特許 7367404 タイヤ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-16

(45)【発行日】2023-10-24

(54)【発明の名称】タイヤ装置

(51)【国際特許分類】

   B60C 19/00 20060101AFI20231017BHJP

   B60C 23/08 20060101ALI20231017BHJP

   B60C 11/24 20060101ALI20231017BHJP

【ＦＩ】

B60C19/00 B

B60C23/08 B

B60C11/24 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019161333

(22)【出願日】2019-09-04

(65)【公開番号】P2021037885

(43)【公開日】2021-03-11

【審査請求日】2022-07-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110001128

【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 洋一朗

(72)【発明者】

【氏名】関澤 高俊

【審査官】松岡 美和

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／１４２８７０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００４－１７５２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２１７０６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１３１１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０１８６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１７０２２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－００９９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２２６３２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２４０２５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２１５１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２１７７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０８８０２４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１５４７０７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３６６６１８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１８－００６７０４３（ＫＲ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１２４９７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－１３４１５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｃ １１／２４

Ｂ６０Ｃ １９／００

Ｂ６０Ｃ ２３／０６－２３／０８

Ｂ６０Ｗ ４０／００－４０／０６８

Ｇ０１Ｂ ２１／００

Ｇ０１Ｍ １７／００７－１７／０２

Ｇ０１Ｎ ３／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

タイヤ（３）側に備えられるタイヤ側装置（１）と車体側に備えられた車体側システム（２）とを有し、車両の走行路面の路面状態の判別とタイヤ摩耗状態の検出を行うタイヤ装置であって、
前記タイヤ側装置は、
前記タイヤの振動の大きさに応じた検出信号を出力する振動検出部（１０）と、
前記タイヤの１回転中における前記検出信号から周波数帯域毎の特徴量を抽出する特徴量抽出部（１１ａ）を有する制御部（１１）と、
前記特徴量抽出部で抽出された特徴量を含む路面データを送信する第１データ通信部（１２）と、を有し、
前記車体側システムは、
前記タイヤ側装置から送信された前記路面データを受信する第２データ通信部（２４）と、
前記路面データに含まれる周波数帯域毎の前記特徴量に基づいて前記走行路面の路面状態を判別する路面判別部（２５ｃ）と、
前記路面判別部における前記路面状態の判別と同じ前記路面データを用いると共に、前記路面データに含まれる周波数帯域毎の特徴量を用いて、特定周波数帯域における前記特徴量の積分値を演算する積分演算部（２５ｄ）と、
前記特徴量の積分値から前記タイヤ摩耗状態の検出を行う摩耗判定部（２５ｅ）と、を有している、タイヤ装置。

【請求項2】

前記車体側システムは、前記タイヤ摩耗状態の検出に関わる車両情報を取得する状態取得部（２６）を有し、
前記摩耗判定部は、前記特徴量の積分値と前記車両情報に基づいて、前記タイヤ摩耗状態を検出する、請求項１に記載のタイヤ装置。

【請求項3】

前記摩耗判定部は、前記車両情報として、車速情報、加減速情報、操舵情報、路面情報、天気情報および位置情報、温度情報の少なくとも１つに基づいて、前記タイヤ摩耗状態を検出する、請求項２に記載のタイヤ装置。

【請求項4】

前記車体側システムは、前記特徴量の積分値の初期値を設定する初期値設定部（２５ｆ）を有し、
前記摩耗判定部は、前記初期値からの前記積分演算部で演算される前記特徴量の積分値の相対変化に基づいて前記タイヤ摩耗状態を検出する、請求項１ないし３のいずれか１つに記載のタイヤ装置。

【請求項5】

前記積分演算部は、所定周波数帯域として、１ｋＨｚ以上の周波数帯域での前記特徴量の積分値を演算する、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のタイヤ装置。

【請求項6】

前記タイヤ側装置は、
前記特徴量抽出部で抽出された過去の前記特徴量を過去特徴量として保存する特徴量保存部（１１ｂ）と、
前記特徴量抽出部で前記タイヤの今回の回転時に抽出された前記特徴量を今回特徴量として、該今回特徴量と前記特徴量保存部に保存された前記過去特徴量とに基づいて、路面状態の変化の有無を判定すると共に、該路面状態の変化が有ると前記タイヤ側装置より前記今回特徴量を含む前記路面データの送信を行わせる変化判定部（１１ｃ）と、
を有している、請求項１ないし５のいずれか１つに記載のタイヤ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、タイヤ側装置および車体側システムを有し、路面状態判別とタイヤ摩耗状態の検出を行うことができるタイヤ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、特許文献１において、タイヤトレッドの裏面に加速度取得部を有するタイヤ側装置を備え、加速度取得部でタイヤ振動を加速度として取得すると共に、その取得結果を車体側システムに伝えることで路面状態の推定を行うタイヤ装置が提案されている。このタイヤ装置では、加速度取得部で取得したタイヤの振動波形に基づいて路面状態に関するデータを作成し、各車輪それぞれのデータを車体側の受信機などに伝えることで、路面状態の推定を行っている。そして、タイヤ側装置の省電力を実現すべく、路面状態の変化を判定し、路面状態が変化したタイミングにタイヤ側装置から車体側システムにタイヤに加えられる振動の取得結果が伝えられるようにしている。つまり、路面状態判別を行いたいと考えられる路面状態が変化したタイミングにのみデータ伝達が行われるようにすることで、通信を最小限に抑え、省電力化を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－１８４１０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、タイヤ摩耗状態についても検出したいというニーズがある。このため、タイヤ側装置で取得されるタイヤの振動波形に基づいてタイヤ摩耗状態について検出することが考えられる。しかしながら、タイヤ側装置の限られた電源やメモリの中で、路面状態判別のためのアルゴリズムとタイヤ摩耗状態の検出のためのアルゴリズムを実装するためには、振動波形のサンプリング、保存、各種演算処理を最小限に抑え、省電力、省メモリ化することが必要になる。

【0005】

本発明は上記点に鑑みて、路面状態判別とタイヤ摩耗状態の検出を行えるようにしつつ、より省電力、省メモリ化を実現することができるタイヤ装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、請求項１に記載のタイヤ装置は、タイヤ側装置（１）では、タイヤ（３）の振動の大きさに応じた検出信号を出力する振動検出部（１０）と、タイヤの１回転中における検出信号から周波数帯域毎の特徴量を抽出する特徴量抽出部（１１ａ）を有する制御部（１１）と、特徴量抽出部で抽出された特徴量を含む路面データを送信する第１データ通信部（１２）と、を有している。また、車体側システム（２）は、タイヤ側装置から送信された路面データを受信する第２データ通信部（２４）と、路面データに含まれる周波数帯域毎の特徴量に基づいて走行路面の路面状態を判別する路面判別部（２５ｃ）と、路面判別部における路面状態の判別と同じ路面データを用いると共に、路面データに含まれる周波数帯域毎の特徴量を用いて、特定周波数帯域における特徴量の積分値を演算する積分演算部（２５ｄ）と、特徴量の積分値からタイヤ摩耗状態の検出を行う摩耗判定部（２５ｅ）と、を有している。

【0007】

このように、車両の走行路面の路面状態を判別したりタイヤ摩耗状態を検出したりしている。そして、路面状態を判別するための路面データを用い、路面データ中における特定周波数帯域の特徴量の積分値からタイヤ摩耗状態を検出している。このため、タイヤ摩耗状態の検出のためのみにデータ送信を行ったりする必要がなく、タイヤ側装置にタイヤ摩耗状態の検出のためのアルゴリズムを実装しなくても済み、サンプリング、保存、各種演算処理を最小限に抑えて省電力、省メモリ化することが可能となる。よって、路面状態判別とタイヤ摩耗状態の検出を行えるようにしつつ、より省電力、省メモリ化を実現することができるタイヤ装置にできる。

【0008】

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態にかかるタイヤ装置の車両搭載状態でのブロック構成を示した図である。

【図2】タイヤ側装置および車体側システムの詳細を示したブロック図である。

【図3】タイヤ側装置が取り付けられたタイヤの断面模式図である。

【図4】タイヤ回転時における加速度取得部の出力電圧波形図である。

【図5】加速度取得部の検出信号を所定の時間幅Ｔの時間窓毎に区画した様子を示す図である。

【図6】タイヤの今回の回転時の時間軸波形と１回転前のときの時間軸波形それぞれを所定の時間幅Ｔの時間窓で分割した各区画での行列式Ｘｉ（ｒ）、Ｘｉ（ｒ－１）と距離Ｋ_ｙｚとの関係を示した図である。

【図7】タイヤの振動モデルを示した図である。

【図8】一般的な振動モデルの図である。

【図9】新品のタイヤと摩耗後のタイヤそれぞれについてタイヤの振動レベルの周波数特性を調べたときの結果を示す図である。

【図10】タイヤ側装置の制御部が実行するデータ送信処理のフローチャートである。

【図11】車体側システムの制御部が実行する路面状態判別および摩耗検出処理のフローチャートである。

【図12】タイヤ溝深さと特徴量の積分値との関係を示した図である。

【図13】第２実施形態のタイヤ装置に備えられるタイヤ側装置および車体側システムの詳細を示したブロック図である。

【図14】第３実施形態のタイヤ装置に備えられるタイヤ側装置および車体側システムの詳細を示したブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

【0011】

（第１実施形態）
本実施形態にかかる路面状態判別機能とタイヤ摩耗状態の検出機能を有するタイヤ装置について説明する。本実施形態にかかるタイヤ装置は、車両の各車輪に備えられるタイヤの接地面に加わる振動に基づいて走行中の路面状態を判別すると共に、路面状態に基づいて車両の危険性の報知や車両運動制御などを行う。また、タイヤ装置は、タイヤの接地面に加わる振動に基づいてタイヤ摩耗状態についても検出する。

【0012】

図１および図２に示すようにタイヤ装置１００は、車輪側に設けられたタイヤ側装置１と、車体側に備えられた各部を含む車体側システム２とを有する構成とされている。車体側システム２としては、受信機２１、ブレーキ制御用の電子制御装置（以下、ブレーキＥＣＵという）２２、報知装置２３などが備えられている。

【0013】

本実施形態のタイヤ装置１００は、タイヤ側装置１よりタイヤ３が走行中の路面状態に応じたデータ（以下、路面データという）を送信すると共に、受信機２１で路面データを受信して路面状態の判別を行う。また、路面データには、タイヤ摩耗状態に応じて変化する成分が含まれるため、受信機２１は、路面データに基づいてタイヤ摩耗状態の検出も行う。さらに、タイヤ装置１００は、受信機２１での路面状態の判別結果やタイヤ摩耗状態の検出結果を報知装置２３に伝え、報知装置２３より路面状態の判別結果やタイヤ摩耗状態の検出結果を報知させる。これにより、例えばドライ路やウェット路もしくは凍結路であることなどの路面状態やタイヤ摩耗状態をドライバに伝えることが可能となり、滑り易い路面である場合やタイヤ摩耗が進んでいる場合にはドライバに警告することも可能となる。また、タイヤ装置１００は、車両運動制御を行うブレーキＥＣＵ２２などに路面状態を伝えることで、危険を回避するための車両運動制御が行われるようにする。例えば、凍結時には、ドライ路の場合と比較してブレーキ操作量に対して発生させられる制動力が弱められるようにすることで、路面μが低いときに対応じた車両運動制御となるようにする。具体的には、タイヤ側装置１および受信機２１は、以下のように構成されている。

【0014】

タイヤ側装置１は、図２に示すように、加速度取得部１０、制御部１１およびデータ通信部１２を備えた構成とされ、図３に示されるように、タイヤ３のトレッド３１の裏面側に設けられる。

【0015】

加速度取得部１０は、タイヤ３に加わる振動を検出するための振動検出部を構成するものである。例えば、加速度取得部１０は、加速度センサによって構成される。加速度取得部１０が加速度センサとされる場合、加速度取得部１０は、タイヤ３が回転する際にタイヤ側装置１が描く円軌道に対して接する方向、つまり図３中の矢印Ｘで示すタイヤ接線方向の振動に応じた検出信号として、加速度の検出信号を出力する。より詳しくは、加速度取得部１０は、矢印Ｘで示す二方向のうちの一方向を正、反対方向を負とする出力電圧などを検出信号として発生させる。例えば、加速度取得部１０は、タイヤ３が１回転するよりも短い周期に設定される所定のサンプリング周期ごとに加速度検出を行い、それを検出信号として出力している。なお、加速度取得部１０の検出信号は、出力電圧もしくは出力電流として表されるが、ここでは出力電圧として表される場合を例に挙げる。

【0016】

制御部１１は、第１制御部に相当し、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えたマイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムに従って上記した処理を行う部分である。そして、制御部１１は、それらの処理を行う機能部として特徴量抽出部１１ａ、特徴量保存部１１ｂ、変化判定部１１ｃを備えた構成とされている。

【0017】

特徴量抽出部１１ａは、加速度取得部１０が出力する検出信号をタイヤ接線方向の振動データを表す検出信号として用いて、この検出信号を処理することで、タイヤ振動の特徴量を抽出する。本実施形態の場合、タイヤ３の加速度（以下、タイヤＧという）の検出信号を信号処理することで、タイヤＧの特徴量を抽出する。また、特徴量抽出部１１ａは、変化判定部１１ｃを介して、抽出した特徴量を含むデータを路面データとしてデータ通信部１２に伝える。なお、ここでいう特徴量の詳細については後で説明する。

【0018】

特徴量保存部１１ｂは、タイヤ３の１回転前に特徴量抽出部１１ａで抽出された特徴量（以下、前回特徴量という）を保存している。タイヤ３が１回転したことについては後述する手法によって確認できることから、タイヤ３が１回転するごとに、１回転分の特徴量を保存している。なお、タイヤ３の１回転分の特徴量については、タイヤ３が１回転するごとにデータ更新するようにしても良いし、複数回転分をストックしておき、タイヤ３が１回転するごとに最も古いデータを消去するようにしても良い。ただし、タイヤ３内での制御部１１の省メモリ化の観点からは、ストックするデータ量を少なくすることが好ましいため、タイヤ３が１回転するごとにデータ更新するのが好ましい。

【0019】

変化判定部１１ｃは、路面状態の変化の有無を判定したり、路面データをデータ通信部に伝えたりする部分である。路面状態の変化の有無については、変化判定部１１ｃは、タイヤ３の今回の回転時に特徴量抽出部１１ａが抽出した特徴量（以下、今回特徴量という）と、特徴量保存部１１ｂに保存されているタイヤ３の前回特徴量とに基づいて判定している。この判定の詳細については後述する。そして、路面状態の変化が有ったと判定すると、路面データをデータ通信部１２に伝える。また、路面状態の変化が無かったと判定すると、路面データをデータ通信部１２に伝えないようにする。

【0020】

データ通信部１２は、第１データ通信部を構成する部分であり、例えば、変化判定部１１ｃから路面データが伝えられると、そのタイミングで今回特徴量を含む路面データの送信を行う。すなわち、路面状態の変化時にのみ路面データを送信するようになっている。

【0021】

一方、受信機２１は、図２に示すように、データ通信部２４と制御部２５とを有した構成とされている。

【0022】

データ通信部２４は、第２データ通信部を構成する部分であり、タイヤ側装置１のデータ通信部１２より送信された今回特徴量を含む路面データを受信し、制御部２５に伝える役割を果たす。

【0023】

制御部２５は、第２制御部に相当し、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えたマイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムに従って各種処理を行っている。そして、制御部２５は、各種処理を行う機能部としてサポートベクタ保存部２５ａ、類似度演算部２５ｂ、路面判別部２５ｃ、積分演算部２５ｄおよび摩耗判定部２５ｅを備えている。

【0024】

サポートベクタ保存部２５ａは、路面の種類ごとにサポートベクタを記憶して保存している。サポートベクタは、手本となる特徴量のことであり、例えばサポートベクタマシンを用いた学習によって得ている。タイヤ側装置１を備えた車両を実験的に路面の種類別に走行させ、そのときに特徴量抽出部１１ａで抽出した特徴量を所定のタイヤ回転数分学習し、その中から典型的な特徴量を所定数分抽出したものがサポートベクタとされる。例えば、路面の種類別に、１００万回転分の特徴量を学習し、その中から１００回転分の典型的な特徴量を抽出したものをサポートベクタとしている。

【0025】

類似度演算部２５ｂは、タイヤ側装置１より送られてきた今回特徴量と、サポートベクタ保存部２５ａに保存された路面の種類別のサポートベクタとを比較することで、類似度を算出する。類似度は、路面の種類ごとのサポートベクタとの類似している度合いを示しており、類似度が高いほど似ていることを示している。この類似度の詳細については後述する。

【0026】

路面判別部２５ｃは、類似度演算部２５ｂで演算された類似度を用いて路面状態を判別する。例えば、今回特徴量を路面の種類別のサポートベクタと対比して、類似度が最も高い値となったサポートベクタの路面を現在の走行路面と判別している。

【0027】

積分演算部２５ｄは、路面データの中から所定の周波数帯域の成分を含む特徴量の積分値を算出する。後述するように、路面データに含まれる特徴量は、加速度取得部１０の検出信号を所定の時間幅Ｔの時間窓毎の区画に分割して、各区画で周波数解析を行うことで抽出される。このため、抽出した特徴量の中に所定の周波数帯域の成分の特徴量が含まれている。この所定の周波数帯域の成分の特徴量を抽出し、それを足し合わせることで、所定の周波数帯域の特徴量の積分値を算出することができる。

【0028】

摩耗判定部２５ｅは、積分演算部２５ｄで算出した特徴量の積分値に基づいて、タイヤ摩耗量を検出する。特徴量の積分値はタイヤ摩耗量に応じて変化し、タイヤ摩耗量が多くなるほど積分値が小さくなるという特性を有している。このため、特徴量の積分値に基づいて、タイヤ摩耗量を検出することができる。

【0029】

また、制御部２５は、路面状態の判別やタイヤ摩耗量の検出を行うと、その路面状態やタイヤ摩耗量に関する情報を報知装置２３に伝え、必要に応じて報知装置２３より路面状態やタイヤ摩耗量をドライバに伝える。これにより、ドライバは路面状態に対応した運転を心掛けるようになるし、タイヤ摩耗量が多ければタイヤ交換を行うなどにより、車両の危険性を回避することが可能となる。例えば、報知装置２３を通じて判別された路面状態を常に表示するようにしても良いし、判別された路面状態がウェット路や凍結路等のように運転をより慎重に行う必要があるときにのみ路面状態を表示してドライバに警告するようにしても良い。同様に、タイヤ摩耗量についても報知装置２３を通じて常に表示するようにしても良いし、タイヤ摩耗量が多い場合にのみタイヤ摩耗量を表示したり、タイヤ交換を促す表示を行うようにしても良い。

【0030】

また、受信機２１からブレーキＥＣＵ２２などの車両運動制御を実行するためのＥＣＵに対して路面状態を伝えており、伝えられた路面状態に基づいて車両運動制御が実行されるようにしている。

【0031】

なお、ブレーキＥＣＵ２２は、様々なブレーキ制御を行う制動制御装置を構成するものである。具体的には、ブレーキＥＣＵ２２は、ブレーキ液圧制御用のアクチュエータを駆動することでホイールシリンダ圧を増減して制動力を制御する。また、ブレーキＥＣＵ２２は、各車輪の制動力を独立して制御することもできる。このブレーキＥＣＵ２２により、受信機２１から路面状態が伝えられると、それに基づいて車両運動制御として制動力の制御を行っている。例えば、ブレーキＥＣＵ２２は、伝えられた路面状態が凍結路であることを示していた場合、ドライ路面と比較して、ドライバによるブレーキ操作量に対して発生させる制動力を弱めるようにする。これにより、車輪スリップを抑制でき、車両の危険性を回避することが可能となる。

【0032】

また、報知装置２３は、例えばメータ表示器などで構成され、ドライバに対して路面状態やタイヤ摩耗状態を報知する際に用いられる。報知装置２３をメータ表示器で構成する場合、ドライバが車両の運転中に視認可能な場所に配置され、例えば車両におけるインストルメントパネル内に設置される。メータ表示器は、受信機２１から路面状態やタイヤ摩耗状態が伝えられると、その路面状態やタイヤ摩耗状態が把握できる態様で表示を行うことで、視覚的にドライバに対して路面状態やタイヤ摩耗状態を報知することができる。

【0033】

なお、報知装置２３をブザーや音声案内装置などで構成することもできる。その場合、報知装置２３は、ブザー音や音声案内によって、聴覚的にドライバに対して路面状態やタイヤ摩耗状態を報知することができる。また、視覚的な報知を行う報知装置２３としてメータ表示器を例に挙げたが、ヘッドアップディスプレイなどの情報表示を行う表示器によって報知装置２３を構成しても良い。

【0034】

以上のようにして、本実施形態にかかるタイヤ装置１００が構成されている。なお、車体側システム２を構成する各部は、例えばＣＡＮ（Controller Area Networkの略）通信などによる車内ＬＡＮ（Local Area Networkの略）を通じて接続されている。このため、車内ＬＡＮを通じて各部が互いに情報伝達できるようになっている。

【0035】

次に、上記した特徴量抽出部１１ａで抽出する特徴量や、変化判定部１１ｃによる路面状態の変化の判定の詳細について説明する。

【0036】

まず、特徴量抽出部１１ａで抽出する特徴量について説明する。ここでいう特徴量とは、加速度取得部１０が取得したタイヤ３に加わる振動の特徴を示す量であり、例えば特徴ベクトルとして表される。

【0037】

タイヤ回転時における加速度取得部１０の検出信号の出力電圧波形は、例えば図４に示す波形となる。この図に示されるように、タイヤ３の回転に伴ってトレッド３１のうち加速度取得部１０の配置箇所と対応する部分が接地し始めた接地開始時に、加速度取得部１０の出力電圧が極大値をとる。以下、この加速度取得部１０の出力電圧が極大値をとる接地開始時のピーク値を第１ピーク値という。さらに、図４に示されるように、タイヤ３の回転に伴ってトレッド３１のうち加速度取得部１０の配置箇所と対応する部分が接地していた状態から接地しなくなる接地終了時に、加速度取得部１０の出力電圧が極小値をとる。以下、この加速度取得部１０の出力電圧が極小値をとる接地終了時のピーク値を第２ピーク値という。

【0038】

加速度取得部１０の出力電圧が上記のようなタイミングでピーク値をとるのは、以下の理由による。すなわち、タイヤ３の回転に伴ってトレッド３１のうち加速度取得部１０の配置箇所と対応する部分が接地する際、加速度取得部１０の近傍においてタイヤ３のうちそれまで略円筒面であった部分が押圧されて平面状に変形する。このときの衝撃を受けることで、加速度取得部１０の出力電圧が第１ピーク値をとる。また、タイヤ３の回転に伴ってトレッド３１のうち加速度取得部１０の配置箇所と対応する部分が接地面から離れる際には、加速度取得部１０の近傍においてタイヤ３は押圧が解放されて平面状から略円筒状に戻る。このタイヤ３の形状が元に戻るときの衝撃を受けることで、加速度取得部１０の出力電圧が第２ピーク値をとる。このようにして、加速度取得部１０の出力電圧が接地開始時と接地終了時でそれぞれ第１、第２ピーク値をとるのである。また、タイヤ３が押圧される際の衝撃の方向と、押圧から開放される際の衝撃の方向は逆方向であるため、出力電圧の符号も逆方向となる。

【0039】

ここで、タイヤトレッド３１のうち加速度取得部１０の配置箇所と対応する部分が路面に接地した瞬間を「踏み込み領域」、路面から離れる瞬間を「蹴り出し領域」とする。「踏み込み領域」には、第１ピーク値となるタイミングが含まれ、「蹴り出し領域」には、第２ピーク値となるタイミングが含まれる。また、踏み込み領域の前を「踏み込み前領域」、踏み込み領域から蹴り出し領域までの領域、つまりタイヤトレッド３１のうち加速度取得部１０の配置箇所と対応する部分が接地中の領域を「蹴り出し前領域」、蹴り出し領域後を「蹴り出し後領域」とする。このように、タイヤトレッド３１のうち加速度取得部１０の配置箇所と対応する部分が接地する期間およびその前後を５つの領域に区画することができる。なお、図４中では、検出信号のうちの「踏み込み前領域」、「踏み込み領域」、「蹴り出し前領域」、「蹴り出し領域」、「蹴り出し後領域」を順に５つの領域Ｒ１～Ｒ５として示してある。

【0040】

路面状態に応じて、区画した各領域でタイヤ３に生じる振動が変動し、加速度取得部１０の検出信号が変化することから、各領域での加速度取得部１０の検出信号を周波数解析することで、車両の走行路面における路面状態を検出する。例えば、圧雪路のような滑り易い路面状態では蹴り出し時の剪断力が低下するため、蹴り出し領域Ｒ４や蹴り出し後領域Ｒ５において、１ｋＨｚ～４ｋＨｚ帯域から選択される帯域値が小さくなる。このように、路面状態に応じて加速度取得部１０の検出信号の各周波数成分が変化することから、検出信号の周波数解析に基づいて路面状態を判定することが可能になる。

【0041】

このため、特徴量抽出部１１ａは、連続した時間軸波形となっているタイヤ３の１回転分の加速度取得部１０の検出信号を、図５に示すように所定の時間幅Ｔの時間窓毎に複数の区画に分割し、各区画で周波数解析を行うことで特徴量を抽出している。具体的には、各区画で周波数解析を行うことで、各周波数帯域でのパワースペクトル値、つまり特定周波数帯域の振動レベルを求め、このパワースペクトル値を特徴量としている。

【0042】

なお、時間幅Ｔの時間窓で分割された区画の数は車速に応じて、より詳しくはタイヤ３の回転速度に応じて変動する値である。以下の説明では、タイヤ１回転分の区画数をｎ（ただし、ｎは自然数）としている。

【0043】

例えば、各区画それぞれの検出信号を複数の特定周波数帯域のフィルタ、例えば０～１ｋＨｚ、１～２ｋＨｚ、２～３ｋＨｚ、３～４ｋＨｚ、４～５ｋＨｚの５つのバンドパスフィルタに通して得られたパワースペクトル値を特徴量としている。この特徴量は、特徴ベクトルと呼ばれるもので、ある区画ｉ（ただし、ｉは１≦ｉ≦ｎの自然数）の特徴ベクトルＸｉは、各特定周波数帯域のパワースペクトル値をａ_ｉｋで示すと、これを要素とする行列として、次式のように表される。

【0044】

【数1】

なお、パワースペクトル値ａ_ｉｋにおけるｋは、特定周波数帯域の数、つまりバンドパスフィルタの数であり、上記のように０～５ｋＨｚの帯域を５つに分ける場合、ｋ＝１～５となる。そして、全区画１～ｎの特徴ベクトルＸ１～Ｘｎを総括して示した行列式Ｘは、次式となる。

【0045】

【数2】

この行列式Ｘがタイヤ１回転分の特徴量を表した式となる。特徴量抽出部１１ａでは、この行列式Ｘで表される特徴量を加速度取得部１０の検出信号を周波数解析することによって抽出している。

【0046】

続いて、変化判定部１１ｃによる路面状態の変化の判定について説明する。この判定は、特徴量抽出部１１ａが抽出した今回特徴量と、特徴量保存部１１ｂに保存された前回特徴量とを用いて類似度を算出することで行われる。

【0047】

上記したように特徴量を表す行列式Ｘについて、今回特徴量の行列式をＸ（ｒ）、前回特徴量の行列式をＸ（ｒ－１）とし、それぞれの行列式の各要素となるパワースペクトル値ａ_ｉｋをａ（ｒ）_ｉｋ，ａ（ｒ－１）_ｉｋで表すとする。その場合、今回特徴量の行列式Ｘ（ｒ）と前回特徴量の行列式Ｘ（ｒ－１）は、それぞれ次のように表される。

【0048】

【数3】

【0049】

【数4】

類似度は、２つの行列式で示される特徴量同士の似ている度合いを示しており、類似度が高いほどより似ていることを意味している。本実施形態の場合、変化判定部１１ｃは、カーネル法を用いて類似度を求め、その類似度に基づいて路面状態の変化の判定を行う。ここでは、タイヤ３の今回の回転時の行列式Ｘ（ｒ）と１回転前の行列式をＸ（ｒ－１）の内積、換言すれば特徴空間内において所定の時間幅Ｔの時間窓毎で分割した区画同士の特徴ベクトルＸｉが示す座標間の距離を算出し、それを類似度として用いている。

【0050】

例えば、図６に示すように、加速度取得部１０の検出信号の時間軸波形について、タイヤ３の今回の回転時の時間軸波形と１回転前のときの時間軸波形それぞれを所定の時間幅Ｔの時間窓で各区画に分割する。図示例の場合、各時間軸波形を５つの区画に分割しているため、ｎ＝５となり、ｉは、１≦ｉ≦５で表される。ここで、図中に示したように、今回の回転時の各区画の特徴ベクトルＸｉをＸｉ（ｒ）、１回転前のときの各区画の特徴ベクトルをＸｉ（ｒ－１）とする。その場合、各区画の特徴ベクトルＸｉが示す座標間の距離Ｋ_ｙｚについては、今回の回転時の各区画の特徴ベクトルＸｉ（ｒ）を含む横の升と１回転前のときの各区画の特徴ベクトルＸｉ（ｒ－１）を含む縦の升とが交差する升のように示される。なお、距離Ｋ_ｙｚについて、ｙはＸｉ（ｒ－１）におけるｉを書き換えたものであり、ｚはＸｉ（ｒ）におけるｉを書き換えたものである。また、車速については、今回の回転時と１回転前とで大きな変化はないため、基本的には各回転時の区画数は等しくなる。

【0051】

本実施形態の場合、５つの特定周波数帯域に分けて特徴ベクトルを取得している。このため、時間軸と合わせた６次元空間において各区画の特徴ベクトルＸｉが表されることとなり、区画同士の特徴ベクトルがＸｉ示す座標間の距離は、６次元空間における座標間の距離となる。ただし、各区画の特徴ベクトルが示す座標間の距離については、特徴量同士が似ているほど小さく、似ていないほど大きくなることから、当該距離が小さいほど類似度が高く、距離が大きいほど類似度が低いことを示している。

【0052】

例えば、時分割によって区画１～ｎとされている場合、区画１同士の特徴ベクトルが示す座標間の距離Ｋ_ｙｚについては、次式で示される。

【0053】

【数5】

このようにして、時分割による区画同士の特徴ベクトルが示す座標間の距離Ｋ_ｙｚを全区画について求め、全区画分の距離Ｋ_ｙｚの総和Ｋ_{ｔｏｔａｌ}を演算し、この総和Ｋ_{ｔｏｔａｌ}が類似度に対応する値として用いている。そして、総和Ｋ_{ｔｏｔａｌ}を所定の閾値Ｔｈと比較し、総和Ｋ_{ｔｏｔａｌ}が閾値Ｔｈよりも大きければ、類似度が低く、路面状態の変化が有ったと判定し、総和Ｋ_{ｔｏｔａｌ}が閾値Ｔｈよりも小さければ、類似度が高く、路面状態の変化は無かったと判定する。

【0054】

なお、ここでは類似度に対応する値として各区画の特徴ベクトルが示す２つの座標間の距離Ｋ_ｙｚの総和Ｋ_{ｔｏｔａｌ}を用いているが、類似度を示すパラメータとして他のものを用いることもできる。例えば、類似度を示すパラメータとして、総和Ｋ_{ｔｏｔａｌ}を区画数で割って求めた距離Ｋ_ｙｚの平均値である平均距離Ｋ_ａｖｅを用いることができる。また、様々なカーネル関数を用いて類似度を求めることもできるし、特徴ベクトルのすべてを用いるのではなく、その中から類似度の低いパスを除いて類似度の演算を行うようにしても良い。

【0055】

次に、積分演算部２５ｄによる積分値の算出方法や摩耗判定部２５ｅによる摩耗判定の詳細について説明する。

【0056】

上記したように、加速度取得部１０の検出信号を複数の特定周波数帯域のフィルタに通して得られたパワースペクトル値を特徴量として算出しており、数１に示される行列として表されることになる。このため、０～１ｋＨｚ、１～２ｋＨｚ、２～３ｋＨｚ、３～４ｋＨｚ、４～５ｋＨｚの５つのバンドパスフィルタを使った場合、数２に示される行列式のうちの１行目が０～１ｋＨｚ帯域の特徴量を表し、順に各行が各周波数帯域の特徴量を示すことになる。また、１列目が複数の時間幅Ｔで分割された各区画のうちの最初の時間幅Ｔでの特徴量を示しており、順に各列が各時間幅Ｔでの特徴量を表すことになる。

【0057】

したがって、同じ行の各列の特徴量を足し合せた和は、その行に対応する周波数帯域におけるタイヤ３の１回転分の特徴量の積分値に相当する値になる。積分演算部２５ｄは、特定周波数帯域の特徴量の積分値として、特定周波数帯域と対応する行の各列の特徴量の和を算出している。ここでいう特定周波数帯域とは、特徴量にタイヤ３の摩耗状態に応じた変化が現れる高周波数帯域を意味しており、例えば１ｋＨｚ以上の周波数帯域が該当する。このため、積分演算部２５ｄは、１ｋＨｚ以上の周波数帯域の特徴量の積分値を演算している。上記した周波数帯域のバンドパスフィルタを用いた場合であれば、積分演算部２５ｄは、２行～５行目それぞれの各列の特徴量を足し合せた和の合計値を１ｋＨｚ～５ｋＨｚの周波数帯域の特徴量の積分値として演算している。

【0058】

なお、ここでは１ｋＨｚ以上の周波数帯域の全周波数帯域の特徴量の和の合計値を積分値としたが、少なくともその一部の特徴量の積分値であれば良い。すなわち、１ｋＨｚ以上のいずれか１つの周波数帯域の特徴量の和であっても良いし、複数の周波数帯域の特徴量の和の合計値であっても良い。

【0059】

ここで、タイヤ摩耗状態に応じて特徴量に変化が生じる理由およびその変化が生じるのが高周波数帯域である理由について説明する。

【0060】

タイヤ３の踏み込み領域や蹴り出し領域での振動レベルの周波数特性は、ゴムブロックを含むタイヤ３の振動特性に基づいて決まり、ゴムブロックを含むタイヤ３の固有振動周波数において振動レベルがピークとなる。そして、その固有振動周波数よりも高周波数帯ではゴムブロックによる防振効果により、振動レベルが減衰する。このゴムブロックを含むタイヤ３の固有振動周波数については、ゴムブロックの摩耗状態に応じて変化し、ゴムブロックの摩耗が進むほど増加する。

【0061】

これについて、図面を参照して説明する。図７は、タイヤ３の振動モデルを示している。タイヤ３のトレッド面３２およびゴムブロック３３のうちタイヤ側装置１に加わる振動に影響を与える部分の質量をＭｔ、バネ定数をＫｔ、ゴムブロック３３の質量をＭｂ、バネ定数をＫｂ、ダンパ減衰係数をＣとして記載してある。タイヤ３においては、路面からの入力振動に対してゴムブロック３３が防振材となることでローパスフィルタとしての役割を果たすことになる。

【0062】

タイヤ３が新品の状態においては、タイヤトレッド３１の溝が深く、ゴムブロック３３の高さが高いが、タイヤ摩耗が進むと、タイヤトレッド３１の溝が浅くなり、ゴムブロック３３の高さが低くなる。このため、タイヤ３が新品の場合と比較して、タイヤ摩耗が進んだ場合には、ゴムブロック３３の質量Ｍｂが小さくなり、バネ定数Ｋｂは大きくなる。そして、ゴムブロック３３でのローパスフィルタとしての機能が低下し、タイヤ振動の高周波成分が大きくなる。

【0063】

ここで、一般的な振動モデルは、図８のように表され、この振動モデルにおける固有振動周波数Ｆｎは、次式で表される。なお、数式１中において、ｋは振動モデルにおける防振材のバネ定数、ｍは振動源の質量である。

【0064】

【数6】

なお、バネ定数ｋは、振動モデルを構成する振動対象、本実施形態の場合はゴムブロック３３の材料で決まるヤング率に振動対象の面積を掛け算し、振動対象の厚み、換言すれば高さで割った値として定義される。

【0065】

図７に示したタイヤ３の振動モデルにおいては、質量Ｍｔが質量Ｍｂよりも十分に大きく、バネ定数Ｋｔの方がバネ定数Ｋｂよりも十分に大きくなっている。このため、実質的に質量Ｍｔおよびバネ定数Ｋｂのみを考慮して、図８に示した一般的な振動モデルと見做すことができる。つまり、数式１の質量ｍおよびバネ定数ｋを、それぞれ、図７における質量Ｍｔおよびバネ定数Ｋｂに置き換えることができる。そして、ゴムブロック３３が摩耗して高さが低くなると、それに伴って質量Ｍｂが小さくなり、バネ定数Ｋｂが大きくなる。この場合、質量Ｍｔはあまり変化せず、バネ定数Ｋｂが大きくなったことを想定すると、数式６で示される固有振動周波数Ｆｎが増加する。

【0066】

このように、タイヤ３の踏み込み領域や蹴り出し領域での振動レベルの周波数特性は、ゴムブロック３３を含むタイヤ３の振動特性に基づいて決まり、ゴムブロック３３を含むタイヤ３の固有振動周波数Ｆｎにおいて振動レベルがピークとなる。そして、この固有振動周波数Ｆｎは、ゴムブロック３３が摩耗して高さが低くなるほど増加する。例えば図９に示すようにタイヤ３が新品で溝深さが８ｍｍの場合には固有振動周波数Ｆｎが１．０ｋＨｚ、タイヤ３が摩耗して溝深さが１．６ｍｍの場合には固有振動周波数Ｆｎが１．５ｋＨｚとなった。この固有振動周波数Ｆｎは、タイヤ３の材質などによって異なった値になるが、タイヤ３の材質にかかわらず、タイヤ３が摩耗するほど固有振動周波数Ｆｎが増加する。

【0067】

したがって、タイヤ３の交換目安となる溝深さを決めておき、タイヤ３の溝深さが交換目安になったときの固有振動周波数Ｆｎを特定周波数とし、それ以上の周波数帯を特定周波数帯域として、その特定周波数帯域の特徴量の積分値を演算するようにしている。例えば、タイヤ３の交換推奨溝深さが３．０ｍｍとされており、その深さをタイヤ３の交換目安となる溝深さとする場合には、例えば１．０ｋＨｚ以上の高周波数帯域の特徴量の微分値を演算すれば良いことを確認している。

【0068】

このように、タイヤ摩耗状態に応じてタイヤ３の振動レベルの周波数特性が変わるためタイヤ摩耗状態に応じて特徴量に変化が生じる。また、タイヤ３の固有振動周波数を加味した高周波数帯域において特に特徴量の変化が現れる。したがって、積分演算部２５ｄにて、高周波数帯域での特徴量の積分値を演算している。

【0069】

続いて、本実施形態にかかるタイヤ装置１００の作動について、図１０を参照して説明する。

【0070】

各車輪のタイヤ側装置１では、制御部１１にて、図１０に示すデータ送信処理を実行している。この処理は、所定の制御周期ごとに実行される。

【0071】

まず、ステップＳ１００では、加速度取得部１０の検出信号の入力処理を行う。この処理は、続くステップＳ１１０において、タイヤ３が１回転するまでの期間継続される。そして、加速度取得部１０の検出信号をタイヤ１回転分入力すると、その後のステップＳ１２０に進み、入力したタイヤ１回転分の加速度取得部１０の検出信号の時間軸波形の特徴量を抽出する。以上のステップＳ１００～Ｓ１２０の処理は、特徴量抽出部１１ａによって行われる。

【0072】

なお、タイヤ３が１回転したことについては、加速度取得部１０の検出信号の時間軸波形に基づいて判定している。すなわち、検出信号は図４に示した時間軸波形を描くことから、検出信号の第１ピーク値や第２ピーク値を確認することでタイヤ３の１回転を把握することができる。

【0073】

また、路面状態が検出信号の時間軸波形の変化として特に現れるのが、「踏み込み領域」、「蹴り出し前領域」、「蹴り出し領域」を含めたその前後の期間である。このため、この期間中のデータが入力されていれば良く、必ずしもタイヤ１回転中における加速度取得部１０の検出信号すべてのデータを入力していなくても良い。例えば、「踏み込み前領域」や「蹴り出し後領域」については、「踏み込み領域」の近傍や「蹴り出し領域」の近傍のデータがあれば良い。このため、加速度取得部１０の検出信号のうちの振動レベルが閾値よりも小さくなる領域については、「踏み込み前領域」や「蹴り出し後領域」の中でも路面状態の影響を受け難い期間として、検出信号の入力を行わないようにしても良い。

【0074】

また、ステップＳ１２０で行う特徴量の抽出については、上述した通りの手法によって行っている。

【0075】

この後、ステップＳ１３０に進み、今回特徴量と前回特徴量とに基づいて、上述した手法によって類似度を求め、例えば類似度を閾値Ｔｈと比較することで、路面状態の変化が有ったか否かを判定する。この処理は、変化判定部１１ｃによって実行されるもので、特徴量抽出部１１ａで抽出した今回特徴量と、後述するステップＳ１５０において特徴量保存部１１ｂに保存された前回特徴量とに基づいて実行される。

【0076】

そして、ステップＳ１３０で肯定判定されると、ステップＳ１４０においてデータ送信を実行すべく、変化判定部１１ｃより今回特徴量を含む路面データをデータ通信部１２に伝える。これにより、データ通信部１２より、今回特徴量を含む路面データが送信される。このように、路面状態の変化が有った時にのみデータ通信部１２から今回特徴量を含む路面データが送信されるようにしてあり、路面状態の変化が無かったときにはデータ送信が行われないようにしている。このため、通信頻度を低下させることが可能となり、タイヤ３内の制御部１１の省電力化を実現することが可能となる。

【0077】

最後に、ステップＳ１５０に進み、今回特徴量を前回特徴量として特徴量保存部１１ｂに保存して、処理を終了する。

【0078】

一方、受信機２１では、制御部２５にて、図１１に示す路面状態判別および摩耗検出処理を行う。この処理は、図示しないイグニッションスイッチなどの車両の始動スイッチがオンされると、所定の制御周期ごとに実行される。

【0079】

まず、ステップＳ２００では、データ受信処理が行われる。この処理は、データ通信部２４が路面データを受信したときに、その路面データを制御部２５が取り込むことによって行われる。データ通信部２４がデータ受信を行っていないときには、制御部２５は何も路面データを取り込むことなく本処理を終えることになる。

【0080】

この後、ステップＳ２１０に進み、データ受信が有ったか否かを判定し、受信していた場合にはステップＳ２２０に進み、受信していなければ受信するまでステップＳ２００、Ｓ２１０の処理が繰り返される。

【0081】

そして、ステップＳ２２０に進み、路面状態の判別を行う。路面状態の判別については、受信した路面データに含まれる今回特徴量と、サポートベクタ保存部２５ａに保存された路面の種類別のサポートベクタとを比較することで、路面状態を判別する。例えば、今回特徴量と路面の種類別の全サポートベクタとの類似度を求め、最も類似度が高かったサポートベクタの路面を現在の走行路面と判別している。このときの類似度の演算については、図１０のステップＳ１３０において今回特徴量と前回特徴量との類似度の演算と同じ手法を用いれば良い。

【0082】

その後、ステップＳ２３０に進み、摩耗検出が行われる。摩耗検出については、上記したように、積分演算部２５ｄにおいて数２で示された特定周波数帯域の特徴量の和を積分値として算出したのち、例えばその積分値を判定閾値と比較することで行われる。例えば、タイヤ３の摩耗量に相当する溝深さと積分値との関係は図１２のように表されることから、タイヤ３の交換目安となる溝深さのときの積分値を判定閾値として設定しておく。そして、積分演算部２５ｄで演算された積分値が判定閾値と以下になったときに、タイヤ摩耗が生じていることを検出する。

【0083】

以上説明したようにして、本実施形態にかかるタイヤ装置１００により、車両の走行路面の路面状態を判別したりタイヤ摩耗状態を検出したりしている。そして、路面状態を判別するための路面データを用い、路面データ中における特定周波数帯域の特徴量の和を積分値として用いてタイヤ摩耗状態を検出している。これにより、タイヤ摩耗状態の検出のためのみにデータ送信を行ったりする必要がなくなる。したがって、タイヤ側装置１にタイヤ摩耗状態の検出のためのアルゴリズムを実装しなくても済み、サンプリング、保存、各種演算処理を最小限に抑えて省電力、省メモリ化することが可能となる。よって、路面状態判別とタイヤ摩耗状態の検出を行えるようにしつつ、より省電力、省メモリ化を実現することができるタイヤ装置１００にできる。

【0084】

また、路面状態の判別を行うに際し、タイヤ側装置１からの今回特徴量を含む路面データの送信が路面状態の変化タイミングのみとなるようにしている。このため、通信頻度を低下させることが可能となり、さらにタイヤ３内の制御部１１の省電力化を実現することが可能となる。

【0085】

なお、タイヤ摩耗状態の検出については、高頻度に行う必要は無く、車両を走行させる際に１回、例えば起動スイッチがオンされている期間中に１回実施するだけでも構わない。このため、路面状態の判別を行うための路面データを使用してタイヤ摩耗状態を検出すれば、タイヤ摩耗状態の検出のためだけにデータ送信を行わなくても問題無い。また、上記したように、路面状態の変化時に路面データがタイヤ側装置１から車体側システム２に送られてくるため、その度にタイヤ摩耗状態の検出も行われることになるが、タイヤ摩耗状態の検出頻度については減らしても構わない。このため、例えば起動スイッチがオンされてからタイヤ摩耗状態が検出済みであった場合には、それを示すフラグをセットするようにしておき、そのフラグがセットされていれば、ステップＳ２３０の処理が実行されないようにしても良い。

【0086】

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して車両状態を加味してタイヤ摩耗状態の検出が行えるようにするものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0087】

図１３に示すように、本実施形態のタイヤ装置１００は、車体側システム２に状態取得部２６を備えており、状態取得部２６で取得した車両情報が車内ＬＡＮを通じて制御部２５に伝えられるようにしている。そして、制御部２５では、路面判別部２５ｃが路面状態判別を行う際や摩耗判定部２５ｅがタイヤ摩耗状態を検出する際に、車両情報が加味されるようにしている。

【0088】

ここでいう車両情報とは、タイヤ摩耗状態に関係する情報を意味している。タイヤ摩耗状態に関係する情報とは、タイヤ摩耗状態の検出に影響を及ぼす情報のことであり、車速情報、加減速情報、操舵情報、路面情報、天気情報および位置情報、温度情報などが挙げられる。

【0089】

車速情報は、車両の車速を示す情報である。車速が高いほど、加速度取得部１０の検出信号が示す振動波形の振幅が大きくなる。つまり、上記した図１２に示される関係についても、タイヤ３の摩耗量が同じであっても、車速が高いと特徴量の積分値が高い値となり、車速が低いと特徴量の積分値が低い値となる。このため、車速情報に基づいて、車速が高いほど、特徴量の積分値が大きな値として算出され得ることから、車速が高いほどタイヤ摩耗状態を検出する際の判定閾値を高い値に補正したり、逆に特徴量の積分値を小さな値に補正したりすることができる。また、車速が所定速度以上であればタイヤ摩耗状態の検出を行わないようにすることもできる。

【0090】

加減速情報は、車両の加減速度を示す情報である。例えば急加速中やブレーキ中である場合には、タイヤ摩耗状態を的確に検出できない可能性がある。このため、加減速度情報に基づいて、加減速度が所定範囲内の場合にタイヤ摩耗状態を検出し、所定範囲外の場合にはタイヤ摩耗状態の検出を行わないようにすることができる。

【0091】

操舵情報は、車両における操舵輪の操舵角に関する情報である。車両が旋回中である場合には、タイヤ摩耗状態を的確に検出できない可能性がある。このため、操舵情報に基づいて、操舵角が所定範囲内の場合にタイヤ摩耗状態を検出し、所定範囲外の場合にはタイヤ摩耗状態の検出を行わないようにすることができる。

【0092】

路面情報は、車両の走行路面の状態を示す情報である。例えば、ナビゲーション装置などから得られる道路情報や位置情報から、砂利道のような凹凸路であることなどの路面状態を把握することができる。凹凸路などでは、その影響が加速度取得部１０の検出信号に現れるため、タイヤ摩耗状態の検出を的確に検出できない可能性がある。このため、路面情報に基づいて、例えばアスファルト路面のような平坦路の場合にタイヤ摩耗状態を検出し、平坦路以外ではタイヤ摩耗状態の検出を行わないようにすることができる。

【0093】

天気情報は、晴天、雨天、雪などの天候を示す情報であり、位置情報と共に用いることで、車両の走行場所における天気が特定される。例えば、晴天の場合と比較して、雨天や雪のときには路面μが低くなる傾向にあり、スリップに起因する振動成分が加速度取得部１０の検出信号に重畳されることがあり、タイヤ摩耗状態の検出を的確に検出できない可能性がある。このため、天気情報に基づいて、例えば晴天の場合にタイヤ摩耗状態を検出し、雨天や雪などの晴天以外の場合にはタイヤ摩耗状態の検出を行わないようにすることができる。

【0094】

温度情報は、外気温を示す情報である。外気温が想定温度範囲よりも高いもしくは低い場合にはタイヤ３のバネ定数の変動が大きくなり、タイヤ３の振動特性が変化するため、タイヤ摩耗状態の検出を的確に検出できない可能性がある。このため、温度情報に基づいて、所定の温度範囲内の場合にはタイヤ摩耗状態を検出し、その温度範囲外の場合にはタイヤ摩耗状態の検出を行わないようにすることができる。

【0095】

このように、車両情報を加味して、タイヤ摩耗状態の検出を行うことができる。これにより、より的確にタイヤ摩耗状態を検出することが可能となる。

【0096】

なお、ここでは、タイヤ摩耗状態の検出に車両情報を用いる場合について説明したが、路面状態の判別についても、車両情報を用いることができる。このように、路面状態の判別に車両情報を用いるようにすれば、より的確に路面状態を判別することが可能となる。

【0097】

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１、第２実施形態に対してタイヤ摩耗状態の検出の手法を変更したものであり、その他については第１、第２実施形態と同様であるため、第１、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0098】

図１４に示すように、本実施形態のタイヤ装置１００では、車体側システム２における制御部２５に初期値設定部２５ｆを備えている。

【0099】

初期値設定部２５ｆは、積分演算部２５ｄで算出された最初の積分値を初期値、つまりタイヤ３の摩耗前の状態での積分値として記憶しておくものである。例えば、車両製造後に最初に走行を行ったタイミングで検出された最初の積分値を初期値としたり、タイヤ交換時に図示しない設定用スイッチなどが押下されたときに最初に走行を行ったタイミングで検出された最初の積分値を初期値とすることができる。摩耗判定部２５ｅは、この初期値設定部２５ｆで記憶された初期値と積分演算部２５ｄで演算された特徴量の積分値との相対変化からタイヤ摩耗状態を検出する。例えば、摩耗判定部２５ｅは、初期値に対して積分演算部２５ｄで演算された特徴量の積分値が所定割合低下した場合にタイヤ摩耗が進んだと判定することができる。

【0100】

このように、初期値設定部２５ｆを備えるようにしてタイヤ３の摩耗前の積分値を初期値として記憶させ、この初期値からの積分演算部２５ｄで演算された特徴量の積分値の相対変化によってタイヤ摩耗状態の検出を行うこともできる。このようにすれば、様々な車種、タイヤ種に対応して判定閾値を設定しなくても、タイヤ摩耗状態を検出できる。

【0101】

（他の実施形態）
本開示は、上記した実施形態に準拠して記述されたが、当該実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

【0102】

例えば、上記各実施形態では、路面状態の変化時にのみタイヤ側装置１から車体側システム２に対して路面データが送信される例を挙げたが、更なる省電力化を図るためであり、他のタイミングで路面データが送信されるようにしても良い。例えば、タイヤ３が１回転または複数回転する毎に１回もしくは複数回、タイヤ側装置１から車体側システム２に路面データが送信されるようにしても良い。

【0103】

また、上記実施形態では、振動検出部を加速度取得部１０によって構成する場合を例示したが、他の振動検出を行うことができる素子、例えば圧電素子などによって振動検出部を構成することもできる。

【0104】

また、上記実施形態では、車体側システム２に備えられる受信機２１の制御部２５によって今回特徴量とサポートベクタとの類似度を求め、路面状態の判別を行うようにしている。しかしながら、これも一例を示したに過ぎず、他のＥＣＵ、例えばブレーキＥＣＵ２２の制御部によって類似度を求めたり、路面状態の判別を行うようにしても良い。

【0105】

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

【符号の説明】

【0106】

１０ 加速度取得部
１１ 制御部
１１ａ 特徴量抽出部
１１ｂ 特徴量保存部
１１ｃ 変化判定部
２１ 受信機
２５ 制御部
２５ａ サポートベクタ保存部
２５ｃ 路面判別部
２５ｃ 摩耗判定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】