JP2010274906A - Road surface state estimation method, vehicle control method, and road surface state estimation device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for precisely estimating a state of a road surface where a vehicle is running without having to attach a sensor to a tire, and a device thereof. <P>SOLUTION: As a tire, a tire 10 for estimating a road surface state is used, which has a row of sipes 14L in which sipes 14 extending in the circumferential direction of the tire are formed in a shoulder part 13m in a cycle P<SB>1</SB>. Vibration of a tread 11 propagated to a knuckle from the tire 10 is detected by an acceleration sensor fitted to the knuckle to obtain a vibration spectrum, and the road surface state is estimated from the magnitude of the level of the vibration that arises from a region R1 of an easily deformable structure including the sipes 14 in the detection frequency calculated from the wheel speed measured by a wheel speed sensor and the cycle P<SB>1</SB>. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、走行中の路面状態を推定する方法とその装置、及び、車両制御方法に関するものである。   The present invention relates to a method and apparatus for estimating a road surface condition during traveling, and a vehicle control method.

自動車の走行安定性を高めるため、タイヤと路面間の摩擦係数（路面摩擦係数）もしくはタイヤの接地状態を精度良く推定し、車両制御へフィードバックすることが求められている。予め上記路面摩擦係数やタイヤの接地状態を推定することができれば、制駆動や操舵といった危険回避の操作を起こす前に、例えば、ＡＢＳブレーキのより高度な制御等が可能になり、安全性が一段と高まることが予想される。   In order to improve the running stability of an automobile, it is required to accurately estimate the friction coefficient between the tire and the road surface (road surface friction coefficient) or the ground contact state of the tire and feed back to the vehicle control. If the road surface friction coefficient and the ground contact state of the tire can be estimated in advance, for example, more advanced control of the ABS brake or the like can be performed before the risk avoidance operation such as braking / driving or steering, and safety is further improved. Expected to increase.

路面摩擦係数を推定する方法としては、例えば、車輪速を検出し、この検出された車輪速信号ωから外乱ΔＴを受けたときの車輪速変動Δωを検出した後、このΔωを満足するような車輪の伝達関数を最小二乗法で同定し、路面μの勾配を推定するとともに、この路面μの勾配と予め求めておいた車両の制動力とこの路面μの勾配との関係から車両の制動力を推定し、この制動力と上記路面μの勾配とから、スリップ率が零のときの路面μの勾配を推定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。   As a method of estimating the road surface friction coefficient, for example, after detecting the wheel speed and detecting the wheel speed fluctuation Δω when receiving the disturbance ΔT from the detected wheel speed signal ω, the road surface friction coefficient Δω is satisfied. The wheel transfer function is identified by the method of least squares, the gradient of the road surface μ is estimated, and the braking force of the vehicle is determined from the relationship between the gradient of the road surface μ, the braking force of the vehicle determined in advance, and the gradient of the road surface μ. And a method of estimating the slope of the road surface μ when the slip ratio is zero has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

また、図１０に示すように、空気入りタイヤ５０のタイヤトレッド部５１にトレッド表面よりも高さの高いセンシングブロック５２Ｈと高さの低いセンシングブロック５２Ｌとを形成し、各センシングブロック５２Ｈ，５２Ｌのタイヤ周方向に平行な側面にそれぞれ歪ゲージ５３Ｈ，５３Ｌを貼り付けて、上記２つの歪ゲージ５３Ｈ，５３Ｌで検出した歪レベルの差と、予め求めておいた歪レベルの差と路面摩擦係数との関係を示すマップとから路面摩擦係数を推定する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。   Further, as shown in FIG. 10, a sensing block 52H having a height higher than that of the tread surface and a sensing block 52L having a height lower than that of the tread surface are formed on the tire tread portion 51 of the pneumatic tire 50, and each of the sensing blocks 52H and 52L is formed. The strain gauges 53H and 53L are attached to the side surfaces parallel to the tire circumferential direction, respectively, the difference between the strain levels detected by the two strain gauges 53H and 53L, the difference between the strain level and the road surface friction coefficient obtained in advance. There has been proposed a method for estimating a road surface friction coefficient from a map showing the relationship (for example, see Patent Document 2).

特開２００２−１６０６２０号公報JP 2002-160620 A 特開２００２−３６８３６号公報JP 2002-36836 A

しかしながら、上記車輪速に基づいて求めた路面μの勾配と推定した車両の制動力とからスリップ率が零のときの路面μの勾配を推定する方法では、タイヤ−路面間で発生している力の情報がないため、推定時間を必要とすることから、路面変化に対する追従性に限界があった。
また、高さの異なるセンシングブロック５２Ｈ，５２Ｌにそれぞれ貼り付けられた歪ゲージ５３Ｈ，５３Ｌで検出した歪レベルの差から路面摩擦係数を推定する方法では、路面と直接接するブロックに歪ゲージ５３Ｈ，５３Ｌなどのセンサを取付ける構成であるため、センサの耐久性の面で問題がある。 However, in the method of estimating the slope of the road surface μ when the slip ratio is zero from the slope of the road surface μ obtained based on the wheel speed and the estimated braking force of the vehicle, the force generated between the tire and the road surface Since there is no information, the estimation time is required, and there is a limit to the followability to the road surface change.
Further, in the method of estimating the road surface friction coefficient from the difference in strain level detected by the strain gauges 53H and 53L attached to the sensing blocks 52H and 52L having different heights, the strain gauges 53H and 53L are applied to the blocks directly in contact with the road surface. Therefore, there is a problem in terms of durability of the sensor.

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、タイヤにセンサを取付けることなく、走行中の路面の状態を精度よく推定することのできる方法とその装置、及び、車両制御方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the conventional problems, and provides a method, an apparatus thereof, and a vehicle control method capable of accurately estimating a road surface state during traveling without attaching a sensor to a tire. The purpose is to do.

本発明者は鋭意検討の結果、トレッドはタイヤ踏面内において前後方向だけでなく、幅方向にも圧縮され、かつ、このトレッドに作用する圧縮力が路面摩擦係数に依存することから、トレッドの端部にタイヤ周方向に沿って周期的な構造を設けて、上記周期に対応したトレッドの振動の大きさを検出することにより、タイヤにセンサを設けることなく、走行中の路面の状態を精度よく推定できることを見出し、本発明に到ったものである。
すなわち、本願の請求項１に記載の発明は、走行中の路面の状態を推定する方法であって、トレッドの端部にタイヤ周方向に沿って周期的な構造が作製されているタイヤの上記トレッドの振動を検出し、この検出された振動の上記周期に対応する周波数における振動成分の大きさ、もしくは、上記周波数を含む周波数帯域における振動成分の大きさから走行中の路面の状態を推定することを特徴とするものである。 As a result of intensive studies, the inventor has not only compressed the tread in the front-rear direction but also the width direction in the tire tread, and the compression force acting on the tread depends on the road surface friction coefficient. By providing a periodic structure in the tire circumferential direction and detecting the magnitude of tread vibration corresponding to the above period, the road surface condition during traveling can be accurately obtained without providing a sensor on the tire. The inventors have found that it can be estimated and have arrived at the present invention.
That is, the invention according to claim 1 of the present application is a method for estimating the state of a road surface during traveling, and the above of a tire in which a periodic structure is formed along the tire circumferential direction at the end of the tread. The vibration of the tread is detected, and the road surface condition during traveling is estimated from the magnitude of the vibration component at the frequency corresponding to the period of the detected vibration or the magnitude of the vibration component in the frequency band including the frequency. It is characterized by this.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の路面状態推定方法において、上記トレッドの端部にタイヤ周方向に沿って周期的に作製されている構造は、トレッドのタイヤ周方向に沿って周期的に形成された、タイヤ周方向に延長するサイプにより作製されていることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の路面状態推定方法において、上記サイプが直線走行時におけるタイヤ踏面内にあって、かつ、タイヤショルダー部に設けられていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の路面状態推定方法において、上記サイプの周方向の長さを当該サイプの初期溝深さ以上としたものである。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の路面状態推定方法において、上記トレッドの振動を車両バネ下部にて検出するようにしたものである。
また、請求項６に記載の発明は、車両の走行状態を制御する方法であって、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の路面状態推定方法により推定した路面状態に基づいて車両の走行状態を制御することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the road surface state estimating method according to the first aspect, the structure that is periodically formed along the tire circumferential direction at the end of the tread extends along the tire circumferential direction of the tread. It is produced by a sipe formed periodically in the tire circumferential direction.
A third aspect of the present invention is the road surface state estimating method according to the second aspect, wherein the sipe is provided in a tire tread surface during straight running and provided on a tire shoulder portion. .
According to a fourth aspect of the present invention, in the road surface state estimating method according to the second or third aspect, the circumferential length of the sipe is equal to or greater than the initial groove depth of the sipe.
According to a fifth aspect of the present invention, in the road surface state estimating method according to any one of the first to fourth aspects, the vibration of the tread is detected at the lower part of the vehicle spring.
The invention according to claim 6 is a method for controlling the running state of the vehicle, and is based on the road surface state estimated by the road surface state estimating method according to any one of claims 1 to 5. The running state is controlled.

また、請求項７に記載の発明は、走行中の路面の状態を推定する装置であって、トレッドの端部にタイヤ周方向に沿って周期的な構造が作製されている路面状態検出用タイヤと、車両バネ下部に設置されて、上記路面状態検出用タイヤから車両バネ下部に伝播される上記トレッドの振動を検出する振動検出手段と、上記振動検出手段で検出されたトレッドの振動の上記周期に対応する周波数帯域における振動成分を抽出する周期成分抽出手段と、この抽出された振動成分の大きさに基づいて路面状態を推定する路面状態推定手段とを備えたものである。   The invention according to claim 7 is an apparatus for estimating a road surface state during traveling, and a road surface state detection tire in which a periodic structure is formed along the tire circumferential direction at an end portion of the tread. Vibration detecting means installed at the lower part of the vehicle spring to detect the vibration of the tread transmitted from the road surface condition detecting tire to the lower part of the vehicle spring, and the period of the vibration of the tread detected by the vibration detecting means The periodic component extracting means for extracting the vibration component in the frequency band corresponding to, and the road surface state estimating means for estimating the road surface state based on the magnitude of the extracted vibration component.

本発明によれば、タイヤ周方向に延長するサイプのような構造を、トレッドのタイヤ周方向に沿って周期的に作製し、路面摩擦係数の大きさに対応して大きくなる、上記構造の周期性によるトレッドの振動を検出して、路面の状態を推定するようにしたので、走行中の路面の状態を精度よく推定することができる。
また、上記サイプを、直線走行時におけるタイヤ踏面内にあって、かつ、タイヤセンター部よりも大きな横力が発生するタイヤショルダー部に設けるようにすれば、検出する振動レベルが大きくなるので、推定精度を更に向上させることができる。
更に、上記サイプの周方向の長さを当該サイプの初期溝深さ（新品時のタイヤでの溝深さ）以上とすれば、横力による変形を大きくできるので、推定精度が向上する。
また、上記トレッドの振動を車両バネ下部にて検出することにより、タイヤへのセンサ取付けが不要になるので、タイヤの生産効率が向上する。また、タイヤ部にセンサを装着した場合に比較してセンサの耐久性を向上させることができるだけでなく、センサの交換も容易となる。
上記推定された路面状態に基づいて、ＡＢＳブレーキ等を制御して車両の走行状態を制御するようにすれば、車両の安全性を更に高めることができる。 According to the present invention, a structure such as a sipe extending in the tire circumferential direction is periodically produced along the tire circumferential direction of the tread, and the period of the structure increases in accordance with the size of the road surface friction coefficient. Since the tread vibration due to the nature is detected and the road surface state is estimated, the road surface state during traveling can be accurately estimated.
In addition, if the sipes are provided in the tire shoulder surface during straight running and on the tire shoulder portion where a greater lateral force than the tire center portion is provided, the vibration level to be detected will be increased. The accuracy can be further improved.
Furthermore, if the length of the sipe in the circumferential direction is equal to or greater than the initial groove depth of the sipe (groove depth in a new tire), deformation due to lateral force can be increased, and thus the estimation accuracy is improved.
Further, by detecting the vibration of the tread at the lower part of the vehicle spring, it is not necessary to attach the sensor to the tire, so that the tire production efficiency is improved. Further, the durability of the sensor can be improved as compared with the case where the sensor is mounted on the tire portion, and the replacement of the sensor is facilitated.
If the driving state of the vehicle is controlled by controlling the ABS brake or the like based on the estimated road surface state, the safety of the vehicle can be further improved.

なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。   The summary of the invention does not enumerate all necessary features of the present invention, and sub-combinations of these feature groups can also be the invention.

本発明の実施形態に係る路面状態推定用タイヤのトレッドを示す図である。It is a figure which shows the tread of the tire for road surface state estimation which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る路面状態推定装置の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the road surface state estimation apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の路面状態推定用タイヤを備えた車輪部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the wheel part provided with the tire for road surface state estimation of this invention. トレッドの振動を直接計測したときの試験用の加速度センサの位置を示す図である。It is a figure which shows the position of the acceleration sensor for a test when the vibration of a tread is directly measured. ドライアスファルト路走行時のトレッド振動の時系列波形を示す図である。It is a figure which shows the time series waveform of the tread vibration at the time of driving | running | working on a dry asphalt road. 低μ路走行時のトレッド振動の時系列波形を示す図である。It is a figure which shows the time-sequential waveform of the tread vibration at the time of driving | running | working on a low micro road. タイヤ幅方向のバネ下振動の振動スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the vibration spectrum of the unsprung vibration of a tire width direction. ブロックパターンを有するタイヤにサイプ列を設けた例を示す図である。It is a figure which shows the example which provided the sipe row | line | column in the tire which has a block pattern. 車両がアスファルト路から低μ路に進入したときの振動レベルの変化を示す図である。It is a figure which shows the change of a vibration level when a vehicle approachs a low micro road from an asphalt road. 従来の路面摩擦係数の推定方法を示す図である。It is a figure which shows the estimation method of the conventional road surface friction coefficient.

以下、実施の形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施の形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail through embodiments. However, the following embodiments do not limit the invention according to the claims, and all combinations of features described in the embodiments are included. It is not necessarily essential for the solution of the invention.

図１は本発明の実施形態に係る路面状態推定用タイヤ（以下、タイヤという）１０のトレッド１１を示す図で、このトレッド１１にはタイヤ周方向に沿って延びる複数本の周方向溝１２（１２ａ〜１２ｄ）と、これらの周方向溝１２により区画される複数の陸部１３（１３ａ〜１３ｃ，１３ｍ，１３ｎ）とを備えている。陸部１３ａ〜１３ｃは、隣り合う２本の周方向溝１２ａ，１２ｂ、周方向溝１２ｂ，１２ｃ、周方向溝１２ｃ，１２ｄによりそれぞれ区画される第１〜第３の中央陸部で、陸部１３ｍ，１３ｎはタイヤ幅方向外側に設けられた周方向溝１２ａ，１２ｄによって区画された、タイヤ幅方向外側に位置する左，右のショルダー部である。   FIG. 1 is a view showing a tread 11 of a road surface condition estimation tire (hereinafter referred to as a tire) 10 according to an embodiment of the present invention. The tread 11 has a plurality of circumferential grooves 12 (extending along the tire circumferential direction). 12a-12d) and a plurality of land portions 13 (13a-13c, 13m, 13n) partitioned by the circumferential grooves 12. The land portions 13a to 13c are first to third central land portions defined by two adjacent circumferential grooves 12a and 12b, circumferential grooves 12b and 12c, and circumferential grooves 12c and 12d. Reference numerals 13m and 13n denote left and right shoulder portions located on the outer side in the tire width direction and defined by circumferential grooves 12a and 12d provided on the outer side in the tire width direction.

左側のショルダー部１３ｍには第１のサイプ列１４Ｌが設けられている。この第１のサイプ列１４Ｌは、タイヤ周方向に延長する長さＬ₁の第１のサイプ１４がタイヤ周方向に沿って周期Ｐ₁で形成されたものである。一方、右側のショルダー部１３ｎには第２のサイプ列１５Ｌが設けられている。この第２のサイプ列１５Ｌは、タイヤ周方向に延長する長さＬ₂の第２のサイプ１５がタイヤ周方向に沿って周期Ｐ₂で形成されたものである。なお、本例では、上記第２のサイプ１５の長さＬ₂を上記第１のサイプ１４の長さＬ₁よりも短く形成するとともに、上記第２のサイプ列１５Ｌの周期Ｐ₂を上記第１のサイプ列１４Ｌの周期Ｐ₁よりも短くしている。 The left shoulder portion 13m is provided with a first sipe row 14L. The first sipe rows 14L is one in which the first sipe 14 of length L ₁ extending in the tire circumferential direction are formed at a period P ₁ along the tire circumferential direction. On the other hand, the right shoulder portion 13n is provided with a second sipe row 15L. The second sipe rows 15L is for the second sipe 15 of length L ₂ extending in the tire circumferential direction are formed at a period P ₂ along the tire circumferential direction. In this example, the length L ₂ of the second sipe 15 is formed shorter than the length L ₁ of the first sipe 14, and the period P ₂ of the second sipe row 15 L is set to the first sipe row 15 L. It is shorter than the period P ₁ of one sipe train 14L.

上記第１及び第２のサイプ１４，１５はタイヤ周方向に延長する、幅が０．１〜０．８ｍｍ程度の極めて細い溝であるので、上記第１及び第２のサイプ１４，１５が形成された箇所を含む領域Ｒ１，Ｒ２は、ともに、左，右のショルダー部１３ｍ，１３ｎの他の領域と比較して、タイヤ幅方向に変形しやすい構造（易変形構造）を有する領域となる。すなわち、上記第１及び第２のサイプ１４，１５が易変形構造であり、上記第１及び第２のサイプ１４，１５と、図１の一点鎖線で囲んだ、上記第１及び第２のサイプ１４，１５を囲む陸部を含む領域を易変形構造領域（Ｒ１，Ｒ２）という。   Since the first and second sipes 14 and 15 are extremely narrow grooves extending in the tire circumferential direction and having a width of about 0.1 to 0.8 mm, the first and second sipes 14 and 15 are formed. Both the regions R1 and R2 including the marked portions are regions having a structure (an easily deformable structure) that is easily deformed in the tire width direction as compared with the other regions of the left and right shoulder portions 13m and 13n. That is, the first and second sipes 14 and 15 have an easily deformable structure, and the first and second sipes surrounded by the first and second sipes 14 and 15 and the one-dot chain line in FIG. The region including the land portion surrounding 14 and 15 is referred to as an easily deformable structure region (R1, R2).

上記第１及び第２のサイプ１４，１５の周方向の長さＬ₁，Ｌ₂についての制限はないが、当該サイプ１４，１５の初期溝深さよりも長くかつ接地長よりも短いことが好ましい。上記第１及び第２のサイプ１４，１５の周方向の長さＬ₁，Ｌ₂を初期溝深さよりも長いとしたのは、上記周方向の長さＬ₁，Ｌ₂が初期溝深さよりも短い場合にはサイプ剛性が高くなり、横力による変形が小さくなってしまうからである。また、上記周方向の長さＬ₁，Ｌ₂が接地長よりも長いと、変形が大きくなりすぎて摩擦係数の影響が小さくなるだけでなく、当該タイヤ１０の剛性不足につながるので、好ましくないからである。 There is no restriction on the circumferential lengths L ₁ and L ₂ of the _first and _second sipes 14 and 15, but it is preferably longer than the initial groove depth of the sipes 14 and 15 and shorter than the ground contact length. . The reason why the circumferential lengths L ₁ and L ₂ of the first and second sipes 14 and 15 are longer than the initial groove depth is that the circumferential lengths L ₁ and L ₂ are larger than the initial groove depth. This is because, if the length is short, the sipe rigidity is high and the deformation due to the lateral force is small. Further, if the circumferential lengths L ₁ and L ₂ are longer than the contact length, not only is the deformation too large and the influence of the friction coefficient is reduced, but also the rigidity of the tire 10 is insufficient, which is not preferable. Because.

また、図２は本発明の実施形態に係る路面状態推定装置２０の機能ブロック図で、同図において、２１は振動検出手段である加速度センサ、２２は車輪速センサ、２３は周波数分析手段、２４は検出周波数設定手段、２５は振動レベル検出手段、２６はタイヤ接地状態推定手段である。
上記周波数分析手段２３から上記タイヤ接地状態推定手段２６までの各手段が、本装置２０の演算部２７を構成する。また、車輪速センサ２２と周波数分析手段２３と検出周波数設定手段２４と振動レベル検出手段２５とが、振動検出手段（加速度センサ２１）で検出されたトレッド１１の振動の上記第１及び第２のサイプ列１４Ｌ，１５Ｌの周期Ｐ₁，Ｐ₂に対応する周波数における振動成分を抽出する周期成分抽出手段２８を構成する。 FIG. 2 is a functional block diagram of the road surface state estimating device 20 according to the embodiment of the present invention. In the figure, 21 is an acceleration sensor as vibration detecting means, 22 is a wheel speed sensor, 23 is frequency analyzing means, 24 Is a detection frequency setting means, 25 is a vibration level detection means, and 26 is a tire ground contact state estimation means.
Each means from the frequency analysis means 23 to the tire ground contact state estimation means 26 constitutes a calculation unit 27 of the apparatus 20. Further, the wheel speed sensor 22, the frequency analysis means 23, the detection frequency setting means 24, and the vibration level detection means 25 include the first and second vibrations of the tread 11 detected by the vibration detection means (acceleration sensor 21). The periodic component extraction means 28 is configured to extract vibration components at frequencies corresponding to the periods P ₁ and P ₂ of the sipe trains 14L and 15L.

加速度センサ２１は、図３に示すように、車両バネ下部材であるナックル３３に取付けられて、走行中のタイヤ１０からホイール３１及びホイールハブ３２を介して上記ナックル３３に伝播されるトレッド１１の振動を検出する。
上記加速度センサ２１が取付けられるナックル３３は、タイヤ１０を装着するホイール３１とともに回転するホイールハブ３２と軸受けを介して連結された車輪部の非回転側の部品（車両バネ下部品）で、このナックル３３に図示しないブレーキ装置などが装着される。なお、図３の符号３４，３５は、図示しないサスペンション部材を備えた車両懸架装置の上，下のアームで、上記ナックル３３にゴムブッシュなどの緩衝部材３６を介して連結されている。 As shown in FIG. 3, the acceleration sensor 21 is attached to a knuckle 33 that is a vehicle unsprung member, and the tread 11 is transmitted from the running tire 10 to the knuckle 33 through the wheel 31 and the wheel hub 32. Detect vibration.
The knuckle 33 to which the acceleration sensor 21 is attached is a non-rotating side component (vehicle unsprung component) of the wheel portion connected via a bearing to a wheel hub 32 that rotates together with a wheel 31 on which the tire 10 is mounted. A brake device (not shown) is attached to 33. 3 are upper and lower arms of a vehicle suspension device having a suspension member (not shown) and are connected to the knuckle 33 via a buffer member 36 such as a rubber bush.

上記加速度センサ２１としては、圧電式加速度センサ、半導体歪ゲージ式加速度センサなどが挙げられる。
また、車輪速センサ２２は走行中のホイール３１の回転速度を検出するもので、例えば、車軸などの回転部に取付けられるセンサロータと車体側（非回転部）に取付けられる磁気センサとから成る電磁誘導タイプの回転センサ等が用いられる。
なお、上記演算部２７については、車体側に設けてもよいし、上記加速度センサ２１に隣接してナックル３３に取付けてもよい。 Examples of the acceleration sensor 21 include a piezoelectric acceleration sensor and a semiconductor strain gauge acceleration sensor.
The wheel speed sensor 22 detects the rotational speed of the traveling wheel 31. For example, the wheel speed sensor 22 is an electromagnetic wave composed of a sensor rotor attached to a rotating part such as an axle and a magnetic sensor attached to the vehicle body side (non-rotating part). An induction type rotation sensor or the like is used.
The calculation unit 27 may be provided on the vehicle body side or attached to the knuckle 33 adjacent to the acceleration sensor 21.

周波数分析手段２３は、上記加速度センサ２１で検出したトレッド１１の振動の時系列波形を周波数分析して上記振動の振動スペクトルを求める。
検出周波数設定手段２４は、上記車輪速センサ２２で検出した車輪速と上記第１及び第２のサイプ列１４Ｌ，１５Ｌの周期Ｐ₁，Ｐ₂とから、上記加速度センサ２１で検出したトレッド１１の振動の振動レベルを検出するための検出周波数ｆ₁，ｆ₂を設定する。 The frequency analysis means 23 analyzes the time series waveform of the vibration of the tread 11 detected by the acceleration sensor 21 to obtain a vibration spectrum of the vibration.
The detection frequency setting means 24 detects the tread 11 detected by the acceleration sensor 21 from the wheel speed detected by the wheel speed sensor 22 and the cycles P ₁ and P _{2 of} the first and second sipe rows 14L and 15L. Detection frequencies f ₁ and f ₂ for detecting the vibration level of vibration are set.

振動レベル検出手段２５は、上記周波数分析手段２３で得られた振動スペクトルのうちの、上記検出周波数ｆ₁，ｆ₂における振動成分をそれぞれ抽出してその大きさである振動レベルＧy₁，Ｇy₂をそれぞれ検出する。
タイヤ接地状態推定手段２６は、振動レベルの閾値Ｋを設定する閾値設定部２６ａと、振動レベル検出手段２５で検出された振動レベルＧyと上記閾値Ｋとを比較して路面状態を判定する比較判定部２６ｂとを備え、上記振動レベルＧyが上記閾値Ｋよりも小さい場合には路面摩擦係数の小さな低μ路であると推定し、振動レベルＧyが上記閾値Ｋよりも大きい場合には路面摩擦係数が大きい高μ路であると推定する。
本例では、２つの検出周波数ｆ₁，ｆ₂における振動レベルＧy₁，Ｇy₂をそれぞれ検出するので、上記閾値Ｋについても、検出周波数ｆ₁，ｆ₂毎に設定する必要がある。ここでは、周波数ｆ₁における閾値をＫ₁、周波数ｆ₂における閾値をＫ₂とする。 The vibration level detection means 25 extracts vibration components at the detection frequencies f ₁ and f ₂ from the vibration spectrum obtained by the frequency analysis means 23, respectively, and the vibration levels Gy ₁ and Gy ₂ which are the magnitudes thereof. Are detected respectively.
The tire ground contact state estimation means 26 compares the threshold value setting unit 26a for setting the vibration level threshold value K with the vibration level Gy detected by the vibration level detection means 25 and the threshold value K to determine the road surface condition. 26b, when the vibration level Gy is smaller than the threshold value K, it is estimated that the road surface friction coefficient is low, and when the vibration level Gy is larger than the threshold value K, the road surface friction coefficient is estimated. Is estimated to be a high μ road.
In this example, since the vibration levels Gy ₁ and Gy ₂ at the two detection frequencies f ₁ and f ₂ are detected, the threshold value K must be set for each of the detection frequencies f ₁ and f ₂ . Here, the threshold value at the frequency f ₁ is K ₁ , and the threshold value at the frequency f ₂ is K ₂ .

次に、本発明の路面状態推定用タイヤ１０と路面状態との関係について説明する。
踏面内ではトレッド１１は略円弧から平面上に変形するため、トレッド１１は前後方向だけでなく幅方向にも圧縮力を受ける。その際、図１に示した第１及び第２のサイプ１４，１５が形成されている易変形構造領域Ｒ１，Ｒ２とサイプが形成されていない領域（以下、通常変形領域という）とでは、接地時の変形量に違いが発生することになる。この圧縮力の大きさはタイヤ１０が路面から受ける拘束力が大きいほど、すなわち、路面摩擦係数が大きいほど大きい。したがって、路面摩擦係数が大きいほど変形量の差は大きくなる。本例のタイヤ１０では、上記第１及び第２のサイプ１４，１５が周期的に作製されているため、易変形構造領域Ｒ１，Ｒ２の変形量と通常変形領域の変形量との違いによる周期的なタイヤ幅方向の振動がトレッド１１に発生することになる。 Next, the relationship between the road surface state estimation tire 10 of the present invention and the road surface state will be described.
Since the tread 11 is deformed from a substantially arc shape to a flat surface within the tread surface, the tread 11 receives a compressive force not only in the front-rear direction but also in the width direction. At this time, the easily deformable structure regions R1 and R2 in which the first and second sipes 14 and 15 shown in FIG. 1 are formed and the region in which the sipes are not formed (hereinafter referred to as a normal deformation region) are grounded. A difference occurs in the amount of deformation at the time. The magnitude of this compressive force increases as the restraining force received by the tire 10 from the road surface increases, that is, as the road surface friction coefficient increases. Therefore, the larger the road friction coefficient, the larger the difference in deformation. In the tire 10 of this example, since the first and second sipes 14 and 15 are periodically produced, the period due to the difference between the deformation amount of the easily deformable structure regions R1 and R2 and the deformation amount of the normal deformation region. Vibration in the tire width direction is generated in the tread 11.

これを確かめるため、図４（ａ），（ｂ）に示すように、第１のサイプ１４が形成されている左側のショルダー部１３ｍの側面（周方向溝１２ａのショルダー部１３ｍ側の側壁）のうちの、第１のサイプ１４が形成されている易変形構造領域近傍の側面と、第１のサイプ１４が形成されていない通常変形領域（サイプ１４，１４間）近傍の側面とに試験用の加速度センサ２１Ｓを取付けたタイヤを装着した車両を、ドライアスファルト路で走行させて、トレッド１１のタイヤ幅方向振動の時系列波形をそれぞれ計測した。その結果を図５に示す。
また、上記車両を低μ路で走行したときのトレッド１１のタイヤ幅方向振動の時系列波形を図６に示す。 In order to confirm this, as shown in FIGS. 4A and 4B, the side surface of the left shoulder portion 13m (the side wall on the shoulder portion 13m side of the circumferential groove 12a) on which the first sipe 14 is formed. Of these, the side surface in the vicinity of the easily deformable structure region where the first sipe 14 is formed and the side surface in the vicinity of the normal deformation region (between the sipes 14 and 14) where the first sipe 14 is not formed are used for testing. A vehicle equipped with a tire to which the acceleration sensor 21S was attached was driven on a dry asphalt road, and the time series waveforms of the tread 11 vibration in the tire width direction were measured. The result is shown in FIG.
FIG. 6 shows a time-series waveform of vibration in the tire width direction of the tread 11 when the vehicle travels on a low μ road.

図５，６から明らかなように、ドライアスファルト路走行時でも低μ路走行時でも、第１のサイプ１４が形成された部分の時系列波形の方がタイヤ幅方向振動の大きさが大きい。また、ドライアスファルト路走行時と低μ路走行時とを比較すると、ドライアスファルト路走行時の方が変形差によるタイヤ幅方向振動が低μ路走行時よりも大きいことがわかる。
一方、低μ路では、路面拘束力が小さいため、幅方向の圧縮変形が明確ではない。
したがって、上記易変形構造領域Ｒ１，Ｒ２のような、易変形構造領域と通常変形領域とをタイヤ周方向に沿って周期的に形成するとともに、回転周期に同期したトレッド１１のタイヤ幅方向の振動成分を検出することにより、路面状態の推定が可能となる。 As is clear from FIGS. 5 and 6, the time-series waveform of the portion where the first sipe 14 is formed has a larger magnitude in the tire width direction vibration when traveling on a dry asphalt road or a low μ road. Further, when the dry asphalt road traveling and the low μ road traveling are compared, it can be seen that the tire width direction vibration due to the deformation difference is larger in the dry asphalt road traveling than in the low μ road traveling.
On the other hand, in the low μ road, the road surface restraining force is small, so that the compressive deformation in the width direction is not clear.
Therefore, the easily deformable structure regions and the normal deformable regions such as the easily deformable structure regions R1 and R2 are periodically formed along the tire circumferential direction, and the vibration of the tread 11 in the tire width direction synchronized with the rotation cycle is formed. By detecting the components, the road surface condition can be estimated.

図７は上記路面状態推定用タイヤ１０を搭載した車両を、アスファルト路と低μ路で、それぞれ、速度（車輪速）Ｖで走行させたときに、加速度センサ２１で検出した、ナックル３３に伝播される上記振動を周波数分析して得られた振動スペクトルを示す図である。アスファルト路の振動スペクトルと低μ路の振動スペクトルとを比較すると、アスファルト路では、サイプ列１４Ｌ，１５Ｌの周期Ｐ₁，Ｐ₂から推定される周波数ｆ_１及び周波数ｆ₂付近にそれぞれ振動のピークが存在する一方、低μ路では振動のピークが消失していることがわかる。
上記振動のピークは、タイヤ１０がそれぞれ上記Ｐ₁もしくは上記Ｐ₂だけ回転する度に発生する。したがって、上記振動の周波数をｆ_j（ｊ＝１，２）、タイヤの回転速度をＶとしたとき、振動スペクトルでは、周波数ｆ_j＝（Ｖ/Ｐ_j）付近に振動のピークが現れる。例えば、Ｖ＝３１．２ｋｍ／ｈｒ、Ｐ₁＝７０ｍｍ、Ｐ₂＝５０ｍｍとすると、振動のピークはｆ₁＝１２４Ｈｚ付近、及び、ｆ₂＝１７３Ｈｚ付近に発生する。 FIG. 7 shows that the vehicle equipped with the road surface condition estimation tire 10 is propagated to the knuckle 33 detected by the acceleration sensor 21 when the vehicle is run on the asphalt road and the low μ road at the speed (wheel speed) V, respectively. It is a figure which shows the vibration spectrum obtained by frequency-analyzing the said vibration performed. When the vibration spectrum of the asphalt road is compared with the vibration spectrum of the low μ road, the vibration peaks of the asphalt road are respectively near the frequencies f ₁ and f ₂ estimated from the periods P ₁ and P ₂ of the sipe trains 14L and 15L. On the other hand, it can be seen that the vibration peak disappears on the low μ road.
The vibration peak occurs each time the tire 10 rotates by P ₁ or P ₂ . Therefore, when the frequency of the vibration is f _j (j = 1, 2) and the rotation speed of the tire is V, a vibration peak appears near the frequency f _j = (V / P _j ) in the vibration spectrum. For example, if V = 31.2 km / hr, P ₁ = 70 mm, and P ₂ = 50 mm, vibration peaks occur near f ₁ = 124 Hz and f ₂ = 173 Hz.

本発明によるタイヤ接地状態推定装置２０では、まず、加速度センサ２１により、上記タイヤ１０のトレッド１１から、ホイール３１及びホイールハブ３２を介して、ナックル３３に伝播されるトレッド１１の振動の時系列波形を検出する。この検出されたトレッド１１の振動の時系列波形は周波数分析手段２３に送られて周波数分析される。上記周波数分析手段２３で得られたトレッド１１の振動の振動スペクトルは振動レベル検出手段２５に送られる。
一方、車輪速センサ２２により、当該タイヤ１０を装着したホイール３１の回転速度である車輪速Ｖを測定し、これを検出周波数設定手段２４に送る。検出周波数設定手段２４では、上記車輪速Ｖとサイプ列１４Ｌ，１５Ｌの周期Ｐ₁，Ｐ₂とから、振動成分を検出する周波数ｆ₁，ｆ₂を決定し、振動レベル検出手段２５に送る。 In the tire ground contact state estimation device 20 according to the present invention, first, a time series waveform of vibration of the tread 11 transmitted from the tread 11 of the tire 10 to the knuckle 33 via the wheel 31 and the wheel hub 32 by the acceleration sensor 21. Is detected. The detected time series waveform of the vibration of the tread 11 is sent to the frequency analysis means 23 for frequency analysis. The vibration spectrum of the vibration of the tread 11 obtained by the frequency analysis means 23 is sent to the vibration level detection means 25.
On the other hand, the wheel speed sensor 22 measures the wheel speed V, which is the rotational speed of the wheel 31 on which the tire 10 is mounted, and sends it to the detection frequency setting means 24. The detection frequency setting means 24 determines the frequencies f ₁ and f ₂ for detecting vibration components from the wheel speed V and the cycles P ₁ and P ₂ of the sipe trains 14L and 15L, and sends them to the vibration level detection means 25.

振動レベル検出手段２５では、上記周波数分析手段２３から送られた振動スペクトルから、上記周波数ｆ₁，ｆ₂における振動レベルＧy₁，Ｇy₂をそれぞれ検出してタイヤ接地状態推定手段２６に送る。タイヤ接地状態推定手段２６では上記振動レベルＧy₁，Ｇy₂と予め設定された振動レベルの閾値Ｋ₁，Ｋ₂とをそれぞれ比較し、振動レベルＧy₁が閾値Ｋ₁以上であり、かつ、振動レベルＧy₂が閾値Ｋ₂以上である場合に、路面が高μ路であると推定する。また、振動レベルＧy₁が閾値Ｋ₁未満であるか、振動レベルＧy₂が閾値Ｋ₂未満である場合、すなわち、上記Ｇy₁，Ｇy₂の少なくとも一方が高μ路の条件を満たしていない時には、路面が低μ路であると推定する。 The vibration level detection means 25 detects the vibration levels Gy ₁ and Gy ₂ at the frequencies f ₁ and f ₂ from the vibration spectrum sent from the frequency analysis means 23 and sends them to the tire ground contact state estimation means 26. The tire contact state estimation means 26 compares the vibration levels Gy ₁ and Gy ₂ with preset vibration level threshold values K ₁ and K ₂ , respectively, and the vibration level Gy ₁ is greater than or equal to the threshold value K ₁ and vibrations are detected. When the level Gy ₂ is equal to or greater than the threshold value K ₂ , it is estimated that the road surface is a high μ road. Further, when the vibration level Gy ₁ is less than the threshold value K ₁ or the vibration level Gy ₂ is less than the threshold value K ₂ , that is, when at least one of the above-mentioned Gy ₁ and Gy ₂ does not satisfy the high μ road condition. The road surface is estimated to be a low μ road.

このように本発明の実施形態では、タイヤとして、左側のショルダー部１３ｍにタイヤ周方向に延長する第１のサイプ１４が周期Ｐ₁で形成された第１のサイプ列１４Ｌを備え、右側のショルダー部１３ｎにタイヤ周方向に延長する第２のサイプ１５が周期Ｐ₂で形成された第２のサイプ列１５Ｌを備えた路面状態推定用タイヤ１０を用い、ナックル３３に取付けられた加速度センサ２１により、上記タイヤ１０からナックル３３に伝播されるトレッド１１の振動を検出して上記振動の振動スペクトルを求めるとともに、車輪速センサ２２により測定した車輪速Ｖと上記周期Ｐ₁，Ｐ₂とから算出される検出周波数ｆ₁，ｆ₂における上記サイプ１４，１５を含む易変形構造領域Ｒ１，Ｒ２に起因する振動レベルの大きさから路面状態を推定するようにしたので、タイヤ１０にセンサを設けることなく、走行中の路面の状態を精度よく推定することができる。
また、本発明の路面状態推定装置２０は路面の実効的な摩擦係数を推定できるので、本推定結果を、例えば、制御余裕の目安（例としては路面摩擦係数が低くグリップ状態が悪ければ、過大な制動力を加えられない）などの車両挙動の制御に用いることができる。
したがって、本発明の路面状態推定装置２０で推定された路面状態に基づいて車両の走行状態を制御するようにすれば、ＡＢＳブレーキのより高度な制御等が可能になり、車両の安全性を更に高めることができる。 In an embodiment of this invention, as a tire, comprising a first sipe rows 14L of the first sipe 14 extending in the tire circumferential direction on the left side of the shoulder portion 13m is formed at a period P _1, the right shoulder using a second road surface condition estimating tire 10 having the sipe column 15L of the second sipes 15 are formed at a period P ₂ extending in the tire circumferential direction in section 13n, by the acceleration sensor 21 attached to the knuckle 33 The vibration of the tread 11 transmitted from the tire 10 to the knuckle 33 is detected to obtain the vibration spectrum of the vibration, and is calculated from the wheel speed V measured by the wheel speed sensor 22 and the periods P ₁ and P _2. to estimate the road surface condition at the detected frequency f _1, f ₂ from the magnitude of the vibration level due to the deformable structure regions R1, R2 containing the sipes 14, 15 that Since manner was, without providing a sensor in the tire 10, the state of the road surface during running can be estimated accurately.
Further, since the road surface condition estimating apparatus 20 of the present invention can estimate the effective friction coefficient of the road surface, the estimation result is obtained, for example, as an indication of a control margin (for example, if the road surface friction coefficient is low and the grip state is bad, it is excessive. It can be used to control the vehicle behavior such that a braking force cannot be applied.
Therefore, if the running state of the vehicle is controlled based on the road surface state estimated by the road surface state estimating device 20 of the present invention, more advanced control of the ABS brake or the like can be performed, and the safety of the vehicle can be further increased. Can be increased.

なお、上記最良の形態では、第１及び第２のサイプ列１４Ｌ、１５Ｌを左，右のショルダー部に設けたが、中央陸部１３ａ〜１３ｃに設けてもよい。但し、タイヤ幅方向外側に位置するショルダー部は、一般に、タイヤセンター部に位置する中央陸部よりも大きな横力が発生するため、第１及び第２のサイプ１４，１５を設ける箇所としては、本例のように、タイヤ踏面内の左，右のショルダー部１３ｍ，１３ｎとすることが好ましい。
また、上記例では、左，右のショルダー部１３ｍ，１３ｎにそれぞれ第１及び第２のサイプ列１４Ｌ，１５Ｌを設けたが、片側のショルダー部に設けただけでも十分に路面状態を推定できることはいうまでもない。逆に、左，右のショルダー部１３ｍ，１３ｎに設けるサイプ列を２列以上としてもよい。この場合には、サイプの増加により当該タイヤ１０の剛性が不足することがないよう、形成するサイプの形状・寸法を設定する必要がある。また、第１及び第２のサイプ列１４Ｌ，１５Ｌの形状や、第１及び第２のサイプ列１４Ｌ，１５Ｌの周期は必ずしも異なっている必要はなく、第１及び第２のサイプ列１４Ｌ，１５Ｌを同形としてもよい。 In the best mode, the first and second sipe rows 14L and 15L are provided on the left and right shoulder portions, but may be provided on the central land portions 13a to 13c. However, since the shoulder portion located on the outer side in the tire width direction generally generates a greater lateral force than the central land portion located in the tire center portion, the location where the first and second sipes 14, 15 are provided is as follows. As in this example, the left and right shoulder portions 13m and 13n in the tire tread are preferable.
In the above example, the first and second sipe rows 14L and 15L are provided in the left and right shoulder portions 13m and 13n, respectively. However, it is possible to estimate the road surface state sufficiently even by providing the shoulder portions on one side. Needless to say. Conversely, the sipe rows provided on the left and right shoulder portions 13m and 13n may be two or more. In this case, it is necessary to set the shape and dimensions of the sipe to be formed so that the rigidity of the tire 10 is not insufficient due to the increase in the sipe. Further, the shapes of the first and second sipe rows 14L and 15L and the periods of the first and second sipe rows 14L and 15L are not necessarily different, and the first and second sipe rows 14L and 15L are not necessarily different. May be the same shape.

また、上記例では、検出周波数ｆ₁，ｆ₂を指定して、上記周波数ｆ₁，ｆ₂での振動レベルＧy₁，Ｇy₂をそれぞれ検出したが、各周波数ｆ₁，ｆ₂につきそれぞれ帯域幅Δｆ₁，Δｆ₂をそれぞれ設定し、上記振動スペクトルの［ｆ₁−Δｆ₁/２］〜［ｆ₁＋Δｆ₁/２］での帯域値、及び、［ｆ₂−Δｆ₂/２］〜［ｆ₂＋Δｆ₂/２］での帯域値を求め、この帯域値と予め設定された閾値ｋ₁，ｋ₂とをそれぞれ比較して路面状態を判定するようにしてもよい。
また、検出した振動レベルが２つの場合の路面状態の判定方法としては、必ずしも両方の振動レベルＧyが閾値Ｋ以上であるように決定する必要はなく、閾値Ｋとの関係で、いずれか一方の振動レベルＧyが閾値Ｋ以上である場合に、路面が高μ路であると推定するようにしてもよい。
また、上記例では、周波数分析手段２３を用いて加速度センサ２１で検出した振動の時系列波形を周波数分析して上記振動の振動スペクトルを求めたが、トレッド１１の振動の時系列波形にバンドパスフィルタをかけて、［ｆ_j−Δｆ_j/２］〜［ｆ_j＋Δｆ_j/２］帯域（ｊ＝１，２）のトレッド振動を抽出し、上記トレッド振動の振動レベルｇy₁，ｇy₂を求めるようにしてもよい。 Further, in the above example, detection by specifying the frequencies f _1, f _2, although vibration levels Gy ₁ of the above frequencies f _1, f _2, Gy ₂ were respectively detected, respectively the band per each frequency f _1, f ₂ set width Delta] f _1, Delta] f _2, respectively, the bandwidth value in the _{[f 1 -Δf 1/2]} ~ [f 1 + Δf 1/2] of the vibration spectrum, _{and, [f 2 -Δf 2/2} ] ~ obtains a bandwidth value in _{[f 2 + Δf 2/2} ], may be the band value with a preset threshold k _1, k ₂ and the like to determine the road surface condition by comparing each.
In addition, as a method for determining the road surface state in the case of two detected vibration levels, it is not always necessary to determine that both vibration levels Gy are equal to or higher than the threshold value K. When the vibration level Gy is equal to or higher than the threshold value K, it may be estimated that the road surface is a high μ road.
In the above example, the frequency spectrum of the vibration detected by the acceleration sensor 21 using the frequency analysis means 23 is analyzed to obtain the vibration spectrum of the vibration. A filter is applied to extract tread vibrations in the [f _j −Δf _j / 2] to [f _j + Δf _j / 2] band (j = 1, 2), and vibration levels gy ₁ and gy ₂ of the tread vibrations are obtained. You may make it ask.

また、上記例では、加速度センサ２１をナックル３３に取付けたが、ホイール３１やホイールハブ３２などの車輪部の回転側部材に取付けても上記振動を検出することは可能である。但し、加速度センサ２１などのセンサを回転側部材に取付けた場合には、検出した信号をスリップリングや無線装置などを用いて車体側に伝達する必要がある。スリップリングや無線装置などを用いると、構成部品が増えるだけでなく、ノイズの混入などによりデータの劣化が起こる恐れがある。一方、車輪部の非回転側部材であっても、上記上アーム３４や下アーム３５は、ホイール３１と緩衝部材３６を介して連結されているので、振動が吸収されて振動レベルが低下したり、位相遅れが生じるなど、検出精度に問題があるので、加速度センサ２１は、本例のように、ナックル３３に取付けることが望ましい。   In the above example, the acceleration sensor 21 is attached to the knuckle 33. However, the vibration can be detected even if the acceleration sensor 21 is attached to a rotating member of a wheel portion such as the wheel 31 or the wheel hub 32. However, when a sensor such as the acceleration sensor 21 is attached to the rotation-side member, it is necessary to transmit the detected signal to the vehicle body side using a slip ring or a wireless device. If a slip ring or a wireless device is used, not only will the number of components increase, but there is a risk of data deterioration due to noise contamination. On the other hand, even if it is a non-rotating side member of the wheel portion, the upper arm 34 and the lower arm 35 are connected via the wheel 31 and the buffer member 36, so that vibration is absorbed and the vibration level decreases. Since there is a problem in detection accuracy such as a phase delay, the acceleration sensor 21 is preferably attached to the knuckle 33 as in this example.

また、上記例では、周方向溝１２ａ〜１２ｄに区画された周方向に連続した陸部を有するトレッドパターンを備えたタイヤ１０について説明したが、本発明は、図８（ａ），（ｂ）に示すような、周方向溝１２ａ〜１２ｄとラグ溝(横溝ともいう)１６とにより区画された多数のブロック１７及びショルダーブロック１８を備えたブロックパターンを有するタイヤ１０Ｂにも適用可能である。この場合、サイプ１９（１９ａ，１９ｂ）は上記ショルダーブロック１８に設ける。
なお、実際のタイヤでは、上記サイプ１９を周期的に形成した場合、サイプ１９の一部がラグ溝１６の位置と重なるため、サイプの長さが所定の長さにならない箇所があるが、この場合には、得られる波形の絶対値が低くなるだけであって、特別なフィルタリング（周波数解析）は必要ない。なお、サイプ１９の一部がラグ溝１６の位置と重なった場合でも、ラグ溝１６上に存在するであろうと仮定したサイプの開始点もしくは終端を、開始点もしくは終端と考え、周期Ｐを決定すればよい。 Moreover, although the said example demonstrated the tire 10 provided with the tread pattern which has the land part continuous in the circumferential direction divided by the circumferential direction grooves 12a-12d, this invention is FIG. 8 (a), (b). The tire 10B having a block pattern including a large number of blocks 17 and shoulder blocks 18 partitioned by circumferential grooves 12a to 12d and lug grooves (also referred to as horizontal grooves) 16 as shown in FIG. In this case, the sipe 19 (19a, 19b) is provided on the shoulder block 18.
In an actual tire, when the sipe 19 is formed periodically, a part of the sipe 19 overlaps with the position of the lug groove 16, so there are places where the length of the sipe does not become a predetermined length. In some cases, the absolute value of the obtained waveform is only low, and no special filtering (frequency analysis) is required. Even if a part of the sipe 19 overlaps the position of the lug groove 16, the period P is determined by regarding the start point or the end of the sipe assumed to be present on the lug groove 16 as the start point or the end. do it.

ところで、図８（ｃ）に示すように、サイプ１９の一部がラグ溝１６の位置と重なった時、サイプは、長さｌ₂が元のサイプ１９の長さｌ₁よりも短い、ラグ溝１６に開口するサイプ１９ｋとなる。ショルダーブロック１８にこのようなサイプ１９ｋがあると、接地の際の蹴り出し時におけるブロック端の形状が変化するため、ショルダーブロック１８の振動が大きくなったり、摩耗の影響を受けてブロック端の形状が変化したりするので、抽出される振動レベルの安定性が低下する恐れがある。
そこで、図８（ｃ）に示すように、サイプ１９の一部がラグ溝１６の位置と重なった時には、サイプをブロック端まで入れず、ブロック内に収まる閉サイプ１９ｚとすることが好ましい。これにより、蹴り出し時におけるブロック端の形状は変化しないので、安定した振動成分を得ることができる。
このとき、閉サイプ１９ｚの端部からラグ溝１６までの距離Δｌを、サイプ１９ｚの溝深さの１/３か、それ以上とすることが望ましい。これにより、蹴り出し時におけるブロック端の形状変化をなくすことができるので、安定した振動成分を確実に得ることができる。 By the way, as shown in FIG. 8C, when a part of the sipe 19 overlaps the position of the lug groove 16, the sipe has a length l ₂ shorter than the length l ₁ of the original sipe 19, A sipe 19k opening in the groove 16 is formed. If there is such a sipe 19k in the shoulder block 18, the shape of the block end changes when kicking out at the time of ground contact, so that the vibration of the shoulder block 18 increases or the shape of the block end is affected by wear. Or the stability of the vibration level to be extracted may be reduced.
Therefore, as shown in FIG. 8C, when a part of the sipe 19 overlaps the position of the lug groove 16, it is preferable that the sipe 19 is not closed to the end of the block but is a closed sipe 19 z that fits in the block. Thereby, since the shape of the block end at the time of kicking does not change, a stable vibration component can be obtained.
At this time, it is desirable that the distance Δl from the end of the closed sipe 19z to the lug groove 16 is 1/3 or more of the groove depth of the sipe 19z. Thereby, since the shape change of the block end at the time of kicking can be eliminated, a stable vibration component can be obtained reliably.

また、上記例では、第１及び第２のサイプ１４，１５を形成し、この第１及び第２のサイプ１４，１５を含む領域Ｒ１，Ｒ２をタイヤ幅方向に変形しやすい構造を有する領域（易変形構造領域）としたが、易変形構造領域としてはこれに限るものではなく、例えば、トレッド１１の表面に、トレッド１１を構成するゴム部材よりも剛性の低いゴム部材を埋設するようにしてもよい。この場合、上記埋設するゴム部材の寸法としては、タイヤ周方向の長さがタイヤ幅方向の長さに比べて数倍以上長い直方体状のものが好ましい。
あるいは、ブロック端は等間隔でなくとも、ブロックの中心位置が等間隔になっているパターンであればよい。また、タイヤ幅方向のサイプがタイヤ周方向に等間隔になっているパターンでもよい。
なお、いずれの場合にも、タイヤ周方向に周期的な構造を形成する箇所としては、タイヤ踏面内のショルダー部とすることが好ましい。 In the above example, the first and second sipes 14 and 15 are formed, and the regions R1 and R2 including the first and second sipes 14 and 15 have a structure that easily deforms in the tire width direction ( However, the easily deformable structure region is not limited to this. For example, a rubber member having a lower rigidity than the rubber member constituting the tread 11 is embedded in the surface of the tread 11. Also good. In this case, the dimension of the rubber member to be embedded is preferably a rectangular parallelepiped whose length in the tire circumferential direction is several times longer than the length in the tire width direction.
Alternatively, the block ends need not be equally spaced as long as the center positions of the blocks are equally spaced. Further, a pattern in which sipes in the tire width direction are equally spaced in the tire circumferential direction may be used.
In any case, it is preferable that the portion forming the periodic structure in the tire circumferential direction is a shoulder portion in the tire tread.

タイヤサイズが225/45R17の乗用車用タイヤのトレッドの左，右のショルダー部に、それぞれ、周方向に沿って延びるサイプを、タイヤ周方向に周期的に形成した。
左側のショルダー部に形成したサイプの長さは３０ｍｍで、周期は７０ｍｍである。
右側のショルダー部に形成したサイプの長さは２０ｍｍで、周期は５０ｍｍである。
車両左前側のタイヤに上記タイヤを装着した車両を、車輪回転速度３１．２ｋｍ/ｈ（変動幅０．６ｋｍ/ｈ）で、アスファルト路（μ≒１．０）から低μ路（μ≒０．２）に進入させ、通過後、再度アスファルト路に進入させた。
また、車両のナックルに加速度センサを設置し、加速度データをサンプリング速度１ｋＨzで計測するとともに、上記加速度の周波数分布を求めて、サイプの周期から推定される周波数位置での振動成分の振動レベルの時間変化を計測した。 Sipes extending along the circumferential direction were periodically formed in the tire circumferential direction on the left and right shoulder portions of the tread of a passenger car tire having a tire size of 225 / 45R17.
The length of the sipe formed on the left shoulder is 30 mm and the period is 70 mm.
The sipe formed on the right shoulder has a length of 20 mm and a period of 50 mm.
A vehicle in which the above tire is mounted on a tire on the left front side of the vehicle is set to a low μ road (μ≈0) from an asphalt road (μ≈1.0) at a wheel rotation speed of 31.2 km / h (variation width 0.6 km / h). .2), and after passing, entered the asphalt road again.
In addition, an acceleration sensor is installed in the knuckle of the vehicle, acceleration data is measured at a sampling rate of 1 kHz, and the frequency distribution of the acceleration is obtained to obtain the vibration level time of the vibration component at the frequency position estimated from the sipe period. Changes were measured.

左側のショルダー部に形成したサイプに起因する振動のピーク位置は、車輪回転速度と当該サイプの周期とから、ｆ₁＝１２４Ｈｚと特定できる。一方、右側のショルダー部に形成したサイプに起因する振動のピーク位置はｆ₂＝１７３Ｈｚである。
本実施例では、左側のショルダー部に形成したサイプに起因するｆ₁＝１２４Ｈｚ付近の周波数成分をモニターした。その結果を図９のグラフに示す。
同図から明らかなように、アスファルト路から低μ路に進入すると、低μ路ではｆ₁＝１２４Ｈｚ付近の振動ピークが消失するため振動レベルは低くなる。したがって、同図のＫで示す閾値を設定することにより、路面が低μ路であると容易に判定することができる。これにより、路面の状態を精度良く判定できることが確認された。 The peak position of vibration caused by the sipe formed on the left shoulder portion can be specified as f ₁ = 124 Hz from the wheel rotation speed and the sipe period. On the other hand, the peak position of the vibration caused by the sipe formed on the right shoulder is f ₂ = 173 Hz.
In this example, the frequency component near f ₁ = 124 Hz caused by the sipe formed on the left shoulder portion was monitored. The result is shown in the graph of FIG.
As is clear from the figure, when entering the low μ road from the asphalt road, the vibration level near f ₁ = 124 Hz disappears on the low μ road, and the vibration level becomes low. Therefore, it is possible to easily determine that the road surface is a low μ road by setting the threshold indicated by K in FIG. As a result, it was confirmed that the condition of the road surface can be accurately determined.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the embodiment. It is apparent from the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

以上説明したように、本発明によれば、タイヤにセンサを設けることなく、走行中の路面の状態を精度よく推定することができるので、耐久性に優れた車両の走行安全性を向上させることができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to accurately estimate the state of the road surface during traveling without providing a sensor on the tire, so that the traveling safety of the vehicle having excellent durability can be improved. Can do.

１０ 路面状態推定用タイヤ、１１ トレッド、１２，１２ａ〜１２ｄ 周方向溝、
１３ａ〜１３ｃ 中央陸部、１３ｍ，１３ｎ ショルダー部、１４ 第１のサイプ、
１４Ｌ 第１のサイプ列、１５ 第２のサイプ、１５Ｌ 第２のサイプ列、
２０ 路面状態推定装置、２１ 加速度センサ、２２ 車輪速センサ、
２３ 周波数分析手段、２４ 検出周波数設定手段、２５ 振動レベル検出手段、
２６ タイヤ接地状態推定手段、２７ 演算部、２８ 周期成分抽出手段、
３１ ホイール、３２ ホイールハブ、３３ ナックル、３４ 上アーム、
３５ 下アーム、３６ 緩衝部材。 10 tires for estimating road surface conditions, 11 treads, 12, 12a to 12d circumferential grooves,
13a-13c Central land part, 13m, 13n shoulder part, 14 1st sipe,
14L first sipe train, 15 second sipe train, 15L second sipe train,
20 road surface state estimation device, 21 acceleration sensor, 22 wheel speed sensor,
23 frequency analysis means, 24 detection frequency setting means, 25 vibration level detection means,
26 tire ground contact state estimation means, 27 calculation unit, 28 period component extraction means,
31 wheel, 32 wheel hub, 33 knuckle, 34 upper arm,
35 Lower arm, 36 cushioning member.

Claims (7)

トレッドの端部にタイヤ周方向に沿って周期的な構造が作製されているタイヤの上記トレッドの振動を検出し、この検出された振動の上記周期に対応する周波数における振動成分の大きさ、もしくは、上記周波数を含む周波数帯域における振動成分の大きさから走行中の路面の状態を推定することを特徴とする路面状態推定方法。   The vibration of the tread of the tire in which a periodic structure is produced along the tire circumferential direction at the end of the tread, and the magnitude of the vibration component at a frequency corresponding to the period of the detected vibration, or A road surface state estimation method for estimating a road surface state during traveling from the magnitude of a vibration component in a frequency band including the frequency. 上記トレッドの端部にタイヤ周方向に沿って周期的に作製されている構造は、トレッドのタイヤ周方向に沿って周期的に形成された、タイヤ周方向に延長するサイプにより作製されたことを特徴とする請求項１に記載の路面状態推定方法。   The structure that is periodically produced along the tire circumferential direction at the end of the tread is produced by a sipe that is periodically formed along the tire circumferential direction of the tread and extends in the tire circumferential direction. The road surface state estimating method according to claim 1, wherein the road surface state is estimated. 上記サイプは、直線走行時におけるタイヤ踏面内にあって、かつ、タイヤショルダー部に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の路面状態推定方法。   3. The road surface state estimating method according to claim 2, wherein the sipe is located in a tire tread during straight running and is provided at a tire shoulder. 上記サイプの周方向の長さが当該サイプの初期溝深さ以上であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の路面状態推定方法。   The road surface state estimation method according to claim 2 or 3, wherein a length of the sipe in the circumferential direction is equal to or greater than an initial groove depth of the sipe. 上記トレッドの振動を車両バネ下部にて検出するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の路面状態推定方法。   The road surface state estimating method according to any one of claims 1 to 4, wherein vibration of the tread is detected at a lower part of a vehicle spring. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の路面状態推定方法により推定した路面状態に基づいて車両の走行状態を制御することを特徴とする車両制御方法。   A vehicle control method for controlling a running state of a vehicle based on a road surface state estimated by the road surface state estimation method according to any one of claims 1 to 5. トレッドの端部にタイヤ周方向に沿って周期的な構造が作製されている路面状態検出用タイヤと、車両バネ下部に設置されて、上記路面状態検出用タイヤから車両バネ下部に伝播される上記トレッドの振動を検出する振動検出手段と、上記振動検出手段で検出されたトレッド振動の上記周期に対応する周波数帯域における振動成分を抽出する周期成分抽出手段と、この抽出された振動成分の大きさに基づいて路面状態を推定する路面状態推定手段とを備えたことを特徴とする路面状態推定装置。   A road surface condition detection tire having a periodic structure formed along the tire circumferential direction at the end of the tread, and the road surface condition detection tire installed at the lower part of the vehicle spring and transmitted from the road surface condition detection tire to the lower part of the vehicle spring Vibration detecting means for detecting tread vibration, periodic component extracting means for extracting a vibration component in a frequency band corresponding to the period of the tread vibration detected by the vibration detecting means, and the size of the extracted vibration component A road surface state estimation device comprising road surface state estimation means for estimating a road surface state based on

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