JP2008247126A - タイヤ摩耗警報方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの摩耗警報方法を提供することを目的とする。
【解決手段】車両に搭載されたＧＰＳとタイヤの回転速度情報から実走行中の車両のタイヤの動荷重半径を速度域毎に算出する工程と、速度域毎に算出された動荷重半径測定値があらかじめ所定の数蓄積されたときに該動荷重半径測定値の平均値およびバラツキを算出する工程を含み、タイヤの初期走行時の平均値およびバラツキの大きさと、実走行時のタイヤの動荷重半径測定値の平均値およびバラツキを比較することでタイヤの摩耗警報を行なう方法に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤ摩耗警報方法に関する。さらに詳しくは、車両に搭載されたＧＰＳとタイヤの回転速度情報から走行中の車両のタイヤの動荷重半径を速度域毎に算出する工程と、速度域毎に算出された動荷重半径測定値があらかじめ所定の数蓄積されたときに該動荷重半径測定値の平均値およびバラツキを算出する工程を含み、タイヤの初期走行時の平均値およびバラツキの大きさと、実走行時のタイヤの動荷重半径測定値の平均値およびバラツキを比較することでタイヤの摩耗警報を行なう方法に関する。

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。

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を高める装置、例えば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は重要である。

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おそれがある。

そこで、特許文献１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。

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というものである。

特開平１１−７８４４２号公報

事実、μ−ｓ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、路面の摩擦係数が小さくなるにしたがい、μ−ｓ勾配も小さくなる傾向にある。したがって、単にμ−ｓ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、例えばμ−ｓ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。

また、目視による識別は車両を停止した状態でなければ、摩耗の判断ができず、走行中には摩耗を判断することができない。

本発明は、叙上の事情に鑑み、車両に搭載されたＧＰＳとタイヤの回転速度情報から走行中の車両のタイヤの動荷重半径を速度域毎に算出する工程、速度域毎に算出された動荷重半径測定値があらかじめ所定の数蓄積されたときに該動荷重半径測定値の平均値およびバラツキを算出する工程、タイヤの初期走行時の平均値およびバラツキを算出する工程、初期走行時と実走行時のタイヤの動荷重半径測定値の平均値およびバラツキを比較する工程を含むタイヤの摩耗警報方法を提供することを目的とする。

本発明の摩耗警報方法は、車両に搭載されたＧＰＳとタイヤの回転速度情報から実走行中の車両のタイヤの動荷重半径を速度域毎に算出する工程と、速度域毎に算出された動荷重半径測定値があらかじめ所定の数蓄積されたときに該動荷重半径測定値の平均値およびバラツキを算出する工程を含み、タイヤの初期走行時の平均値およびバラツキの大きさと、実走行時のタイヤの動荷重半径測定値の平均値およびバラツキを比較すること特徴としている。

また、所定の期間または所定の走行距離毎にタイヤの摩耗を判定することが好ましい。

また本発明は、車両に搭載されたＧＰＳとタイヤの回転速度情報から実走行中の車両のタイヤの動荷重半径を速度域毎に算出する算出手段と、速度域毎に算出された動荷重半径測定値があらかじめ所定の数蓄積されたときに該動荷重半径測定値の平均値およびバラツキを算出する算出手段を含み、タイヤの初期走行時の平均値およびバラツキの大きさと、実走行時のタイヤの動荷重半径測定値の平均値およびバラツキを比較することでタイヤの摩耗警報を行なう装置に関する。

また、所定の期間または所定の走行距離毎にタイヤの摩耗を判定することが好ましい。

また本発明は、車両に搭載されたＧＰＳとタイヤの回転速度情報から走行中の車両のタイヤの動荷重半径を速度域毎に算出する算出手順と、速度域毎に算出された動荷重半径測定値があらかじめ所定の数蓄積されたときに該動荷重半径測定値の平均値およびバラツキを算出する算出手順を含み、タイヤの初期走行時の平均値およびバラツキの大きさと、実走行時のタイヤの動荷重半径測定値の平均値およびバラツキを比較する比較手順をコンピュータに実行させるためのタイヤの摩耗警報プログラムに関する。

また、コンピュータに所定の期間または所定の走行距離毎にタイヤの摩耗を判定させることが好ましい。

動荷重半径がほとんど変化せず、あるいはやや小さくなり、測定値のバラツキが小さい傾向にある場合は摩耗が進んでいると判定できる。タイヤを見なくても、例えば車両の走行中であっても、タイヤが摩耗していることをドライバーに知らせることが可能となる。

なお、低μ路ではスリップ率が大きくなり、摩耗時と同様、動荷重半径がやや小さくなる傾向にあるが、このときμ−ｓ勾配は寝る方向となるため、ばらつきは大きくなるので、摩耗状態との区別は可能であり、路面の状態にかかわらず摩耗の判定ができる。

また内圧の減少は摩耗よりも大きな変化となるので、減圧と摩耗は違う現象として識別できる。

以下、添付図面に基づいて、本発明の摩耗警報方法について説明する。

図１および２は、本発明の車両の摩耗警報装置の一実施の形態を示すブロック図である。

図１に示されるように、本発明の一実施の形態にかかわる車両の摩耗警報装置において、４輪車両に備えられた４つのタイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲの車輪速回転情報を検出するため、各タイヤにそれぞれ関連して設けられた通常の車輪速検出手段１を備えられている。前記車輪速検出手段１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車輪速回転情報を測定する車輪速センサまたはダイナモのように回転を利用して発電を行ない、この電圧からタイヤ速回転情報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。

前記車輪速検出手段１では、タイヤの回転数に対応したパルス信号（以下、車輪速パルスという）が出力される。またＣＰＵ２ｂでは、車輪速検出手段１から出力された車輪速パルスに基づき、所定のサンプリング周期ΔＴ(sec)、例えばΔＴ＝０．０５秒ごとに各タイヤの回転角速度が算出される。

前記車輪速検出手段１の出力はＡＢＳなどのコンピュータである制御ユニット２に与えられる。この制御ユニット２には、車両速度検出装置としてＧＰＳ装置３が接続されている。また、ＧＰＳ装置３には、従来より公知のＧＰＳアンテナ３ａが設けられる。また、タイヤが摩耗状態にあるか否かをドライバーに知らせる摩耗警報表示器４、例えば液晶表示素子、プラズマ表示素子またはＣＲＴなどから構成された表示手段が接続されている。

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ＣＰＵ２ｂ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。

前記車両速度は、例えばＧＰＳ速度計を利用することにより得られる。カーナビゲーションの普及によりＧＰＳ装置が多くの車両に取り付けられるようになった。このことでＧＰＳ装置による測位技術も向上し、現在では速度を算出することに特化した装置（英国Race Logic社製、ＧＰＳ式速度計ＶＢＯＸ）も販売されている。このＧＰＳ情報を用いた速度計による算出速度を前記車両速度として利用することができる。

走行中の車両の動荷重半径（Ｒ）は、その車両の絶対速度（Ｖ）とタイヤの回転角速度（ω）との関係から算出する（Ｖ＝Ｒ・ω）ことができる。

ここに説明した技術的事項に基づいて、タイヤの動荷重半径を算出し、車両の荷重状態を推定するための計算プログラムの一実施の形態を、図３のフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ１、Ｓ２で車輪の回転速度検出装置の出力信号に基づいて各車輪の回転速度を取得（算出）する。

ステップＳ３、Ｓ４で、ＧＰＳ情報に基づく車両の走行速度を取得する。

ステップＳ５で、各車輪の回転速度と車両のＧＰＳ速度から各車輪の動荷重半径を算出する。

ステップＳ６では、各種の走行条件において、動荷重半径、ＧＰＳ速度、時刻などの組み合わせを取得してデータベース化し、かつデータベースの初期化を行なう。データベース化の手法としては、サンプリング毎に得られたＧＰＳ速度に対し、そのサンプリング間隔で得られた動荷重半径算出値とを関連づけ、一旦メモリーする。

ステップＳ７では、取得した動荷重半径およびＧＰＳ速度について、あらかじめ設定された各速度ウインドウへ割り振りを行なう。

ステップＳ８では、各速度ウインドウ毎に蓄積されたデータ数Ｎを基準値と比較し、該基準値より小さい場合は再測定ルーチンに戻す。Ｎが基準値に達したら、ステップＳ９において、動荷重半径Ｒの平均値Ｒａおよび動荷重半径測定値のバラツキσを算出する。

ステップＳ１０では、初期走行時の動荷重半径測定値の平均値Ｒ₀とある時点での動荷重半径測定値の平均Ｒａを比較し、例えば、
Ｒ₀−Ｒａ＜あらかじめ設定した基準値
である場合には、ステップＳ１１に進む。Ｒ₀−Ｒａがあらかじめ設定した基準値より大きい場合には内圧が低下していると判定し、警報を出す。また、パンクの警報を出すこともできる。ここで、あらかじめ設定した基準値は特に限定されないが、１．０ｍｍ以下であることが好ましい。

ステップＳ１１では、初期走行時の動荷重半径測定値のバラツキσ₀とある時点での動荷重半径のバラツキσを比較し、例えば
σ／σ₀＞あらかじめ設定した基準値
である場合には、再測定ルーチンに戻す。ここで、あらかじめ設定した基準値は特に限定されないが、０．６から０．８であることが好ましい。さらに好ましくは、０．７である。

σ／σ₀＞あらかじめ設定した基準値の場合は、内圧が低下していると判定し警報を出す。

タイヤの回転角速度を検知するために、ＡＢＳ制御に用いる回転速度情報を用い、回転角速度に換算した。

車両の絶対速度を得るためにＧＰＳ速度計（Ｒａｃｅ Ｌｏｇｉｃ社製）を取り付けた。車両の速度はシリアルデータとして直接ＰＣに出力される。

これら２つの情報を５０ｍｓｅｃ毎にデジタルデータとして同期してＰＣに取り込めるようにした。

それら２つの情報から動荷重半径を５０ｍｓｅｃ毎に計算し、１秒毎の平均値として算出するようにした。

テスト条件
車両：ＦＦ車
タイヤ：１８５／７０Ｒ１４ ＳＰ１０
新品、１万ｋｍ、３万ｋｍ走行したときのＦＬ輪の動荷重半径測定結果（平均値とバラツキσ）を示す。母集団は、速度により若干の調整を（高速ほどｎ数を少なく）しているが、速度領域毎に概ね１２０秒分のデータを蓄積した。比較例として、８０ｋｍ／ｈ付近での動荷重半径測定値（平均値）とバラツキσを示す。

動荷重半径はさほど変化はないが、走行につれてσが小さくなっている。

このことから、新品時のσを記憶しておき、σが小さく（例えばσが７０％に）なったとき、動荷重半径の平均値がさほど小さくなっていない（例えば１．０ｍｍ未満）なら摩耗警報を発生する。

なお、このバラツキ測定のためのロジックは頻繁に作動させる必要はなく、３ヵ月に１度毎、あるいは６ヵ月に１度作動させることで充分である。

本発明のタイヤの磨耗警報装置の一実施の形態を示すブロック図である。 図１におけるタイヤの摩耗警報装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明のフローチャートの一例である。

符号の説明

１ 回転速度検出手段
２ 制御ユニット
３ ＧＰＳ装置
３ａ ＧＰＳアンテナ
４ 摩耗警報器

Claims (6)

1. 車両に搭載されたＧＰＳとタイヤの回転速度情報から実走行中の車両のタイヤの動荷重半径を速度域毎に算出する工程と、速度域毎に算出された動荷重半径測定値があらかじめ所定の数蓄積されたときに該動荷重半径測定値の平均値およびバラツキを算出する工程を含み、タイヤの初期走行時の平均値およびバラツキの大きさと、実走行時のタイヤの動荷重半径測定値の平均値およびバラツキを比較することでタイヤの摩耗警報を行なう方法。
2. 所定の期間または所定の走行距離毎にタイヤの摩耗を判定する請求項１記載の摩耗警報方法。
3. 車両に搭載されたＧＰＳとタイヤの回転速度情報から実走行中の車両のタイヤの動荷重半径を速度域毎に算出する算出手段と、速度域毎に算出された動荷重半径測定値があらかじめ所定の数蓄積されたときに該動荷重半径測定値の平均値およびバラツキを算出する算出手段を含み、タイヤの初期走行時の平均値およびバラツキの大きさと、実走行時のタイヤの動荷重半径測定値の平均値およびバラツキを比較することでタイヤの摩耗警報を行なう装置。
4. 所定の期間または所定の走行距離毎にタイヤの摩耗を判定する請求項３記載の摩耗警報装置。
5. 車両に搭載されたＧＰＳとタイヤの回転速度情報から実走行中の車両のタイヤの動荷重半径を速度域毎に算出する算出手順と、速度域毎に算出された動荷重半径測定値があらかじめ所定の数蓄積されたときに該動荷重半径測定値の平均値およびバラツキを算出する算出手順を含み、タイヤの初期走行時の平均値およびバラツキの大きさと、実走行時のタイヤの動荷重半径測定値の平均値およびバラツキを比較する比較手順をコンピュータに実行させるためのタイヤの摩耗警報プログラム。
6. コンピュータに所定の期間または所定の走行距離毎にタイヤの摩耗を判定させる請求項５記載の摩耗警報プログラム。

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