JP4479993B2 - タイヤに加わる力の成分およびセルフアライニングトルクを求める方法 - Google Patents
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Description
本発明はさらに、車両ブレーキのアンチロック制御、駆動車輪のアンチスリップ制御、車両の軌道制御さらにはタイヤ圧等のその他の形態の制御またはモニターを行なうための各種の電子補助装置に関するものである。
本明細書に記載の方法は、接地面でタイヤに加わる各力によってタイヤのサイドウォールの周方向伸びが変化するという事実に基づいている。ホイールに取り付けられた膨張したタイヤの第1のサイドウォール上で半径が同じ周方向に互いに離れた2つの点A1およびA2を考える。また、このタイヤの第2のサイドウォールのA1およびA2と同じ方位(azimute)で半径が同じ2つの点B1およびB2を選択する。タイヤに全く力が加わっていない場合にはこの2つの点の間の距離は一定で、タイヤホイール組立体の回転角度の関数である。
(1) 垂直成分(以下、Fzで表す)がタイヤを路面に押し付け、接触面ができる。タイヤホイール組立体が回転すると2つの点A1とA2との間隔が変化し、サイドウォールの周方向伸びの変化となって現れる。[図2a]および[図2b]は2点Aの間隔および2点Bの間隔をこれらの点が位置する方位の関数でそれぞれ表したものである。加わる垂直成分が増加すると、接地面において両サイドウォールが伸び(間隔距離が180°で増加)、サイドウォールの他の部分、主として接地面の入口および出口が縮む(間隔距離が主として135°および225°の近くで減少)。また、周方向伸びの値が加えられた成分Fzに対してほぼ無関係な方位が接地面の入口の所と接地面の出口の所に存在するということも重要である。
方位θはサイドウォールの周方向の伸びを解析する角度として定義される。この方位の起点は接地面の中心の反対側にとる。従って、接地面の中心は方位180°になる。
方位s(θ)の関数としての伸び信号は下記条件で2つの信号sp(θ)およびsi(θ)に分けることができる:
サイドウォールに従ってパリティに分けるこの分割はsiおよびspにも適用できる。従って、各サイドウォールで行われた測定に基づいて4つの信号si i si p sp i sp pが得られる。
Fx、Fy、FzおよびセルフアライニングトルクNはそれらの向きから所定の対称性と関連付けられる。この原理はタイヤに対する力成分の作用を分離するのに用いることができる。
信号si pは主として力Fxに関係し、
信号sp iは主として力Fyに関係し、
信号sp pは主として力Fzに関係する。
これらの観測結果から、本発明方法ではタイヤの少なくとも1つのサイドウォールにおける周方向の伸びを測定する。これらの測定値を数値演算(各方位で行った測定値を線形または非線形に結合)することによって所定方位の信号si p sp i sp p およびsi iの値を推定することができ、加わった力の成分を求めることもできる。
一方のサイドウォールだけで測定する場合を考える。
ここでは、タイヤの一方のサイドウォールの周方向の3つの方位におけるの伸びの測定値に基づいて接地面に加わる力の成分とセルフアライニングトルクとを推定する。測定方位は下記のように選択する:
(1) 1つの方位を接地面の中央に対応させる(方位180°)。この点で測定した値をVcとする。接地面と反対側に対応する方位を用いることもできる。
(2) 残りの2つの方位は接地面の中心方位に対して対称である(180°+α°および180°−α°)。これらの点で測定した値をV1およびV2とする。
(1) V2−V1によって接地面の入口と出口との間のアンバランス量を推定できる。この値は主として成分Fxに関係する。Fxの推定値は下記式で得えられる:
(2) Vc−(V1+V2)によって接地面通過部と接地面の外側との間の距離を推定できる。ここの解は主としてFzに関係する。Fzの推定値は下記式で得えられる:
(3) Vc+V1+V2はサイドウォールの全体の伸びを示し、この値は主として加えられた力の成分Fyに関係する。Fyの推定値は下記式で得えられる:
この実施例では4つの成分(Fx、Fy、Fz、N)が周方向の伸びの3つの測定値に基づいて推定される。実際にはセルフアライニングトルクが単に成分Fx、Fy、Fzに直接依存する場合もある。この場合も同様に推定することができる。セルフアライニングトルクが他の成分に依存するときは、サイドウォールの周方向伸びをより多くの方位で測定する必要がある。
ここでは、接地面に加えられる力の各成分とセルフアライニングトルクとをタイヤの一方のサイドウォールの周方向伸びの5つの方位での測定値に基づいて推定する。測定方位は下記のように選択する:
(1) 1つの方位を接地面の中央に対応させる(方位180°)。この点で測定した値をVcとする。
(2) 他の2つの方位は接地面の中心の方位に対して対称である(180°+α°および180°−α°)。これらの点で測定した値をV1およびV2とする。
(3) 残りの2つの方位は接地面の中心の方位に対して対称である(180°+β°および180°−β°)。これらの点で測定した値をV3およびV4とする。
実験による検証から、この測定構成がFyの作用とキャンバー角の作用とを見分ける可能性を与えていることが確認できる。従って、本発明方法はゼロでないキャンバーの条件下でも有効であり、成分Fx、Fy、FzおよびNと同時にキャンバー角の数値も求めることができる。
次に、両方のサイドウォールで測定する場合について考える。
ここでは接地面に加えられる力の各成分とセルフアライニングトルクとをタイヤの両方のサイドウォールの周方向伸びを1つのサイドウォールについて2つの方位で測定した値に基づいて推定する。測定方位は接地面の中心の方位に対して対称(180°+α°および180°−α°)となるように選択する。Fzを推定するためにはαはα0であってはならない。第1のサイドウォール上でこれら方位で測定した値をV1 1およびV2 1とし、第2のサイドウォール上でこれら方位で測定した値をV1 2およびV2 2とする。
(1) V1 1+V1 2+V2 1+V2 2は方位およびサイドウォールに関連する偶数成分を示している。従って、この組合せはFzに直接関係する。Fzの推定値は下記で与えられる:
(2) V1 1+V1 2−(V2 1+V2 2)は方位では奇数成分を示し、サイドウォールでは偶数成分を示す。従って、この組合せはFxに直接関係する。Fxの推定値は下記で与えられる:
(3) V1 1−V1 2+(V2 1−V2 2)は方位では偶数成分を示し、サイドウォールでは奇数成分を示す。従って、この組合せはFyに直接関係する。Fyの推定値は下記で与えられる:
(4) V1 1−V1 2−(V2 1−V2 2)は方位では奇数成分を示し、サイドウォールでは奇数成分を示す。従って、この組合せはNに直接関係する。Nの推定値は下記で与えられる:
この形式の配置にすることによってタイヤの対称性が利用でき、接地面に加えられた拘束力の各成分を高精度に再構築できる。
ここでは接地面に加えられた力の各成分とセルフアライニングトルクとを、タイヤの両方のサイドウォールの周方向伸びを1つのサイドウォールで3つの方位で測定した値に基づいて推定する。測定方位は下記のように選択される:
(1) 接地面の中心の方位に対して対称に2つの方位(180°+α°および180°−α°)を選択する。第1のサイドウォール上でのこれらの方位で測定した値をV1 1およびV2 1とし、第2のサイドウォール上でのこれらの方位で測定した値をV1 2およびV2 2とする。
(2) 接地面の中央に対応する1つの方位を選択する。これらの方位で測定した値をVc 1および Vc 2とする。
実施例2と同様に周方向の変形を1つのサイドウォールについて5つの異なる方位で測定して5つの値を得ることによって成分Fyの寄与量とキャンバー角の寄与量とを区別することができる。この構成ではキャンバーが変化する回転条件下でのキャンバー角と力成分の数値とを同時に求めることができる。
αがα0に等しい場合にはFzに関する情報がVc 1およびVc 2によって得られ、Fx、FyおよびNに関する情報がV1 1、V1 2 、V2 1およびV2 2によって得られる。従って、さらにそれぞれの寄与量を分離することができる。
(1) 第1段階では、測定方位を決定した後、一つまたは複数の選択された特徴の通常使用時に評価するのに十分な範囲をカバーできるように、タイヤの拘束状態を変えながら一方または両方のサイドウォールの周方向の伸びの値を集める。選択された拘束状態は通常使用時に生じ得る全てのカップリングも含む必要がある。測定値とそれに関連する一つまたは複数の選択された特徴(別の測定手段で得られる)とのセットが学習ベース(base d'apprentissage)になる。キャンバーが変化する場合には、学習ベースに将来使用するキャンバー角の変化を学習ベースに組み込むのが望ましい。
(3) 第3段階では、一つまたは複数の選択された特徴の推定値を別の測定手段で示された値と比較して上記の伝達関数をテストする。
タイヤ圧が時間とともに変化しやすい実際のケースでは、対象となる成分の測定に要求される精度に応じてタイヤ圧の変化を考慮する必要もある。
(1) 所望の動作範囲をカバーする種々のタイヤ圧条件下でタイヤが拘束されるケースを含む学習ベースで伝達関数をトレーニングし、
(2) タイヤ圧の測定値または推定値を自由に使える。
第1の方法は本発明で特定したセンサーとは別の圧力センサーで得られたタイヤ圧測定値を用いる方法である。測定されたタイヤ圧の値を伝達関数における複数の方位での変形値と一緒に系に加える。[図9a]はこれに関するアーキテクチャの概念図である。
(1) 加えられた力の変化とタイヤ圧の変化とを組み合わせた学習ベースを作り、
(2) 学習によって伝達関数を決定する。
タイヤの一つまたは複数のサイドウォールの周方向の伸びはタイヤ外部の装置またはタイヤ内部の装置を用いて任意の方法で測定することができる。例としてはタイヤ内部に配置されて、タイヤと一緒に回転する一つまたは複数のセンサーで周方向の伸びを測定する方法が挙げられる。
所定方位での周方向伸びの測定値に基づいて力の各成分を再構築する方法では正確な方位で値を出すようにセンサーをいかに配置するかが問題になる。
(1) 車輪の角度位置の測定が利用できる場合には、センサーが測定方位を通過する瞬間を知ることができる。これらの瞬間で測定された値を読取り、所望方位での周方向伸び値を出力する。このような車輪の角度位置の測定は例えば車輪回転速度のABSセンサーのトランジション(遷移)をカウントすることで行うことができる。
(2) センサーの配置を容易にするための外部装置が利用できない場合には、センサー自体の信号を使用することができる。本発明では車輪の角度位置を推定するためにタイヤと一体なセンサーあるいは他のセンサーの信号を用いることを薦める。
(1)上記で「アルゴリズム1」として説明したデフォルトのアルゴリズムを用いる。
(2)周期性を検出する際に、接地面を最後に通過した時とこの最後の通過に基づく速度の数値とを用いて次に接地面を通過する時tnを予測する。
(3)tnの前後の不確実性[tn-d; tn+d]を用いて信号ウィンドーを定義する(dは信号周期の半分以下)。
(4)このウィンドーで閾値化を行い、近似tnに対応する真の時Tnを決定する。
(5)(1)〜(4)を繰返して次の回転を検出する。エラー(明らかに違う周期、ウィンドー端に見られる極端な値等)が出た場合には「アルゴリズム1」を繰返してプロセスを同期させる。
(3)(1)と(2)の方法を組み合わせることができる。
(1) 力の推定計算のリフレッシュ周波数、従ってシステムの通過帯域を上げることができ、
(2) 接地面に加えられる力の成分の急激な変化に対する堅牢性を高めることができる。
1) 実線で示した位置は測定値がモデル1で入力として用いられる方位を表し、
2) 破線で示した位置は測定値がモデル2で入力として用いられる方位を表し、
3) C1、C2、C3はタイヤのサイドウォールにおけるセンサーの方位位置を表す。
Claims (16)
- 路面からタイヤの接地面に加わる力の合力の3成分、タイヤによって生じるセルフアライニングトルク、キャンバーおよびタイヤ圧の中から選択される少なくとも1つの特徴を決定する方法であって、
(1)タイヤの少なくとも1方のサイドウォールの同一半径上に位置し且つ方位(azimuts)が異なる空間内の少なくと一対のタイヤに固定された固定点で周方向の伸びまたは縮みの少なくとも2つの測定値を求め、その際に、上記の少なくとも2つの測定値はタイヤの接地面の中心から離れた2つの所定の方位位置で測定し、
(2)上記で得られた少なくとも2つの測定値から上記特徴を求める。
ことを特徴とする方法。 - タイヤに固定された空間内の少なくとも3つの固定点を用い、その1つの固定点は接地面の中心の方位または接地面と反対の点の方位にあり、残りの2つの固定点は接地面の中心を通る垂直面に対して対称の位置にある請求項1に記載の方法。
- サイドウォールの周方向の伸びまたは縮みをサイドウォール中のカーカスプライのコード間の距離を測定して推定する請求項1または2に記載の方法。
- サイドウォールの周方向の伸びまたは縮みを2つの電極間の距離と関連付けたキャパシタンスの変化を測定するセンサーを形成するワイヤ間距離を測定することによって推定する請求項1または2に記載の方法。
- 周方向の伸びまたは縮みから各々のサイドウォールが支持する荷重の差を求めてキャンバー角を推定する請求項1に記載の方法。
- 周方向の伸びまたは縮みから構造的機能に起因する寄与量とは異なる空気圧の機能に起因する寄与量を求めてタイヤ圧を推定する請求項1に記載の方法。
- タイヤの一方のサイドウォールでの少なくとも3つの周方向の伸びまたは縮みの測定値を用いる請求項1または2に記載の方法。
- 路面からタイヤの接地面に加わる力の合力の3成分、タイヤによって生じるセルフアライニングトルク、キャンバーおよびタイヤ圧の中から選択される少なくとも1つの特徴を決定する方法であって、
下記の段階を含むことを特徴とする方法:
(1) 測定方位を決定し、選択した特徴を通常使用時に評価をするのに十分な範囲でタイヤの拘束状態を変えながら、一方または両方のサイドウォールの周方向の伸びの値を集め、その際に、上記の拘束状態は通常使用時に予測される全てのカップリングが作れるように選択し、
(2)周方向の伸びの測定値とそれに関連する選択した特徴の値(この特徴の値は別の測定手段で得る)とを用いて学習ベースを作成し、
(3)この学習ベースを基にして、上記測定値と少なくとも一つの選択された特徴の値との間の関係を確立するための伝達関数の補間関数の係数を決定し、
(4)選択した特徴の推定値を別の測定手段で得た値と比較して上記伝達関数をテストする。 - 補間関数が隠れニューロンの層と出力ニューロンの層とを有するネットワークである請求項15に記載の方法。
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