ119の種類は特に限定されないが、センサユニット110を長時間（例えば、１年以上）に亘って連続駆動可能な一次電池などによって構成されることが好ましい。

（２．２）処理装置120
図２に示すように、処理装置120は、通信部121、信号取得部123、摩耗推定部125及び出力部127を備える。

通信部121は、センサユニット110との無線通信を実行する。通信部117と同様に、通信部121による無線通信方式は、特に限定されない。また、通信部121は、空気入りタイヤ10が装着されている車両のECUなどの制御装置、或いは無線通信ネットワークを介した当該車両外との通信を実行できる。

信号取得部123は、センサユニット110を構成するセンサ群から出力された信号を取得する。具体的には、信号取得部123は、内圧センサ111、温度センサ113及び歪みセンサ115から出力された信号を取得する。

特に、本実施形態では、信号取得部123は、歪みセンサ115から出力される歪み信号を取得する。本実施形態において、信号取得部123は、歪み信号取得部を構成する。

具体的には、信号取得部123は、歪みセンサ115が検出したマイクロ歪み（με）に対応する電圧値を、歪み信号として取得する。なお、歪みセンサ115或いは通信部117が対応している場合など、可能であれば、信号取得部123は、μεを歪み信号として直接取得してもよい。

摩耗推定部125は、信号取得部123によって取得された歪み信号（με）を用いて、トレッド部20の摩耗状態を推定する。摩耗推定部125によって推定されるトレッド部20の摩耗状態とは、典型的には、トレッド部20の摩耗量（単位：mm）が挙げられるが、トレッド部20に形成されている溝部の残量（溝残量）、空気入りタイヤ10の新品時を基準とした摩耗率などであってもよい。或いは、空気入りタイヤ10が摩耗による使用限界を迎えるまでの推定走行可能距離（または時間）であってもよい。

本実施形態では、摩耗推定部125は、歪みセンサ115と対応するトレッド部20の接地領域Ac（図３参照）の路面Rからの蹴り出しのタイミングに出力される歪み信号（Bo）と、当該歪み信号の基準値とに基づいて、トレッド部20の摩耗状態を推定する。

具体的には、摩耗推定部125は、当該基準値として、接地領域Acの路面への踏み込みのタイミングに出力される歪み信号（Bi）を用いることができる。

或いは、摩耗推定部125は、当該基準値として、トレッド部20の摩耗状態の推定開始時において接地領域Acの路面からの蹴り出しのタイミングに出力される歪み信号（Bo(n)）を用いることもできる。なお、トレッド部20の摩耗状態の推定開始時とは、典型的には、空気入りタイヤ10の新品時であるが、ある程度の距離以上に亘って使用され、トレッド部20の摩耗がある程度進展した空気入りタイヤ10を対象して、さらにトレッド部20の摩耗状態の推定を開始する場合も含まれる。

摩耗推定部125は、接地領域Acの路面Rからの蹴り出しのタイミングに出力される歪み信号（Bo(w)）と当該基準値との差分、或いはBo(w)と当該基準値との比率に基づいて、トレッド部20の推定摩耗量を決定することができる。

例えば、摩耗推定部125は、接地領域Acの路面Rからの蹴り出しのタイミングに出力される歪み信号（Bo(w)）の値と、トレッド部20の摩耗状態の推定開始時において接地領域Acの路面からの蹴り出しのタイミングに出力される歪み信号（Bo(n)）との差分に基づいて、トレッド部20の摩耗量などの摩耗状態を推定できる。

或いは、摩耗推定部125は、接地領域Acの路面Rからの蹴り出しのタイミングに出力される歪み信号（Bo(w)）の値と、トレッド部20の摩耗状態の推定開始時において接地領域Acの路面からの蹴り出しのタイミングに出力される歪み信号（Bo(n)）との比率に基づいて、トレッド部20の摩耗量などの摩耗状態を推定できる。

このように、摩耗推定部125は、Bo(w)と基準値との差分（例えば、Bo(w)-Bo(n)）、またはBo(w)と基準値との比率（例えば、Bo(w)/Bo(n)）などに基づいて、トレッド部20の推定摩耗量を決定する。

摩耗推定部125は、当該差分または当該比率と、摩耗量（または残溝量）と対応付けておくことによって、トレッド部20の推定摩耗量を決定する。

また、摩耗推定部125は、空気入りタイヤ10の新品時における歪み信号（Bo(n)）の値と、上述した基準値との比率を用いて、トレッド部20の推定摩耗量を調整してもよい。

例えば、摩耗推定部125は、空気入りタイヤ10の新品時における歪み信号の値に基づいて、Bo(n)とBi(n)との比率を調整する。具体的には、摩耗推定部125は、空気入りタイヤ10の新品時における歪み信号に基づくBo(n)/Bi(n)の値が、1以外の場合でも、「1」に調整する（このような処理を「オフセット処理」と呼ぶ）。

なお、実際には、摩耗推定部125は、処理装置120と通信を実行するセンサユニット110の数、つまり、車両に装着される空気入りタイヤ10の本数分の新品時における歪み信号に基づいて、Bo(n)/Bi(n)の値を全て「1」に調整する。

摩耗推定部125は、空気入りタイヤ10の新品時における当該比率と、空気入りタイヤ10が一定距離の走行に供され、摩耗した状態における当該比率とに基づいて、トレッド部20の推定摩耗量を決定する。

なお、空気入りタイヤ10の新品時におけるオフセット処理の具体例については、さらに後述する。

また、摩耗推定部125は、信号取得部123によって取得された歪み信号の時系列波形を用いた機械学習を実行してもよい。具体的には、摩耗推定部125は、歪み信号のピーク値に関する特徴量を用いて、摩耗量を目的変数とした機械学習を実行することによって、摩耗推定モデルを作成することができる。

歪み信号のピーク値に関する特徴量とは、例えば、空気入りタイヤ10の踏み込みタイミング及び蹴り出しタイミングの歪み信号のピーク値の比率または差分、或いは空気入りタイヤ10の新品時及び摩耗推定時における蹴り出しタイミングの歪み信号のピーク値の比率または差分などが挙げられる。つまり、摩耗推定部125は、「トレッド部20の摩耗量」を目的変数とし、「歪み信号の時系列波形の蹴り出し側のピークの大きさに関する指標値」を説明変数として、機械学習を実行し得る。なお、指標値は、上述した基準値に対する蹴り出しのタイミングに出力される歪み信号（με）のピークに関する値（比率または差分）であれば、何れでもよい。

また、当該特徴量は、１回（１回転）分の時系列波形の基づいて推定してもよいし、複数回分の時系列波形に基づいて、平均、中央値及び異常値処理などの統計的手法を施すことによって、トレッド部20の摩耗状態の推定精度を高めてもよい。なお、当該特徴量は、空気入りタイヤ10の種類（内部構造、トレッドパターンなど）及びタイヤサイズによって異なり得るため、当該種類及びタイヤサイズ別に機械学習が実行されることが好ましい。このような機械学習を進めることによって、例えば、これまでにない新たなタイヤサイズの場合でも、高精度なトレッド部20の摩耗状態の推定が可能となり得る。

さらに、当該指標値（特徴量）は、荷重、速度、温度及び内圧などによって変化し得るため、摩耗推定部125は、内圧センサ111または温度センサ113（或いは加速度センサ）から出力される信号と、歪み信号とを組み合わせることによって、トレッド部20の摩耗状態の推定精度を高めてもよい。

また、摩耗推定部125は、機械学習を実行することによって得られた学習モデル（摩耗推定モデル）を用いて、上述した摩耗状態の推定を補完または代替してもよい。

出力部127は、摩耗推定部125によって推定されたトレッド部20の摩耗状態に関する情報を出力する。具体的には、出力部127は、トレッド部20の摩耗量、溝残量、空気入りタイヤ10の新品時を基準とした摩耗率、及びまたは使用限界を迎えるまでの走行可能距離（または時間）を出力できる。

例えば、出力部127は、摩耗量（或いは摩耗率）が閾値を超えたこと、または残溝量、走行可能距離（または時間）が閾値を下回ることを示す警告（アラート）を、車両に設けられている表示装置に表示したり、音声ガイダンス及び／または警報音によって報知したりすることができる。

なお、出力部127は、内圧センサ111及び温度センサ113からの信号に基づいて、内圧または温度に関する情報または警告を表示または報知してもよい。

（３）タイヤ摩耗量推定システムの動作
次に、タイヤ摩耗量推定システム100の動作について説明する。具体的には、タイヤ摩耗量推定システム100によるトレッド部20の摩耗量の推定動作について説明する。

（３．１）歪み信号の出力例
図３は、歪みセンサ115が設けられた空気入りタイヤ10と、歪みセンサ115による歪み信号の出力例を示す。具体的には、図３は、空気入りタイヤ10（トレッド部20）の内側面に設けられた歪みセンサ115によって検出されたマイクロ歪み（με）の時系列波形の例を示す。

図３に示すように、空気入りタイヤ10が路面Rを進行方向に沿って転動すると、歪みセンサ115が設置されているトレッド部20の接地領域Acも路面Rと接する。

トレッド部20の内側面の一部である接地領域Acは、路面Rへの踏み込みタイミングにおいて、圧縮応力を受ける。この結果、接地領域Acには、圧縮方向（図中の「＋」方向）の歪みであるBiが発生する。なお、本実施形態では、歪みセンサ115は、タイヤ周方向における歪みを検出する。

その後、接地領域Acと対向するトレッド部20の領域が路面Rと接することによって、接地領域Acは、引張応力を受ける。この結果、接地領域Acには、引張方向（図中の「－」方向）の歪みが発生する。さらに、その後、接地領域Acには、路面Rからの蹴り出しタイミングにおいて、再び、圧縮方向の歪みであるBoが発生する。

上述したように、踏み込みタイミングの歪みをBiと表記し、蹴り出しタイミングにの歪みをBoと表記する。また、空気入りタイヤ10の新品時における歪みをBo(n), Bi(n)、空気入りタイヤ10の使用過程における任意の時点（つまり、摩耗状態の推定時）における歪みをBo(w), Bi(w)と表記する。

図４は、空気入りタイヤ10の新品時における歪み信号の出力例を示す。図５は、空気入りタイヤ10の摩耗時における歪み信号の出力例を示す。

図４に示すように、空気入りタイヤ10の新品時におけるBi(n)及びBo(n)の値（με）は、概ね同様である。

また、図５に示すように、空気入りタイヤ10の摩耗時におけるBi(w)の値は、Bi(n)の値と大きく変わらない。一方、Bo(w)の値は、Bo(n)の値よりも明確に小さくなっている。

タイヤ摩耗量推定システム100は、このようなトレッド部20の内側面の蹴り出しタイミングにおける歪み（Bo(w)）のピーク値が、摩耗進展によって減少する特徴を利用して、トレッド部20の摩耗状態を推定する。

（３．２）摩耗量の推定動作フロー
図６は、タイヤ摩耗量推定システム100による空気入りタイヤ10（トレッド部20）の摩耗量の推定動作フローを示す。

図６に示すように、タイヤ摩耗量推定システム100、本実施形態では、処理装置120は、歪み信号（με）の時系列波形を取得する（S10）。より具体的には、処理装置120は、図５に示したような（με）の時系列波形を取得する。

なお、上述したように、本実施形態では、センサユニット110は、タイヤ周方向において１つのみ設けられていており、処理装置120は、空気入りタイヤ10の１回転毎に、図５に示したような踏み込みタイミング及び蹴り出しタイミングの歪み信号のピーク値（Bi, Bo）を有する時系列波形を取得する。

処理装置120は、図５に示したような１つの時系列波形を取得して摩耗量を推定してもよいが、上述したように、複数回分の時系列波形を取得して摩耗量を推定することが好ましい。また、空気入りタイヤ10が装着されている車両の加減速時は、歪み信号に混入するノイズが多くなるため、車速の変化が小さい状態において取得した時系列波形を用いることが好ましい。

処理装置120は、取得した時系列波形を用いて、蹴り出しタイミングの歪み信号のピーク値（Bo(w)）を検出する（S20）。具体的には、処理装置120は、蹴り出しタイミングの歪み信号のピークに相当する歪みセンサ115からの出力（電圧）値に基づいて、蹴り出しタイミングののピークμεを検出する。

処理装置120は、検出したBo(w)と、基準値とを比較する（S30）。具体的には、処理装置120は、基準値として、踏み込みタイミングの歪み信号のピーク値（Bi(n)またはBi(w)）、或いは、空気入りタイヤ10の新品時（または摩耗状態の推定開始時）における蹴り出しタイミングの歪み信号のピーク値（Bo(n)）を用いることができる。

処理装置120は、検出したBo(w)と、上述した何れかの基準値とを用いて、トレッド部20の摩耗量を推定する（S40）。

具体的には、処理装置120は、Bo(w)と基準値との差分、或いはBo(w)と基準値との比率に基づいてトレッド部20の摩耗量を推定することができる。

より、具体的には、処理装置120は、以下の何れかに基づいてトレッド部20の摩耗量を推定することができる。

・Bo(n)-Bi(n)（踏み込みと蹴り出しとのμεの差分を用いる）
・Bo(w)-Bo(n)（新品時と摩耗時との蹴り出し側μεの差分を用いる）
・Bo(w)/Bo(n)（新品時と摩耗時との蹴り出し側μεの比率を用いる）
なお、差分の計算では、減数と被減数とを入れ替えてもよいし、比率の計算では、分子と分母とを入れ替えてもよい。また、図３に示したように、Bi及びBoは、Baselineを基準とした相対値としているが、歪み信号（με）の絶対量（図３のBi_ABS, Bo_ABS,）を用いてもよい。

また、上述したように、処理装置120は、トレッド部20の摩耗量だけでなく、またはトレッド部20の摩耗量に代えて、他のパラメータ、具体的には、溝残量、空気入りタイヤ10の新品時を基準とした摩耗率、及びまたは使用限界を迎えるまでの走行可能距離（または時間）を推定してもよい。

なお、推定走行可能距離（または時間）を推定する場合、処理装置120は、必要に応じて、車両のECU側から積算走行距離、時間などの情報を取得してもよい。

処理装置120は、推定した摩耗量に基づいて、アラートが必要か否かを判定する（S50）。具体的には、処理装置120は、当該摩耗量（或いは摩耗率）が閾値を超えるか否かを判定する。或いは、処理装置120は、上述した残溝量、走行可能距離（または時間）が閾値を下回るか否かを判定してもよい。

推定した摩耗量（或いは摩耗率）が閾値を超える（残溝量、走行可能距離（または時間）が閾値を下回る）場合、処理装置120は、アラートを出力する（S60）。

具体的には、処理装置120は、当該アラートを、車両に設けられている表示装置に表示したり、音声ガイダンス及び／または警報音によって報知したりすることができる。

（３．３）歪み信号値のオフセット処理
上述したように、タイヤ摩耗量推定システム100（処理装置120）は、蹴り出しタイミングの歪み信号（Bo(w)）などを用いてトレッド部20の摩耗量を推定することができるが、次に示すようなオフセット処理を実行することによって、摩耗量の推定精度を高めてもよい。

オフセット処理前では、空気入りタイヤ10の個体差などによって、どうしてもμεにばらつきが生じる。このため、オフセット処理を実行せずに摩耗量を推定すると、摩耗が進展したことは推定できるが、具体的な摩耗量（mm）及び残溝量（mm）を高精度に推定することには限界がある。

そこで、上述したようなBo(w)と基準値との比率を用いて空気入りタイヤ10の新品時における歪み信号の比率を調整する。例えば、空気入りタイヤ10の新品時における歪み信号（Bo(n)）に基づくBo(n)/Bi(n)の値を「1」に調整する。

このようなオフセット処理を実行しつつ、Bo(w)と基準値との差分を用いる場合、処理装置120は、以下の計算式に基づいてトレッド部20の摩耗量を推定することができる。

｛Bo(n)-Bi(n)｝-｛Bo(w)/Bi(w)｝
また、このようなキャリブレーションを実行しつつ、Bo(w)と基準値との比率を用いる場合、処理装置120は、以下の計算式に基づいてトレッド部20の摩耗量を推定することができる。

Bo(n)/Bi(n)-Bo(w)/Bi(w)
（４）作用・効果
上述した実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。具体的には、タイヤ摩耗量推定システム100によれば、歪みセンサ115の接地領域Acの路面Rからの蹴り出しのタイミングに出力される歪み信号（Bo）と、当該歪み信号の基準値（BiまたはBo(n)）とに基づいて、トレッド部20の摩耗状態を推定できる。

このような歪み信号は、空気入りタイヤ10が装着されている車両の走行速度に関わらず、同様の傾向を示すため、車両が低速走行（例えば、40km/h程度）主体の場合でも、トレッド部20の摩耗量を高い精度で推定できる。

すなわち、タイヤ摩耗量推定システム100によれば、空気入りタイヤ10が装着されている車両が低速走行主体であっても、高い摩耗量の推定精度を達成し得る。

なお、従来の加速度の時系列波形に基づく摩耗状態の推定アルゴリズムを、歪み信号の時系列波形にそのまま適用することは難しい。歪みセンサ115は、加速度センサと比較すると感度が良いため、路面Rの凹凸を拾ってしまい、接地領域Acの接地時における引張側のピークの分散が大きくなり、踏み込み（蹴り出し）タイミングのピークと、接地時のピークの間の勾配である摩耗特徴量との分散も大きくなるためである。

本実施形態では、時系列波形に基づく摩耗状態の推定アルゴリズムとは異なり、トレッド部20の内側面の蹴り出しタイミングにおける歪み（Bo(w)）のピーク値が、摩耗進展によって減少する特徴を見出し、当該特徴に基づいてトレッド部20の摩耗状態を推定するものである。

本実施形態では、タイヤ摩耗量推定システム100は、歪み信号の基準値として、踏み込みタイミングの歪み信号（Bi(n)またはBi(w)）、或いは摩耗状態の推定開始時（新品時など）において蹴り出しタイミングに出力される歪み信号（Bo(n)）を用いることができる。

このため、空気入りタイヤ10の種類またはサイズなどに応じた適切な基準値を適用することによって、摩耗状態の推定精度をさらに高め得る。

本実施形態では、タイヤ摩耗量推定システム100は、蹴り出しのタイミングに出力される歪み信号（Bo(w)）と当該基準値（Bi(n), Bi(w), Bo(n)）との差分、或いはBo(w)と当該基準値との比率に基づいて、トレッド部20の推定摩耗量を決定することができる。

このため、空気入りタイヤ10の種類またはサイズなどに応じた適切な推定摩耗量の決定方法を適用することによって、摩耗状態の推定精度をさらに高め得る。特に、Bo(w)と当該基準値との比率を用いた場合、歪みセンサ115及び空気入りタイヤ10の個体差、及び内圧のばらつきなどによる推定精度の低下の防止し得る。

本実施形態では、タイヤ摩耗量推定システム100は、空気入りタイヤ10の新品時における歪み信号（Bo(n)）の値と、当該基準値との比率を用いて、トレッド部20の推定摩耗量を調整（キャリブレーション）することができる。

このため、空気入りタイヤ10の個体差などによって、検出したμεにばらつきが生じる場合でも、このようなキャリブレーションを実行することによって、具体的な摩耗量（mm）及び残溝量（mm）を高精度に推定し得る。

（５）その他の実施形態
以上、実施例に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。

例えば、上述した実施形態では、歪みセンサ115は、タイヤ周方向における歪みを検出するものとして説明したが、歪みセンサ115は、タイヤ幅方向或いはタイヤ径方向における被歪みを検出し、処理装置120は、検出した歪みに基づいてトレッド部20の摩耗状態を推定してもよい。

また、上述した実施形態では、処理装置120は、車両のECU、または無線通信ネットワークを介して接続されるサーバコンピュータ上において実現されるものとして説明したが、処理装置120を構成する機能ブロックの一部が、ECUに設けられ、他の機能ブロックがサーバコンピュータ上において実現されてもよい。

また、処理装置120の主要機能は、コンピュータにおいて実行可能なソフトウェアプログラムとして提供されてもよい。さらに、当該ソフトウェアプログラムは、通信ネットワークを介して提供されてもよいし、光ディスク、ハードディスクドライブまたはフラッシュメモリなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。

図７は、変更例に係るタイヤ摩耗量推定システム100の全体概略構成図である。図７に示すように、車両に搭載される処理装置120（一部の機能は、ECUによって実現されてもよい）は、空気入りタイヤ10に装着されたセンサユニット110と無線通信を実行するとともに、無線基地局200と無線通信を実行し、ネットワーククラウド400上に設けられたサーバコンピュータ300に接続する。

また、図３などに示した歪み信号の時系列波形のデータは、センサユニット110から処理装置120に送信すると、データ量が大きく、バッテリ119（図２参照）消耗が早くなる場合がある。そこで、このような場合、センサユニット110が、歪み信号の特徴量、具体的には、Bo及びBi（με）を抽出し、時系列波形のデータではなく、抽出したBo及びBiのみを処理装置120に送信するようにしてもよい。

一方、バッテリ119などの作動条件が満たされるのであれば、上述した実施形態において説明した処理装置120の機能をセンサユニット110内に搭載してもよい。

上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

10 空気入りタイヤ
20 トレッド部
30 タイヤサイド部
90 リムホイール
100 タイヤ摩耗量推定システム
110 センサユニット
111 内圧センサ
113 温度センサ
115 歪みセンサ
117 通信部
119 バッテリ
120 処理装置
121 通信部
123 信号取得部
125 摩耗推定部
127 出力部
200 無線基地局
300 サーバコンピュータ
400 ネットワーククラウド
R 路面
Ac 接地領域

Claims (6)

1. タイヤの内側面または内部に設けられた歪みセンサから出力される歪み信号を取得する歪み信号取得部と、
   前記歪みセンサと対応するトレッド部の接地領域の路面からの蹴り出しのタイミングに出力される前記歪み信号を、前記歪み信号の基準値と比較することによって、前記トレッド部の摩耗状態を推定する摩耗推定部と
   を備え、
   前記摩耗推定部は、前記基準値として、前記接地領域の路面への踏み込みのタイミングに出力される前記歪み信号を用いるタイヤ摩耗量推定システム。
2. 前記摩耗推定部は、前記蹴り出しのタイミングに出力される前記歪み信号の値と、前記基準値との差分に基づいて、前記トレッド部の推定摩耗量を決定する請求項１に記載のタイヤ摩耗量推定システム。
3. 前記摩耗推定部は、前記蹴り出しのタイミングに出力される前記歪み信号の値と、前記基準値との比率に基づいて、前記トレッド部の推定摩耗量を決定する請求項１に記載のタイヤ摩耗量推定システム。
4. 前記摩耗推定部は、前記タイヤの新品時における前記蹴り出しのタイミングに出力される前記歪み信号の値と前記基準値との比率を用いて、前記推定摩耗量を調整する請求項２または３に記載のタイヤ摩耗量推定システム。
5. タイヤの内側面または内部に設けられた歪みセンサから出力される歪み信号を取得する歪み信号取得処理と、
   前記歪みセンサと対応するトレッド部の接地領域の路面からの蹴り出しのタイミングに出力される前記歪み信号前記歪み信号を、前記歪み信号の基準値と比較することによって、前記タイヤのトレッド部の摩耗状態を推定する摩耗推定処理と
   をコンピュータに実行させ、
   前記摩耗推定処理では、前記基準値として、前記接地領域の路面への踏み込みのタイミングに出力される前記歪み信号を用いるタイヤ摩耗量推定プログラム。
6. タイヤの内側面または内部に設けられた歪みセンサから出力される歪み信号を取得するステップと、
   前記歪みセンサと対応するトレッド部の接地領域の路面からの蹴り出しのタイミングに出力される前記歪み信号前記歪み信号を、前記歪み信号の基準値と比較することによって、前記タイヤのトレッド部の摩耗状態を推定するステップと
   を含み、
   前記摩耗状態を推定するステップでは、前記基準値として、前記接地領域の路面への踏み込みのタイミングに出力される前記歪み信号を用いるタイヤ摩耗量推定方法。

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