JP7483124B2 - 物理量検出装置 - Google Patents
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Description
発明者らは、ひずみ信号に混在する温度、車速、空気圧信号が荷重抽出演算精度に及ぼす影響度合いについて考察した。
図1は、本発明の実施形態1に係る物理量検出装置1の構成を示すブロック図である。物理量検出装置1は、車両が装着しているタイヤに対して作用する物理量を検出する装置である。物理量検出装置1は、歪みセンサ11、圧力センサ12、車速センサ13、温度センサ14、演算部15、記憶部16を備える。
演算部15は、車速・荷重・空気圧それぞれの変化に対する歪みセンサ11の感度を取得する。本ステップの具体例については後述する。本ステップは、車速・荷重・空気圧の実測値に対する歪み測定信号の想定値を計算するための準備としての意義がある。歪み測定信号の想定値については後述する。本ステップは、歪みセンサ11の標準仕様を規定する基準温度の下で実施することが望ましいが、基準温度以外の温度の下で実施した結果を基準温度相当の値に変換してもよい。
演算部15は、基準車速、基準荷重、基準空気圧それぞれに対して車速、荷重、空気圧がそれぞれ変化したときにおける歪み測定信号の基準信号値からの変化を表す関係を取得し、その結果を記述したデータを記憶部16に格納する。本ステップの具体例については後述する。本ステップは、車速、荷重、空気圧が変化したときにおける歪み測定信号の変化を、基準車速、基準荷重、基準空気圧それぞれに対する差分および基準信号値からの変化を用いて表す意義がある。
車速、荷重、空気圧が変化したときにおける歪み測定信号の変化は、必ずしも基準車速、基準荷重、基準空気圧それぞれからの差分と基準信号値からの差分を用いて表さなくともよい。ただし、車種やタイヤ種ごとに信号値の絶対値は異なるので、その絶対値ごとに本ステップと同様のデータをあらかじめ作成する必要が生じ、データ量が大幅に増える。そこで本実施形態においては、基準値からの差分を用いてデータを記述することにより、後述するステップS203と併せて、データ量を抑制することとした。
演算部15は、物理量検出装置1を搭載している車両を、基準車速、基準荷重、基準空気圧の下で運用することにより、当該車両における歪み測定信号の振幅を取得し、その結果を記述したデータを記憶部16に格納する。S202において取得したデータは、車種とタイヤ種の組み合わせごとに取得した代表値であり、実際の車両における信号値はこのデータとは異なる可能性がある。そこで本ステップにおいて、実車両の歪み測定信号の振幅を得ることにより、S202のデータを当該車両における歪み測定信号と対応させるための補正値を得ることとした。本ステップの具体例については後述する。
演算部15は、歪みセンサ11が出力すると想定される歪み測定信号を計算する。この歪み測定信号は、車速、空気圧、荷重それぞれによって生じる成分を含んでいる。演算部15はこれらを個別に算出して合算することにより、歪み測定信号の想定値を計算することができる。演算部15は、計算によって得られた歪み測定信号の荷重特性に対して、歪みセンサ11が実際に出力する歪み測定信号を当てはめることにより、タイヤに対して作用する荷重を得る。本ステップの詳細は後述する。
演算部15は、歪みセンサ11の温度特性を補正する。歪みセンサ11は、例えば起歪体に対して加えられる力にしたがって電気抵抗が変化する素子によって構成することができる。歪みセンサ11が出力する歪み測定信号は、同じ歪みを測定する場合であっても、素子の温度によって変動する場合がある。そこで演算部15は、その変動と温度との間の関係(温度特性)を記述したデータをあらかじめ保持しておき、これにしたがって歪み測定信号を補正する。
信号(4)=
信号(1)(基準車速と現在車速との間の差分により生じる成分)+
信号(2)(基準空気圧と現在空気圧との間の差分により生じる成分)+
信号(3)(基準荷重と現在荷重との間の差分により生じる成分)+
当該車両固有の補正値(S203において得る補正値)
本実施形態1に係る物理量検出装置1は、歪み測定信号のうち車速/荷重/空気圧によって生じる成分をそれぞれ計算することによって、歪みセンサ11が出力すると想定される歪み測定信号の想定値(図6の信号(4))を計算し、歪みセンサ11が実際に出力する歪み測定信号をその想定値に対して当てはめることによって荷重を計算する。これにより、歪み測定信号が車速やタイヤ空気圧の影響によって変動する場合であっても、タイヤに対して加えられる荷重を正確に測定することができる。
図7は、本発明の実施形態2に係る物理量検出装置1の構成を示すブロック図である。歪みセンサ11、車速センサ13、および温度センサ14は、温度・車速・温度を検出することができる単一の物理量センサ17として構成してもよい。その他の構成は実施形態1と同じである。
図8は、本発明の実施形態3に係る物理量検出装置1の構成を示すブロック図である。物理量検出装置1は、実施形態1で説明した構成に加えて、摩耗センサ18を備えてもよい。摩耗センサ18は、タイヤの摩耗を測定してその結果を表す摩耗測定信号を出力する。タイヤの摩耗も歪み測定信号に対して影響を与えるので、実施形態1で説明したものと同様に、歪み測定信号はその摩耗に起因する成分を含んでいる。
信号(4)=
信号(1)(基準車速と現在車速との間の差分により生じる成分)+
信号(2)(基準空気圧と現在空気圧との間の差分により生じる成分)+
信号(3)(基準荷重と現在荷重との間の差分により生じる成分)+
当該車両固有の補正値(S203において得る補正値)+
基準摩耗と現在摩耗との間の差分により生じる成分
図9は、本発明の実施形態4に係る物理量検出装置1の構成を示すブロック図である。本実施形態4においては、実施形態1で説明した構成に加えて、バランス演算部21を備える。バランス演算部21は、演算部15の一部として構成してもよいし、演算部15とは別の機能部として、さらには物理量検出装置1とは別の機能部として構成してもよい。
図10は、本発明の実施形態5に係る物理量検出装置1の構成を示すブロック図である。本実施形態5においては、実施形態1で説明した構成に加えて、積荷演算部22を備える。積荷演算部22は、演算部15の一部として構成してもよいし、演算部15とは別の機能部として、さらには物理量検出装置1とは別の機能部として構成してもよい。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
11:歪みセンサ
12:圧力センサ
13:車速センサ
14:温度センサ
15:演算部
16:記憶部
17:物理量センサ
18:摩耗センサ
21:バランス演算部
22:積荷演算部
Claims (6)
- タイヤに対して作用する物理量を検出する物理量検出装置であって、
前記タイヤの変位を含む複数の物理量によって生じる前記タイヤの歪みを検出してその結果を実測歪み量として出力する歪みセンサ、
前記複数の物理量のうち前記タイヤの空気圧を検出する第1センサ、
前記複数の物理量のうち前記タイヤを装着した車両の車速を検出する第2センサ、
前記複数の物理量のうち前記タイヤの温度を検出する第3センサ、
前記実測歪み量、前記空気圧、前記車速、および前記温度を用いて、前記タイヤに対して作用する荷重を算出する、演算部、
前記実測歪み量、前記空気圧、前記車速、前記温度、および前記荷重の間の関係を記述したデータを格納する記憶部、
を備え、
前記演算部は、前記空気圧、前記車速、前記温度、および前記実測歪み量を用いて前記データを参照することにより、前記荷重の推定値を算出し、
前記演算部は、前記データを参照することにより、前記空気圧によって生じる前記タイヤの歪み量の第1想定値、前記車速によって生じる前記タイヤの歪み量の第2想定値、および前記温度に起因する前記実測歪み量の補正値を算出し、
前記演算部は、前記データを参照することにより、前記荷重によって生じる前記タイヤの歪み量の第3想定値を、前記荷重の値ごとに算出し、
前記演算部は、前記第1想定値、前記第2想定値、および前記補正値を、前記荷重の値ごとに算出した前記第3想定値に対して加算することにより、前記実測歪み量の想定値を前記荷重の値ごとに算出し、
前記演算部は、前記荷重の値ごとに算出した前記想定値に対して、前記歪みセンサが検出した前記実測歪み量を当てはめることにより、前記荷重の推定値を算出する
ことを特徴とする物理量検出装置。 - タイヤに対して作用する物理量を検出する物理量検出装置であって、
前記タイヤの変位を含む複数の物理量によって生じる前記タイヤの歪みを検出してその結果を実測歪み量として出力する歪みセンサ、
前記複数の物理量のうち前記タイヤの空気圧を検出する第1センサ、
前記複数の物理量のうち前記タイヤを装着した車両の車速を検出する第2センサ、
前記複数の物理量のうち前記タイヤの温度を検出する第3センサ、
前記実測歪み量、前記空気圧、前記車速、および前記温度を用いて、前記タイヤに対して作用する荷重を算出する、演算部、
前記実測歪み量、前記空気圧、前記車速、前記温度、および前記荷重の間の関係を記述したデータを格納する記憶部、
を備え、
前記演算部は、前記空気圧、前記車速、前記温度、および前記実測歪み量を用いて前記データを参照することにより、前記荷重の推定値を算出し、
前記データは、
前記空気圧が基準空気圧であり、前記車速が基準車速であり、かつ前記温度が基準温度であるときにおいて前記歪みセンサが検出することが想定される基準歪み量を記述しており、
前記データは、
前記基準歪み量と前記実測歪み量との間の差分を、前記基準空気圧と前記空気圧との間の第1差分の値ごと、前記基準車速と前記車速との間の第2差分の値ごと、および基準荷重と前記荷重との間の第3差分の値ごとに記述しており、
前記演算部は、
前記第1差分によって生じる前記タイヤの第1歪み量、前記第2差分によって生じる前記タイヤの第2歪み量、および前記第3差分によって生じる前記タイヤの第3歪み量を算出し、
前記演算部は、
前記空気圧が基準空気圧であり、前記車速が基準車速であり、かつ前記温度が基準温度であるときにおいて前記歪みセンサが実際に検出する実歪み量と、前記基準歪み量との間の差分を、基準値補正量として計算し、
前記演算部は、
前記第1歪み量、前記第2歪み量、前記第3歪み量、前記基準歪み量、および前記基準値補正量を合算することにより、前記実測歪み量の想定値を前記荷重の値ごとに算出し、
前記演算部は、
前記荷重の値ごとに算出した前記想定値に対して、前記歪みセンサが検出した前記実測歪み量を当てはめることにより、前記荷重の推定値を算出する
ことを特徴とする物理量検出装置。 - 前記歪みセンサ、前記第2センサ、および前記第3センサは、前記実測歪み量、前記車速、および前記温度を検出する1つの物理量センサによって構成されている
ことを特徴とする請求項1または2記載の物理量検出装置。 - 前記物理量検出装置はさらに、前記タイヤの摩耗を検出する第4センサを備え、
前記データは、前記実測歪み量、前記空気圧、前記車速、前記温度、前記荷重、および前記摩耗の間の関係を記述しており、
前記演算部は、前記空気圧、前記車速、前記温度、前記摩耗、および前記実測歪み量を用いて前記データを参照することにより、前記荷重の推定値を算出する
ことを特徴とする請求項1または2記載の物理量検出装置。 - 前記演算部は、車両の各車輪が装着している前記タイヤそれぞれに対して作用する前記荷重を算出し、
前記演算部は、各前記タイヤに対して作用する前記荷重を用いて、各前記車輪に対して作用する荷重のバランスを算出する
ことを特徴とする請求項1または2記載の物理量検出装置。 - 前記演算部は、前記荷重を用いて、前記タイヤを装着している車両が積載している積荷の重量または追加積載することができる積荷の重量を算出する
ことを特徴とする請求項1または2記載の物理量検出装置。
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