JP5816587B2 - Tire wear state detection method and tire wear state detection device - Google Patents
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Description
本発明は、走行中のタイヤの摩耗状態を検知する方法とその装置に関するものである。 The present invention relates to a method and apparatus for detecting the wear state of a running tire.
従来、トレッドゴム層の底部にトレッドゴム層のゴムとは異なる色を有する少なくとも3種類の監視用ゴム部材を積層して埋設するとともに、タイヤのトレッドの画像を撮影してトレッドの画像を画像処理し、画像中に監視用ゴム部材のデータ(色データ)が含まれているか否かを判定することでタイヤの摩耗状態を監視する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、タイヤのインナーライナー部の内面側に加速度センサーを設けてタイヤの径方向加速度を検出し、この加速度波形に現れる膨出点に対応する2つのピーク間の時間差である変形時間から求めた変形長Xと、加速度波形を微分した微分波形に現れる接地端に対応する2つのピーク間の時間差である接地時間から求めた接地長Lとの関係から、タイヤの摩耗の度合い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)。
Conventionally, at least three types of monitoring rubber members having different colors from the rubber of the tread rubber layer are laminated and embedded at the bottom of the tread rubber layer, and an image of the tread is photographed by taking an image of the tire tread. And the method of monitoring the abrasion state of a tire by determining whether the data (color data) of the rubber member for monitoring is contained in the image is proposed (for example, refer patent document 1).
Also, an acceleration sensor is provided on the inner surface side of the inner liner portion of the tire to detect the radial acceleration of the tire, and the deformation obtained from the deformation time that is the time difference between two peaks corresponding to the bulging point appearing in this acceleration waveform A method for estimating the degree of tire wear from the relationship between the length X and the contact length L obtained from the contact time, which is the time difference between the two peaks corresponding to the contact point appearing in the differential waveform obtained by differentiating the acceleration waveform, is proposed. (For example, refer to Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、タイヤに加工を施す必要があるだけでなく、トレッドゴム層のゴムとは異なる物性のゴムがトレッド表面に露出した場合には、タイヤのグリップ力が低下してしまうなどの問題点があった。
また、特許文献2に記載の方法では、タイヤ内に送信機やアンテナ等を設ける必要があるだけでなく、加速度センサーのデータを通信によって車体側に送る構成であるため、ノイズが入りやすく、測定精度が必ずしも十分ではなかった。
However, in the method described in
Further, in the method described in
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、タイヤ内にセンサーを設けることなく、走行中のタイヤの摩耗状態を検知する方法及び装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of conventional problems, and an object of the present invention is to provide a method and an apparatus for detecting the wear state of a running tire without providing a sensor in the tire.
一般に、タイヤと路面との接触、剥離及び摩擦によってタイヤと路面との間に帯電電位が生じること自体は知られている(例えば、特開2011−225023号公報の背景技術など)。一方、車体とタイヤとは容量結合されているので、車体外表面には、タイヤと路面との間に生じた帯電電位に応じた電位が発生する。
タイヤ表面や車体外表面に分布する電界は、以下の式(1)に示す、微小ダイポールアンテナが距離rに生成する電界のうちの1つで、マックスウェル方程式による解から求められる。式(1)は、電磁界を構成する3つの要素(1/rに比例する放射電磁界、1/r2に比例する誘導電磁界、1/r3に比例する準静電界)を含み、第3項がタイヤ表面や車体外表面に分布する電界であり、車両の走行に伴うタイヤの転動よりに時間的に変化する。
本発明者らは、鋭意検討の結果、タイヤの摩耗状態によりタイヤと路面間の接触状態及び摩擦状態が異なることから、車体外表面の帯電電位の変化を検出することで、タイヤの摩耗状態を検知できることを見出し、本発明に至ったものである。
In general, it is known that a charging potential is generated between a tire and a road surface due to contact, separation, and friction between the tire and the road surface (for example, the background art of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-225023). On the other hand, since the vehicle body and the tire are capacitively coupled, a potential corresponding to the charged potential generated between the tire and the road surface is generated on the outer surface of the vehicle body.
The electric field distributed on the tire surface or the outer surface of the vehicle body is one of the electric fields generated by the minute dipole antenna at the distance r shown in the following formula (1), and is obtained from the solution by the Maxwell equation. Formula (1) includes three elements constituting an electromagnetic field (a radiated electromagnetic field proportional to 1 / r, an induction electromagnetic field proportional to 1 / r 2 , and a quasi-electrostatic field proportional to 1 / r 3 ), The third term is an electric field distributed on the tire surface or the outer surface of the vehicle body, and changes with time from the rolling of the tire as the vehicle travels.
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the tire wear state is detected by detecting the change in the charging potential on the outer surface of the vehicle body, because the contact state and the friction state between the tire and the road surface differ depending on the tire wear state. It has been found that it can be detected, and has led to the present invention.
本発明は、走行中のタイヤの摩耗状態を検知する方法であって、タイヤと路面との接触、剥離及び摩擦により車体に分布する帯電電位を検出する検出ステップと、前記検出ステップにて検出される帯電電位の時間変化波形を監視する監視ステップと、タイヤ摩耗状態の変化に伴う前記時間変化波形の変化から当該タイヤの摩耗状態を検知する検知ステップとを備えることを特徴とする。
これにより、タイヤにセンサーを設けることなく、タイヤの摩耗状態を検知できる。
また、検知したデータを無線等で送信する必要がないので、装置を簡易化できるとともに、タイヤ摩耗状態の検知精度が向上する。
The present invention is a method for detecting the wear state of a running tire, a detection step for detecting a charging potential distributed in a vehicle body by contact, separation and friction between the tire and a road surface, and the detection step. And a detection step of detecting the wear state of the tire from a change in the time change waveform accompanying a change in the tire wear state.
Thereby, the wear state of the tire can be detected without providing a sensor in the tire.
Moreover, since it is not necessary to transmit the detected data by radio | wireless etc., while being able to simplify an apparatus, the detection precision of a tire wear state improves.
また、本発明は、前記時間変化波形に出現する、帯電電位の変化量が単位期間あたりの振幅の平均値よりも大きなピークである特定ピークの数である特定ピーク数を単位期間毎に複数回計数する計数ステップを設け、前記検知ステップにおいて、前記特定ピーク数の出現頻度から当該タイヤの摩耗状態を検知することを特徴とする。
このように、時間変化波形に出現する特定ピークの数を単位期間毎に複数回計数して求めた特定ピーク数の出現頻度からタイヤの摩耗状態を検知すれば、タイヤ摩耗状態の検知精度を更に向上させることができる。
Further, the present invention provides a specific peak number that is the number of specific peaks that appear in the time-varying waveform and whose charging potential change amount is a peak larger than the average value of amplitude per unit period, a plurality of times per unit period. A counting step for counting is provided, and the wear state of the tire is detected from the appearance frequency of the specific peak number in the detection step.
As described above, if the wear state of the tire is detected from the appearance frequency of the specific peak number obtained by counting the number of specific peaks appearing in the time-varying waveform a plurality of times per unit period, the detection accuracy of the tire wear state is further improved. Can be improved.
また、本発明は、前記計数ステップにおいて、前記時間変化波形から単位期間あたりのRMS値を取得して、前記RMS値を単位期間あたりの振幅の平均値とすることを特徴とする。
このように、路面の凹凸状態や車速により変化するRMS値を単位期間あたりの振幅の平均値とすれは、路面の凹凸状態や車速に起因する不要なピークを確実に排除することができるので、タイヤ摩耗状態の検知精度を更に向上させることができる。
Further, the present invention is characterized in that, in the counting step, an RMS value per unit period is obtained from the time change waveform, and the RMS value is used as an average value of amplitude per unit period.
Thus, since the RMS value that changes depending on the road surface unevenness state and the vehicle speed is the average value of the amplitude per unit period, unnecessary peaks caused by the road surface unevenness state and the vehicle speed can be surely eliminated. The detection accuracy of the tire wear state can be further improved.
また、本発明は、前記計数ステップにおいて、前記時間変化波形から、正側のピークと負側のピークとを抽出して、前記正側のピークの振幅値と前記負側のピークの振幅値との差であるピーク値差を算出し、前記ピーク値差が前記RMS値を超えた場合に、前記正側のピーク又は負側のピークを特定ピークと判定して、前記判定された特定ピークの数である特定ピーク数を計数し、前記検知ステップにおいて、単位期間あたりの特定ピーク数の頻度分布を求め、前記特定ピーク数の出現頻度から当該タイヤの摩耗状態を検知することを特徴とする。
これにより、特定ピーク数の判定精度が更に向上するので、特定ピーク数の出現頻度を正確に求めることができる。
Further, in the counting step, the positive peak and the negative peak are extracted from the time change waveform in the counting step, and the positive peak amplitude value and the negative peak amplitude value are When the peak value difference exceeds the RMS value, the positive peak or the negative peak is determined as a specific peak, and the determined specific peak The specific peak number that is a number is counted, and in the detection step, a frequency distribution of the specific peak number per unit period is obtained, and the wear state of the tire is detected from the appearance frequency of the specific peak number.
Thereby, since the determination accuracy of the specific peak number is further improved, the appearance frequency of the specific peak number can be accurately obtained.
また、本発明は、前記検知ステップにおいて、前記特定ピーク数の頻度分布をワイブル分布により近似して、前記ワイブル分布の確率密度関数の尺度パラメータと形状パラメータとを算出し、前記算出された形状パラメータ又は尺度パラメータ及び形状パラメータから当該タイヤの摩耗状態を検知することを特徴とする。
これにより、特定ピーク数の頻度分布の違いを数値化できるので、タイヤの摩耗状態の判定を容易に行うことができる。
In the detection step, the frequency distribution of the specific peak number is approximated by a Weibull distribution in the detection step to calculate a scale parameter and a shape parameter of the probability density function of the Weibull distribution, and the calculated shape parameter Alternatively, the wear state of the tire is detected from the scale parameter and the shape parameter.
Thereby, since the difference in the frequency distribution of the specific peak number can be quantified, it is possible to easily determine the wear state of the tire.
また、本発明は、走行中のタイヤの摩耗状態を検知する装置であって、タイヤと路面との接触、剥離及び摩擦により車体に分布する帯電電位を検出する検出部と、前記検出部により検出される帯電電位の時間変化波形を監視する監視部と、タイヤ摩耗状態の変化に伴う前記時間変化波形の変化から当該タイヤの摩耗状態を検知する検知部とを備え、前記検知部が、前記時間変化波形に出現する、帯電電位の変化量が単位期間あたりの振幅の平均値よりも大きなピークである特定ピークの数である特定ピーク数を単位期間毎に複数回計数する計数手段と、前記特定ピーク数の出現頻度から当該タイヤの摩耗状態を検知する検知手段とを備えることを特徴とする。
このような構成を採ることにより、タイヤにセンサー及び無線機を設けることなく、タイヤの摩耗状態を確実に検知することのできるタイヤ摩耗状態検知装置を実現することができる。
Further, the present invention is an apparatus for detecting the wear state of a running tire, a detection unit for detecting a charged potential distributed on a vehicle body by contact, separation and friction between the tire and a road surface, and detection by the detection unit. A monitoring unit that monitors a time change waveform of the charged potential, and a detection unit that detects a wear state of the tire from a change in the time change waveform accompanying a change in the tire wear state, and the detection unit includes the time A counting means for counting a specific number of peaks, which is the number of specific peaks that appear in a change waveform and whose amount of change in charging potential is a peak larger than an average value of amplitude per unit period, a plurality of times per unit period; And detecting means for detecting the wear state of the tire from the appearance frequency of the number of peaks.
By adopting such a configuration, it is possible to realize a tire wear state detection device that can reliably detect the wear state of a tire without providing a sensor and a radio device on the tire.
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 list all necessary features of the present invention, and sub-combinations of these feature groups can also be the invention.
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, but 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、本実施形態に係るタイヤ摩耗状態検知装置1の構成を示す図である。
タイヤ摩耗状態検知装置1は、検知電極11と、リファレンス電極12と、センサアンプ13と、帯電波形抽出手段14と、RMS(Root Mean Square)値算出手段15と、ピーク計数手段16と、ピーク頻度分布作成手段17と、記憶手段18と、タイヤ摩耗状態検知手段19とを備える。
検知電極11〜センサアンプ13までの各手段が、タイヤ2Bと路面3との接触、剥離及び摩擦により生じる帯電電位を検出する検出部1Aを構成し、帯電波形抽出手段14が、検出部1Aにより検出される帯電電位を監視する監視部1Bを構成し、RMS値算出手段15〜タイヤ摩耗状態検知手段19までの各手段が検知部1Cを構成する。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a tire wear
The tire wear
Each means from the
監視部1Bと検知部1Cとは、ROMやRAMなどの記憶装置とマイクロコンピュータのプログラムとから構成される。
具体的には、図2に示すように、監視部1Bと検知部1Cとは、制御を司るCPU(Central Processing Unit)21に対して各種ハードウェアを接続することにより構成される。例えば、ROM(Read Only Memory)22、CPU21のワークメモリとなるRAM(Random Access Memory)23などがバス24を介して接続される。
ROMには測定するプログラムなどが格納され、RAMには測定データが記憶される。CPU21は、測定プログラムをRAM23に展開して実行する。
The
Specifically, as shown in FIG. 2, the
The ROM stores a measurement program and the like, and the RAM stores measurement data. The
検知電極11は平板状の電極で、車両2の車体2Aの外側表面に対して所定の空隙を隔てて配置され、車体2Aと容量結合される。本例では、車体2Aの外側表面と検知電極11との間の空隙に厚さが一定の板状の誘電体を介挿することで、車体2Aとの間の静電容量を大きくするとともに、前記空隙の大きさを確保するようにしている。
一方、リファレンス電極12も平板状の電極から成り、車体2Aの外側表面に設けられた防振台2a上に設けられた支持台2bの上端から突出するように取付けられたアクリル,ウレタン等の樹脂から成る棒状の支持棒2cの先端に取付けられる。支持台2bは、防振台2a側と支持棒2cに板状の木材等の絶縁部材が取付けられた筒状の部材である。
これにより、リファレンス電極12を帯電している車体2Aから遠く(例えば、100mm以上)に離すことができるとともに、リファレンス電極12と車体2Aとを電気的に絶縁できるので、リファレンス電極12を安定的に零電位に保つことができる。
The
On the other hand, the
Thus, the
車体2Aの帯電電位は、(+)側と(−)側とに周期的に変化するので、図3に示すように、車体2Aと容量結合されている検知電極11の電位である帯電電位も時間的に正負に変化する。
また、車体2Aの帯電電位はタイヤ2Bと路面3との間の静電容量の変化に伴って変化するので、タイヤ2Bと路面3との間の静電容量もタイヤと路面と接触状態や摩擦の大きさによって変化する。タイヤが摩耗すると溝高さが低くなりブロック剛性が変化するだけでなく、トレッドの表面状態も変化するので、タイヤと路面と接触状態や摩擦の大きさも変化する。したがって、前記帯電電位の変化を検出することで、タイヤの摩耗状態を検出することができる。
センサアンプ13は、例えば、FET(Field Effect Transistor)を備えた増幅器で、検知電極11とリファレンス電極12との間の電圧(以下、帯電電圧という)を増幅して出力する。
Since the charging potential of the
Further, since the charging potential of the
The
帯電波形抽出手段14は、センサアンプ13で増幅されて連続的に出力される帯電電圧の時間変化波形から、単位期間毎の帯電電圧の時間変化波形(以下、帯電波形という)を順次抽出する。
本例では、単位期間をタイヤ1周分とするとともに、帯電波形抽出手段14にて順次抽出されたタイヤN周分の時間波形のデータを用いて走行中のタイヤの摩耗状態を検知する。
RMS値算出手段15は、抽出された帯電波形のRMS値を、タイヤ1周分毎に算出し、記憶手段18に記憶する。
The charging waveform extracting means 14 sequentially extracts a time-varying waveform of the charging voltage for each unit period (hereinafter referred to as a charging waveform) from the time-varying waveform of the charging voltage that is amplified by the
In this example, while the unit period is set to one round of the tire, the wear state of the running tire is detected using the time waveform data of the N rounds of the tire sequentially extracted by the charging
The RMS
ピーク計数手段16は、ピーク抽出手段16aと、特定ピーク判定手段16bと、計数手段16cとを備え、帯電波形中に含まれる特定ピークの数を計数する。特定ピークについては後述する。
ピーク抽出手段16aは、帯電波形から(+)側のピークと(−)側のピークとを抽出する。
特定ピーク判定手段16bは、時間的に隣接する(+)側のピークの振幅値と(−)側のピークの振幅値との差であるピーク値差を算出するとともに、このピーク値差と記憶手段18に記憶されたRMS値とを比較し、ピーク値差がRMS値よりも大きい場合に、時間的に後ろ側にあるピークを特定ピークと判定する。
RMS値は路面の凹凸状態や車速により変化するので、本例のように、ピーク値差がRMS値よりも大きいピークを特定ピークと判定した方が、振幅値差に対して閾値を設定し、振幅値差が前記閾値よりも大きなピークを特定ピークとするよりも、不要なピークを確実に排除することができる。
図4は、図3の拡大図で、同図の丸で囲ったピークが特定ピークである。
計数手段16cは、特定ピークの出現回数を計数する。出現回数の計数は、タイヤ1周分毎に行い、計数結果を記憶手段18に記憶する。出現回数の計数は、予め設定した回数であるN回、すなわち、N個の帯電波形についてそれぞれ行う。
The
The
The specific
Since the RMS value changes depending on the unevenness of the road surface and the vehicle speed, as in this example, if a peak having a peak value difference larger than the RMS value is determined as a specific peak, a threshold is set for the amplitude value difference, Rather than setting a peak whose amplitude value difference is larger than the threshold value as a specific peak, an unnecessary peak can be reliably excluded.
FIG. 4 is an enlarged view of FIG. 3, and the peak circled in the same figure is a specific peak.
The
ピーク頻度分布作成手段17は、ヒストグラム作成手段17aと分布関数近似手段17bとを備える。
ヒストグラム作成手段17aは、記憶手段18に記憶されたタイヤ1回転毎の特定ピークの出現回数のデータを用いて、図5に示すような、特定ピークの出現回数の頻度分布を表わすヒストグラムを作成する。
The peak frequency distribution creation means 17 includes a histogram creation means 17a and a distribution function approximation means 17b.
The histogram creation means 17a creates a histogram representing the frequency distribution of the number of appearances of the specific peak as shown in FIG. 5 using the data of the number of appearances of the specific peak for each rotation of the tire stored in the storage means 18. .
分布関数近似手段17bは、ヒストグラム作成手段17aで作成された特定ピークの出現回数の頻度分布を表わすヒストグラムを、主に物体の破壊現象を統計的に表わす場合に利用されるワイブル分布により近似し、下記の式(2)に示すワイブル分布の確率密度関数の尺度パラメータηと形状パラメータmとを算出する。
ワイブル分布の確率密度関数の形状パラメータmは分布の形状に関するパラメータで、図6(A)に示すように、mが小さい場合、f(x)はピークを持たずxが増加するにつれて急激に減少し、mが大きい場合には、f(x)はピークを持つ。
尺度パラメータηはピークの位置と高さとに関するパラメータで、図6(B)に示すように、ηが小さい場合にはピークの位置の座標が小さく高さが高い。また、ηが大きい場合にはピークの位置の座標が大きく高さが低い。
本例では、後述するように、尺度パラメータηと形状パラメータmとを用いてタイヤ摩耗状態を検知する。
The shape parameter m of the probability density function of the Weibull distribution is a parameter related to the shape of the distribution. As shown in FIG. 6A, when m is small, f (x) does not have a peak and decreases rapidly as x increases. When m is large, f (x) has a peak.
The scale parameter η is a parameter related to the position and height of the peak. As shown in FIG. 6B, when η is small, the coordinates of the peak position are small and the height is high. When η is large, the coordinates of the peak position are large and the height is low.
In this example, as will be described later, the tire wear state is detected using the scale parameter η and the shape parameter m.
記憶手段18は、ROM22及びRAM23から構成され、上述したように、RMS値算出手段15で抽出したタイヤ1周分毎の帯電波形のRMS値と、計数手段16cで計測したタイヤ1周分毎の特定ピークの出現回数を記憶するとともに、タイヤ摩耗状態と尺度パラメータη及び形状パラメータmとの関係を示すM−Wマップ18Mを記憶する。
本例では、タイヤの摩耗状態の指標を溝高さHとした。
M−Wマップ18Mは、予めタイヤの摩耗状態、すなわち、溝高さHの異なる複数種のタイヤを搭載した試験車両を走行させて特定ピークの出現回数の頻度分布を表わすヒストグラムを作成し、溝高さH毎に作成されたヒストグラムをそれぞれワイブル分布の確率密度関数で近似して尺度パラメータη及び形状パラメータmを求めることで作成することができる。
M−Wマップ18Mとしては、例えば、x軸が尺度パラメータη、y軸が形状パラメータm、z軸がタイヤの溝高さを表わす曲面H(η,m)、もしくは、尺度パラメータηが[η−Δη/2,η+Δη/2]で、形状パラメータmが[m−Δm/2,m+Δm/2]である領域毎に溝高さHのデータを書き込んだ表を用いることができる。
The storage means 18 is composed of a
In this example, the groove height H is used as an index of the tire wear state.
The
As the
タイヤ摩耗状態検知手段19は、ピーク頻度分布作成手段17で求めたワイブル分布の確率密度関数の尺度パラメータη及び形状パラメータmと記憶手段18に記憶されたM−Wマップ18Mとを比較してタイヤの摩耗状態の指標である溝高さHを検知する。
図7(A),(B)は、摩耗していないタイヤ(以下、新品という)の帯電電圧の時間変化波形と特定ピークの出現回数の頻度分布を表わすヒストグラムで、図8(A),(B)は、摩耗したタイヤ(以下、摩耗品という)の帯電電圧の時間変化波形と特定ピークの出現回数の頻度分布を表わすヒストグラムである。なお、新品の溝高さはH0=7.5mmで、摩耗品の溝高さはH=2.5mmである。
新品のヒストグラムと摩耗品のヒストグラムとをそれぞれ同図の太い曲線で示すワイブル分布に近似して、確率密度関数の尺度パラメータη及び形状パラメータmを比較すると、新品では、確率密度関数の尺度パラメータηと形状パラメータmとはともに大きく(η=11.0,m=3.35)、摩耗品では、尺度パラメータηも形状パラメータmも新品よりも小さい(η=6.40,m=2.37)ことが分かる。
したがって、尺度パラメータη及び形状パラメータmと記憶手段18に記憶されたM−Wマップ18Mとを比較すれば、タイヤの摩耗状態の指標である溝高さを精度よく検知することができる。
すなわち、ピーク頻度分布作成手段17で求めたワイブル分布の確率密度関数の尺度パラメータ及び形状パラメータをそれぞれηk,mkとすると、ηk+Δη/2≧η≧ηk+Δη/2、かつ、mk+Δm/2≧m≧mk+Δm/2なら溝高さはHkであると検知する。ここで、Hkは、M−Wマップ18Mに記載された尺度パラメータがηkで、形状パラメータmkであるときの溝高さである。
The tire wear state detection means 19 compares the scale parameter η and the shape parameter m of the probability density function of the Weibull distribution obtained by the peak frequency distribution creation means 17 with the
FIGS. 7A and 7B are histograms showing the time distribution waveform of the charging voltage and the frequency distribution of the number of appearances of a specific peak of a tire that is not worn (hereinafter referred to as a new article). B) is a histogram representing a time distribution waveform of a charging voltage of a worn tire (hereinafter referred to as a worn product) and a frequency distribution of the number of appearances of a specific peak. The new groove height is H 0 = 7.5 mm, and the worn groove height is H = 2.5 mm.
When the new product histogram and the wear product histogram are approximated to the Weibull distribution shown by the thick curves in the figure, and the scale parameter η of the probability density function and the shape parameter m are compared, the scale parameter η of the probability density function is obtained for the new product. And the shape parameter m are both large (η = 11.0, m = 3.35), and in the wear product, both the scale parameter η and the shape parameter m are smaller than the new product (η = 6.40, m = 2.37). )
Therefore, by comparing the scale parameter η and the shape parameter m with the
That is, if the scale parameter and the shape parameter of the probability density function of the Weibull distribution obtained by the peak frequency
次に、タイヤ摩耗状態検知装置1を用いてタイヤ摩耗状態を検知する方法について、図9のフローチャートを参照して説明する。
まず、走行中の車両2のタイヤ2Bと路面3との間の静電容量の変化に伴って変化する車体2Aの帯電電位の変化を、車体2Aと容量結合されている検知電極11の帯電電圧の時間変化波形として検出(ステップS10)した後、この帯電電圧の時間変化波形から、タイヤ1周分毎の帯電電圧の時間変化波形である帯電波形を順次抽出する(ステップS11)。
次に、抽出されたタイヤ1周分の帯電波形のRMS値を算出する(ステップS12)とともに、このタイヤ1周分の帯電波形中に含まれる特定ピークの個数である特定ピークの出現回数を計数する(ステップS13)。
そして、タイヤN回転分の特定ピーク出現回数の計数が終了したか否かを調べる(ステップS14)。
Next, a method for detecting the tire wear state using the tire wear
First, the change in the charging potential of the
Next, the RMS value of the extracted charging waveform for one round of the tire is calculated (step S12), and the number of appearances of a specific peak that is the number of specific peaks included in the charging waveform for one round of the tire is counted. (Step S13).
And it is investigated whether the count of the specific peak appearance frequency for tire N rotation was completed (step S14).
N回転分の計数が終了していない場合には、ステップS11に戻って次の帯電波形を抽出して特定ピークの出現回数を計数する操作を継続する。
N回転分の計数が終了した後には、特定ピークの出現回数の頻度分布を表わすヒストグラムを作成(ステップS15)した後、このヒストグラムをワイブル分布により近似して、ワイブル分布の確率密度関数の尺度パラメータηと形状パラメータmとを算出(ステップS16)する。
そして、算出された尺度パラメータηと形状パラメータmと、前記M−Wマップ18Mとを比較して、走行中のタイヤの溝高さを検知する(ステップS17)。
このように帯電電圧の時間変化波形から特定ピークの出現回数の頻度分布を表わすヒストグラムを作成してワイブル分布の確率密度関数の尺度パラメータηと形状パラメータmとを求め、これら尺度パラメータηと形状パラメータmとを用いてタイヤの摩耗状態の指標である溝高さを検知すれば、路面凹凸の影響や車速の影響を排除することができるので、タイヤの摩耗状態を精度良く検知することができる。
If the counting for N rotations is not completed, the process returns to step S11 to extract the next charging waveform and continue the operation of counting the number of appearances of the specific peak.
After the count for N rotations is completed, a histogram representing the frequency distribution of the number of appearances of the specific peak is created (step S15), and this histogram is approximated by the Weibull distribution to determine the scale parameter of the probability density function of the Weibull distribution. η and the shape parameter m are calculated (step S16).
Then, the calculated scale parameter η, the shape parameter m, and the
In this way, a histogram representing the frequency distribution of the number of appearances of the specific peak is created from the time-varying waveform of the charging voltage to obtain the scale parameter η and the shape parameter m of the probability density function of the Weibull distribution, and these scale parameter η and the shape parameter If m is used to detect the groove height, which is an index of the tire wear state, the influence of road surface unevenness and the influence of the vehicle speed can be eliminated, so that the tire wear state can be detected with high accuracy.
なお、前記実施の形態では、車体2Aの帯電電位の変化を検出することで、4個のタイヤ2Bの帯電電位を合成したものを検出したが、検知電極11を、例えば、各タイヤ2Bのタイヤハウス2C(図1参照)に設けて、タイヤ2Bの帯電電位をそれぞれ検出すれば、各タイヤ2Bの摩耗状態を検知できる。
また、前記実施の形態では、帯電電圧の時間変化波形を用いて算出した尺度パラメータηと形状パラメータmとM−Wマップ18Mとを比較して、タイヤの摩耗状態を検知したが、尺度パラメータηと形状パラメータmとのそれぞれについて閾値K1及び閾値K2を設け、η≧K1かつm≧K2なら摩耗が進展していないし、η<K1かつm<K2なら摩耗が進展しているとしてもよい。
In the embodiment described above, a combination of the charging potentials of the four
In the above embodiment, the tire wear state is detected by comparing the scale parameter η calculated using the time-varying waveform of the charging voltage, the shape parameter m, and the
また、前記実施形態では、検知電極11を車体2Aの外側表面に対して空隙を隔てて配置した車体2Aと容量結合したが、車体2Aの外側表面に配置してもよい。あるいは、車体2A自体を検知電極に相当する導体としてもよい。
また、前記実施の形態では、リファレンス電極12と車体2Aとを電気的に絶縁するとともに、リファレンス電極12を車体2Aから遠くに離して配置したが、図10に示すような多重電極構造内部に電界が零に近い特異領域を形成し、この特異領域にリファレンス電極12を配置する構成とすれば、リファレンス電極12の電位を安定化できるとともに、リファレンス電極12を、車体2Aの内側に配置することができる。
具体的には、正方形の各頂点に4個の電極31〜34(以下、4重極子という)を配置し、各電極31〜34に一定周波数の交流信号を印加するとともに、隣り合う頂点に位置する電極31−32,32−33,33−34,34−31の位相を反転させることにより、正方形の重心位置近傍での電界の強さを0[V/m]又はそれに近似する値とすることができる。したがって、前記重心位置近傍にリファレンス電極12を配置すれば、リファレンス電極12をアースの代わりとなる基準電位(零電位)にすることができる。
なお、多重電極構造としては前記重極子に限定されるものではなく、例えば、正2n(nは2以上の偶数)角形の各頂点に電極を配置し、隣り合う頂点に配置された電極では位相の反転した交流電流を印加する構成とすれば、正2n角形の重心近傍での電界の強さを0[V/m]又はそれに近似する値とすることができる。
In the above-described embodiment, the
In the above embodiment, the
Specifically, four
The multi-electrode structure is not limited to the above-described multipole element. For example, an electrode is arranged at each apex of a positive 2n (n is an even number of 2 or more) square, and a phase is not set in an electrode arranged at an adjacent apex. If the alternating current is inverted, the strength of the electric field near the center of gravity of the regular 2n square can be set to 0 [V / m] or a value approximate thereto.
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、多様な変更又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。そのような変更又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.
本発明によれば、タイヤ内にセンサーを設けることなく、走行中のタイヤの摩耗状態を検知することができるので、タイヤの摩耗状態を精度よく検知することができる。 According to the present invention, since the wear state of the running tire can be detected without providing a sensor in the tire, the wear state of the tire can be detected with high accuracy.
1 タイヤ摩耗状態検知装置、1A 検出部、1B 監視部、1C 検知部、
2 車両、2A 車体、2B タイヤ、2C タイヤハウス、3 路面、
11 検知電極、12 リファレンス電極、13 センサアンプ、
14 帯電波形抽出手段、15 RMS値算出手段、16 ピーク計数手段、
16a ピーク抽出手段、16b 特定ピーク判定手段、16c 計数手段、
17 ピーク頻度分布作成手段、17a ヒストグラム作成手段、
17b 分布関数近似手段、18 記憶手段、19 タイヤ摩耗状態検知手段、
21 CPU、22 ROM、23 RAM、24 バス。
1 tire wear state detection device, 1A detection unit, 1B monitoring unit, 1C detection unit,
2 vehicle, 2A body, 2B tire, 2C tire house, 3 road surface,
11 sensing electrode, 12 reference electrode, 13 sensor amplifier,
14 charging waveform extracting means, 15 RMS value calculating means, 16 peak counting means,
16a peak extraction means, 16b specific peak determination means, 16c counting means,
17 peak frequency distribution creation means, 17a histogram creation means,
17b Distribution function approximation means, 18 storage means, 19 tire wear state detection means,
21 CPU, 22 ROM, 23 RAM, 24 buses.
Claims (6)
前記検出ステップにて検出される帯電電位の時間変化波形を監視する監視ステップと、
タイヤ摩耗状態の変化に伴う前記時間変化波形の変化から当該タイヤの摩耗状態を検知する検知ステップと
を備える
ことを特徴とするタイヤ摩耗状態検知方法。 A detection step for detecting a charging potential distributed in the vehicle body by contact, separation and friction between the tire and the road surface;
A monitoring step of monitoring a time-varying waveform of the charging potential detected in the detection step;
A tire wear state detection method comprising: a detection step of detecting a wear state of the tire from a change in the time change waveform accompanying a change in the tire wear state.
前記検知ステップでは、
前記特定ピーク数の出現頻度から当該タイヤの摩耗状態を検知する
ことを特徴とする請求項1に記載のタイヤ摩耗状態検知方法。 A counting step is provided for counting the number of specific peaks, which is the number of specific peaks that appear in the time-varying waveform and whose amount of change in charging potential is larger than the average amplitude per unit period, a plurality of times per unit period. ,
In the detection step,
The tire wear state detection method according to claim 1, wherein the wear state of the tire is detected from the appearance frequency of the specific peak number.
前記時間変化波形から単位期間あたりのRMS値を取得して、前記RMS値を単位期間あたりの振幅の平均値とする
ことを特徴とする請求項2に記載のタイヤ摩耗状態検知方法。 In the counting step,
The tire wear state detection method according to claim 2, wherein an RMS value per unit period is acquired from the time change waveform, and the RMS value is used as an average value of amplitude per unit period.
前記時間変化波形から、正側のピークと負側のピークとを抽出して、前記正側のピークの振幅値と前記負側のピークの振幅値との差であるピーク値差を算出し、前記ピーク値差が前記RMS値を超えた場合に、前記正側のピーク又は負側のピークを特定ピークと判定して、前記判定された特定ピークの数である特定ピーク数を計数し、
前記検知ステップでは、
単位期間あたりの特定ピーク数の頻度分布を求め、前記特定ピーク数の出現頻度から当該タイヤの摩耗状態を検知する
ことを特徴とする請求項3に記載のタイヤ摩耗状態検知方法。 In the counting step,
Extracting a positive peak and a negative peak from the time change waveform, calculating a peak value difference that is a difference between an amplitude value of the positive peak and an amplitude value of the negative peak, When the peak value difference exceeds the RMS value, the positive peak or the negative peak is determined as a specific peak, and the specific peak number that is the number of the determined specific peaks is counted,
In the detection step,
The tire wear state detection method according to claim 3, wherein a frequency distribution of a specific peak number per unit period is obtained, and a wear state of the tire is detected from an appearance frequency of the specific peak number.
前記特定ピーク数の頻度分布をワイブル分布により近似して、前記ワイブル分布の確率密度関数の尺度パラメータと形状パラメータとを算出し、
前記算出された形状パラメータ又は尺度パラメータ及び形状パラメータから当該タイヤの摩耗状態を検知する
ことを特徴とする請求項4に記載のタイヤ摩耗状態検知方法。 In the detection step,
The frequency distribution of the specific peak number is approximated by the Weibull distribution, and the scale parameter and the shape parameter of the probability density function of the Weibull distribution are calculated.
The tire wear state detection method according to claim 4, wherein the wear state of the tire is detected from the calculated shape parameter or scale parameter and shape parameter.
前記検出部により検出される帯電電位の時間変化波形を監視する監視部と、
タイヤ摩耗状態の変化に伴う前記時間変化波形の変化から当該タイヤの摩耗状態を検知する検知部と
を備え、
前記検知部が、
前記時間変化波形に出現する、帯電電位の変化量が単位期間あたりの振幅の平均値よりも大きなピークである特定ピークの数である特定ピーク数を単位期間毎に複数回計数する計数手段と、
前記特定ピーク数の出現頻度から当該タイヤの摩耗状態を検知する検知手段と
を備える
ことを特徴とするタイヤ摩耗状態検知装置。
A detection unit for detecting a charging potential distributed in the vehicle body by contact, separation and friction between the tire and the road surface;
A monitoring unit for monitoring a time-varying waveform of the charging potential detected by the detection unit;
A detection unit that detects a wear state of the tire from a change in the time change waveform accompanying a change in the tire wear state;
The detection unit is
Counting means for counting the number of specific peaks, which is the number of specific peaks that appear in the time change waveform and whose amount of change in charging potential is a peak larger than the average value of amplitude per unit period, a plurality of times per unit period;
A tire wear state detection device, comprising: a detecting unit that detects a wear state of the tire from the appearance frequency of the specific peak number.
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