轮胎动态状态量估计方法及其装置
阅读：251发布：2021-01-19
专利汇可以提供轮胎动态状态量估计方法及其装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且在轮胎 胎面 的内表面侧、 内衬 层/帘布层间、帘布层间、或者帘布层/带束层间等比轮胎胎面的带束层部靠径向内部侧的、轮胎径向截面中的相对轮胎轴线方向中心在轴线方向上等距离的线对称的 位置 上，安装轮胎 变形 量测量单元(11A、11B)，测量该轮胎的变形 波形 ，从上述变形波形检测出作为接地端时间差的接地时间，根据该接地时间和由 车轮 速度 传感器 (15)检测出的车轮速度分别算出接地长度的指标kA、kB后，算出上述指标kA、kB的平均值k，使用该算出的接地长度指标的平均值k、和预先存储在存储单元(18)中的表示接地长度指标的平均值和负载之间关系的对应图(18M)，求出施加在轮胎上的负载，由此能够高 精度 且稳定地估计行驶中施加负载时的轮胎的动态状态量。，下面是轮胎动态状态量估计方法及其装置专利的具体信息内容。
1.一种轮胎的动态状态量估计方法，其特征在于，具备以下步骤：
从轮胎胎面的内衬层部的内表面侧或者带束层部与内衬层部之间的、轮胎径向的大致相同的截面中的相对于轮胎轴线方向中心在轴线方向上等距离的线对称位置上的变形量的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间微分而得到的微分值的时间变化波形，检测出作为该轮胎的踏侧的接地端与蹬侧的接地端的时间差的接地时间；
检测车轮速度；
算出在上述接地时间上乘以上述车轮速度而得到的轮胎接地长度的指标；
算出作为上述线对称位置上的接地长度的指标的比的接地长度比；
从上述时间变化波形、或者上述微分值的时间变化波形，检测出与在踏侧的接地端的前方出现的上述变形量最大的踏侧的接地面外变形点对应的时间和与在上述蹬侧的接地端的后方出现的上述变形量最大的蹬侧的接地面外变形点对应的时间之间的时间作为接地面外变形点间的时间；
算出在上述检测出的接地面外变形点间的时间上乘以上述车轮速度而得到的接地面外变形长度的指标；
算出作为上述线对称位置上的接地面外变形长度的指标的比的接地面外变形长度比；
以及
根据上述接地长度比和上述接地面外变形长度比来估计作为上述轮胎的姿态角的外倾角和侧滑角中的某一个或两个。
2.一种轮胎的动态状态量估计方法，其特征在于，具备以下步骤：
从轮胎胎面的内衬层部的内表面侧或者带束层部与内衬层部之间的、轮胎径向的大致相同的截面中的相对于轮胎轴线方向中心在轴线方向上等距离的线对称位置上的变形量的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间微分而得到的微分值的时间变化波形，检测出作为该轮胎的踏侧的接地端与蹬侧的接地端的时间差的接地时间；
检测车轮速度；
算出在上述接地时间上乘以上述车轮速度而得到的轮胎的接地长度的指标；
算出作为上述线对称位置上的接地长度的指标的比的接地长度比；
根据上述接地长度比来估计在上述轮胎上产生的横向力；
从上述时间变化波形、或者上述微分值的时间变化波形，检测出与在踏侧的接地端的前方出现的上述变形量最大的踏侧的接地面外变形点对应的时间和与在上述蹬侧的接地端的后方出现的上述变形量最大的蹬侧的接地面外变形点对应的时间之间的时间作为接地面外变形点间的时间；
算出在所检测出的上述接地面外变形点间的时间上乘以上述车轮速度而得到的接地面外变形长度的指标；
算出作为上述线对称位置上的接地面外变形长度的指标的比的接地面外变形长度比；
根据上述接地长度比和上述接地面外变形长度比来估计上述轮胎的外倾角；以及使用所估计出的上述外倾角来对在估计在上述轮胎上产生的横向力的步骤中所估计出的横向力进行校正。
3.一种轮胎的动态状态量估计方法，其特征在于，具备以下步骤：
从轮胎胎面的内衬层部的内表面侧或者带束层部与内衬层部之间的、轮胎径向的大致相同的截面中的相对轮胎轴线方向中心在轴线方向上等距离的线对称位置上的变形量的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间微分而得到的微分值的时间变化波形，检测出与该轮胎的踏侧的接地端对应的时间和与蹬侧的接地端对应的时间；
从上述时间变化波形、或者上述微分值的时间变化波形，检测出与在踏侧的接地端的前方出现的上述变形量最大的踏侧的接地面外变形点对应的时间和与在上述蹬侧的接地端的后方出现的上述变形量最大的蹬侧的接地面外变形点对应的时间；
检测出与上述蹬侧的接地面外变形点对应的时间和与上述蹬侧的接地端对应的时间之间的时间；
检测车轮速度；
算出踏入侧变形长度，该踏入侧变形长度是在所检测出的上述踏侧的接地面外变形点与踏侧的接地端之间的时间上乘以上述车轮速度而得到的；
算出蹬出侧变形长度，该蹬出侧变形长度是在所检测出的上述蹬侧的接地面外变形点与蹬侧的接地端之间的时间上乘以上述车轮速度而得到的；
算出作为上述踏入侧变形长度与上述蹬出侧变形长度的比的前后接地面外变形长度比；
算出上述线对称位置上的前后接地面外变形长度比的平均值；以及
根据所算出的上述前后接地面外变形长度比的平均值来估计在上述轮胎上产生的前后方向力。
4.根据权利要求1～3的任意一项所述的轮胎的动态状态量估计方法，其特征在于，在车轮部或者轮胎中，检测出轮胎内压值以及轮胎内温度，使用上述内压值和温度，对上述车轮速度、以及上述横向力的估计值或者上述前后方向力的估计值进行校正。
5.一种轮胎的动态状态量估计方法，其特征在于，具备以下步骤：
从轮胎胎面的内衬层部的内表面侧或者带束层部与内衬层部之间的、轮胎径向的大致相同的截面中的至少两个地方的变形量的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间微分而得到的微分值的时间变化波形，检测出在该轮胎的踏侧的接地端的前方出现的上述变形量最大的踏侧的接地面外变形点的变形量；
从上述变形量的时间变化波形、或者上述微分值的时间变化波形，检测出在该轮胎的蹬侧的接地端的后方出现的上述变形量最大的蹬侧的接地面外变形点的变形量；
算出作为上述踏侧的接地面外变形点的变形量与上述蹬侧的接地面外变形点的变形量之比的接地面外变形量比；
算出上述线对称位置上的接地面外变形量比的平均值；以及
根据所算出的上述接地面外变形量比的平均值来估计在上述轮胎上产生的前后方向力。
6.根据权利要求5所述的轮胎的动态状态量估计方法，其特征在于，
在车轮部或者轮胎中，检测出轮胎内压值以及轮胎内温度，使用上述内压值和温度，对上述车轮速度、以及上述横向力的估计值或者上述前后方向力的估计值进行校正。
7.一种轮胎的动态状态量估计装置，是估计行驶中的轮胎的动态状态量的装置，其特征在于，具备：
轮胎变形量检测单元，其安装在轮胎胎面的内衬层部的内表面侧或者带束层部与内衬层部之间的、轮胎径向的大致相同的截面中的至少两个地方，分别测量上述内衬层部的变形量；
车轮速度传感器，检测该轮胎的车轮速度；
接地时间检测单元，根据由上述轮胎变形量检测单元检测出的内衬层部的变形量的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间微分而得到的微分值的时间变化波形，检测上述轮胎的接地时间；
接地长度指标算出单元，根据上述接地时间和由上述车轮速度传感器检测出的车轮速度，分别算出接地长度指标；
算出上述接地长度指标的比的单元；
接地面外变形长度指标算出单元，从上述变形量的时间变化波形、或者上述微分值的时间变化波形，检测在上述踏侧的接地端的前方出现的上述变形量最大的踏侧的接地面外变形点与在上述蹬侧的接地端的后方出现的上述变形量最大的蹬侧的接地面外变形点之间的时间，并算出接地面外变形长度指标，该接地面外变形长度指标是在所检测出的该接地面外变形点间的时间上乘以车轮速度而得到的；
算出上述接地面外变形长度指标的比的单元；
存储单元，其存储：表示上述接地长度指标的比和横向力大小之间的关系的第一对应图；表示上述接地面外变形长度指标的比、上述接地长度指标的比与外倾角之间的关系的第二对应图；及用于根据外倾角来校正横向力的校正对应图；
横向力估计单元，使用上述接地长度指标的比和上述第一对应图，估计在上述轮胎上产生的横向力；以及
横向力校正单元，使用上述接地面外变形长度指标的比和接地长度指标的比以及上述第二对应图和上述校正对应图，对由上述横向力估计单元估计出的横向力进行校正。
8.根据权利要求7所述的轮胎的动态状态量估计装置，其特征在于，
设置测量轮胎内压的内压传感器以及测量轮胎内温度的温度传感器，并且设置了通信单元，该通信单元将由上述轮胎变形量检测单元测量的内衬层部的变形量和轮胎内压以及轮胎内温度各个数据发送给车体侧。
9.一种轮胎的动态状态量估计装置，是估计行驶中的轮胎的动态状态量的装置，其特征在于，具备：
轮胎变形量检测单元，其安装在轮胎胎面的内衬层部的内表面侧或者带束层部与内衬层部之间、轮胎径向的大致相同的截面中的至少两个地方，分别测量上述内衬层部的变形量；
车轮速度传感器，检测该轮胎的车轮速度；
从由上述轮胎变形量检测单元检测出的内衬层部的变形量的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间微分而得到的微分值的时间变化波形，检测在上述轮胎的踏侧的接地端的前方出现的上述变形量最大的踏侧的接地面外变形点和上述踏侧接地端之间的时间的单元；
检测上述轮胎的蹬侧的接地端和在上述蹬侧的接地端的后方出现的上述变形量最大的蹬侧的接地面外变形点之间的时间的单元；
在上述轮胎的踏侧的接地面外变形点和踏侧接地端之间的时间上，乘以由上述车轮速度传感器检测出的车轮速度，算出踏侧变形长度的单元；
在上述轮胎的蹬侧的接地面外变形点和蹬侧接地端之间的时间上，乘以由上述车轮速度传感器检测出的车轮速度，算出蹬侧变形长度的单元；
运算出作为所算出的上述踏侧变形长度和蹬侧变形长度之间的比的前后接地面外变形长度比并且算出所运算出的上述前后接地面外变形长度比的平均值的单元；
存储单元，存储表示上述前后接地面外变形长度比的平均值和前后方向力之间的关系的对应图；以及
前后方向力估计单元，使用所算出的上述前后接地面外变形长度比的平均值和上述对应图，估计施加在上述轮胎上的前后方向力。
10.根据权利要求9所述的轮胎的动态状态量估计装置，其特征在于，
设置测量轮胎内压的内压传感器以及测量轮胎内温度的温度传感器，并且设置了通信单元，该通信单元将由上述轮胎变形量检测单元测量的内衬层部的变形量和轮胎内压以及轮胎内温度各个数据发送给车体侧。
11.一种轮胎的动态状态量估计装置，是估计行驶中的轮胎的动态状态量的装置，其特征在于，具备：
轮胎变形量检测单元，其安装在轮胎胎面的内衬层部的内表面侧或者带束层部与内衬层部之间、轮胎径向的大致相同的截面中的至少两个地方，分别测量上述内衬层部的变形量；
上述轮胎的踏侧接地面外变形点的变形量和蹬侧接地面外变形点的变形量的检测单元，根据由上述轮胎变形量检测单元检测出的内衬层部的变形量的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间微分而得到的微分值的时间变化波形，检测在上述轮胎的踏侧的接地端的前方出现的上述变形量最大的踏侧的接地面外变形点的变形量和在上述轮胎的蹬侧的接地端的后方出现的上述变形量最大的蹬侧的接地面外变形点的变形量；
运算作为上述踏侧接地面外变形点的变形量和上述蹬侧接地面外变形点的变形量之比的接地面外变形点的变形量的比并且算出所运算出的上述接地面外变形点的变形量的比的平均值的单元；
存储单元，存储表示上述接地面外变形点的变形量的比的平均值和前后方向力之间的关系的对应图；以及
前后方向力估计单元，使用所算出的上述接地面外变形点的变形量的比的平均值和上述对应图，估计施加在上述轮胎上的前后方向力。
12.根据权利要求11所述的轮胎的动态状态量估计装置，其特征在于，设置测量轮胎内压的内压传感器以及测量轮胎内温度的温度传感器，并且设置了通信单元，该通信单元将由上述轮胎变形量检测单元测量的内衬层部的变形量和轮胎内压以及轮胎内温度各个数据发送给车体侧。
轮胎动态状态量估计方法及其装置
技术领域
[0002] 背景技术
[0003] 为了提高汽车的行驶稳定性，需要高精度地估计负载、横向力、或者前后方向力等在轮胎上产生的力(轮胎产生力)，并反馈给车辆控制。根据这些信息，例如能够更高精度地控制ABS制动器、应用它的车体姿态控制装置，进一步提高安全性。
[0004] 目前，作为像传感器那样使用轮胎而估计对轮胎产生的力的方法，例如提出了如下方法：对胎边部进行磁化，通过设置在轮胎外部的磁传感器测定上述胎边部的扭曲程度，从该测定的扭曲程度估计轮胎的前后方向力；利用轮胎受到横向力时带束层环整体变形，从上述磁传感器的检测输出的大小估计对轮胎产生的横向力(例如参照专利文献1)。 [0005] 另一方面，公开了如下技术：在轮胎的相同截面内的胎面内表面侧配置多个加速度传感器，比较测量波形轮廓，由此估计轮胎的动态状态(例如参照专利文献2、3)。 [0006] 专利文献1：WO 01/092078
[0007] 专利文献2：WO 03/082643
[0008] 专利文献3：WO 03/082644
[0009] 发明内容
[0010] 发明要解决的问题
[0011] 然而，在上述磁传感器的方法中，虽然能够高精度地测定轮胎前后方向力，但是关于横向力由于增益小，因此精度上存在问题。另外，磁传感器部分和轮胎间的距离由于振动而变化，因此担心检测磁力散乱、横向力的估计精度降低。
[0012] 另一方面，在使用加速度传感器估计轮胎的动态举动的方法中，加速度传感器的输出波形依赖于速度，因此特别是在车辆低速行驶的情况下，接地面上的峰值增益变小，接地长度本身的检测困难。而且在使用了加速度传感器的情况下，在颠簸的路面、或者有某种程度水深的湿(WET)路面上，在作为向接地面的进入部的踏部、作为脱离部的蹬部以外也产生峰值，因此难以捕捉踏部、蹬部的峰值，所以有无法高精度地检测接地长度的情况。 [0013] 另外，本发明的发明者们查明：当轮胎相对路面具有外倾角时，即使是相同的接地形状，横向力也发生较大变化，但是在使用了如上所述的加速度传感器的方法中，难以检测接地面以外的信息，因此难以校正对于该外倾角的估计误差。
[0014] 本发明是鉴于现有问题点而作出的发明，目的在于提供一种高精度且稳定地估计轮胎的动态状态量的方法及其装置、以及用于它的带传感器的轮胎，其中，所述轮胎的动态状态量是表示当对行驶中的轮胎作用了负载、横向力、前后方向力等时的轮胎的动态状态的对轮胎施加的负载、对轮胎产生的横向力、前后方向力等。
[0015] 用于解决问题的手段
[0016] 本发明的发明者们专心研究的结果，明确了如下事实：对内衬层部的内表面侧、内衬层/帘布层间、帘布层间、或者帘布层/带束层间等的、比轮胎胎面的带束层部靠径向内部侧的轮胎橡胶部的根据从路面向轮胎胎面的输入而变形的地方的变形量进行测量得到的波形，掌握了轮胎本身的变形，几乎没有由速度引起的变形量变化。因此，通过在内衬层部等上安装如应变传感器等对上述内衬层部等胎面内部侧的轮胎橡胶部的变形量进行测量的传感器，测量上述变形量，由此能够高精度地检测出轮胎接地面以及接地面前后的信息，并且通过在至少两个地方测量上述变形量，例如即使在输入了前后方向力、横向力等的情况下，也能够稳定地估计施加在轮胎上的负载，从而发现本发明。
[0017] 另外，如果以“接地长度比”、“接地长度差”的量度来整理轮胎的接地形状的变化，则不仅能够高精度地估计横向力，而且能够通过将伴随前后方向力的接地面的前后移动作为接地面前后的变形量来掌握，高精度地估计前后方向力。
[0018] 即，发明1是对行驶中的轮胎的动态状态量进行估计的方法，其特征在于，对比轮胎胎面的带束层部靠径向内部侧的、轮胎径向的大致相同的截面中的至少两个地方的变形量、和车轮速度进行测量，估计当对行驶中的轮胎作用了负载、横向力、前后方向力的某一个或者多个轮胎产生力时的上述轮胎的动态状态量。
[0019] 此外，上述大致相同的截面中的测量点，是指轮胎的踏入-接地-蹬出被视为大致相同时刻发生的测量点，包含轮胎中心轴和上述测量点的两个平面形成的角在数度以内。 [0020] 发明2，在发明1所述的轮胎的动态状态量估计方法中，其特征在于，将上述变形量设为内衬层部的内表面侧、内衬层/帘布层间、帘布层间、或者帘布层/带束层间的某个变形量。
[0021] 发明3，在发明1或者2所述的轮胎的动态状态量估计方法中，将上述变形量设为能够检测出在估计接地长度、接地面外变形长度等轮胎的动态状态量中有效的信息的轮胎圆周方向应变(拉伸或者压缩应变)、或者圆周方向应变的变化量、或者圆周方向胎面面外弯曲应变、或者剪切应变。
[0022] 另外，发明4，在发明1或者2所述的轮胎的动态状态量估计方 法中，其特征在于，将上述变形量设为轮胎宽度方向应变、或者宽度方向应变的变形量、或者宽度方向胎面面外弯曲应变、或者剪切应变。
[0023] 发明5，在发明1～4的任意一项所述的轮胎的动态状态量估计方法中，其特征在于，从上述变形量算出该轮胎的接地长度或者变形长度，根据上述算出的接地长度或者变形长度来估计轮胎的动态状态量。
[0024] 发明6，在发明5所述的轮胎的动态状态量估计方法中，其特征在于，将用于估计上述轮胎的动态状态的动态状态量设为施加在轮胎上的负载。
[0025] 发明7，在发明6所述的轮胎的动态状态量估计方法中，其特征在于，从上述至少两个地方的变形量的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间微分而得到的微分值的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间积分而得到的积分值的时间变化波形，检测出该轮胎的接地时间，分别算出在该检测出的接地时间上乘以车轮速度而得到的接地长度指标，并且求出上述接地长度指标的平均值，根据该平均值估计施加在轮胎上的负载。 [0026] 发明8，在发明6所述的轮胎的动态状态量估计方法中，其特征在于，从上述至少两个地方的变形量的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间微分而得到的微分值的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间积分而得到的积分值的时间变化波形，检测出该轮胎的接地面外变形点间的时间，分别算出在该检测出的接地面外变形点间的时间上乘以车轮速度而得到的接地面外变形长度指标，并且求出上述接地面外变形长度指标的平均值，根据该平均值估计施加在轮胎上的负载。
[0027] 发明9，在发明7或者8所述的轮胎的动态状态量估计方法中，其特征在于，特别是稳定地估计施加在左右对称的形状/结构的轮 胎上的负载，因此上述变形量的测量位置至少在轮胎径向的大致相同的截面中，包含相对轮胎轴线方向中心在轴线方向上等距离的线对称的两个地方。
[0028] 发明10，在发明5所述的轮胎的动态状态量估计方法中，其特征在于，在轮胎径向的大致相同的截面中，从相对轮胎轴线方向中心在轴线方向上等距离的线对称位置的变形量的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间微分而得到的微分值的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间积分而得到的积分值的时间变化波形，检测出该轮胎的接地时间，分别算出在该检测出的接地时间上乘以车轮速度而得到的轮胎接地长度的指标，并且从上述时间变化波形的某个检测出该轮胎的接地面外变形点间的时间，分别算出在该检测出的接地面外变形点间的时间上乘以车轮速度而得到的接地面外变形长度的指标，根据上述各接地长度指标和各接地面外变形长度的指标来估计侧滑角、外倾角之类的轮胎的姿态角。
[0029] 发明11，在发明5所述的轮胎的动态状态量估计方法中，其特征在于，将用于估计上述轮胎的动态状态的动态状态量设为在轮胎上产生的横向力。
[0030] 发明12，在发明11所述的轮胎的动态状态量估计方法中，其特征在于，在轮胎径向的大致相同的截面中，从相对轮胎轴线方向中心在轴线方向上等距离的线对称位置的变形量的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间微分而得到的微分值的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间积分而得到的积分值的时间变化波形，检测出该轮胎的接地时间，算出在该检测出的接地时间上乘以车轮速度而得到的轮胎接地长度的指标，根据上述线对称位置上的接地长度指标的比来估计在上述轮胎上产生的横向力。
[0031] 发明13，在发明12所述的轮胎的动态状态量估计方法中，其 特征在于，为了校正施加在轮胎上的负载的影响，算出上述线对称位置上的接地长度或者接地面外变形长度的指标的平均值，根据该接地长度的指标或者接地面外变形长度的指标的平均值来估计负载，通过该估计的负载，对根据上述接地长度指标的比估计的横向力进行校正。 [0032] 发明14，在发明13所述的轮胎的动态状态量估计方法中，为了校正负载和外倾角的影响，根据上述线对称的位置上的变形量的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间微分而得到的微分值的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间积分而得到的积分值的时间变化波形，检测出该轮胎的接地面外变形点间的时间，并且分别算出在该检测出的接地面外变形点间的时间上乘以车轮速度而得到的接地面外变形长度的指标，求出接地面外变形长度的指标比，根据该接地面外变形长度指标比和上述接地长度指标的比来估计轮胎的姿态角，进一步根据上述接地长度指标或者接地面外变形长度指标的平均值来估计负载，通过这些估计姿态角和估计负载，对根据上述接地长度指标的比估计的横向力进行校正。
[0033] 发明15，在发明11所述的轮胎的动态状态量估计方法中，其特征在于，在轮胎径向的大致相同的截面中，从相对轮胎轴线方向中心在轴线方向上等距离的线对称位置的变形量的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间微分而得到的微分值的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间积分而得到的积分值的时间变化波形，检测出该轮胎的接地时间，算出在该检测出的接地时间上乘以车轮速度而得到的轮胎的接地长度的指标，根据上述线对称位置上的接地长度指标的差来估计在上述轮胎上产生的横向力。
[0034] 发明16，在发明15所述的轮胎动态状态量估计方法中，其特 征在于，从上述线对称位置上的变形量的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间微分而得到的微分值的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间积分而得到的积分值的时间变化波形，检测出该轮胎的接地面外变形点间的时间，并且分别算出在该检测出的接地面外变形点间的时间上乘以车轮速度而得到的接地面外变形长度的指标，求出接地面外变形长度的指标比，根据该接地面外变形长度指标比和上述接地长度指标的比来估计轮胎的姿态角，通过该估计的姿态角，对根据上述接地长度指标的差而估计的横向力进行校正。
[0035] 发明17，在发明7～9的任意一项所述的轮胎的动态状态量估计方法中，其特征在于，使用根据上述发明15或16所述的接地长度指标的差来估计的横向力的估计值，对由上述发明7～9估计的负载的估计值进行校正。
[0036] 发明18，在发明5所述的轮胎的动态状态量估计方法中，其特征在于，将用于估计上述动态状态的动态状态量设为在轮胎上产生的前后方向力。
[0037] 发明19，在发明18所述的轮胎动态状态量估计方法中，其特征在于，从上述变形量的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间微分而得到的微分值的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间积分而得到的积分值的时间变化波形，分别检测出该轮胎接地面前后的接地面外变形点的变形量，从而求出接地面外变形量的比，根据该接地面外变形量的比来估计在上述轮胎上产生的前后方向力。
[0038] 发明20，在发明19所述的轮胎的动态状态量估计方法中，算出至少两个地方的接地面外变形量的比，根据它们的平均值估计在轮胎上产生的前后方向力。
[0039] 发明21，在发明18所述的轮胎的动态状态量估计方法中，其 特征在于，算出在踏入侧的接地面外变形点和踏入侧接地端之间的时间上乘以车轮速度而得到的踏入侧变形长度、以及在蹬出侧的接地面外变形点和蹬出侧接地端之间的时间上乘以车轮速度而得到的蹬出侧变形长度，根据它们的比或者差来估计施加在上述轮胎上的前后方向力。 [0040] 发明22，在发明21所述的轮胎的动态状态量估计方法中，算出至少两个地方的踏入侧变形长度和蹬出侧变形长度的比或者差，根据它们的平均值来估计在上述轮胎上产生的前后方向力，由此，即使在输入横向力时也能够进行稳定的负载的估计。 [0041] 发明23，在发明19～22的任意一项所述的轮胎的动态状态量估计方法中，其特征在于，在至少轮胎径向的大致相同的截面中，上述变形量的测量位置包含相对轮胎轴线方向中心在轴线方向上等距离的线对称的位置。
[0042] 发明24，在发明1～23的任意一项所述的轮胎的动态状态量估计方法中，在车轮部或者轮胎中，检测出轮胎内压值以及轮胎内温度的某一个或者两个，使用上述内压值或者温度、或者内压值和温度，对上述车轮速度、以及上述负载或者横向力或者前后方向力的估计值进行校正。
[0043] 此外，轮胎内压可由市场上销售的内压监视装置测量。另外这里所说的轮胎内温度是从胎面内表面或者内压传感器附近的气室内或者橡胶内等中适当选择的，但是从轮胎平均温度的观点考虑最好测量气室内温度。
[0044] 发明25，是具备用于估计行驶中的轮胎的动态状态量的传感器的带传感器的轮胎，其特征在于，在比轮胎胎面带束层部靠径向内部侧，具备测量该轮胎的变形量的多个传感器。
[0045] 发明26，在发明25所述的带传感器的轮胎中，将上述传感器配置在内衬层部的内表面侧、内衬层/帘布层间、帘布层间、或者 帘布层/带束层间的某个上。
[0046] 发明27，在发明25或者26所述的带传感器的轮胎中，在轮胎径向的大致相同的截面中，将上述传感器中的至少两个传感器配置在相对轮胎轴线方向中心在轴线方向上等距离的线对称的位置上。
[0047] 发明28，在发明25～27的任意一项所述的带传感器的轮胎中，将上述传感器设为对该轮胎的圆周方向应变或者宽度方向应变进行测量的传感器。
[0048] 发明29，在发明25～27的任意一项所述的带传感器的轮胎中，将上述传感器设为对该轮胎的圆周方向应变的变化量或者宽度方向应变的变化量进行测量的传感器。 [0049] 发明30，在发明25～27的任意一项所述的带传感器的轮胎中，将上述传感器设为对该轮胎的圆周方向弯曲应变或者宽度方向的弯曲应变进行测量的传感器。 [0050] 发明31，在发明25～27的任意一项所述的带传感器的轮胎中，将上述传感器设为对该轮胎的圆周方向的剪切应变或者宽度方向的剪切应变进行测量的传感器。 [0051] 发明32，在发明28～31的任意一项所述的带传感器的轮胎中，将对上述圆周方向或者宽度方向的应变、应变的变化量、弯曲应变、或者剪切应变进行测量的两个传感器间的距离，设为该轮胎的最大宽度的1/2以下。
[0052] 另外，发明33，在发明28～32的任意一项所述的带传感器的轮胎中，将上述传感器的检测方向的长度设为20mm以下。
[0053] 发明34，在发明25～33的任意一项所述的带传感器的轮胎中，为了准确地测量轮胎的变形，并且可进行长时间的检测，将上述传感器硫化粘接在轮胎的橡胶部上。 [0054] 另外，发明35，在发明25～33的任意一项所述的带传感器的 轮胎中，通过粘接剂将上述传感器粘贴在内衬层橡胶上、且利用橡胶或者树脂来覆盖上述传感器。 [0055] 发明36，在发明25～35的任意一项所述的带传感器的轮胎中，将上述传感器设为通过电阻值的变化来测量上述变形量的传感器。
[0056] 发明37，在发明36所述的带传感器的轮胎中，将上述传感器设为应变仪。 [0057] 发明38，在发明36所述的带传感器的轮胎中，将上述传感器设为导电橡胶。 [0058] 发明39，在发明38所述的带传感器的轮胎中，将上述导电橡胶的无负荷时的体积7 9
电阻设为10 ～10Ωm。
电阻设为10 ～10Ωm。
[0059] 发明40，在发明38或者39所述的带传感器的轮胎中，作为上述导电橡胶使用了作为tanδ＜0.1的导电橡胶。此外，上述的tanδ值，表示在25℃向导电橡胶提供0～1％的重复应变(50Hz)时的值。
[0060] 发明41，在发明38～40的任意一项所述的带传感器的轮胎中，将上述导电橡胶的厚度上限值设为2mm。
[0061] 发明42，在发明38～41的任意一项所述的带传感器的轮胎中，利用具有上述导电橡胶的100倍以上的电阻值的橡胶来覆盖上述导电橡胶的周围。
[0063] 发明44，在发明43所述的带传感器的轮胎中，由压电高分子薄膜构成上述传感器。
[0064] 发明45，在发明44所述的带传感器的轮胎中，将上述压电高分子薄膜设为PVDF薄膜。
[0065] 发明46，在发明44或者45所述的带传感器的轮胎中，将上述 压电高分子薄膜的压电电压系数设为0.05Vm/N以上。
[0066] 另外，发明47，在发明44～46的任意一项所述的带传感器的轮胎中，将上述压电高分子薄膜的120℃中的压电电压系数的值相对25℃中的压电电压系数值的降低率设为30％以下。
[0067] 发明48，是估计行驶中的轮胎的动态状态量的装置，其特征在于，具备：轮胎变形量检测单元，其安装在轮胎胎面内衬层部的内表面侧、或者带束层部和内衬层部之间的轮胎径向的大致相同的截面中的至少两个地方，分别测量该轮胎的变形量；车轮速度传感器，检测该轮胎的车轮速度；接地时间检测单元，从由上述轮胎变形量检测单元检测出的该轮胎的变形量的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间微分而得到的微分值的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间积分而得到的积分值的时间变化波形，检测轮胎的接地时间；接地长度指标算出单元，根据上述接地时间和由上述车轮速度传感器检测出的车轮速度，分别算出接地长度的指标；算出该接地长度指标的平均值的单元；存储单元，存储表示接地长度指标的平均值和负载之间的关系的对应图；和负载估计单元，使用上述算出的接地长度指标的平均值和上述对应图，估计施加在上述轮胎上的负载。
[0068] 发明49，是估计行驶中的轮胎的动态状态量的装置，其特征在于，具备：轮胎变形量检测单元，其安装在轮胎胎面的内衬层部的内表面侧、或者带束层部和内衬层部之间的轮胎径向的大致相同的截面中的至少两个地方，分别测量该轮胎的变形量；车轮速度传感器，检测该轮胎的车轮速度；轮胎接地面外变形点间的时间检测单元，根据由上述轮胎变形量检测单元检测出的该轮胎变形量的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间微分而得到的微分值的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间积分而得到的积分值的时间变化波形，检测轮胎接地面外变形点间的时间； 接地面外变形长度指标算出单元，根据上述接地面外变形点间的时间和由上述车轮速度传感器检测出的车轮速度，分别算出接地面外变形长度指标；算出接地面外变形长度指标的平均值的单元；存储单元，存储表示接地面外变形长度指标的平均值和负载之间的关系的对应图；和负载估计单元，使用上述算出的接地面外变形长度指标的平均值和上述对应图，估计施加在上述轮胎上的负载。 [0069] 发明50，是估计行驶中的轮胎的动态状态量的装置，其特征在于，具备：轮胎变形量检测单元，其安装在轮胎胎面的内衬层部的内表面侧、或者带束层部和内衬层部之间的轮胎径向的大致相同的截面中的至少两个地方，分别测量该轮胎的变形量；车轮速度传感器，检测该轮胎的车轮速度；接地时间检测单元，根据由上述轮胎变形量检测单元检测出的该轮胎变形量的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间积分而得到的积分值的时间变化波形，检测轮胎的接地时间；接地长度指标算出单元，根据上述接地时间和由上述车轮速度传感器检测出的车轮速度，分别算出接地长度指标；算出上述接地长度指标的比的单元；存储单元，存储了表示接地长度指标的比和横向力之间的关系的对应图；和横向力估计单元，使用上述接地长度指标的比和上述对应图，估计在上述轮胎上产生的横向力。 [0070] 另外，发明51，是估计行驶中的轮胎的动态状态量的装置，其特征在于，具备：轮胎变形量检测单元，其安装在轮胎胎面的内衬层部的内表面侧、或者带束层部和内衬层部之间的轮胎径向的大致相同的截面中的至少两个地方，分别测量该轮胎的变形量；车轮速度传感器，检测该轮胎的车轮速度；接地面外变形长度指标算出单元，根据由上述轮胎变形量检测单元检测出的该轮胎变形量的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间微分而得到的 微分值的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间积分而得到的积分值的时间变化波形，检测该轮胎的接地面外变形点间的时间，算出在该检测出的接地面外变形点间的时间上乘以车轮速度而得到的接地面外变形长度指标；算出上述接地面外变形长度指标的比的单元；存储单元，其存储：表示该接地面外变形长度指标的比、接地长度指标的比、及外倾角之间的关系的对应图、和用于根据外倾角来校正横向力的校正对应图；和横向力估计单元，使用上述接地面外变形长度指标的比、接地长度指标的比、以及上述各对应图，估计在上述轮胎上产生的横向力。
[0071] 发明52，是估计行驶中的轮胎的动态状态量的装置，其特征在于，具备：轮胎变形量检测单元，其安装在轮胎胎面的内衬层部的内表面侧、或者带束层部和内衬层部之间的轮胎径向的大致相同的截面中的至少两个地方，分别测量该轮胎的变形量；车轮速度传感器，检测该轮胎的车轮速度；接地时间检测单元，从由上述轮胎变形量检测单元检测出的该轮胎变形量的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间微分而得到的微分值的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间积分而得到的积分值的时间变化波形，检测轮胎的接地时间；接地长度指标算出单元，根据上述接地时间和由上述车轮速度传感器检测出的车轮速度，分别算出接地长度指标；算出上述接地长度指标的差的单元；存储单元，存储了表示接地长度指标的差和横向力之间的关系的对应图；和横向力估计单元，使用上述接地长度指标的差和上述对应图，估计在上述轮胎上产生的横向力。
[0072] 另外，发明53，是估计行驶中的轮胎的动态状态量的装置，其特征在于，轮胎变形量检测单元，其安装在轮胎胎面的内衬层部的内表面侧、或者带束层部和内衬层部之间的轮胎径向的大致相同的截面中的至少两个地方，分别测量该轮胎的变形量；车轮 速度传感器，检测该轮胎的车轮速度；接地时间检测单元，根据由上述轮胎变形量检测单元检测出的该轮胎变形量的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间微分而得到的微分值的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间积分而得到的积分值的时间变化波形，检测轮胎的接地时间；接地长度指标算出单元，根据上述接地时间和由上述车轮速度传感器检测出的车轮速度，分别算出接地长度指标；算出该接地长度指标的平均值的单元；存储单元，存储表示接地长度指标的平均值和负载之间的关系的对应图；以及负载估计单元，使用上述算出的接地长度指标的平均值和上述对应图，估计施加在上述轮胎上的负载，并且，具备：校正单元，通过由上述发明52所述的轮胎的动态状态量估计装置所估计的横向力，对上述估计的负载的估计值进行校正。
[0073] 发明54，是估计行驶中的轮胎的动态状态量的装置，其特征在于，具备：轮胎变形量检测单元，其安装在轮胎胎面的内衬层部的内表面侧、或者带束层部和内衬层部之间的轮胎径向的大致相同的截面中的至少两个地方，分别测量该轮胎的变形量；车轮速度传感器，检测该轮胎的车轮速度；上述轮胎的接地面外变形点的变形量检测单元，根据由上述轮胎变形量检测单元检测出的该轮胎变形量的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间微分而得到的微分值的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间积分而得到的积分值的时间变化波形，检测上述轮胎的接地面外变形点的变形量；算出接地面前后的上述接地面外变形点的变形量的比的单元；存储单元，存储表示接地面外变形点的变形量的比和前后方向力之间的关系的对应图；和前后方向力估计单元，使用上述接地面外变形点的变形量和上述对应图，估计施加在上述轮胎上的前后方向力。
[0074] 发明55，是估计行驶中的轮胎的动态状态量的装置，其特征 在于，具备：轮胎变形量检测单元，其安装在轮胎胎面的内衬层部的内表面侧、或者带束层部和内衬层部之间的轮胎径向的大致相同的截面中的至少两个地方，分别测量该轮胎的变形量；车轮速度传感器，检测该轮胎的车轮速度；上述轮胎的踏入侧的接地面外变形点和踏入侧接地端之间的时间检测单元，从由上述轮胎变形量检测单元检测出的该轮胎变形量的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间微分而得到的微分值的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间积分而得到的积分值的时间变化波形，检测上述轮胎的踏入侧的接地面外变形点和踏入侧接地端之间的时间；检测上述轮胎的蹬出侧的接地面外变形点和蹬出侧接地端之间的时间的单元；上述踏入侧变形长度和上述蹬出侧变形长度之间的比运算单元，在上述轮胎的踏入侧的接地面外变形点和踏入侧接地端之间的时间上、以及在上述轮胎的蹬出侧的接地面外变形点和蹬出侧接地端之间的时间上，分别乘以由上述车轮速度传感器检测出的车轮速度，算出踏入侧变形长度和蹬出侧变形长度从而运算上述踏入侧变形长度和上述蹬出侧变形长度之间的比；存储单元，存储了表示该踏蹬长度比和前后方向力之间的关系的对应图；和前后方向力估计单元，使用上述踏蹬长度比和上述对应图，估计施加在上述轮胎上的前后方向力。
[0075] 发明56，在发明48～55的任意一项所述的轮胎的动态状态量估计装置中，设置测量轮胎内压的内压传感器以及测量轮胎内温度的温度传感器中的某一个或者两个传感器，并且设置了通信单元，该通信单元将由上述轮胎变形量检测单元测量的该轮胎的变形量和上述测量的轮胎内压以及轮胎内温度中的某一个或者两个测量值发送给车体侧。 [0076] 发明57，在发明56所述的轮胎的动态状态量估计装置中，上述通信单元具备接收从车体侧发送的电波从而产生电源电压的单 元。
[0077] 发明58，在发明56所述的轮胎的动态状态量估计装置中，设置了通过轮胎的转动而发电的发电装置。
[0078] 发明的效果
[0079] 根据本发明，在比轮胎胎面的带束层部靠径向内部侧的轮胎径向的大致相同的截面中的至少两个地方上，安装应变仪、导电橡胶、压电高分子薄膜等测量该轮胎变形量的传感器，对轮胎圆周方向或者轮胎宽度方向的拉伸/压缩应变、或者拉伸/压缩应变的变形量、胎面面外弯曲应变、或者剪切应变等该轮胎的变形量进行测量，根据该测量的变形量和车轮速度算出该轮胎的接地长度或者变形长度，根据上述算出的接地长度或者变形长度来估计轮胎动态状态，因此能够高精度且稳定地估计轮胎的动态状态量即施加在轮胎上的负载、轮胎上产生的横向力、前后方向力等轮胎的动态状态量。
[0081] 图1是表示与本发明的最佳方式1有关的轮胎的动态状态量估计装置的结构的功能框图。
[0082] 图2是表示与本发明有关的带传感器的轮胎的示意图。
[0083] 图3是表示轮胎的变形状态的示意图。
[0084] 图4是表示胎面内表面变形波形及其微分波形的图。
[0085] 图5是表示轮胎踏面的接地形状的示意图。
[0086] 图6是表示负载和平均接地长度之间的关系的图。
[0087] 图7是将轮胎圆周方向的应变波形和轮胎宽度方向的应变波形进行比较的图。 [0088] 图8是表示横向力和接地长度比之间关系的图。
[0089] 图9是表示与本发明的最佳方式2有关的轮胎的动态状态量估计装置的结构的功能框图。
[0090] 图10是表示改变了外倾角时的横向力和接地长度比之间关系的图。 [0091] 图11是表示接地长度比和接地面外变形长度比之间的关系的图。
[0092] 图12是表示本发明的轮胎的动态状态量估计装置的其它结构的功能框图。 [0093] 图13是表示横向力和接地长度差之间关系的图。
[0094] 图14是表示本发明的轮胎的动态状态量估计装置的其它结构的功能框图。 [0095] 图15是表示本发明的轮胎的动态状态量估计装置的其它结构的功能框图。 [0096] 图16是表示作为传感器使用了导电橡胶时的电阻变化波形的图。
[0097] 图17是表示作为传感器使用了压电薄膜时的输出电压波形的 图。
[0098] 图18是表示前后方向力和两胎肩部的前后接地面外变形长度比的平均值之间关系的图。
[0099] 图19是表示胎面内表面变形波形由前后方向力引起的变化的图。
[0100] 图20是表示根据应变传感器的输出进行估计的接地长度比的时间序列波形和平均接地长度的时间序列波形的图。
[0101] 附图标记说明
[0102] 10：轮胎动态状态量估计装置；11A、11B：轮胎变形量测量单元；12A、12B：发送机；13A、13B：电池；14：接地时间检测单元；15：车轮速度传感器；16：接地长度指标算出单元；
17：负载估计单元；18：存储单元；18M：对应图；20：带传感器的轮胎；21：轮胎胎面；22：内衬层部；31：接地长度比运算单元；32：存储单元；32M：对应图；33：横向力估计单元。 具体实施方式
17：负载估计单元；18：存储单元；18M：对应图；20：带传感器的轮胎；21：轮胎胎面；22：内衬层部；31：接地长度比运算单元；32：存储单元；32M：对应图；33：横向力估计单元。 具体实施方式
[0103] 下面参照附图说明本发明的最佳方式。
[0104] 最佳方式1.
[0105] 图1是表示与该最佳方式1有关的轮胎动态状态量估计装置10的结构的功能框图，图2是本发明的带传感器的轮胎20的示意图。在各图中，11A、11B是轮胎变形量测量单元，分别测量根据从路面向轮胎胎面21的输入而变形的内衬层部22的变形量；12A、12B是发送机，用于发送上述轮胎变形量测量单元11A、11B的测量数据；13A、13B是电池，用于向上述轮胎变形量测量单元11A、11B以及上述发送机12A、12B提供电力；14是接地时间检测单元，根据上述轮胎变形量测量单元11A、11B的输出即内衬层部22的变形量的时间变化，检测带传感器的轮胎20与路面接触的接地时间； 15是车轮速度传感器，其安装在未图示的轮毂部上，检测行驶中的车轮的速度；16是接地长度指标算出单元，其根据由该车轮速度传感器15检测出的车轮速度以及上述检测出的接地时间，算出与接地长度具有1∶1关系的接地长度指标kA、kB；17是负载估计单元，其算出将上述两个接地长度的指标kA、kB进行平均得到的接地长度指标的平均值k，并且使用该接地长度指标的平均值k和预先存储在存储单元18中的表示接地长度指标的平均值和负载之间关系的对应图18M，估计施加在上述带传感器的轮胎20上的负载。
[0106] 此外，也可以对上述两个轮胎变形量测量单元11A、11B，共用电池和发送机。另外，也可以是如下方式：将接地时间检测单元14、接地长度指标算出单元16等运算部设置在轮胎侧，只发送运算结果。
[0107] 另外，如果在轮胎侧设置接收从车体侧发送的电波从而产生电源电压的电源再生电路、或设置通过轮胎的转动进行发电的发电装置等，则能够省略上述电池13A、13B。 [0108] 在本例中，作为上述两个轮胎变形量测量单元11A、11B，使用应变仪，并且，在带传感器的轮胎20的内衬层部22的轮胎径向的大致相同的截面上，在相对于轮胎轴线方向中心在轴线方向上等距离的线对称的位置(例如第2块部)上，在检测出该带传感器的轮胎20的圆周方向的拉伸应变(或者压缩应变)的方向上用粘接剂粘贴该轮胎变形量测量单元
11A、11B，进一步用树脂覆盖。此外，也可以将上述轮胎变形量测量单元11A、11B通过硫化粘接安装在内衬层部22上，并用橡胶粘合。
11A、11B，进一步用树脂覆盖。此外，也可以将上述轮胎变形量测量单元11A、11B通过硫化粘接安装在内衬层部22上，并用橡胶粘合。
[0109] 当在带传感器的轮胎20上施加负载时，如图3所示，上述带传感器的轮胎20被按压在路面上而变形。具体地说，在作为轮胎胎面21的内表面侧的内衬层部22中，在踏入前和蹬出后施加压缩应力(应变)，在接地部中相反由拉伸应力(应变)起作用。因而，从上 述轮胎变形量测量单元11A、11B输出如图4的实线所示的胎面内表面变形波形。通过算出该变形波形的应变变形速度最大的地方(接地端)的时间差，能够检测出上述带传感器的轮胎20的接地时间。
[0110] 另外，用胎面内表面变形波形难以得知上述接地端的位置，因此在本例中求出如图4的虚线所示的将上述变形波形进行时间微分而得到的微分值的时间变化波形，分别求出成为上述微分值的时间变化波形峰值的踏侧接地端的位置和蹬侧接地端的位置，通过检测上述接地端间的时间，检测出上述带传感器的轮胎20的接地时间。由此，能够正确地检测出上述带传感器的轮胎20的接地时间。
[0111] 此外，测量上述变形量的单元，也可以使用将变形波形进行时间积分而得到的积分值。另外，作为简易方法，也可以将胎面内表面变形波形与基线相同值的点作为接地端。 [0112] 另外，当对带传感器的轮胎20产生横向力时，如图5(a)、(b)所示，其接地形状相对轮胎轴线方向中心，一侧的接地长度变长，另一侧变短，因此只利用一点的接地长度来估计负载时，产生横向力的影响。即，即使施加了相同的负载，当横向力输入时一方的接地长度也变长，另一方变短。因此在本例中，在负载估计单元17中算出从上述轮胎变形量测量单元11A、11B得到的接地长度指标的平均值k，使用该算出的接地长度指标的平均值k、与预先存储在存储单元18中的表示接地长度指标的平均值和负载之间的关系的对应图18M，求出施加在轮胎上的负载。
[0113] 图6是使用平带试验机、使搭载了将轮胎变形量测量单元11A、11B安装在内衬层部22上的带传感器的轮胎20的车辆以60km/hr行驶、并且使负载和侧滑角连续变化时的表示负载和平均接地长度之间关系的图，路面是安全行道，轮胎大小是225/55R17，内 压是230MPa。该平均接地长度如上所述，是将作为轮胎变形量测量单元11A、11B输出的应变波形进行时间微分、并在其峰值间的时间上乘以车轮速度而求出的。从该图中可知，即使在横向力产生中，平均接地长度和负载也示出了良好的相关性。因而，如果使用表示根据这种数据制作的接地长度指标的平均值和负载之间的关系的对应图18M，求出施加到轮胎上的负载，则即使在产生了横向力的情况下，也能够高精度地求出施加到轮胎上的负载。 [0114] 这样，根据该最佳方式1，在轮胎胎面21的内衬层部22的轮胎径向截面中的相对轮胎轴线方向中心在轴线方向上等距离的线对称的位置上安装轮胎变形量测量单元11A、
11B，测量上述内衬层部22的变形波形，从变形波形检测出作为接地端时间差的接地时间，根据由该接地时间和由车轮速度传感器15检测出的车轮速度分别算出接地长度的指标kA、kB后，算出上述指标kA、kB的平均值k，使用该算出的接地长度的指标的平均值k、以及表示预先存储在存储单元18中的接地长度的指标的平均值与负载之间的关系的对应图18M，求出施加到轮胎上的负载，因此即使在产生了横向力的情况下，也能够高精度地估计接地长度，能够正确求出施加到轮胎上的负载。
11B，测量上述内衬层部22的变形波形，从变形波形检测出作为接地端时间差的接地时间，根据由该接地时间和由车轮速度传感器15检测出的车轮速度分别算出接地长度的指标kA、kB后，算出上述指标kA、kB的平均值k，使用该算出的接地长度的指标的平均值k、以及表示预先存储在存储单元18中的接地长度的指标的平均值与负载之间的关系的对应图18M，求出施加到轮胎上的负载，因此即使在产生了横向力的情况下，也能够高精度地估计接地长度，能够正确求出施加到轮胎上的负载。
[0115] 另外，在本例中，直接测量了内衬层部22的应变，因此即使在低速行驶时信号输出增益也大致相同。因而，能够高精度地估计接地长度，并且即使在颠簸的路面、或者有某种程度水深的湿路面上行驶时应变微分波形的接地端以外的产生峰值也不大，因此能够大幅地提高接地长度的检测稳定性。
[0116] 此外，在上述最佳方式1中，根据接地长度指标估计施加在轮胎上的负载，但是也可以根据上述内衬层部22的变形量的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间微分而得到的微分值的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间积分而得到的积分值的时 间变化波形，检测出该轮胎的接地面外变形点间的时间，分别算出在该检测出的接地面外变形点间的时间上乘以车轮速度而得到的接地面外变形长度指标，从而估计施加在轮胎上的负载。此时，作为接地面外变形点，如果使用与负载相关性高的由上述图3的白圆示出的接地面前后的接地面外变形点，并且求出上述接地面外变形长度指标的平均值，根据该平均值估计施加在轮胎上的负载，则能够高精度地估计施加在轮胎上的负载。
[0117] 另外，在上述例中将轮胎变形量测量单元11A、11B安装在内衬层部22的内表面侧，但是安装处不限于此，只要是内衬层/帘布层间、帘布层间、或者帘布层/带束层间等、由于轮胎橡胶部的从路面向轮胎胎面21的输入而变形的地方，哪个都可以。但是当考虑耐久性时，作为安装轮胎变形量测量单元11A、11B的地方，最好比胎冠顶部胶(キヤツプトレツド)/带束层间，如上所述安装在比轮胎胎面的带束层部靠近径向内部侧。 [0118] 另外，在上述例中，检测出内衬层部22的圆周方向应变、或者圆周方向应变的变形量，但是也可以检测出胎面面外弯曲应变、剪切应变，从而求出接地时间。即，由于带束层相对来自路面的输入几乎不伸长，因此当带束层弯曲时，内表面和外侧以上述带束层为中立轴进行伸缩。该弯曲应变、剪切应变成为与上述拉伸/压缩应变大致相同相位的波形，因此通过将市场上销售的弯曲应变仪、两个方向应变仪等粘贴在内衬层部22上来检测出上述弯曲应变、剪切应变，能够检测出轮胎的变形、即接地点、胎面面外变形点。 [0119] 另外，内衬层部22的内表面侧、或者内衬层/帘布层间、帘布层间、或者帘布层/带束层间的橡胶部的轮胎宽度方向的应变，根据轮胎圆周方向的应变而变化，因此图7的实线所示的轮胎宽度方向的应变波形的变形点、和图7的单点划线所示的轮胎圆周方向的 应变波形的变形点处于大致相同的位置上，因此将轮胎变形量测量单元11A、11B的检测方向设为轮胎宽度方向，检测出比轮胎胎面的带束层部靠近径向内部侧的宽度方向应变、宽度方向应变的变化量、或者胎面面外弯曲应变、剪切应变，从而求出接地时间。 [0120] 此时，最好将上述轮胎变形量测量单元11A、11B间的距离设为该轮胎的最大宽度的1/2以下。即，当上述距离超过该轮胎的最大宽度的1/2时，在横向力作用的情况下，上述轮胎变形量测量单元11A、11B的某个位于接地面外，有可能无法检测出变形量，因此最好将上述距离设为该轮胎的最大宽度的1/2以下、特别是1/3左右。
[0121] 最佳方式2.
[0122] 在上述最佳方式1中，对相对于内衬层部22的轮胎轴线方向中心轴线方向线对称的位置的圆周方向应变、圆周方向应变的变化量、胎面面外扭曲应变进行测量，求出上述两个地方的接地长度的指标kA、kB的平均值k，从该接地长度指标的平均值k估计施加在带传感器的轮胎20上的负载，但是可以求出上述两个地方的接地长度的指标kA、kB的比R，从该接地长度的指标kA、kB的比R估计对上述轮胎产生的横向力。
[0123] 即，当对带传感器的轮胎20产生横向力时，如上述图5(a)、(b)所示，其接地形状相对轮胎轴线方向中心，一侧的接地长度变长，另一侧变短。因此，检测出相对轮胎胎面的轮胎轴线方向中心位于两侧的两点接地长度，并调查它们的比(接地长度比)和横向力大小之间的关系后，可知如图8所示，接地长度比和横向力的大小表现出良好的相关关系。因而，如果将轮胎变形量测量单元11A、11B配置在相对上述带传感器的轮胎20的内衬层部轮胎轴线方向中心在轴线方向上等距离的线对称位置上，并且预先测量上述接地长度比R和横向力大小之间的关系，制作表示接地长度比R和横向力 大小之间关系的对应图32M，则能够估计对轮胎产生的横向力。
[0124] 图9是表示与该最佳方式2有关的轮胎动态状态量估计装置30的结构的图，该轮胎动态状态量估计装置30在上述轮胎动态状态量估计装置10上设置了接地长度比运算单元31和横向力估计单元33，由此能够一起估计施加在轮胎上的负载和对轮胎产生的横向力，其中，所述接地长度比运算单元31运算接地长度的指标kA、kB的比R＝kA/kB；所述横向力估计单元33使用预先存储在存储单元32中的表示接地长度比R和横向力大小之间关系的对应图32M，估计上述带传感器的轮胎20所产生的横向力。
[0125] 此外，接地长度比R和横向力之间的关系还根据负载而发生变化，因此如图9所示，如果根据由上述负载估计单元17估计的负载的估计值，对由上述横向力估计单元33估计的横向力进行校正，则能够进一步提高横向力的估计精度。
[0126] 另外，接地长度指标的比R和横向力之间的关系，根据相对路面的轮胎角度(外倾角)而发生较大的变化。图10是表示使用平带试验机使搭载了将轮胎变形量测量单元11A、11B安装在内衬层部22上的带传感器的轮胎20的车辆以60km/hr行驶、并且将负载固定为5kN而连续改变侧滑角时的横向力和接地长度比之间的关系的图，图11是表示接地长度比和接地面外变形长度比之间的关系的图。此外，试验路面是安全行道，轮胎大小是
225/55R17，内压是230MPa。
225/55R17，内压是230MPa。
[0127] 如上所述，接地长度比是将轮胎变形量测量单元11A、11B的应变波形进行时间微分、在其峰值间时间上乘以车轮速度而分别求出的接地长度的比，在此，以外倾角为0°、+3°、-3°的水准进行了试验。
[0128] 从图10的图可知，在各个外倾角中，接地长度比和横向力示出了良好的相关性，但是当外倾角变化时，接地长度比和横向力之间关系将偏移。例如横向力是0、外倾角是0°时接地长度比是1，但是在外倾角是+3°时接地长度比约为1.3。即，即使是相同的接地形状，在根据侧滑角的情况下和根据外倾角的情况下，轮胎扭曲程度也不同，因此产生的横向力也不同。因而，需要估计外倾角来校正从接地长度比求出的横向力，但是外倾角的检测通常比较困难。
[0129] 然而，从由上述图3的黑圆表示的接地端间的时间检测出的接地长度比R、和从由白圆表示的接地面前后的接地面外变形点间的时间检测出的接地面外变形长度比S，如图11所示，根据外倾角的变化而变化，因此如果作为轮胎扭曲程度的指标，制作求出了接地长度比和接地面外长度比关系的对应图，使用该对应图估计外倾角，从而校正从上述接地长度比R求出的横向力，则能够高精度地估计在带传感器的轮胎20上产生的横向力。 [0130] 图12是表示具备对由上述最佳方式2估计的横向力的估计值进行校正的单元的轮胎动态状态量估计装置40的结构例的框图，在该估计装置40中，除了接地时间检测单元
14以及接地长度指标算出单元16之外，还设置了变形时间检测单元41，并且设置了变形长度指标算出单元42，根据与由该变形长度指标算出单元42算出的接地面外变形长度指标的比和与接地长度指标的比，估计外倾角，使用该估计外倾角来校正上述横向力的估计值，其中，所述变形时间检测单元41根据内衬层部22的变形量的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间微分而得到的微分值的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间积分而得到的积分值的时间变化波形，检测该轮胎的接地面外变形点间的时间；所述变形长度指标算出单元42算出将上述检测出的接地面外变形点间的时间和由车轮速度传感器15检测出的车轮速度相乘的接地面外变形长度的指标。具体地说，设置了变形长度比运算单元43，并且设置了 外倾角估计单元45，从而估计外倾角，其中，所述变形长度比运算单元43计算与由上述变形长度指标算出单元42算出的接地面外变形长度指标之比；所述外倾角估计单元45使用上述算出的接地面外变形长度指标之比和由接地长度比运算单元31算出的接地长度指标之比、和预先存储在存储单元44中的表示接地长度比、接地面外长度比和外倾角的对应图44M估计外倾角。此外，在该轮胎动态状态量估计装置40中设为如下结构：将上述负载估计用的对应图18M、横向力估计用的对应图32M以及外倾角估计用的对应图44M收纳到存储装置44中。
14以及接地长度指标算出单元16之外，还设置了变形时间检测单元41，并且设置了变形长度指标算出单元42，根据与由该变形长度指标算出单元42算出的接地面外变形长度指标的比和与接地长度指标的比，估计外倾角，使用该估计外倾角来校正上述横向力的估计值，其中，所述变形时间检测单元41根据内衬层部22的变形量的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间微分而得到的微分值的时间变化波形、或者将上述变形量进行时间积分而得到的积分值的时间变化波形，检测该轮胎的接地面外变形点间的时间；所述变形长度指标算出单元42算出将上述检测出的接地面外变形点间的时间和由车轮速度传感器15检测出的车轮速度相乘的接地面外变形长度的指标。具体地说，设置了变形长度比运算单元43，并且设置了 外倾角估计单元45，从而估计外倾角，其中，所述变形长度比运算单元43计算与由上述变形长度指标算出单元42算出的接地面外变形长度指标之比；所述外倾角估计单元45使用上述算出的接地面外变形长度指标之比和由接地长度比运算单元31算出的接地长度指标之比、和预先存储在存储单元44中的表示接地长度比、接地面外长度比和外倾角的对应图44M估计外倾角。此外，在该轮胎动态状态量估计装置40中设为如下结构：将上述负载估计用的对应图18M、横向力估计用的对应图32M以及外倾角估计用的对应图44M收纳到存储装置44中。
[0131] 另外，在上述轮胎动态状态量估计装置40中，通过平均接地长度运算单元17a进行在轮胎动态状态量估计装置10、30中在负载估计单元17内进行的接地长度指标kA、kB的平均值k的运算，并将该运算的接地长度指标的平均值k发送到负载估计单元17，但是也可以将上述平均接地长度运算单元17a设置在负载估计单元17内。另外，也可以代替上述平均接地长度运算单元17a，设置求出由上述变形长度指标算出单元算出的接地面外变形长度指标的平均值的单元，将该接地面外变形长度指标的平均值发送到负载估计单元17从而估计施加在轮胎上的负载。
[0132] 另外，上述图11示出了将侧滑角连续改变时的接地长度比和接地面外长度比关系，因此通过使用上述图11，不仅能够估计外倾角，还能够估计侧滑角。
[0133] 而且，如果知道四轮的姿态角，除了车辆的姿态角外还能够估计路面的倾斜程度，因此如果将其应用于车辆的姿态控制，则能够提高车辆的行驶稳定性。
[0134] 这样，掌握并活用接地面外的轮胎的变形量信息是在使用加速度传感器的检测中无法进行的本发明的特征。
[0135] 另外，在上述最佳方式2中，根据接地长度指标kA、kB的比 R＝kA/kB来估计带传感器的轮胎20产生的横向力，但是也可以根据接地长度指标kA、kB的差S＝kA-kB来估计横向力。即，如图13所示，相对于轮胎胎面的轮胎轴线方向中心位于两侧的两点接地长度的指标kA、kB之差S，不仅与接地长度指标的比R同样地表现出良好的相关关系，而且即使负载变化，其关系也几乎不变。因而如图14所示，通过构成轮胎动态状态量估计装置50，不进行负载校正就能够估计在轮胎上产生的横向力，该轮胎动态状态量估计装置50具备：接地长度差运算单元51，根据由接地长度指标算出单元16算出的接地长度的指标kA、kB，运算接地长度的指标kA、kB的差S＝kA-kB；横向力估计单元53，使用预先存储在存储单元52中的表示接地长度差S和横向力大小之间的关系的对应图52M，估计对上述带传感器的轮胎20产生的横向力。
[0136] 另外，施加在轮胎上的负载根据所产生的横向力的不同而变化，但是在上述轮胎动态状态量估计装置50中，能够不依赖于负载的大小地估计轮胎上产生的横向力，因此如图14所示，如果使用由上述横向力估计单元53估计的横向力的估计值，对由负载估计单元17估计的负载估计值进行校正，则能够校正横向力产生时的负载估计值。即，在通常使用区域中，平均接地长度和负载表现出非常良好的相关性，但是当横向力变大到轮胎临界区域附近时，即使是相同的负载也有平均接地长度稍微变大的倾向。因此，如果预先求出负载作用时的横向力和平均接地长度k之间的关系，根据上述横向力的估计值和平均接地长度k对施加在轮胎上的负载进行校正，则能够进一步提高负载估计的精度。
[0137] 此外，由于横向力的大小根据外倾角的变化而变化，因此如图15所示，如果对上述轮胎动态状态量估计装置50附加在图12所示的轮胎动态状态量估计装置40中使用的变形时间检测单元41、变形长度指标算出单元42、变形长度比运算单元43以及外倾角估计 单元45构成轮胎动态状态量估计装置50Z来进一步估计外倾角，使用该估计的外倾角对根据上述接地长度差估计的横向力进行校正，则能够进一步提高横向力估计值的精度。 [0138] 此外，在上述轮胎动态状态量估计装置50Z中，设为如下结构：将上述负载估计用的对应图18M、横向力估计用的对应图52M以及外倾角估计用的对应图44M收容到存储装置52Z中。
[0139] 此外，在最佳方式1、2中，说明了作为轮胎变形量测量单元11A、11B使用了应变仪的情况，但是也可以代替应变仪，使用导电橡胶。即，由于上述应变仪的传感器部由金属材料构成，因此当考虑针对重复使用的耐久性时，导电橡胶较为有利。
[0140] 此时，最好将上述导电橡胶的无负载时的体积电阻设为107～109Ωm。这是因为7
当体积电阻不足10Ωm时，功耗不仅变大，而且还伴随着温度上升，因此检测效率降低。相
9
反，当体积电阻超过10Ωm时，电流容易流到周围的橡胶材料上，检测精度降低，因此导电
7 9
橡胶的无负荷时的体积电阻最好设为10 ～10Ωm。此外，如果利用具有轮胎橡胶的100倍以上电阻值的橡胶来覆盖上述导电橡胶的周围时，则还能够提高体积电阻的上限值。 [0141] 另外，在导电橡胶中有滞后损耗，当该滞后损耗变大时应变波形的相位延迟，因此作为上述导电橡胶，必须使用作为tanδ＜0.1的导电橡胶。图16是表示作为轮胎变形量测量单元11A、11B而使用导电橡胶时的应变波形的图，该图的实线是低损耗(tanδ＜0.1)的导电橡胶，虚线是高损耗(tanδ＝0.22)。在使用了高损耗的导电橡胶的情况下，接地点、变形点的位置将偏移、或者难以明确确定接地点、变形点的位置。另一方面，使用低损耗的导电橡胶的情况下的应变波形，与使用了上述应变仪的情况相同，接地点、变形点明确，能够确实地算出接地长度、变形长度。
当体积电阻不足10Ωm时，功耗不仅变大，而且还伴随着温度上升，因此检测效率降低。相
9
反，当体积电阻超过10Ωm时，电流容易流到周围的橡胶材料上，检测精度降低，因此导电
7 9
橡胶的无负荷时的体积电阻最好设为10 ～10Ωm。此外，如果利用具有轮胎橡胶的100倍以上电阻值的橡胶来覆盖上述导电橡胶的周围时，则还能够提高体积电阻的上限值。 [0141] 另外，在导电橡胶中有滞后损耗，当该滞后损耗变大时应变波形的相位延迟，因此作为上述导电橡胶，必须使用作为tanδ＜0.1的导电橡胶。图16是表示作为轮胎变形量测量单元11A、11B而使用导电橡胶时的应变波形的图，该图的实线是低损耗(tanδ＜0.1)的导电橡胶，虚线是高损耗(tanδ＝0.22)。在使用了高损耗的导电橡胶的情况下，接地点、变形点的位置将偏移、或者难以明确确定接地点、变形点的位置。另一方面，使用低损耗的导电橡胶的情况下的应变波形，与使用了上述应变仪的情况相同，接地点、变形点明确，能够确实地算出接地长度、变形长度。
[0142] 此外，当导电橡胶的厚度变厚时检测精度降低，因此最好将上 述导电橡胶的厚度的上限值设为2mm。另外，需要将上述应变仪、导电橡胶、后述的压电聚合物等传感器的检测方向的长度设定得较短例如设为20mm以下等，由此能够明确地确定接地点、变形点的位置(此外，通常传感器的与检测方向直交的方向的长度比检测方向短，因此没有问题)。 [0143] 另外，在上述例中，说明了作为轮胎变形量测量单元11A、11B使用了对应变仪、检测导电橡胶等的电阻变化的传感器的情况，但是也可以使用压电聚合物(某长度的压电薄膜或者压电线缆)。在上述压电聚合物的情况下，具有只有应变部分产生电荷的特性，因此能够得到圆周方向应变的变化量、即与上述应变传感器的输出波形的微分值相当的输出。因而如果作为轮胎变形量测量单元11A、11B使用压电薄膜，则在该输出波形中出现接地端的峰值，因此不进行微分操作就能够容易地估计接地时间。
[0144] 作为上述压电聚合物，最好使用压电薄膜，特别是最好使用耐久性优良、且由应变引起的产生电压大的PVDF(聚偏氟乙烯)薄膜。在此，为了确保轮胎应变输出的充分的SN比，作为上述压电薄膜的压电电压系数，必须设为|g31|＞0.05Vm/N。
[0145] 图17(a)是作为轮胎变形量测量单元11A、11B使用PVDF薄膜时的产生电压波形，图17(b)是其积分波形。这样，通过使用应变输出大的PVDF薄膜，能够明确地确定接地点、变形点的位置，因此能够高精度地估计施加在轮胎上的负载、轮胎上产生的横向力。 [0146] 此时，作为上述压电薄膜，如果使用具有像在120℃时的压电电压系数的值相对25℃时的压电电压系数值的降低率为30％以下那样的温度特性的压电薄膜，则能够确保传感器的高温稳定性，因此即使在高温也能够高精度地估计负载、横向力。能够通过将压电薄膜退火从而得到这种压电薄膜。此外，上述退火温度根据压电薄膜的组成不同而不同，但是在上述PVDF薄膜的情况下适合为约125℃。
[0147] 另外，上述压电聚合物由于功耗也只限于电路部因此可实现省电化，由于是挠性因此耐久性优良等，比上述应变仪更有利。
[0148] 最佳方式3.
[0149] 在上述最佳方式2中，使用接地长度指标的比R、接地面外变形长度比S来估计对带传感器的轮胎20产生的横向力，但是如果使用后述的前后接地面外变形长度比Z，则还能够估计对上述轮胎产生的前后方向力。
[0150] 前后接地面外变形长度比Z，是在接地面前方(踏侧)和接地面后方(蹬侧)分别算出在上述图3中由白圆示出的接地面外变形点和由黑圆示出的接地端之间的长度并求出它们之比的值，如后所述，前后方向力和前后接地面外变形长度比表示非常良好的相关性，因此能够制作求出了前后方向力与前后接地面外变形长度比Z之间的关系的对应图，使用该对应图来估计对轮胎产生的前后方向力。
[0151] 图18是表示使用平带试验机、使搭载了将轮胎变形量测量单元11A、11B安装在内衬层部22中的带传感器的轮胎20的车辆以速度60km/hr行驶时的前后方向力和两胎肩部的前后接地面外变形长度比的平均值之间的关系的图，在此将侧滑角固定为0°，只使前后方向力连续变化。此外，路面是安全行道，轮胎大小是225/55R17，内压是230MPa。如果使用根据这种数据制作的表示前后接地面外变形长度比和前后方向力之间的关系的对应图，求出施加在轮胎上的前后方向力，则即使在产生横向力的情况下，也能够正确地估计施加在轮胎上的前后方向力。
[0152] 此外，在上述例中，根据前后接地面外变形长度比估计了前 后方向力，但是如图19(a)、(b)所示，当施加前后方向力时，胎面内表面应变的接地面前方(踏侧)的变形量和接地面后方(蹬侧)的变形量大小不同，通过比较踏侧的变形量和蹬侧的变形量大小也能够估计前后方向力。
[0153] 另外，上述内衬层部22的内表面侧、内衬层/帘布层间、带束层间、或者帘布层/带束层间等处的轮胎变形量，还根据轮胎内压、温度而变化，因此如果另外测定轮胎内压值、轮胎温度，对上述车轮速度、上述负载、横向力、前后方向力的估计值进行校正，则能够进一步提高估计精度。
[0154] 实施例
[0155] 为了确认低速度且输入路面凹凸的情况下的应变传感器和加速度传感器的信号检测稳定性的不同，准备了大小为185/70R14的带传感器的轮胎。关于传感器位置与图2相同，将应变传感器和加速度传感器安装到在轮胎圆周方向上偏移1个块程度的位置上。在此，作为上述加速度传感器，使用压电方式的传感器，将其安装在为适合测量轮胎圆周方向加速度的朝向上。然后，将该带传感器的轮胎安装在排气量为1800cc的乘用车的左前轮上，在小的转向角范围以行驶速度20km/hr实施汽车绕桩试验。此外，将上述轮胎的内压值设为200kPa。
[0156] 试验的结果，在加速度传感器中，接地端中的峰值变得十分大，无法稳定地检测接地长度。
[0157] 与此相对，在应变传感器中能够进行稳定的检测，能够得到接地长度比以及平均接地长度的检测值。图20(a)是从应变传感器的输出检测出的接地长度比的时间序列波形，图20(b)是平均接地长度的时间序列波形，由此，确认了在应变传感器中能够高精度地检测在加速度传感器中难以捕捉的低速行驶时的接地长度。
[0158] 产业上的可利用性
[0159] 如上所述，根据本发明能够高精度且稳定地估计行驶中施加了负载、横向力、前后方向力等情况下的该轮胎的动态状态量，因此通过将这些上述信息反馈给车辆控制，能够进一步提高车辆的行驶稳定性。
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