JP7584419B2 - 走行時の荷重下のタイヤの変形を取得する方法 - Google Patents

Description

本発明は、走行条件下の荷重を受けるホイール－タイヤアセンブリのタイヤケーシングの変形を取得する方法に関する。

ホイール－タイヤアセンブリの変形を測定するためのデバイス及び方法の分野では、これらのデバイス及び方法は、印加された荷重によって引き起こされるタイヤケーシングの変形の結果を特徴付けるのに主に使用される。すなわち、デバイス及び方法は、主に接地面と呼ばれる地面上のタイヤのフットプリントを特徴付けることに向けられる。具体的に、この接地面内の応力の幾何学形状又は分布は、潜在的にホイール－タイヤアセンブリの膨張圧力を通じてタイヤケーシングに印加される荷重に直接的に関連する。

膨張及び装着条件でのタイヤケーシングの周囲の最小パーセンテージのみを表すこの接地面は、例えば地面のマクロ粗度又は地面上の凹凸のような様々なパラメータにも非常に敏感である。具体的に、タイヤケーシングと地面の間の真の接触面積は、次に、地面のマクロ粗度を特徴付ける陥凹特徴部の上部に対応すると考えられる。これは、次に、タイヤケーシング内の応力の分布を改変し、かつ接地面の寸法に影響を有する場合がある。

これに加えて、接地面の寸法の精確な決定は、走行条件下で達成するのが困難である。従来的には、走行中に、接地面は、タイヤケーシングの変形を表す信号を用いて特徴付けられる。これらは、観測される量の有意なジャンプを呈し、自由なトロイダル形状から強制移動によって部分的に圧縮されたトロイダル形状へのタイヤケーシングの移行を示している。具体的に、地面は、次に、タイヤケーシング上の質点に対する強制移動タイプの境界条件を構成する。従って、接地面の中への／そこからの正確な進入点又は退出点を識別するのは困難である。これに加えて、接地面は、タイヤケーシングの展開部（ディベロップメント）の一部のみ、従来的にトレッドの展開部の１／２０と１／１０の間を表している。タイヤのこの部分の精確な状況を取得するために、変形信号の微細な離散化を使用する必要がある。これは、有意なメモリ容量と少なくとも接地面の領域での高い空間サンプリング周波数とを必要とし、これら全ては、かなりのエネルギを消費する。

従来技術文献の国際公開第２０１７／３２４６６Ａ１号が公知であり、ホイール－タイヤアセンブリに印加される荷重をタイヤ上に装着された加速度計に基づいて特徴付けるためのデバイスを開示している。

国際公開第２０１７／３２４６６Ａ１号

本発明は、車道の性質に関わらず走行条件下でタイヤケーシングの変形の正確な評価を可能にする一方で、同時に測定デバイス内で節電する方法に関する。

本発明は、荷重を受け、膨張及び負荷状態にあり、回転速度Ｗで回転するタイヤケーシングの変形を取得する方法に関する。タイヤケーシングは、自然回転軸の周りに旋回するクラウン、２つの側壁、及び２つのビードと、正中面とを有し、正中面と自然回転軸の間の交点は、ホイール中心を定める。本方法は、自然回転軸に対する半径方向位置Ｒでクラウンに沿ってタイヤケーシング上にタイヤケーシング内でセンサが受ける加速度に比例する少なくとも１つの出力信号を発生させることができる少なくとも１つのセンサを固定する段階と、回転速度Ｗで走行する時の少なくともクラウンに対して垂直な方向の加速度の少なくとも振幅を含む少なくとも第１の横座標信号ｕを取得する段階と、回転速度Ｗと少なくとも１つのセンサの位置との関数である基準加速度γ^referenceを決定する段階と、第１の信号が閾値Ｂと交差する少なくとも１つの第１の信号の横座標値ｕに対応する第１の系列の区分Ｉを識別する段階と、ホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRを構成するために第１の信号を第１の区分Ｉ_minと第２の区分Ｉ_maxの間で区切る段階と、ホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRと基準加速度γ^referenceとの関数であり、かつホイール旋回信号が閾値Ａの上である時にＳ⁺と表記され、又はホイール旋回信号がこの閾値Ａの下か又はそれに等しい時にＳ^-と表記される少なくとも第１のエネルギ密度Ｓを定める段階と、基準加速度γ^referenceと第１のエネルギ密度Ｓとの関数として荷重によって発生されるタイヤケーシングの変形Ｄｅｆ_%を識別する段階とを含む。

従来技術の場合と同様に、タイヤ上の質点の加速度を取得することが必要である。この事例では、タイヤケーシングの変形に関する重要な情報はクラウンに対して垂直な加速度成分であるので、加速度がこの成分に対応することが重要である。これに加えて、従来技術のある一定の方法の場合のように、この加速度が、連続成分を中心として交替する交替成分であるのみならず、質点の絶対加速度であることが好ましい。しかし、センサによって送達される加速度が連続成分を含まない場合に、この連続成分を半径方向位置Ｒと回転速度Ｗとから生じる遠心加速度として人為的に追加することが必要となる。好ましくは、センサの半径方向位置Ｒは、膨張状態にあるが非負荷状態にあるホイール－タイヤアセンブリ上で決定される。次に、第１の信号が接地面を通過する瞬間の加速度信号は、閾値Ｂを用いて区切る必要がある。具体的に、荷重を受けるタイヤケーシングの半径方向の加速度の信号は、高い回転速度に関して地球の重力信号が無視される場合に、センサが接地面を通過する時に必然的にゼロに向かう傾向があることになる。従って、第１の信号は、閾値を通過しなければならなくなる。実際に、第１の信号は、この閾値をホイールの旋回毎に２回通過することになる。これらの通過は、接地面に進入し、そこから退出する領域にほぼ対応する。上記のようにして構成されるホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRは、必ずしもホイールの全旋回数に対応するとは限らない。

次に、ホイール旋回信号にわたる回転速度の変動が小さい、すなわち、平均速度の１５％未満を表す場合に、回転速度Ｗは、ホイール旋回信号の持続時間にわたる平均回転速度として定義される。タイヤケーシングは一定の速度にあり、このことは、数多くの潜在的誤差ソースが排除されるので好ましい。すなわち、本方法は、タイヤケーシングの回転速度Ｗが一定又は可変のどちらであるかに関わらず機能する。基準加速度γ^referenceは、次に、センサが受ける遠心加速度に対応する。

次に、ホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRからの絶対加速度レベルをセンサの半径方向位置と回転速度Ｗの大きさとに関係付けられる基準加速度γ^referenceと単純に比較することにより、エネルギ密度Ｓを発生させることが可能になる。例えば、単純に基準加速度γ^referenceとすることができる閾値Ａに対するホイール旋回信号の振幅は、ホイール旋回信号から変形エネルギ密度の１つが正で１つが負である対（Ｓ⁺、Ｓ^-）を潜在的に発生させる。すなわち、本方法は、タイヤケーシング変形エネルギ密度のみを定義し、それを閾値Ａに対する位置に従って２つの部分集合の間で割り振る。これらの部分集合は、実施するのが簡単でリソースをそれほど消費しない演算である。当然ながら、代表的であるように、本方法は、絶対加速度から始めてエネルギ密度ダブレットを識別するための基準加速度γ^referenceとの容易な比較を可能にする。

最後に、本方法は、基準加速度γ^referenceを受けると考えられるホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRの持続時間にわたって計算されたエネルギ密度Ｓを正規化するこのエネルギ密度Ｓの関数としてタイヤケーシングの変形を決定する。従って、変形Ｄｅｆ_%は、タイヤケーシングを支持するホイールの１回の物理的旋回にわたる変形エネルギの正規化を表す。その結果、走行条件下で荷重を受けるタイヤケーシングの変形に関連付けられたエネルギ不変量が識別される。当然ながら、本方法は、正に１回だけのホイール旋回の一部を必要とする。しかし、結果の平均は、例えば、タイヤケーシングが越えて走行する車道上の障害物のような信号内の予測不能な現象を解消することを可能にするので、結果を平均することができるように、好ましくは、ホイール旋回の回数は、少なくとも５になり、又は更に１０になる。すなわち、工業生産モードでは、上記によって本方法の精度が改善される。

有利なことに、第１の信号の取得は、Ｄｅｖがタイヤケーシングの展開部である場合に下式：
［数式１］
によって定義される閾値回転速度Ｗ_seuilよりも大きいか又はそれに等しい回転速度Ｗに対して実行される。

すなわち、走行速度Ｗがこの閾値の上である場合に、ホイール旋回信号を閾値Ａと分離して考えることは、例えば、車道の高レベルのマクロ粗度、測定シーケンスでの電磁干渉、タイヤケーシング内の振動のようなホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRの予見不能の変動がいずれであるかに関わらず容易である。これに加えて、ホイール旋回信号内で重力に起因する信号をより容易に識別することも可能になる。

１つの好ましい実施形態により、第１の系列の区分Ｉは、第１の信号の少なくとも一部の少なくとも１つの最大値の関数である閾値Ｂを定める段階と、第２の横座標信号ｕを第１の信号の少なくとも一部と閾値Ｂとの関数として決定する段階と、第２の信号が閾値Ｅと交差する第１の信号の少なくとも一部と第２の信号との横座標値ｕに対応する第１の系列の区分Ｉを識別する段階との組合せを用いて識別される。

この実施形態では、接地面を通るセンサの通過を表す区分を識別するのに第１の信号のみが使用される。具体的に、荷重を受けるタイヤケーシングの半径方向の加速度の信号は、高い回転速度に関して地球の重力信号が無視される場合に、センサが接地面を通過する時に必然的にゼロに向う傾向があることになる。本方法は、第１の信号に関係付けられ、かつ基本論理演算及び数学演算を実施することを可能にすることになる閾値Ｂに関係付けられた第２の信号を構成することを提案する。

すなわち、第２の信号は、閾値Ｂを通過しなければならなくなる。実際に、第２の信号は、この閾値をホイールの旋回毎に２回通過することになる。交差を考え合わせることで、センサからの第２の信号は、接地面を通る通過の検出器である。使用することができる大まかな空間離散化に起因して、この検出は、タイヤケーシングの変形を評価する方法にとって十分に良好である。

閾値Ｂを決定するために提案するのは、閾値Ｂが依存することになる値ＭＡＸを識別するための信号の上流部分での検出である。具体的に、地球の重力の効果が除去された信号に関する接地面の直前直後の半径方向加速度は、タイヤケーシング走行条件の関数である最大値に連続的に到達する。従って、閾値Ｂは、第１及び第２の信号の離散化に従ってこの最大値に接近することになる値ＭＡＸの関数となる。本方法が収束するためには、この値ＭＡＸに関して精確である必要はない。

非常に好ましくは、閾値Ｂは、第１の信号の少なくとも一部の少なくとも１つの最大値の０．１と０．５の間に含まれる値である。

好ましくは、第２の信号が第１の信号と閾値Ｂの間の差として取得される場合に、閾値Ｅは値ゼロであり、又は第２の信号が第１の信号と閾値Ｂの間の比として取得される場合に、閾値Ｅは１である。

これらは、タイヤケーシングが走行する時にセンサが接地面を通過することを表す離散信号の区分を識別するために簡単で基本的な演算を実施することを可能にする第２の信号の２つの簡単な例である。

別の実施形態により、区分Ｉの識別は、連続的かつ同一のパリティを有する区分Ｉの横座標値ｕ間の中間横座標ｕに対応する第２の系列の区分Ｊを生成する段階と、第１の区分Ｊ_minと第２の区分Ｊ_maxの間のホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRを構成する段階とを含む。

これは、接地面を通る通過を表す区分Ｉの識別を補完する処理である。今度は、偶数又は奇数の区分Ｉ間に位置する系列の区分Ｊが生成される。具体的に、区分Ｉを識別する方法は、ホイールの旋回毎に接地面の進入及び退出を識別する２回の区分を与える。回転速度Ｗで走行している時に、タイヤケーシングの回転方向は不変のままに留まる。従って、区分Ｉのパリティは、ホイール旋回情報を直接提供する。ここでの目的は、接地面とは反対側でホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRを始めることである。このようにして、半径方向加速度信号は接地面の反対側で実質的に基準加速度を中心に前後するので、本方法の空間離散化での誤差はそれほど高くはなくなる。ホイールの全旋回数にわたって構成されることになるホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRを区切るために後に使用されることになる区分Ｊを決定するために、偶数又は奇数のどちらかの区分Ｉを選ぶオプションがある。

有利なことに、閾値Ａは、基準加速度γ^referenceの関数である。

閾値Ａは、本方法の正のエネルギ密度と負のエネルギ密度との間を区別することを可能にする。

具体的に、いかなる測定信号も付随ノイズを有する。この信号を実時間でフィルタ処理又は平滑化することはできるものの、特に接地面を通る通過の動特性に関する情報を失うというリスクがある。定義によると、このノイズは実質的にゼロの平均値を有する。更に、このノイズは、理論的にはエネルギ密度Ｓ⁺及びＳ^-の計算に対する効果をほぼ又は全く持たないはずであるが、Ｓ⁺とＳ^-の分類を妨害し、最終結果を歪めがちである。この閾値Ａの目的は、ホイール旋回信号と基準加速度の間の変動をエネルギ密度のうちのどれかに割り振ることを可能にすることである。この閾値Ａは、擾乱的影響及び低い信号／ノイズ比に起因するホイール旋回信号の変動を考慮することを可能にし、これらの擾乱的影響は、道路のマクロ粗度、道路上で遭遇する孤立した障害物、タイヤ又はそれが装着された車両に固有の振動の結果とするか、又は使用電子構成要素の性質及び品質に固有の測定シーケンスの軽度の電磁機能不良とすることができる。ホイール旋回信号及び基準加速度は、ホイール－タイヤアセンブリの回転速度Ｗとセンサの半径方向位置とに依存するので、所望の精度に悪影響を与える可能性があるこれらの擾乱的影響を回避するために、閾値Ａを基準加速度に依存するものにすることが賢明であるように思われる。

非常に有利なことに、閾値Ａは、下式：
［数式１の２］
に従う係数Ｃの関数である。

好ましくは、係数Ｃは、０．５よりも大きいか又はそれに等しく、０．９よりも小さいか又はそれに等しい。

係数Ｃに対するこの値は、ホイール旋回信号内で正のエネルギ密度を区別すること及び負のエネルギ密度を区別することを同時に可能にする。具体的に、接地面に進入する時に、ホイール旋回信号はゼロに向かう傾向を有する。これに加えて、接地面に進入し、そこから退出する時の移行は非常に顕著で非常に急激であり、常に実質的に同じ推移を有する。従って０．５という値は、負のエネルギ密度Ｓ^-に割り当てられることになる測定点の個数が過度に大幅に減少することにはならないこと、又はＳ⁺に割り当てられることになる測定点の個数が過度に大幅に増加することにはならないことを意味する。具体的に、本方法の目的は、それほど高くない空間離散化を使用することである。一般的に、移行ゾーン内には非常に少ない測定点が置かれる。その結果、０．５と０．９の間にあるＣに対応する選択ゾーン内に測定点がない場合に、値がＳ^-又はＳ⁺のどちらに属するかについての誤差はゼロとは言わないまでも最小である。それは、全ての特徴付けに対して固定されてγ^referenceと比例する係数Ｃが使用される場合に再現可能にもなることになり、誘発される可能性があるあらゆる誤差は、再現可能になり、従って、他の箇所に定義された基準レベルと比較して透明になることになる。

それとは逆に、１．０に等しいＣ値は、これらの点を２つの可能なエネルギ密度の間で区別することを可能にする理論値である。この値は、測定シーケンスにおいて擾乱的影響を最小限に抑える最適条件を有する滑らかな地面の上では理想的であるが、単に僅かな擾乱でも、結果に必要とされる精度に影響を有する可能性がある。

第１の実施形態により、少なくとも１つのセンサの半径方向位置Ｒの関数である基準加速度γ^referenceは、下式：
［数式２］
によって定義される。

数学演算が延期される場合に、基準加速度γ^referenceは、センサが受ける遠心加速度として定めることができる。その結果、センサの半径方向位置Ｒ及びタイヤケーシングの回転速度Ｗへのアクセスを有する必要がある。

タイヤケーシングの寸法、タイヤケーシングの構造の特性、及びセンサを収容する電子部材の特性が既知である場合に、サイズスケールによってセンサの半径方向位置Ｒを決定することができる。これに加えて、半径方向位置Ｒは、ホイール－タイヤアセンブリが膨張圧力へと膨張されて負荷状態にないこのアセンブリの条件に対応する。

回転速度Ｗは、例えば旋回パルス又は取得周波数が既知である場合に、同じタイプの２つの波面（又は同一パリティの２つの連続する区分Ｉ）の間の取得点の個数のような別の信号を用いて推定することもできる。タイヤケーシングの展開部及び２つの旋回パルスの間で経過する時間の知識は、ホイールの旋回毎の回転速度Ｗの第１の評価を与える。

これは、基準加速度γ^referenceの第１の評価である。

第２の実施形態により、基準加速度γ^referenceの決定は、少なくとも、同じ系列の区分に属する同一パリティの２つの区分の間に含まれる第１の信号の部分の平均値として定義される。

この場合、少なくとも１回の旋回にわたって第１の信号の全体を記録することによって演算が実行される場合に、基準加速度を逆算することができる。これに加えて、関連の実施形態に従って区分Ｊが計算されていた場合に、必然的にホイールの１回の旋回が識別済みとなる。区分Ｊを用いた識別の場合に、接地面に進入し、そこから退出することに付随するイベントの突然性に起因して離散化誤差が潜在的に大きくなる。

好ましくは、ホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRをタイヤケーシングの角度位置に関して位相調整した上で、ホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRに地球の重力の効果を考慮する補正Ｃｏｒｒが為される。

地球の重力に関する補正は、タイヤケーシングの変形に関する誤差を特に低い回転速度Ｗに関して最小化することができることを意味する。具体的に、センサは、タイヤケーシングが走行している時に自然回転軸の周りに１回旋回する。センサからの出力信号は半径方向加速度に比例するので、この信号は、地球の重力によって損なわれることになる。ホイールの１回の旋回にわたって、地球の重力は、地球の座標系内でセンサの高度の関数である振幅ｇの正弦波信号を発生させることになる。従って、この寄生信号Ｃｏｒｒは、ホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRから除去する、すなわち、ホイール旋回信号をタイヤケーシングの角度位置を関して再較正する必要がある。

当然ながら、タイヤケーシングの回転速度Ｗが高いほど、センサが受ける遠心加速度は、この寄生信号よりも優勢になる。

１つの好ましい実施形態により、本方法は、ホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRの第１の通過回数Ｎ^pasをホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRの第２の区分（Ｊ_max、Ｉ_max）と第１の区分（Ｉ_min、Ｊ_min）の間の差の半分を超える整数部分として決定する段階と、ホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRの第２の通過回数Ｎ’^pasをホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRの第２の区分（Ｊ_max、Ｉ_max）と第１の区分（Ｉ_min、Ｊ_min）の間の差の半分の整数部分として決定する段階とを含み、第１の区分（Ｉ_min）が、第１の信号が閾値Ｂと下向き方向に交差する第１の信号の横座標ｕに対応する場合に、本方法は、荷重を受けるタイヤケーシングの変形Ｄｅｆ_%を下式：
［数式３ａ］
を用いて識別する段階を含み、その他の場合に、本方法は、荷重を受ける前記タイヤケーシングの変形Ｄｅｆ_%を下式：
［数式３ｂ］
を用いて識別する段階を含む。

この事例では、タイヤケーシングの変形Ｄｅｆ_%を決定する段階は、まず、ホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdR内で接地面を通るセンサの通過の回数を識別することを必要とする。ホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRは、必ずしもホイールの全旋回数にわたって区切られるとは限らないので、Ｎ^pasとＮ’^pasの両方が決定される。特に、ホイールの１回の旋回を超える信号に対して処理を行う必要はなく、少なくとも接地面を通る通過を含むホイールの旋回の部分又はその補完部分を含む信号で十分となる。

次に、ホイール旋回信号の第１の区分Ｉが接地面の進入又は退出のどちらを表すのかを決定する必要がある。この決定は、ホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRの第１の区分Ｉの後ろに位置する第１の区分の値を比較し、更にそれを閾値Ｂと比較することによって行われる。

最後に、負のエネルギ密度のみ、正のエネルギ密度のみ、又は２つの密度のいずれかからタイヤケーシングの変形Ｄｅｆ_%を決定することができる。

１つの特定の実施形態により、第１の信号の取得は、一定サンプリング周波数で実行され、第１の信号のサンプリングの空間離散化は、６度よりも小さく、好ましくは３度よりも小さく、非常に好ましくは１度よりも小さい。

例えば、ホイール－タイヤアセンブリ内でタイヤケーシングの変形を評価することが所望である場合に、センサは、マイクロコントローラ、メモリ空間、バッテリ、及びクロックを含む電子部材に関連付ける必要がある。一定サンプリング周波数を用いて想定される空間離散化は、次に、基本演算をマイクロコントローラ内で実行し、バッテリ消費を最小限に抑えることを可能にする。これに加えて、ホイールの旋回毎に６０点程度の最小離散化は、演算及びメモリ空間への転送の回数を制限することを可能にする。これらの回数が制限されても、タイヤケーシングの変形において得られる精度は良好であり、それと同時に電子部材のバッテリ電力が節約される。これは、本方法の中間スカラー値のみを格納又は転送する必要があることを意味する。

有利なことに、負のＳ^-と正のＳ⁺とであるエネルギ密度は、下式に従って定義される：
Ｎ^Vがホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdR内で離散化された点の総数である時に、第１の区分（Ｉ_min）が、第１の信号が下限値Ｅと下向き方向に交差する第１の信号の横座標ｕに対応する区分である場合に、
［数式４ａ］
及び
［数式４ｂ］
その他の場合に、
［数式４ｃ］
及び
［数式４ｄ］

この定義は、離散ホイール旋回信号から各エネルギ密度に関するスカラー値を取得する簡単な方法である。

有利なことに、基準加速度γ^referenceの決定は、Ｎ^Vがホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdR内で離散化された点の総数である時に、下式：
［数式５］
を用いて取得される。

基準加速度γ^referenceの評価が、ホイールの有限回数の旋回にわたるホイール旋回信号の平均値として評価される場合に、この評価は、スカラー量の評価を取得する簡単で迅速な方法である。

非常に有利なことに、荷重を受けるタイヤケーシングの変形は、下式：
［数式６］
６を用いて決定される。

更に、基準加速度γ^referenceをホイール旋回信号の平均値の形態で評価することを選ぶことにより、同じセンサによって実行される測定は、Ｄｅｆ_%を計算するための式の分子と分母の両方に有利に出現し、すなわち、結果は、外部影響の結果としてのこのセンサの特性のいかなるドリフトにも鈍感になることになる。

これは、ホイール旋回信号からの離散量からタイヤケーシングの変形を識別する最も簡単で最も基本的な形態である。この２つの式は、ホイール旋回信号の離散化によって発生する誤差を除いて理論的に同等である。

正のエネルギ密度Ｓ⁺と負のエネルギ密度Ｓ^-の和の半分を基準加速度γ^referenceで除したものをそれらの離散形態で使用することによる接地面を通る通過の回数に関わる第３の可能な式が存在する。

本発明は、空気タイヤへの適用の場合に関連する以下の説明を読む時により良く理解されるであろう。この適用は、単なる例として与えるものであり、かつ添付図面を参照する。

本方法の第１の信号の例を示す図である。 ホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdR及びそれが第１の実施形態で識別される方法を示す図である。 ホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdR及びそれが別の実施形態で識別される方法を示す図である。 可変回転速度Ｗで走行している時のホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRを示す図である。 旋回にわたって一定に留まる回転速度Ｗで走行する時のホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRを示す図である。

本発明を実施するために、タイヤケーシングは、センサと、マイクロコントローラと、クロックと、メモリ空間と、エネルギストレージ手段と、送信及び場合によっては受信の能力を有する無線周波数通信手段とを含む電子部材を装備しなければならない。タイヤケーシングは、自然回転軸の周りに旋回するクラウンと、２つの側壁と、２つのビードとを含む。ケーシングは、２つのビードから等距離にある正中面も含み、正中面と自然回転軸との間の交点がホイール中心を定める。

センサは、クラウンに沿って、均一な剛性の領域であるリブ又は長手溝に沿って、自然回転軸に関して固定された半径方向位置Ｒでタイヤケーシングに固定される。センサは、タイヤケーシングの内側でセンサが受けるクラウンに対して垂直な加速度と比例する少なくとも１つの出力信号を発生させることができる。実際に、このセンサは単軸センサとすることができ、この場合この単軸センサは、半径方向に位置決めする必要がある。センサは、複数の単軸センサで構成することもできる。この場合タイヤケーシングのクラウンに対して垂直な加速度を再構成するためには、単軸センサの各々の向きは、タイヤケーシングの座標系に関して明確に識別する必要がある。理想的に、センサは、加速度の連続成分及び交替成分を考慮する。センサによって交替成分のみを測定する事例では、本方法の実施は、連続成分を人為的に構成することを必要とすることになる。この構成を行うために、タイヤケーシングの回転速度Ｗを実時間で識別することが必要になり、センサの半径方向位置Ｒを精確に知ることが必要になる。その理由は、連続成分がタイヤケーシングの自然回転軸に関するセンサの遠心加速度であることにある。センサが連続成分を考慮する場合に、このセンサは、ピエゾ抵抗技術又は容量技術を使用する加速度計とすることができる。

電子部材は、エネルギストレージ手段によって給電され、マイクロコントローラによってクロックを利用して制御され、この電子部材には、例えば、センサ要素から到着する信号を使用することによってタイヤの変形状態を決定することを可能にする通信アルゴリズムも埋め込まれる。ＲＦ通信送信手段が、計算情報を送信するために使用され、受信手段は、計算アルゴリズムへの演算命令又は使用情報を受信するために使用される。理想的に、この電子部材は、構成要素を共有して運用コストを最適化することができるように他の測定要素（例えば、圧力、温度、摩耗状態、走行距離等を測定する）を含む又はそれらと関連付けられる。

この事例では、センサは、タイヤケーシングが走行状態にある時にマイクロコントローラによって作動状態にされる。当然ながら、それを超えた場合にセンサ出力信号の取得を実施する回転速度Ｗに対する閾値を選択することができる。電子部材は、実施すべき解析のタイプに適するメモリ空間を有する。実際に、このメモリ空間の容量は、電子部材の利用に従って事前定義される。メモリ空間内へのセンサからの値の格納を制御するのはマイクロコントローラである。これに加えて、マイクロコントローラは、少数のデータに対して基本数学演算及び論理演算を実施することができる。数学演算及び論理演算がかなり複雑である場合又は操作すべきデータの数が大量になる場合に、マイクロコントローラは、マイクロプロセッサによって置き換えられる。最後に、電子部材は、エネルギストレージ手段によって給電される。最も簡単なエネルギストレージ手段はバッテリの使用である。しかし、圧電要素を用いて再充電することができる大きいサイズのコンデンサを想定することができる。

電子部材の周波数範囲は、６度未満の空間離散化で回転速度Ｗの広い範囲を網羅することができる。１つの特定の実施形態により、サンプリング周波数は、要求に応じて又は例えばタイヤケーシングの回転速度Ｗのような信号に応じて適応する。

任意的に、電子部材は、タイヤケーシングの識別情報を含有する又は取得することができる。この情報は、電子部材内の計算アルゴリズムにとって有用なデータセットを選択するのに有用である。電子部材がタイヤの識別情報を取得する必要がある又は測定を行うという指令を受信する必要がある場合に、電子部材に高周波受信手段が装備される。この高周波受信手段は、タイヤケーシングの金属領域及び車両内でそれに隣接する環境が発生させる干渉がないように低周波数で理想的には１２５ｋＨｚの周波数で作動する。

１つの特定の実施形態により、電子部材は、具体的にＵＨＦ（極超短波）帯域内、特に４３３ＭＨｚ又は９００ＭＨｚ前後又は空き周波数帯域であるＢＬＥ（ブルートゥース（登録商標）低エネルギ）帯域として公知のものでの高周波送信手段を有する。これに加えて、ＵＨＦ帯域は、小さいアンテナサイズを有することを可能にし、電子部材をタイヤケーシングの中に組み込みやすくする。

この送信通信は、本方法のデータを車両に又は車両の外部に送信するのに有用である。ホイール旋回信号の取得に対応するデータ文字列を送信するか、又は電子部材内で計算されることになる中間結果を送信するかのどちらかが可能である。この第２の送信モードは、データストリームがそれほど集中しないので必然的に電子部材にとってそれほどエネルギ的に不経済ではない。ここで、高周波送信は、数学演算及び論理演算よりも多くのエネルギを消費する。

図１は、一定の回転速度Ｗで走行する大型車タイプのタイヤケーシングのクラウンに対して垂直な加速度に対応する第１の原信号１ｂを灰色で示している。定期的かつ周期的に、曲線１ｂは近ゼロ値を通過する。この周期現象は、センサがタイヤケーシングの接地面を通過することに対応する。タイヤの接地面を通り抜けるセンサとタイヤケーシングの他の部分との間の移行は、センサが接地面に進入しているか又はそこから離脱しているかのどちらであるかに依存して立ち下がり側又は立ち上がり側で急激に発生する。これに加えて、第１の信号１ｂは、ホイールの１旋回単位で搬送波を辿り、ホイールの旋回周波数よりも高い周波数でこの搬送波を中心に振動することに注目されたい。これらの振動は、センサからの第１の信号１ｂ上のノイズに対応し、このノイズは、道路のマクロ粗度を含む種々の予測不能な影響によって引き起こされる。

１と添字表記した曲線は、地球の重力のみに関して補正済みの同じ加速度計信号を表し、この信号を補正済みの第１の信号１と呼ぶことにする。ここでの補正は、正弦波であり、補正は、接地面の中心、すなわち、値が近ゼロである信号の部分の境界を定める２つの波面から等距離のところに位置する点に位相調整されたものである。第１の信号１は、接地面を特徴付ける領域間で平坦気味であることを見ることができる。様々な方法段階をこの補正済みの第１の信号１に対して実施することが好ましい。

図２は、第１の方法を用いてホイール旋回信号２を検出する方法を示している。この事例ではこの例をより的確に説明するために補正済みである第１の信号１から点線２で例示している閾値Ｂが決定される。タイヤケーシングに回転に関して確実に接続されたセンサが接地面に進入する又はそこから退出するところに物理的に対応する第１の信号１が点線２と交差する場所である区分の系列Ｉが識別される。次に、第１のホイール旋回信号２が、第１の区分、この事例ではＩ₁と、第２の区分、この事例ではＩ₆との間にあるものとして区切られる。ここでのホイール旋回信号は、ホイールの２回の全旋回を若干上回る旋回にわたるセンサからの加速度計信号を表す。接地面を通る３回の通過Ｎ^pas及び接地面を通る２回の通過Ｎ’^pasが計数される。従って、正のエネルギ密度Ｓ⁺は、Ｎ’^pasを用いて評価し、エネルギ密度Ｓ^-は、Ｎ^pasを用いて評価する必要がある。

点線３で表している閾値Ｂは、この場合に可変サンプリング周波数を用いた第１の信号１の部分にわたって評価された。取得された最大離散値は、第１の信号１のこの部分から抽出され、これをＭＡＸと命名する。従って、閾値Ｂは、値ＭＡＸの１０％と５０％の間に含まれる値であり、この事例ではこの値は５０％前後である。

黒色の実線４で表している基準加速度γ^referenceは、ホイールの有限回数の旋回に注目するために加算を同一パリティの区分間に制限しながらホイール旋回信号２に関する平均値として計算される。この事例では、ホイール旋回信号２の大部分にわたる基準加速度γ^referenceを識別するために、Ｉ₁とＩ₅の間の奇数区分Ｉを使用するという選択をした。区分Ｉ₂とＩ₆とによって区切られたホイール旋回信号の部分にわたる基準加速度を計算することも等しく可能であり、この加速度は、離散化誤差はあるとしても同一の結果を生じる。この基準加速度は、第１のホイール旋回信号の区分ｕの値を累計し、次に、それをホイール旋回信号の終端で第１のホイール旋回信号内の区分個数で除することによって実時間で評価される。当然ながら、ホイール旋回信号は、同様のパリティの区分Ｉの間のホイール旋回信号の部分に制限される。

図３は、第１の信号からの灰色のホイール旋回信号７の区切りの例示図である。この場合、この区切りに向けて使用されるのは第２の実施形態である。

この例をより的確に説明するためにこの事例では補正された第１の信号から、点線５で例示している閾値Ｂが決定される。区分Ｉの系列が識別され、これらの区分は、タイヤケーシングに回転に関して確実に接続されたセンサが接地面に進入する又はそこから退出するところに物理的に対応する第１の信号が点線５と交差する場所にある。次に、この例示図では奇数区分Ｉのみに注目し、奇数区分Ｉから等距離に位置する系列の区分Ｊが構成される。これらの区分を図３に垂直点線で識別している。

次に、ホイール旋回信号７が、第１の区分、この事例ではＪ₁と、第２の区分、この事例ではＪ₃との間にあるものとして区切られる。ここでのホイール旋回信号７は、ホイールの２回の全旋回にわたるセンサからの加速度計信号を表す。接地面を通る２回の通過Ｎ^pas及び接地面を通る２回の通過Ｎ’^pasが計数される。従って、正のエネルギ密度Ｓ⁺は、Ｎ’^pasを用いて評価し、エネルギ密度Ｓ^-は、Ｎ^pasを用いて評価する必要がある。

点線５で表している閾値Ｂは、この場合に可変サンプリング周波数を用いた第１の信号１の部分にわたって評価された。取得された最大離散値は、第１の信号１のこの部分から抽出され、これをＭＡＸと命名する。従って、閾値Ｂは、値ＭＡＸの１０％と５０％の間に含まれる値であり、この事例ではこの値は５０％前後である。

黒色の実線６で表している基準加速度γ^referenceは、第１のホイール旋回信号７の平均値を用いて計算される。この基準加速度は、区分Ｊ１とＪ３の間のホイール旋回信号の区分ｕの値を累計し、次に、それをホイール旋回信号の終端でホイール旋回信号７内の区分ｕの個数で除することによって実時間で評価される。

この第２の実施形態は、エッジでのホイール旋回信号離散化誤差が正のエネルギ密度Ｓ⁺の計算において小さい変動しか生じないのでより良好な方法を表している。

図４は、地球の重力に関して既に補正されて可変回転速度Ｗで走行する大型車タイプのタイヤケーシングのクラウンに対して垂直な加速度に対応する第１の信号１を示している。

ここでは、薄灰色のホイール旋回信号２に関して点線３で表している閾値Ｂが決定される。

閾値Ｂは、センサが接地面に進入すること又はそこから離脱することに物理的に対応する区分Ｉを識別することを可能にする。この解析では、タイヤケーシングの回転速度Ｗの変動に付随する誤差を制限するのに好ましいので、ホイール旋回信号は、少しのずれはあるとしてもホイールの１旋回に制限される。閾値Ｂは、それがホイール旋回信号２の前に位置する第１の信号１の部分の値ＭＡＸの半分未満に対応するように選ばれた。これは、ホイール旋回信号２を第１の区分、この事例ではＩ₁と、第２の区分、この事例ではＩ₃との間にあるものとして区切ることができることを意味する。従って、ホイール旋回信号２は、この特定の事例では、タイヤケーシングを支持するホイールの全旋回数に対応する。

次に、このホイール旋回信号２に対して、基準加速度γ^referenceが、実線の曲線４で表すこのホイール旋回信号２の平均値として計算される。

回転速度Ｗは、ここでは加速フェーズで可変であるので、例えば同一パリティの区分Ｉによって区切られたホイールの旋回の区分の個数が実質的に減少することにも注目されたい。

図５は、回転速度Ｗが一定である時のホイールの１回の旋回に対応する第２のホイール旋回信号１０上の正のＳ⁺及び負のＳ^-であるエネルギ密度の計算を説明するための例示図である。当然ながら、この方法は、回転速度Ｗが可変である場合又はホイール旋回信号がホイールの数回の旋回にわたって区切られる場合に同じである。

閾値Ａは、この事例では１．０に等しい値Ｃとホイール旋回信号の一部に対して識別された基準加速度γ^referenceとの積としてここでは決定される。この閾値は、実線１１によって具現化される。実際に、Ｃに対して０．７に等しい値を使用することが現実の信号に対して好ましい。ホイール旋回周波数よりも高い周波数でのホイール旋回信号１０を中心とする判別可能な振動を伴う信号に対して多くの干渉が存在する場合に、０．５又は０．６に等しいＣ値を選ぶことができる。それとは対照的に、全体的に滑らかな路面上で取得される信号に対して、０．８又は０．９程度のＣ値を使用することができる。このＣ値は、方法の全ての段階にわたって固定される必要がある。

正のエネルギ密度Ｓ⁺又は負のエネルギ密度Ｓ^-は、第２のホイール旋回信号１０と実線の曲線１１で表している基準加速度γ^referenceとの間の差の絶対値の和として計算される。区域Ｓ⁺によって区切られた面積は、離散化誤差があるとしても区域Ｓ^-によって区切られた面積に等しくなければならない。

１０ 第２のホイール旋回信号
１１ 基準加速度γ^reference
Ｓ⁺ ₁、Ｓ⁺ ₂ 正のエネルギ密度
Ｓ^- 負のエネルギ密度

Claims (15)

1. 膨張及び負荷状態にあり、回転速度Ｗで回転する荷重を受けるタイヤケーシングの変形を取得する方法であって、
   前記タイヤケーシングは、自然回転軸の周りに旋回するクラウン、２つの側壁、及び２つのビードと、正中面とを有し、該正中面と該自然回転軸の間の交点がホイール中心を定め、
   前記自然回転軸に対する半径方向位置Ｒで前記クラウンに沿って前記タイヤケーシング内でセンサが受ける加速度に比例する少なくとも１つの出力信号を発生させることができる少なくとも１つのセンサを該タイヤケーシング上に固定する段階と、
   前記回転速度Ｗで走行する時の前記クラウンに対して垂直な方向の加速度の少なくとも振幅を含む少なくとも第１の横座標信号ｕを取得する段階と、
   前記回転速度Ｗと少なくとも１つのセンサの前記半径方向位置Ｒとの関数である基準加速度γ^referenceを決定する段階と、
   前記少なくとも第１の横座標信号ｕの該第１の横座標信号ｕが閾値Ｂと交差する横座標値ｕに対応する第１の系列の区分Ｉを識別する段階と、
   ホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRを構成するために少なくとも１つの第１の横座標信号ｕを第１の区分Ｉ_minと第２の区分Ｉ_maxの間で区切る段階と、
   前記ホイール旋回信号と前記基準加速度γ^referenceの関数であり、かつ該ホイール旋回信号が閾値Ａよりも上である時にＳ⁺と表記され、又は該ホイール旋回信号が該閾値Ａの下か又はそれに等しい時にＳ^-と表記される少なくとも第１のエネルギ密度Ｓを定める段階と、
   前記荷重を受ける前記タイヤケーシングの前記変形Ｄｅｆ_%を前記基準加速度γ^referenceと前記第１のエネルギ密度Ｓの関数として識別する段階と、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記少なくとも１つの第１の横座標信号ｕの前記取得は、Ｄｅｖが前記タイヤケーシングの展開部である場合に下式：
   ［数式１］
   によって定義される閾値回転速度Ｗ_seuilよりも大きいか又はそれに等しい回転速度Ｗに対して実行されることを特徴とする請求項１に記載のタイヤケーシングの変形を取得する方法。
3. 前記第１の系列の区分Ｉは、
   前記少なくとも１つの第１の横座標信号ｕの少なくとも一部の少なくとも１つの最大値の関数である閾値Ｂを定める段階と、
   前記少なくとも１つの第１の横座標信号ｕの前記少なくとも一部と前記閾値Ｂの関数であるとして第２の横座標信号ｕを決定する段階と、
   前記第２の横座標信号ｕが閾値Ｅと交差する前記少なくとも１つの第１の横座標信号ｕの前記少なくとも一部と該第２の横座標信号ｕとの前記横座標値ｕに対応する前記第１の系列の区分Ｉを識別する段階と、
   の組合せを用いて識別される、
   ことを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載のタイヤケーシングの変形を取得する方法。
4. 前記閾値Ｂは、前記少なくとも１つの第１の横座標信号ｕの少なくとも一部の前記少なくとも１つの最大値の０．１と０．５の間に含まれる値であることを特徴とする請求項３に記載のタイヤケーシングの変形を取得する方法。
5. 前記第２の横座標信号ｕが前記少なくとも１つの第１の横座標信号ｕと前記閾値Ｂの間の差として取得される場合に、前記閾値Ｅは値ゼロであり、又は該第２の横座標信号ｕが該第少なくとも１つの第１の横座標信号ｕと該閾値Ｂの間の比として取得される場合に、該閾値Ｅは１であることを特徴とする請求項３及び請求項４のいずれか１項に記載のタイヤケーシングの変形を取得する方法。
6. 前記区分Ｉの前記識別は、
   第２の系列の区分Ｊを生成する段階であって、各区分Ｊは、連続的かつ同一のパリティを有する前記区分Ｉの横座標値ｕの間の中間横座標値ｕに対応する第２の系列の区分Ｊを生成する段階と、
   第１の区分Ｊ_minと第２の区分Ｊ_maxの間の前記ホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRを構成する段階と、
   を含む、
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちの１項に記載のタイヤケーシングの変形を取得する方法。
7. 前記閾値Ａは、前記基準加速度γ^referenceの関数であることを特徴とする請求項１から請求項６のうちの１項に記載のタイヤケーシングの変形を取得する方法。
8. 前記少なくとも１つのセンサの前記半径方向位置Ｒの関数である前記基準加速度γ^referenceは、下式：
   ［数式２］
   によって定義されることを特徴とする請求項１から請求項７のうちの１項に記載のタイヤケーシングの変形を取得する方法。
9. 前記基準加速度γ^referenceの前記決定は、同じ系列の区分に属する同一パリティの２つの区分の間に含まれる前記少なくとも１つの第１の横座標信号ｕの少なくとも一部の平均値であるとして定められることを特徴とする請求項１から請求項７のうちの１項に記載のタイヤケーシングの変形を取得する方法。
10. 前記ホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRを前記タイヤケーシングの角度位置に関して位相調整すると、地球の重力の効果を考慮する補正Ｃｏｒｒが、該ホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRに対して為されることを特徴とする請求項１から請求項９のうちの１項に記載のタイヤケーシングの変形を取得する方法。
11. 方法が、
    前記ホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRの第１の通過回数Ｎ^pasを該ホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRの第２の区分（Ｉ_max）と前記第１の区分（Ｉ_min）の間の差の半分を超える整数部分であるとして決定する段階と、
    前記ホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRの第２の通過回数Ｎ’^pasを該ホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdRの前記第２の区分（Ｉ_max）と前記第１の区分（Ｉ_min）の間の前記差の半分の整数部分であるとして決定する段階と、
    を含み、
    前記第１の区分（Ｉ_min）が、前記少なくとも１つの第１の横座標信号ｕの該第１の横座標信号ｕが下向き方向に前記閾値Ｂと交差する前記横座標値ｕに対応する区分である場合に、
    方法が、
    前記荷重を受ける前記タイヤケーシングの前記変形Ｄｅｆ _% を下式：
    ［数式３ａ］
    を用いて識別する段階、
    を含み、
    その他の場合に、
    方法が、
    前記荷重を受ける前記タイヤケーシングの前記変形Ｄｅｆ_%を下式：
    ［数式３ｂ］
    を用いて識別する段階、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項１から請求項１０のうちの１項に記載のタイヤケーシングの変形を取得する方法。
12. 前記少なくとも１つの第１の横座標信号ｕの前記取得は、一定サンプリング周波数で実行され、該少なくとも１つの第１の横座標信号ｕのサンプリングの空間離散化が、６度よりも小さく、好ましくは３度よりも小さく、非常に好ましくは１度よりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のタイヤケーシングの変形を取得する方法。
13. 負のＳ^-及び正のＳ⁺である前記エネルギ密度は、Ｎ^Vが前記ホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdR内で離散化された点の総数である場合に下式：
    前記第１の区分（Ｉ_min）が、前記第１の横座標信号ｕの該第１の横座標信号ｕが下限値Ｅと下向き方向に交差する前記横座標値ｕに対応する区分である場合に、
    ［数式４ａ］
    及び
    ［数式４ｂ］
    その他の場合に、
    ［数式４ｃ］
    及び
    ［数式４ｄ］
    に従って定義されることを特徴とする請求項１１を引用する請求項１２に記載のタイヤケーシングの変形を取得する方法。
14. 前記基準加速度γ^referenceの前記決定は、Ｎ^Vが前記ホイール旋回信号Ｓｉｇ^TdR内で離散化された点の総数である場合に下式：
    ［数式５］
    を用いて取得されることを特徴とする請求項９を引用する請求項１２に記載のタイヤケーシングの変形を取得する方法。
15. 前記荷重を受ける前記タイヤケーシングの前記変形Ｄｅｆ_%は、下式：
    ［数式６］
    を用いて決定されることを特徴とする請求項１４を引用する請求項１３に記載のタイヤケーシングの変形を取得する方法。