轮胎状态估计装置及轮胎的制作方法

专利名称：轮胎状态估计装置及轮胎的制作方法
技术领域：
本发明涉及轮胎状态估计装置以及用于其中的轮胎，特别涉及在轮胎 上获得的信息的传输方式的改进。
背景技术：
作为使车辆稳定行驶的一个方法，检测轮胎与路面的接触状态、即轮 胎的接地状态，并实施与该接地状态相应的转矩控制、制动控制以及转向 控制等技术被实用化。例如，专利文献1公开了如下的车辆状态监视装置，即根据来自设 置在轮胎胎面内的多个传感器的信息，来检测出轮胎的接地状态、例如轮 胎的接地长度，同时估计接地面的形状或横向力等在轮胎上产生的力。专利文献1:日本专利文献特开2004-359203号公报。 发明内容为了良好地获得轮胎的接地状态，需要通过轮胎的多个触点来测量作 用在轮胎上的力。另外，当根据获得的作用力来估计轮胎的接地状态时， 为了提高该估计的精度，最好在轮胎的圆周方向上也配置多个传感器。这 样，为了良好地估计轮胎的接地状态而在轮胎内部配置多个传感器。并 且，信号线分别从各传感器中引出并在轮胎内布线。因此，轮胎内的配线 变得复杂，同时其布线作业也较为繁杂。另外也会导致制造成本的上升。本发明就是鉴于上述状况而完成的，其目的在于，提供可以与以往一 样地估计轮胎接地状态，并可使轮胎内部的传感器的配线简单化的轮胎状 态估计装置以及用于其中的轮胎。为了解决上述问题，本发明的特征在于，其包括多个作用力传感器，配置在轮胎的圆周方向上，用于检测根据该轮胎的接地状态而产生的作用力；信号传输单元，将所述多个作用力传感器串联连接，并按时序传 输所述作用力传感器的检测信号；信号识别单元，根据所述轮胎的旋转速 度和所述作用力传感器在圆周方向上的配置间隔，将按时序传输来的所述 作用力传感器的检测信号识别为每个所述作用力传感器的检测信号；以及 估计单元，根据按每个所述作用力传感器识别的检测信号来估计轮胎的接 地状态。这里，作用力传感器例如可以使用检测在轮胎接地时产生的形变的形 变传感器、或检测在轮胎接地时受到的冲击的加速度传感器等。通过信号 传输单元按时序传输的检测信号例如在被输送到车辆一侧之后，通过信号 识别单元被识别为每个作用力传感器的信号，从而能够与以往单独传输来 的检测信号一样地用于估计接地状态。信号识别单元也可以设置在轮胎一 侧，在将检测信号传输给车辆之前在轮胎一侧识别为每个作用力传感器的 检测信号，然后作为单独的检测信号向车辆一侧传输。根据该方式，由于配置在轮胎内的多个作用力传感器通过信号传输单 元而串联连接，因此可使得用于获得估计轮胎接地状态所需的检测信号的 轮胎内部的配线和布线变得简单。另外，按时序传输的检测信号通过信号 识别单元被识别为每个作用力传感器的检测信号，因此估计单元可立刻估 计轮胎接地状态。另外，在上述方式中，配置在所述轮胎的圆周方向上的多个作用力传 感器也可以以在所述轮胎的宽度方向上错开位置的方式配置在圆周方向 上。根据该方式，通过信号传输单元按时序传输的检测信号将是在轮胎的 圆周方向和宽度方向上的不同位置检测出的检测信号。此时，例如当车辆 以中高速行驶时，即使作用力传感器在轮胎圆周方向上错开配置，检测定 时的偏差也很小，因此可以认作各个作用力传感器在实质上相同的定时在 宽度方向上的不同位置检测轮胎的作用力。并且，当通过信号识别单元识 别为每个作用力传感器的检测信号时，可以将识别出的各检测信号认作在 实质上相同的定时在轮胎的宽度方向上的各个位置上检测出的检测信号。 其结果是，可以认作在相同的定时得到了轮胎的宽度方向上的多个位置的 接地长度。并且，能够基于所得到的接地长度来估计轮胎的接地状态，例如轮胎接地面形状、作用在轮胎上的横向力、外倾角、横向力等。另外，在上述方式中也可以如下构成配置在所述轮胎的圆周方向上 的多个作用力传感器在所述轮胎的宽度方向上至少配置在内侧圆周方向上 和外侧圆周方向上，所述信号传输单元至少形成第一信号传输线和第二信 号传输线，所述第一信号传输线和第二信号传输线沿圆周方向交替连接配 置于内侧的所述作用力传感器和配置于外侧的所述作用力传感器。根据该 方式，当由第一信号传输线和第二信号传输线双方传输检测信号时，通过 改变由例如信号识别单元识别出的检测信号的组合，可构成内侧圆周方向 上的检测信号列和外侧圆周方向上的检测信号列。其结果是，能够获得来 自排列在内侧圆周方向上的作用力传感器的连续的检测信号、和来自排列 在外侧圆周方向上的作用力传感器的连续的检测信号。其结果是，可在多 个定时获得轮胎宽度方向上的接地长度，从而能够高精度地估计轮胎的接 地状态。另外，当第一信号传输线或第二信号传输线中的任一个由于发生 了断线或传输错误等而无法传输检测信号时，由信号传输单元按时序传输 的检测信号将成为在轮胎的圆周方向和宽度方向上的不同位置检测出的检 测信号。此时，例如当车辆以中高速行驶时，即使作用力传感器在轮胎圆 周方向上错开配置，检测定时的偏差也很小，因此可以认作各个作用力传 感器在实质上相同的定时在宽度方向的不同位置检测轮胎的作用力。并 且，当通过信号识别单元识别为每个作用力传感器的检测信号时，可将识 别出的各检测信号认作在实质上相同的定时在轮胎的宽度方向上的各个位 置检测出的检测信号。从而可以认作是在相同的定时得到了轮胎的宽度方 向上的多个位置的接地长度。并且，可基于所得到的接地长度来估计轮胎 的接地状态。即，能够容易地实现对断线或传输错误的失效保护。另外，在上述方式中，所述第一信号传输线和所述第二信号传输线也 可以连接配置在配置于内侧的所述作用力传感器和配置于外侧的所述作用 力传感器之间的作用力传感器。此时，配置在配置于内侧的作用力传感器 和配置于外侧的作用力传感器之间的作用力传感器的数量既可以是一个， 也可以为多个。根据该方式，能够提高轮胎宽度方向上的检测分辩能力， 因此能够容易地实现轮胎接地状态的高精度估计。另外，在上述方式中，通过所述信号传输单元串联连接的多个作用力 传感器可以轮胎的标准接地长度以上的间隔配置在所述轮胎的圆周方向 上。这里，轮胎的标准接地长度例如可以为轮胎气压警报装置反应时的轮 胎的接地长度。即为表示可稳定地使用的轮胎的状态的接地长度。根据该 方式，在轮胎的常用状态下，即使轮胎的接地长度延长，也能够避免多个 作用力传感器在相同的接地定时输出检测信号。其结果是，能够可靠地通 过信号识别单元进行每个作用力传感器的信号识别。为了解决上述问题，本发明的特征在于，其包括多个作用力传感 器，配置在轮胎的圆周方向上，用于检测在该轮胎上产生的作用力；以及 信号传输单元，串联连接所述多个作用力传感器，并按时序传输所述作用 力传感器的检测信号。根据该方式，由于配置在轮胎内部的多个作用力传感器串联连接，因 此可使得轮胎内部的作用力传感器的配线及其布线变得简单。另外，简化 配线、布线的结果，有助于制造成本的降低。另外，在上述方式中，配置在所述轮胎的圆周方向上的多个作用力传 感器也可以以在所述轮胎的宽度方向上错开位置的方式配置在圆周方向 上。根据该方式，可按时序传输配置在轮胎的圆周方向和宽度方向上的作 用力传感器的检测信号。另外，在上述方式中也可如下构成配置在所述轮胎的圆周方向上的 多个作用力传感器在所述轮胎的宽度方向上至少配置在内侧圆周方向上和 外侧圆周方向上，所述信号传输单元至少形成第一信号传输线和第二信号 传输线，所述第一信号传输线和第二信号传输线沿圆周方向交替连接配置 于内侧的所述作用力传感器和配置于外侧的所述作用力传感器。根据该方 式，当由第一信号传输线和第二信号传输线双方传输检测信号时，通过将 传输出的检测信号各个分离并改变组合，可构成内侧圆周方向上的检测信 号列和外侧圆周方向上的检测信号列。其结果是，能够获得来自排列在内 侧圆周方向上的作用力传感器的连续的检测信号、和来自排列在外侧圆周 方向上的作用力传感器的连续的检测信号。另外，当第一信号传输线或第 二信号传输线中的任一个由于发生了断线或传输错误等而无法传输检测信号时，由信号传输单元按时序传输的检测信号将成为在轮胎的圆周方向和 宽度方向上的不同位置检测出的检测信号。例如，当车辆以中高速行驶 时，即使作用力传感器在轮胎圆周方向上错开配置，检测定时的偏差也很 小，因此可以认作各个作用力传感器在实质上相同的定时在宽度方向上的 不同位置检测轮胎的作用力。并且，当识别为每个作用力传感器的检测信 号时，可以将识别出的各检测信号认作在实质上相同的定时在轮胎的宽度 方向上的各个位置检测出的检测信号。从而可以认作得到了轮胎的宽度方 向上的多个位置的接地长度。并且，可基于所得到的接地长度来估计轮胎 的接地状态。即，能够容易地实现对断线或传输错误的失效保护。另外，在上述方式中，所述第一信号传输线和所述第二信号传输线也 可以连接配置在配置于内侧的所述作用力传感器和配置于外侧的所述作用 力传感器之间的作用力传感器。此时，配置在配置于内侧的作用力传感器 和配置于外侧的作用力传感器之间的作用力传感器的数量既可以是一个， 也可以为多个。根据该方式，能够提高轮胎宽度方向上的检测分辩能力。另外，在上述方式中，通过所述信号传输单元串联连接的多个作用力 传感器可以轮胎的标准接地长度以上的间隔配置在所述轮胎的圆周方向 上。根据该方式，在轮胎的常用状态下，即使轮胎的接地长度延长，也能 够避免多个作用力传感器在相同的接地定时输出检测信号。其结果是，检 测信号的识别变得容易，能够加速处理。发明效果根据本发明的轮胎状态估计装置以及用于其的轮胎，能够简化轮胎内 部的配线和布线。其结果是，可提高轮胎状态估计装置和轮胎的可靠性并 降低成本。


图1是安装本实施方式的轮胎状态估计装置和轮胎的车辆的结构示意图；图2A及图2B是用于说明本实施方式的轮胎中的作用力传感器的配置 和配线的一个例子的说明图；图3是用于说明本实施方式的轮胎状态估计部的结构的框图；图4A及图4B是用于说明从本实施方式的串联连接的作用力传感器传 输的检测信号的形态和分离处理后的形态的说明图；图5A 5D是用于说明在本实施方式中估计出的基于接地长度的轮胎 的接地面形状的说明图；图6A及图6B是用于说明本实施方式的轮胎中的作用力传感器的配置 和配线的另一个例子的说明图；图7A 图7D是用于说明从图6A及图6B所示的作用力传感器传输的检测信号的形态和分离处理后的形态的说明图；图8A 图8C是用于说明图6A及图6B所示的作用力传感器的配置和 配线的应用例的说明图。标号说明IO轮胎状态估计装置；12车辆；14轮胎；14a车轮；16、 16a、 16b、 16c作用力传感器;18发送部；20车载控制部；22车轮速度传感器；24信号传输线；26接收部；28轮胎状态估计部；30车轮速度获得部；32分离周期运算部；34信号识别部；36估计部。
具体实施方式
以下，基于附图来说明本发明的实施的方式(以下称为实施方式)。 用于本实施方式轮胎状态估计装置的轮胎在轮胎内部具有多个作用力 传感器，用于检测根据轮胎的接地状态而产生的作用力。各个作用力传感 器通过信号传输单元而串联连接。并且，信号传输单元按时序传输作用力 传感器的检测信号。轮胎状态估计装置通过信号识别单元将按按时序传输 来作用力传感器的检测信号分离为每个作用力传感器的检测信号。然后， 估计单元根据识别为每个作用力传感器的检测信号，估计轮胎的接地状 态。这样，由于在轮胎内部，多个作用力传感器通过信号传输单元而串联 连接，因而对各个作用力传感器的配线变得简单，并且其布线也较容易。图1是安装本实施方式的轮胎状态估计装置10的车辆12的构成示意图。车辆12在前轮位置和后轮位置安装了轮胎14。在各轮胎14的内部、 例如在轮胎胎面里面配置了多个作用力传感器16 (在图1中，在各个轮胎 14上示出了三个)。作用力传感器16是检测根据轮胎14的接地状态而产 生的作用力的传感器，例如，可以是检测轮胎14的半径方向上的形变的 形变传感器、或者检测轮胎14的半径方向上的加速度的加速度传感器。 将在后面描述各个作用力传感器16的配置和配线的方式。通过作用力传 感器16获得的检测信号被传输给固定在轮胎14的车轮14a等上的发送部 18，并通过例如无线单元而被发送给安装在车辆12上的车载控制部20。 另外，在与轮胎14相对的位置处的车辆12的固定部分上配置有检测轮胎 14的旋转速度、即车轮速度的车轮速度传感器22。车轮速度传感器22是 电磁拾音器方式或霍尔IC方式等的旋转传感器，其检测各个轮胎14的旋 转，并向车载控制部20提供其信息。图2A示出了配置在轮胎14内部的作用力传感器16的配置方式。另 外，图2B示出了各个作用力传感器16的配线方式。图2A为从正面观察 轮胎14时的正面透视图和从侧面观察轮胎14时的侧面透视图。另外，由 于各轮胎14中的作用力传感器16的配置和配线方式相同，因此作为代表 以右前轮的轮胎14为例进行说明。如图所示，本实施方式的作用力传感 器16 (16a、 16b、 16c)以在轮胎14的宽度方向A上错开位置的方式配置 在圆周方向B上。在图2A中，作用力传感器16a—侧为轮胎14的内周侧，作用力传感器16c —侧为外周侧。另外，轮胎14在前进时沿箭头C的方向旋转。因此，当车辆12前进时，以作用力传感器16a、 16b、 16c的 顺序依次与路面G接触，检测与接地状态相应的作用力。另外，各作用力 传感器16a、 16b、 16c的配置间隔L被设定为比轮胎14的标准接地长度 L0大的间隔。这里，所谓轮胎14的标准接地长度L0例如是轮胎空气压警 报装置反应时的轮胎14的接地长度，是表示轮胎14可被稳定使用的轮胎 14的状态的接地长度。通常，轮胎14在比轮胎空气压警报装置发应的状 态高的空气压状态下被使用，因此会在轮胎14上产生横向力等作用力， 从而即使轮胎14的接地长度发生变化，也不会长于标准接地长度L0。因 此，通过将作用力传感器16的配置间隔L设定为标准接地长度L0以上， 能够防止在某个定时轮胎14接地时多个作用力传感器16同时输出检测信 号。另外，如图2A所示，作用力传感器16a、 16b、 16c可以配置在轮胎 14的圆周方向大约一半的区域(大约180°的区域)上。此时，从输出作 用力传感器16c的检测信号到输出作用力传感器16a的检测信号的间隔 长，作用力传感器16a 16b之间、以及作用力传感器16b 16c之间的间 隔变短。其结果是，能够容易地识别出经过长的间隔后输出的检测信号为 来自作用力传感器16a的检测信号。另外，如果在维持比标准接地长度LO 长的间隔的基础上改变各个作用力传感器16的配置间隔，则可根据来自 各个作用力传感器16的检测信号的间隔与实际的作用力传感器16的配置 间隔来识别出检测信号为来自哪个作用力传感器16的信号。另外，也可 以对各个作用力传感器16的检测信号附加识别信息。如图2B所示，各个作用力传感器16a、 16b、 16c通过一条信号传输 线24而串联连接。因此，当轮胎14向前进方向(图2A的箭头C方向) 旋转时，以作用力传感器16a、作用力传感器16b、作用力传感器16c的顺 序依次接地，并按照该接地顺序按时序传输作用力的检测信号。返回到图1，车载控制部20包括接收从轮胎14的发送部18发送的检 测信号的接收部26和轮胎状态估计部28。接收部26从发送部18接收检 测信号，并依次提供给轮胎状态估计部28。图3示出了轮胎状态估计部 28内部的详细结构。轮胎状态估计部28包括车轮速度获得部30、分离周期运算部32、信号识别部34、估计部36。车轮速度获得部30获得从车轮 速度传感器22提供的车轮速度V，并将其提供给分离周期运算部32。车 轮速度获得部30也可以另外获得轮胎14的角速度co，并且使用轮胎14的 半径r运算轮胎14的旋转速度(圆周速度)V = r X co，并提供给分离周 期运算部32。分离周期运算部32基于车轮速度(轮胎14的旋转速度)V 与作用力传感器16的配置间隔L来进行信号分离周期T = L/V的运算。 所述信号分离周期用于分离识别以时序上连续的方式从接收部26提供的 作用力传感器16的检测信号。这是因为以固定的间隔配置的各个作用力 传感器16a、 16b、 16c接地时输出的检测信号的输出间隔根据轮胎14的旋 转速度而发生变化。计算出的信号分离周期T被提供给信号识别部34，从 而基于信号分离周期T，将以时序上连续的方式提供的作用力传感器 16a、 16b、 16c的检测信号分离并识别为每个作用力传感器16a、 16b、 16c 的检测信号。分离出的每个作用力传感器16a、 16b、 16c的检测信号被提 供给估计部36。并且，分别计算例如与作用力传感器16a的配置位置关联 的轮胎14的接地长度、与作用力传感器16b的配置位置关联的轮胎14的 接地长度、与作用力传感器16c的配置位置关联的轮胎14的接地长度。如 图2A、图2B所示，作用力传感器16a、 16b、 16c在轮胎14的宽度方向上 错开，因此能够获得轮胎14的宽度方向上的多个接地长度。然而，当车辆12以中高速、例如以40km/h的速度行驶时，轮胎14 的旋转速度V为V二llm/s。另外，当假定作用力传感器16的配置间隔L 二0.4m时，各作用力传感器16a、 16b、 16c的检测定时的偏差约为 0.036s，可以认作在实质上相同的定时在宽度方向上不同的位置处检测轮 胎14的作用力。当作用力传感器16a、 16b、 16c为形变传感器时，作为作 用力而检测出的形变的变化表示轮胎14将要接地的"落地"定时和接地 状态的轮胎14将要离开路面的"离地"定时。该"落地"与"离地"之 间为接地的时间，可使用车速计算接地长度。如果知道轮胎14的至少内 周侧与外周侧的接地长度，则通过公知的方法可估计出轮胎14的接地状 态，例如，外倾角的大小、横向力的大小、滑移角的大小等。因此，估计 部36将估计出的接地状态作为控制信息向各种控制设备提供。对如上构成的轮胎14和轮胎状态估计装置10的动作进行说明。在车辆12行驶时，由内置于轮胎14的作用力传感器16检测出的与轮胎14的 接地相关的检测信号经由发送部18和接收部26而提供给车载控制部20的 轮胎状态估计部28。图4A是以时序上连续的方式从接收部26提供的作用力传感器16a、 16b、 16c的检测信号的一个例子。当轮胎14旋转接地时、即在"落地 时"由于从路面回弹而产生形变。当例如配置有作用力传感器16a的轮胎 部分落地时，检测出落地检测信号m。其后，接地状态继续，并在配置有 作用力传感器16a的轮胎部分又从路面离开时、即在"离地时"，因接地 而变形的部分复原，从而产生形变。其结果，检测出离地检测信号n。以 下，同样地，在配置有作用力传感器16b的轮胎部分和配置有作用力传感 器16c的轮胎部分落地时、离地时检测出落地检测信号m、离地检测信号 n。另外，在图4A中，为了便于说明，简化了包括落地检测信号m和离 地检测信号n的检测信号。如上所述，当车辆12以40km/h的速度行驶，并且作用力传感器16 的配置间隔为0.4m时，落地检测信号m和离地检测信号n以大约0.036s 的间隔输出。因此可以认作各个作用力传感器16在实质上相同的定时在 宽度方向上的不同位置对于轮胎14检测出了落地检测信号m和离地检测 信号n。因此，信号识别部34基于从分离周期运算部32提供的信号分离周期 T，分离从接收部26提供的时序上连续的作用力传感器16a、 16b、 16c的 检测信号，并沿轮胎14的宽度方向A重新并联排列，由此成为图4B所示 的状态。可以将此认作表示了某个接地定时的轮胎14的宽度方向上的接 地长度La、 Lb、 Lc。当可以获得轮胎14在某个接地定时的宽度方向上的接地长度La、 Lb、 Lc时，可以估计图5A 5D所示的轮胎14的接地面形状。在图5A 中，轮胎14内周侧的接地长度La和外周侧的接地长度Lc为实质上相同 的长度。此时表示轮胎14相对于路面成垂直的姿势，从而没有产生横向 力或外倾角没有增大的状态。另外，图5B、 5C表示将方向盘向右转向从而在轮胎14上产生了向图中D方向的横向力时的接地长度的变化。如图5B所示，当将方向盘向D方向(右方向)转向时，轮胎14的左边的接地 长度、即轮胎14的内周侧的接地长度La变长，轮胎14的右边的接地长 度、即轮胎14的外周侧的接地长度Lc变短。图5C还表示横向力增加的 状态，从而接地长度La进一步变长，接地长度Lc进一步变短。估计部36 可以预先通过试验等而获得产生横向力时的接地长度的变化图和接地长度 的大小，并将它们以映射等的形式作为比较信息而保持。然后通过与估计 部36估计的接地长度进行比较，与公知的基于接地长度的横向力的估计 同样地，来估计当前实际作用在轮胎14上的横向力的大小。另外也可以 估计轮胎14的姿势。另外，图5D、 5E为轮胎14向图中E方向倾斜，从而增大外倾角的状 态。当在轮胎14上产生外倾角时，轮胎14的左边的接地长度、即轮胎14 的内周侧的接地长度La变长，轮胎14的右边的接地长度、即轮胎14的 外周侧的接地长度Lc变短。图5E还表示外倾角增大的状态，接地长度La 进一步变长，接地长度Lc进一步变短，并从路面脱离。即，当外倾角增 大时，轮胎14的接地宽度就会减少。轮胎14的横向力发生变化的场合与 外倾角发生变化的场合可根据接地面形状的不同来识别。对于外倾角发生 变化的场合，估计部36也可以预先通过试验等而获得外倾角变化时的接 地长度的变化图和接地长度的大小，并将它们以映射等形式作为比较信息 而保持。然后通过与估计部36估计出的接地长度进行比较，与公知的基 于接地长度的外倾角的估计同样地，来估计当前实际作用在轮胎14上的 外倾角的大小。另外也可以估计轮胎14的姿势。并且，为了获得图5A 5D所示的接地面形状，需要在轮胎14的宽度方向上配置多个作用力传感 器16，但是如本实施方式那样，通过检测接地长度La、 Lb、 Lc也可以获 得充分的接地面形状，可进行轮胎14的状态估计。另外，作为最低配 置，如果可检测出接地长度La、 Lc，就能够估计轮胎14的状态。这样，在轮胎14上，通过将多个作用力传感器16以在轮胎14的宽度 方向上错开位置的方式配置在圆周方向上并串联连接，可简化作用力传感 器16的配线及其配线的布线。另外，通过将从串联连接的各作用力传感器16按时序传输的检测信号分离为每个作用力传感器16的检测信号，能够与使用从以往并联连接的作用力传感器16得到的检测信号的场合同样 地估计轮胎14的状态。另外，图2A所示的作用力传感器16的配置为一个例子，例如也可以 轮胎14的在没有配置作用力传感器16的一半区域内以与图2A、 2B所示 的作用力传感器16a、 16b、 16c相同的配置来配置三个作用力传感器16。 此时，将有六个作用力传感器16串联连接。并且，提供给信号识别部34 的六个检测信号时序上连续的信号基于分离周期运算部32提供的信号分 离周期T而被分离。分离出的各作用力传感器16的检测信号以连续的轮 胎14的内周侧、中央、外周侧的检测信号构成某个定时的轮胎14的宽度 方向上的接地长度群。然后，以下一个连续的内周侧、中央、外周侧的检 测信号构成下一个定时的轮胎14的宽度方向上的接地长度群。g卩，可在 轮胎14的一次旋转中进行两次的接地状态估计，从而可提高估计精度。 如上所述，为了识别按时序传输的检测信号，例如优选将作用力传感器 16a与作用力传感器16c之间的间隔设定得比其它间隔宽或窄。串联连接 的作用力传感器16只要能将圆周方向上的配置间隔设定得比标准接地长 度L0长，就可以随意提供，从而可增加检测位置的数量，可有助于提高 估计精度。图6A及图6B是说明本实施方式的轮胎14中的作用力传感器16的另 一配置、配线方式的说明图。在图6A及图6B的例子中，与图2A及图2B 的例子相同，在轮胎14的圆周方向上配置多个作用力传感器16，并且这 些作用力传感器16在轮胎14的宽度方向上至少被配置在内侧圆周方向和 外侧圆周方向上。另外，作为信号传输单元的信号传输线24形成有沿圆 周方向交替连接配置于内侧的作用力传感器16和配置于外侧的作用力传 感器16的、至少第一信号传输线24a和第二信号传输线24b。图6A示出了配置在轮胎14内部的作用力传感器16的配置方式。另 外，图6B示出了各作用力传感器16的配线方式。图6A为从正面观察轮 胎14时的正面透视图、和从侧面观察轮胎14时的侧面透视图。由于各轮 胎14中的作用力传感器16的配置和配线方式都相同，因此作为代表，以右前轮的轮胎14为例进行说明。在图6A及图6B的例子中，与图2A及 图2B的例子相同，在轮胎14的圆周方向B上配置多个作用力传感器 16，并且这些作用力传感器16在轮胎14的宽度方向A上至少被配置在内 侧圆周方向和外侧圆周方向上。另外，在图6A中，作用力传感器16a,、 16b,—侧为轮胎14的内周侧，作用力传感器16&、 16b2—侧为外周侧。另 外，轮胎14在前进时沿箭头C方向旋转。因此，当车辆12前进时，以作 用力传感器16a!和作用力传感器16a2、接着作用力传感器16b,和作用力传 感器16b2的顺序依次与路面G接触，并检测与接地状态相应的作用力。另 外，各个作用力传感器16在圆周方向B上的配置间隔L被设定为比轮胎 14的标准接地长度L0大的间隔，从而防止了用相同的信号传输线24连接 的圆周方向上的多个作用力传感器16同时输出检测信号。如图6B所示，在各作用力传感器16ai、 16a2、 16b" 161)2中，配置于 内侧的作用力传感器16和配置于外侧的作用力传感器16通过第一信号传 输线24a和第二信号传输线24b而沿圆周方向交替连接。因此，当轮胎14 向前进方向(图6A的箭头C方向)旋转时，作用力传感器16a,和作用力 传感器16a2首先接地，接着作用力传感器16b!、作用力传感器161)2接 地。其结果是，作用力传感器16a!和作用力传感器16b2的检测信号按时序 传输。并且，作用力传感器16&2和作用力传感器16b,的检测信号按时序传 输。图7A示出了此时传输的检测信号。图7A的上部分为第一信号传输线 24a的信号，下部分为第二信号传输线24b的信号。此时，与图4A相同， 由每个作用力传感器16检测落地检测信号m、离地检测信号n。在图6A 和图6B 图6D中，为了便于说明，简化了包括落地检测信号m和离地检 测信号n的检测信号。经由车轮速度传感器22和接收部26而按时序传输 到信号识别部34中的检测信号通过由分离周期运算部32基于车轮速度 (轮胎14的旋转速度)V和作用力传感器16的配置间隔L计算出的信号 分离周期T:L/V而被分离识别。即，被分离识别为每个作用力传感器 16ai、 16a2、 16th、 16b2的检测信号。分离出的每个作用力传感器16a!、 16a2、 16t^、 16b2的检测信号提供给估计部36。这里，估计部36根据在信号识别部34中均良好地获得了第一信号传输线24a和第二信号传输线24b的信号的情况、和只能够获得某一信号传 输线的信号的情况，而改变信号处理的方式。例如，当良好地获得了第一 信号传输线24a和第二信号传输线24b的信号这两者时，如图7B所示， 进行作用力传感器16ai、 16a2、 16b, 、 16b2的检测信号的重组。具体地 说，替换作用力传感器16b,和作用力传感器16b2的检测信号，按时序连 接作用力传感器16a,和作用力传感器16^的检测信号，并按时序连接作用 力传感器16&和作用力传感器16b2的检测信号。通过进行这样的处理，可建立与如同配置于内周侧的作用力传感器 16ai、 16th串联连接、连接在外周侧的作用力传感器16a2、 16b2串联连接 的状态相同的状态。因此，估计部36在作用力传感器16a!、 16&的检测定 时，获得轮胎14的宽度方向上两处的接地宽度，从而能够估计轮胎14的 接地状态。同样地，在作用力传感器16b,、 16b2的检测定时，获得轮胎14 宽度方向上两处的接地宽度，从而能够估计轮胎14的接地状态。这样， 通过在连续的二个定时进行接地状态的估计，能够以比图2A及图2B的连 接方式更高的分辨能力估计接地状态。另一方面，讨论信号识别部34只能够获得第一信号传输线24a或第二 信号传输线24b中的某一个的检测信号的情况。例如，当第二信号传输线 24b发生了断线或传输错误时，如图7C所示，信号识别部34只能够获得 第一信号传输线24a的信号。信号识别部34通过信号分离周期T = L/V， 对从第一信号传输线24a提供的时序的检测信号进行分离识别。此时，以 在轮胎14的宽度方向A上错开位置的方式配置在圆周方向B上的作用力 传感器16ai、 16b2成为串联连接的状态、即与图2所示的方式实质上相同 的方式。然后，通过沿轮胎14的宽度方向A重新并联排列，成为图7D所 示的状态。可以将此认作如在图4A及图4B中说明的那样，表示了轮胎 14在某个接地定时的宽度方向内周侧和外周侧的接地长度。即，与图4的 情况相同，可通过由在轮胎14的圆周方向上串联连接的作用力传感器16 检测出的检测信号，来估计轮胎14的接地状态。当第一信号传输线24a发 生了断线或传输错误时，通过进行同样的处理，也能够估计轮胎14的接 地状态。这样，当通过如图6所示那样对作用力传感器16进行配置和连接，而能够正常地获得来自第一信号传输线24a和第二信号传输线24b的信号 时，可以高精度地估计轮胎14的接地状态。另外，当某一信号传输线发 生了断线或传输错误时，可进行与以往相同的接地状态估计。即，可构成 考虑了信号传输线24断线和传输错误的失效保护。当第一信号传输线24a 和第二信号传输线24b的信号两者均能够良好地获得时，也可以选择某一 信号传输线的信号，进行图7B所示的处理来估计接地状态。此时，能够 抑制由断线或传输错误的有无引起的估计结果的精度差异。图6A及图6B示出了形成第一信号传输线24a、第二信号传输线24b 两条线的例子，但只要沿圆周方向交替连接配置于内侧的作用力传感器16 和配置于外侧的作用力传感器16，也可以再设置第三信号传输线或其以上 的信号传输线。此时，可提高失效保护功能。图8A 图8C是在使用图6A及图6B所示的第一信号传输线24a和第 二信号传输线24b的情况下，与图2A及图2B —样地在轮胎14的宽度方 向上配置三个作用力传感器16的例子。在图8A中，在轮胎14的宽度方 向上的内周侧配置了作用力传感器16ai、 16b,、 16Cl，在外周侧配置了作 用力传感器16a2、 16b2、 16c2，并在大致中央配置了作用力传感器16a3、 16b3、 16c3、 16d3。第一信号传输线24a将作用力传感器16ai、 16a3、 16b2、 16c3、 16Cl依次串联连接。同样地，第二信号传输线24b将作用力 传感器16a2、 16b3、 16h、 16d3、 16c2依次串联连接。与图2A、图6 A所 示的例子相同，用第一信号传输线24a连接的作用力传感器16的圆周方向 上的接地间隔L被设定为比轮胎14的标准接地长度L0大的间隔。另外， 在图8A中，配置于轮胎14的大致中央的作用力传感器16a3、 16b3和作用 力传感器16c3、 16d3在圆周方向上被稍微错开地配置，以避免相互冲突。 如上所述，当轮胎14以中高速旋转时，实际上可以忽视圆周方向上的微 小的配置偏差。通过如图7A所示那样对作用力传感器16进行配置和配 线，与在图6A及图6B中说明的例子相同，能够构成使用第一信号传输线 24a和第二信号传输线24b进行高精度检测并具有失效保护功能的轮胎状 态估计装置10。此时，可基于由作用力传感器16ai、 16a3、 16b2和/或作用力传感器16a2、 16b3、 16^检测出的检测信号，来估计某个定时的宽度方 向上的各个接地长度，从而能够估计此时的横向力和外倾角，并能够估计 接地面形状等。另外，可基于由作用力传感器16b2、 16c3、 16d和/或作用 力传感器16bi、 16d3、 16C2检测出的检测信号，来估计下一个定时的宽度 方向上的各个接地长度，从而能够估计此时的横向力和外倾角，并能够估 计接地面形状等。图8B的处于轮胎14的内周侧和外周侧的作用力传感器16的配置与 图8A相同，配置于轮胎14的近似中央的作用力传感器16a3、 16h以及作 用力传感器16c3、 16d3的配置有所不同。在图8B中，作用力传感器 16a3、 16b3和作用力传感器16c3、 16(13在轮胎14的宽度方向上稍微错开地 配置，以避免相互冲突。此时，轮胎14的宽度方向近似中央的检测位置 在第一信号传输线24a和第二信号传输线24b之间稍有差异。其结果是， 被估计的轮胎14的接地面形状稍有变化，但由于外倾角、横向力等可通 过内周侧和外周侧的接地长度来估计，因此能够与图8A大致相同地估计 出横向力和外倾角。此时，也可以基于由作用力传感器16ai、 16a3、 16b2 和/或作用力传感器16a2、 16b3、 161^检测出的检测信号，来估计某个定时 的宽度方向上的各个接地长度，从而能估计此时的轮胎14的接地状态。 另外，可基于由作用力传感器16b2、 16c3、 16d和/或作用力传感器16b,、 16d3、 16C2检测出的检测信号，来估计下一个定时的宽度方向上的各个接 地长度，从而能够估计轮胎14的接地状态。图8C的处于轮胎14的内周侧和外周侧的作用力传感器16的配置与 图8A相同，但在轮胎14的近似中央处仅配置了作用力传感器16a3、 16d3。第一信号传输线24a依次串联连接作用力传感器16ai、 16a3、 16b2、 16Cl。同样地，第二信号传输线24b依次串联连接作用力传感器16a2、 16b!、 16d3、 16c2。此时，基本上可基于由作用力传感器16a,、 16a3、 16b2 和/或作用力传感器16a2、 16b,检测出的检测信号，来估计某个定时的宽度 方向上的各个接地长度，从而能够估计此时的轮胎14的接地状态。另 外，基本上可基于由作用力传感器16b2、 16d和/或作用力传感器16b,、 16d3、 16C2检测出的检测信号，来估计下一个定时的宽度方向上的各个接地长度，从而能够估计此时的轮胎14的接地状态。这样，通过进行作用 力传感器16的配置和配线，可消减作用力传感器16的数量，并能够进行与其他结构相同的轮胎14的接地状态的估计。当第一信号传输线24a和第 二信号传输线24b良好地传输了检测信号时，也可以在第一信号传输线 24a和第二信号传输线24b中共用作用力传感器16a3、 16d3的检测信号。 即，也可以基于由作用力传感器16a,、 16a3、 16b2禾口/或作用力传感器 16a2、 16a3、 161^检测出的检测信号，来估计某个定时的宽度方向上的各 个接地长度，从而能够估计轮胎14的接地状态。另外，也可以基于由作 用力传感器16b2、 16d3、 16d和/或作用力传感器16b,、 16d3、 16&检测出 的检测信号，来估计下一个定时的宽度方向上的各个接地长度，从而能够 估计轮胎14的接地状态。另外，即使在第一信号传输线24a或第二信号传 输线24b中的某一个发生了断线或传输错误的情况下，也由于每隔一次进 行使用宽度方向上的三个作用力传感器16的接地长度的估计，因此实质 上不会妨碍接地状态的估计。图2A及图2B、图6A及图6B、以及图8A 图8C所示的作用力传感 器16的配置为一个例子，用一条信号传输线24连接的轮胎14的宽度方向 A上的作用力传感器16的数量，只要可将每个配置间隔L设定为比轮胎 14的标准接地长度L0大的间隔，就可以是大于等于2的任意个数。例 如，也可以在图2 A及图2B的信号传输线24上配置五个作用力传感器 16。此时，能够更加准确地估计图5所示的接地面形状。另外，在本实施方式中，作为作用力传感器16的一个例子，示出了 使用形变传感器的例子，但也可以使用其他形式的传感器，例如检测轮胎 14的半径方向上的加速度的加速度传感器。此时，也与图4相同，能够在 落地时和离地时得到信号变化，从而能够与使用形变传感器时同样地估计 接地长度，并估计轮胎l的接地状态。在本实施方式中，示出了为了估计轮胎14的详细的接地状态而将作 用力传感器16以在轮胎14的宽度方向上错开位置的方式配置在圆周方向 上的例子，但是，也可以不在宽度方向上错开位置地只在轮胎14的圆周 方向上配置作用力传感器16。例如，当只在轮胎14的内周侧配置了作用力传感器16时，可获得轮胎14的内周侧的接地长度。例如，当轮胎14倾 斜时，内周侧的接地长度根据倾斜度而发生变化。因此，通过对将获得的 接地长度与预先测定的标准接地长度进行比较，鞯那个简单地估计轮胎14的倾斜度等。另外，也可以根据接地长度的长度变化来估计轮胎14的气 压变化。当简易地估计轮胎14的姿势时，优选将作用力传感器16配置在 轮胎14的内周侧或外周侧，但是当只估计胎压时，也可以配置在轮胎14 的宽度方向上的近似中央位置。本发明不限于上述各个实施方式，也可以基于本领域技术人员的知识 进行各种设计变更等的变形。各图所示的结构仅用于说明一个例子，只要 是能够达到相同功能的结构，也可以进行适当的变更，并能够得到相同的 效果。本国际申请要求基于2005年9月30日申请的日本发明专利申请 2005-278178号的优先权，并且2005-278178号的全部内容将通过引用被包 括在本国际申请中。
权利要求
1.一种轮胎状态估计装置，其特征在于，包括多个作用力传感器，配置在轮胎的圆周方向上，用于检测根据该轮胎的接地状态而产生的作用力；信号传输单元，将所述多个作用力传感器串联连接，并按时序传输所述作用力传感器的检测信号；信号识别单元，根据所述轮胎的旋转速度和所述作用力传感器在圆周方向上的配置间隔，将按时序传输来的所述作用力传感器的检测信号识别为每个所述作用力传感器的检测信号；以及估计单元，根据按每个所述作用力传感器识别的检测信号来估计轮胎的接地状态。
2. 如权利要求1所述的轮胎状态估计装置，其特征在于， 配置在所述轮胎的圆周方向上的多个作用力传感器以在所述轮胎的宽度方向上错开位置的方式配置在圆周方向上。
3. 如权利要求1所述的轮胎状态估计装置，其特征在于， 配置在所述轮胎的圆周方向上的多个作用力传感器在所述轮胎的宽度方向上至少配置在内侧圆周方向上和外侧圆周方向上，所述信号传输单元至少形成第一信号传输线和第二信号传输线，所述 第一信号传输线和第二信号传输线沿圆周方向交替连接配置于内侧的所述 作用力传感器和配置于外侧的所述作用力传感器。
4. 如权利要求3所述的轮胎状态估计装置，其特征在于， 所述第一信号传输线和所述第二信号传输线连接配置在配置于内侧的所述作用力传感器和配置于外侧的所述作用力传感器之间的作用力传感器o
5. 如权利要求1至4中任一项所述的轮胎状态估计装置，其特征在于，通过所述信号传输单元串联连接的多个作用力传感器以轮胎的标准接 地长度以上的间隔配置在所述轮胎的圆周方向上。
6. 如权利要求1所述的轮胎状态估计装置，其特征在于， 所述作用力传感器由检测根据轮胎的接地状态而产生的作用力的传感器构成，并被做成检测轮胎的半径方向上的形变的形变传感器和检测轮胎 的半径方向上的加速度的加速度传感器中的至少任一种。
7. —种轮胎状态估计装置，其特征在于，包括信号识别单元，其包括配置在轮胎的圆周方向上的用于检测根据该轮 胎的接地状态而产生的作用力的多个作用力传感器、以及将所述多个作用 力传感器串联连接并按时序传输所述作用力传感器的检测信号的信号传输 单元，所述信号识别单元根据所述轮胎的旋转速度和所述作用力传感器的 圆周方向上的配置间隔，将按时序传输来的所述作用力传感器的检测信号识别为每个所述作用力传感器的检测信号；以及估计单元，根据按每个所述作用力传感器识别的检测信号来估计轮胎 的接地状态。
8. 如权利要求7所述的轮胎状态估计装置，其特征在于， 所述作用力传感器由检测根据轮胎的接地状态而产生的作用力的传感器构成，并被做成检测轮胎的半径方向上的形变的形变传感器和检测轮胎 的半径方向上的加速度的加速度传感器中的至少任一种。
9. 一种轮胎，其特征在于，包括多个作用力传感器，配置在轮胎的圆周方向上，用于检测在该轮胎上 产生的作用力；以及信号传输单元，将所述多个作用力传感器串联连接，并按时序传输所 述作用力传感器的检测信号。
10. 如权利要求9所述的轮胎，其特征在于，配置在所述轮胎的圆周方向上的多个作用力传感器以在所述轮胎的宽 度方向上错开位置的方式配置在圆周方向上。
11. 如权利要求9所述的轮胎，其特征在于，配置在所述轮胎的圆周方向上的多个作用力传感器在所述轮胎的宽度 方向上至少配置在内侧圆周方向上和外侧圆周方向上，所述信号传输单元至少形成第一信号传输线和第二信号传输线，所述第一信号传输线和第二信号传输线沿圆周方向交替连接配置于内侧的所述 作用力传感器和配置于外侧的所述作用力传感器。
12. 如权利要求9所述的轮胎，其特征在于，所述第一信号传输线和所述第二信号传输线连接配置在配置于内侧的 所述作用力传感器和配置于外侧的所述作用力传感器之间的作用力传感 器。
13. 如权利要求9至12中任一项所述的轮胎，其特征在于， 通过所述信号传输单元串联连接的多个作用力传感器以轮胎的标准接地长度以上的间隔配置在所述轮胎的圆周方向上。
14. 如权利要求9所述的轮胎，其特征在于，所述作用力传感器由检测根据轮胎的接地状态而产生的作用力的传感 器构成，并被做成检测轮胎的半径方向上的形变的形变传感器和检测轮胎 的半径方向上的加速度的加速度传感器中的至少任一种。
全文摘要
本发明提供一种在与以往同样地估计轮胎接地状态的同时可简化轮胎内部的传感器的配线的轮胎状态估计装置以及用于其的轮胎。用于轮胎状态估计装置的轮胎在内部具有多个作用力传感器，轮胎内的作用力传感器通过信号传输线串联连接，并向设置于车辆一侧的轮胎状态估计部按时序传输检测信号，所传输的时序上连续的检测值通过信号识别部被分离为每个作用力传感器的检测值，估计部将识别为每个作用力传感器的检测信号当作是在相同定时获得的轮胎的宽度方向的检测信号，求出轮胎的宽度方向的接地长度，估计轮胎的接地状态。
文档编号B60C23/00GK101277830SQ20068003613
公开日2008年10月1日 申请日期2006年9月27日 优先权日2005年9月30日
发明者大角良太, 村上英树 申请人:丰田自动车株式会社