JPH06328920A - Tire pneumatic pressure detector - Google Patents

Tire pneumatic pressure detector

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Publication number
JPH06328920A
JPH06328920A JP11960793A JP11960793A JPH06328920A JP H06328920 A JPH06328920 A JP H06328920A JP 11960793 A JP11960793 A JP 11960793A JP 11960793 A JP11960793 A JP 11960793A JP H06328920 A JPH06328920 A JP H06328920A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tire
air pressure
resonance frequency
spring constant
pneumatic pressure
Prior art date
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Pending
Application number
JP11960793A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiko Kamiya
雅彦 神谷
Takeyasu Taguchi
健康 田口
Kenji Fujiwara
健司 藤原
Toshiharu Naito
俊治 内藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
Priority to JP11960793A priority Critical patent/JPH06328920A/en
Publication of JPH06328920A publication Critical patent/JPH06328920A/en
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Abstract

PURPOSE:To detect indirectly a state of pneumatic pressure of a tire and improve accuracy by detecting the state of the tire pneumatic pressure based on resonance frequency of a tire single body extracted from signals including resonance frequency components of the tire. CONSTITUTION:Alternating current signals from pick-up coils 3a-3d of speed sensors corresponding to respective tires 1a-1d are input in ECU4 composed of a waveform arrangement circuit, ROM, RAM, etc., prescribed signal processing including waveform arrangement is performed, and resonance frequency of a tire single body is extracted. The resonance frequency changes according to spring constant of a tire and substantially the tire spring constant changes depending solely on tire pneumatic pressure so that the results of the signal processing based on the resonance frequency are input on a display part 5 and pneumatic states are informed to a driver. Therefore detection accuracy can be improved while indirectly detecting the pneumatic pressure of the tire.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、車両のタイヤの空気圧
の状態を検知するタイヤ空気圧検知装置に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tire air pressure detecting device for detecting a tire air pressure condition of a vehicle.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、タイヤの空気圧を検知する装置と
しては、タイヤの内部にタイヤ空気圧に応動する圧力応
動部材等を設け、直接的にタイヤの空気圧を検知するも
のが提案されている。しかし、直接的にタイヤの空気圧
を検知する装置では、タイヤの内部に圧力応動部材等を
設ける必要があることから構造が複雑となり、また価格
も高価となってしまうという問題があった。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a device for detecting the air pressure of a tire, there has been proposed a device in which a pressure responsive member which responds to the tire air pressure is provided inside the tire to directly detect the air pressure of the tire. However, in a device that directly detects the tire air pressure, there is a problem that the structure becomes complicated and the price becomes expensive because it is necessary to provide a pressure responsive member inside the tire.

【0003】このため、タイヤの空気圧が低下したとき
にタイヤ半径が変化する(短くなる)ことを利用して、
各車輪の車輪速度を検出する車輪速度センサの検出信号
に基づいて、車両のタイヤの空気圧を間接的に検知する
ことが提案されている。
Therefore, the fact that the tire radius changes (becomes shorter) when the tire air pressure decreases,
It has been proposed to indirectly detect the tire air pressure of a vehicle based on a detection signal of a wheel speed sensor that detects the wheel speed of each wheel.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、検出対
象であるタイヤ半径は、磨耗等による個体差があった
り、旋回,制動,発進等の走行状態の影響を受けやす
い。さらに、近年普及が著しいラジアルタイヤは、タイ
ヤ空気圧の変化によるタイヤ半径の変形量が小さい(例
えば、タイヤの空気圧が1kg/cm2 低下したとき、
タイヤ半径の変形量は約1mmである。)。このような
理由から、タイヤ半径の変形量からタイヤ空気圧の変化
を間接的に検知する方式は、検知精度が充分に確保でき
ないという問題がある。
However, the tire radius to be detected is subject to individual differences due to wear and the like, and is easily influenced by running conditions such as turning, braking and starting. Further, radial tires, which have been widely used in recent years, have a small amount of deformation of a tire radius due to a change in tire air pressure (for example, when the tire air pressure decreases by 1 kg / cm 2 ,
The amount of deformation of the tire radius is about 1 mm. ). For this reason, the method of indirectly detecting the change in the tire air pressure from the deformation amount of the tire radius has a problem that the detection accuracy cannot be sufficiently secured.

【0005】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、間接的にタイヤ空気圧を検知するとともに、その
検知精度を向上することができるタイヤ空気圧検知装置
を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a tire air pressure detecting device capable of indirectly detecting the tire air pressure and improving the detection accuracy. Is.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、車両の走行時に、タイヤの
振動周波数成分を含む信号を出力する出力手段と、前記
タイヤの振動周波数成分を含む信号からタイヤ単体の共
振周波数を抽出する抽出手段と、前記タイヤ単体の共振
周波数に基づいて、前記タイヤの空気圧の状態を検知す
る検知手段とを備えるタイヤ空気圧検知装置をその要旨
とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is an output means for outputting a signal including a vibration frequency component of a tire when the vehicle is running, and a vibration frequency of the tire. A tire air pressure detection device is provided, which includes an extraction unit that extracts a resonance frequency of a tire alone from a signal including a component, and a detection unit that detects a state of air pressure of the tire based on the resonance frequency of the tire unit. .

【0007】また請求項2記載の発明は、車両の走行時
に、タイヤの振動周波数成分を含む信号を出力する出力
手段と、前記タイヤの振動周波数成分を含む信号からタ
イヤのばね定数を推定する推定手段と、前記ばね定数に
基づいて、前記タイヤの空気圧の状態を検知する検知手
段とを備えるタイヤ空気圧検知装置をその要旨とする。
According to a second aspect of the present invention, output means for outputting a signal including a vibration frequency component of the tire when the vehicle is running, and estimation for estimating a spring constant of the tire from the signal including the vibration frequency component of the tire are provided. The gist is a tire air pressure detection device including a means and a detection means for detecting the state of the air pressure of the tire based on the spring constant.

【0008】[0008]

【作用】上記構成により、請求項1記載のタイヤ空気圧
検知装置は、タイヤの振動周波数成分を含む信号からタ
イヤ単体の共振周波数を抽出し、この抽出されたタイヤ
単体の共振周波数に基づいて、タイヤの空気圧の状態が
検知される。ここで、タイヤの空気圧が変化すると、そ
れによってタイヤのばね定数も変化する。このタイヤの
ばね定数の変化により、タイヤの振動周波数成分におけ
るタイヤ単体の共振周波数が変化するので、抽出した共
振周波数に基づき、タイヤの空気圧の状態を検知するこ
とができる。
With the above structure, the tire pressure detecting device according to claim 1 extracts the resonance frequency of the tire alone from the signal including the vibration frequency component of the tire, and based on the extracted resonance frequency of the tire alone, the tire The air pressure condition of is detected. Here, when the air pressure of the tire changes, the spring constant of the tire also changes accordingly. Since the resonance frequency of the tire alone in the vibration frequency component of the tire changes due to the change of the spring constant of the tire, it is possible to detect the tire air pressure state based on the extracted resonance frequency.

【0009】また請求項2記載のタイヤ空気圧検知装置
は、タイヤの振動周波数成分を含む信号からタイヤのば
ね定数を推定し、この推定されたタイヤのばね定数に基
づいて、タイヤの空気圧の状態が検知される。ここで、
タイヤの空気圧が変化すると、それによってタイヤのば
ね定数も変化するので、推定したばね定数に基づき、タ
イヤの空気圧の状態を検知することができる。
Further, the tire air pressure detection device according to the second aspect estimates the tire spring constant from a signal including the vibration frequency component of the tire, and based on the estimated spring constant of the tire, the tire air pressure state is determined. Detected. here,
When the tire air pressure changes, the tire spring constant also changes, so that the tire air pressure state can be detected based on the estimated spring constant.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の第1実施例を図面に基づいて
詳しく説明する。図1は、第1実施例の全体の構成を示
す構成図である。図1に示すように、車両の各タイヤ1
a〜1dに対応して車輪速度センサが設けられている。
各車輪速度センサは、歯車2a〜2d及びピックアップ
コイル3a〜3dによって構成されている。歯車2a〜
2dは、各タイヤ1a〜1dの回転軸(図示せず)に同
軸的に取り付けられており、円盤状の磁性体より成る。
ピックアップコイル3a〜3dは、これらの歯車2a〜
2dの近傍に所定の間隔を置いて取り付けられ、歯車2
a〜2d、すなわちタイヤ1a〜1dの回転速度に応じ
た周期を有する交流信号を出力する。ピックアップコイ
ル3a〜3dから出力される交流信号は、波形整形回
路,ROM,RAM等よりなる公知の電子制御装置(E
CU)4に入力され、波形整形を含む所定の信号処理が
行われる。この信号処理の結果は表示部5に入力され、
表示部5は運転者に対して各タイヤ1a〜1dの空気圧
の状態を報知する。この表示部5は、各タイヤ1a〜1
dの空気圧の状態を独立に表示しても良いし、一つの警
告ランプを設けて、いずれか一つのタイヤの空気圧が基
準空気圧よりも低下したときに点灯させて、それを警告
するようにしても良い。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing the overall configuration of the first embodiment. As shown in FIG. 1, each tire 1 of the vehicle
Wheel speed sensors are provided corresponding to a to 1d.
Each wheel speed sensor includes gears 2a to 2d and pickup coils 3a to 3d. Gear 2a ~
2d is coaxially attached to the rotating shaft (not shown) of each of the tires 1a to 1d, and is made of a disk-shaped magnetic body.
The pickup coils 3a to 3d have the gears 2a to 3d.
The gear 2 is attached at a predetermined distance in the vicinity of 2d.
a to 2d, that is, an AC signal having a cycle corresponding to the rotation speeds of the tires 1a to 1d is output. The AC signal output from the pickup coils 3a to 3d is a known electronic control unit (E) including a waveform shaping circuit, ROM, RAM and the like.
It is input to the CU) 4 and predetermined signal processing including waveform shaping is performed. The result of this signal processing is input to the display unit 5,
The display unit 5 notifies the driver of the state of air pressure of each tire 1a to 1d. This display unit 5 is for each tire 1a-1
The air pressure status of d may be displayed independently, or one warning lamp may be provided to turn on the light when the air pressure of any one of the tires becomes lower than the reference air pressure to warn it. Is also good.

【0011】ここで、まず本実施例におけるタイヤ空気
圧の検知原理について説明する。車両が、例えば舗装さ
れたアスファルト路面を走行した場合、その路面表面の
微小な凹凸により加振力を受け、その力によってタイヤ
は振動する。このときの振動特性を説明する。図2
(a)に示すように、タイヤ単体に実使用状態に相当す
る荷重を作用させ、回転ドラム上に設置した突起をタイ
ヤが通過したときに、タイヤ回転軸に作用する6つの力
(図2(b)、図2(c)中、x,y,z方向の力
(F)およびx,y,z軸まわりのモーメント(M)で
あり、以下「6分力」という)をスペクトル解析すると
図3,4に示すようになる。ただし、この場合の慣性モ
ーメントは実車両状態に設定してある。
First, the principle of tire pressure detection in this embodiment will be described. When a vehicle runs on a paved asphalt road surface, for example, the tire is vibrated by the force due to the excitation force due to the minute irregularities on the road surface. The vibration characteristics at this time will be described. Figure 2
As shown in (a), when a load corresponding to an actual usage state is applied to the tire unit and the tire passes through a protrusion installed on the rotating drum, six forces acting on the tire rotation shaft (see FIG. b), the force (F) in the x, y, and z directions and the moment (M) about the x, y, and z axes in FIG. As shown in 3 and 4. However, the moment of inertia in this case is set to the actual vehicle state.

【0012】図3,4に示すように、タイヤが路面から
の入力を受けると、タイヤの車軸には、車軸(y軸)回
りのねじりモーメント(My )と車軸の前後方向力(F
x )が作用し、両者とも約40Hz付近で共振点をも
つ。ここで、タイヤ外周はスチールベルトのため剛性が
高く、接地状態で荷重が作用している点を考え合わせる
と、図5に示すねじりモーメント(My )の共振点は、
タイヤサイドウォール部の車軸(y軸)まわりのねじり
共振現象と考えることができる。この結果、路面とタイ
ヤの接地部を中心に、タイヤ進行方向(x軸方向)に前
後力が発生、この力の反力として、図4に示すように車
軸に前後方向力(Fx )が現れることになる。
As shown in FIGS. 3 and 4, when the tire receives an input from the road surface, the tire axle has a torsion moment (My) about the axle (y axis) and a longitudinal force (F) of the axle.
x) acts, and both have a resonance point near about 40 Hz. Here, considering the fact that the tire outer circumference has a high rigidity because it is a steel belt and the load is applied in the ground contact state, the resonance point of the torsion moment (My) shown in FIG.
It can be considered as a torsional resonance phenomenon around the axle (y-axis) of the tire sidewall portion. As a result, a longitudinal force is generated in the tire traveling direction (x-axis direction) centering on the road surface and the contact portion of the tire, and as a reaction force of this force, a longitudinal force (Fx) appears on the axle as shown in FIG. It will be.

【0013】一方、タイヤ空気圧が変化すると、タイヤ
のサイドウォール部のばね定数も変化するため、前記図
3,4の共振点も変化する。例えば、図5に示すよう
に、タイヤの空気圧が変化した場合には、タイヤのサイ
ドウォール部のばね定数が変化するので、前記ねじり共
振点も低下する。従って、タイヤの振動周波数を抽出す
れば、この共振周波数に基づいてタイヤの空気圧の状態
を検知することができる。
On the other hand, when the tire air pressure changes, the spring constant of the sidewall portion of the tire also changes, so the resonance points in FIGS. 3 and 4 also change. For example, as shown in FIG. 5, when the tire air pressure changes, the spring constant of the sidewall portion of the tire changes, so the torsional resonance point also decreases. Therefore, if the vibration frequency of the tire is extracted, it is possible to detect the tire air pressure state based on the resonance frequency.

【0014】そのため、本実施例では、車輪速度センサ
の検出信号から、タイヤのねじり(回転方向)共振周波
数を抽出する(以下「ねじり共振周波数」と言う)。こ
れは、図6に示すように、発明者らの詳細な検討の結
果、車輪速度センサの検出信号を周波数解析すると、図
3および図4のねじり共振周波数が検知可能であること
が判明した。更に、図6に示すように、図5と同様にタ
イヤ空気圧が低下すると、このねじり共振周波数も低下
することが明らかとなった。
Therefore, in this embodiment, the torsion (rotational direction) resonance frequency of the tire is extracted from the detection signal of the wheel speed sensor (hereinafter referred to as "torsion resonance frequency"). As shown in FIG. 6, as a result of detailed study by the inventors, it was found that the torsional resonance frequencies of FIGS. 3 and 4 can be detected by frequency analysis of the detection signal of the wheel speed sensor. Further, as shown in FIG. 6, it was revealed that the torsional resonance frequency also decreased when the tire air pressure decreased, as in FIG.

【0015】これにより、本実施例によれば、近年搭載
車両の増加しているアンチスキッド制御装置(ABS)
を備える車両等は、既に各タイヤに車輪速度センサが装
備されているため、何ら新たなセンサ類を追加しなくと
もタイヤ空気圧の検知が可能となる。また、車両の実用
範囲では、上記共振周波数の変化量はほとんどタイヤ空
気圧の変化に起因するタイヤばね定数の変化に基づくも
のであるため、例えばタイヤの磨耗等の他の要因の影響
を受けることなく安定した空気圧検知が可能となる。
As a result, according to this embodiment, the anti-skid control device (ABS), which has been increasing in the number of vehicles equipped with it in recent years,
In a vehicle or the like equipped with the above, since each wheel is already equipped with a wheel speed sensor, the tire air pressure can be detected without adding any new sensor. Further, in the practical range of the vehicle, since the amount of change in the resonance frequency is almost based on the change in the tire spring constant caused by the change in the tire pressure, it is not affected by other factors such as wear of the tire. Stable air pressure detection is possible.

【0016】図7に、ECU4が実行する処理内容を表
したフローチャートを示す。なお、ECU4は各車輪1
a〜1dに対して同様の処理を行うため、図7のフロー
チャートは1車輪に対しての処理の流れのみを示してい
る。また、これ以後の説明において、各符号の添字は省
略する。さらに、図7に示すフローチャートでは、特に
タイヤの空気圧が基準値以下に低下したことを検知し、
運転者に対して警告を行う例について示している。
FIG. 7 shows a flowchart showing the contents of processing executed by the ECU 4. It should be noted that the ECU 4 uses each wheel 1
Since the same processing is performed for a to 1d, the flowchart in FIG. 7 shows only the processing flow for one wheel. Further, in the following description, the subscripts of the respective reference numerals are omitted. Further, in the flowchart shown in FIG. 7, it is detected that the tire air pressure has dropped below the reference value,
An example of issuing a warning to the driver is shown.

【0017】図7において、ステップ100では、ピッ
クアップコイル3から出力された交流信号(図8)を波
形整形してパルス信号とした後に、そのパルス間隔をそ
の間の時間で除算することにより車輪速度vを演算す
る。この車輪速度vは、図9に示すように、通常、ねじ
り共振周波数を含む多くの高周波成分を含んでいる。ス
テップ110では、演算された車輪速度vの変動幅Δv
が基準値v0 を超えたか否かを判定する。このとき、車
輪速度vの変動幅Δvが基準値v0 を超えていると判定
されると、ステップ120に進む。ステップ120で
は、車輪速度vの変動幅Δvが基準値v0 を超えている
時間ΔTが、所定時間t0 を超えたか否かを判定する。
上記ステップ110,120での処理は、車両が走行し
ている路面が、本実施例の検知手法によってタイヤ空気
圧の検知が可能な路面か否かを判定するために行うもの
である。つまり、本実施例では、タイヤの空気圧の検知
を、タイヤの振動周波数成分に含まれる共振周波数の変
化に基づいて行う。このため、車輪速度vがある程度変
動し、かつそれが継続されなければ、上記共振周波数を
算出するための充分なデータを得ることができない。な
お、ステップ120における判定では、車輪速度vの変
動幅Δvが基準値v0 を超えた時点で所定時間Δtが設
定され、この所定時間Δt内に再び車輪速度vの変動幅
Δvが基準値v0を超えると、時間ΔTの計測が継続さ
れる。
In FIG. 7, in step 100, after the waveform of the AC signal (FIG. 8) output from the pickup coil 3 is shaped into a pulse signal, the pulse interval is divided by the time interval between the wheel speeds v. Is calculated. As shown in FIG. 9, the wheel speed v usually includes many high frequency components including the torsional resonance frequency. In step 110, the fluctuation width Δv of the calculated wheel speed v
Is greater than the reference value v 0 . At this time, if it is determined that the variation width Δv of the wheel speed v exceeds the reference value v 0 , the process proceeds to step 120. In step 120, it is determined whether or not the time period ΔT in which the fluctuation width Δv of the wheel speed v exceeds the reference value v 0 exceeds the predetermined time t 0 .
The processing in steps 110 and 120 is performed to determine whether or not the road surface on which the vehicle is traveling is a road surface on which the tire pressure can be detected by the detection method of this embodiment. That is, in the present embodiment, the tire air pressure is detected based on the change in the resonance frequency included in the tire vibration frequency component. Therefore, if the wheel speed v fluctuates to some extent and is not continued, sufficient data for calculating the resonance frequency cannot be obtained. In the determination in step 120, the predetermined time Δt is set when the fluctuation width Δv of the wheel speed v exceeds the reference value v 0, and the fluctuation width Δv of the wheel speed v is again set within the predetermined time Δt. When it exceeds 0 , the measurement of the time ΔT is continued.

【0018】ステップ110及びステップ120におい
て、ともに肯定判断されるとステップ130に進み、ど
ちらか一方において否定判断されると、ステップ100
に戻る。ステップ130では、演算された車輪速度に対
して周波数解析(例えば高速フーリエ変換(FFT))
演算を行うとともに、その演算回数Nをカウントする。
このFFT演算を行った結果の一例を図10に示す。
If both Step 110 and Step 120 are affirmatively determined, the operation proceeds to Step 130, and if either of them is negatively determined, the Step 100 is performed.
Return to. In step 130, frequency analysis (for example, fast Fourier transform (FFT)) is performed on the calculated wheel speed.
The calculation is performed and the number of times N of the calculation is counted.
FIG. 10 shows an example of the result of this FFT calculation.

【0019】図10に示すように、実際に車両が一般道
を走行して得られる車輪速度に対してFFT演算を実施
すると、非常にランダムな周波数特性となることが通常
である。これは、路面に存在する微小な凹凸の形状(大
きさや高さ)が全く不規則なためであり、従って車輪速
度データ毎にその周波数特性は変動することとなる。従
って、本実施例では、この周波数特性の変動をできるだ
け低減するために、複数回のFFT演算結果の平均値を
求める。このため、ステップ140では、ステップ13
0におけるFFT演算回数Nが所定回数n0 に達したか
否かを判定する。そして、演算回数Nが所定回数n0
達っしていないときには、さらにステップ100からス
テップ130の処理を繰り返し実行する。一方、演算回
数Nが所定回数n0 に達っしているときには、ステップ
150に進んで平均化処理を行う。この平均化処理は、
図11に示すように、各FFT演算結果の平均値を求め
るものであり、各周波数成分のゲインの平均値が算出さ
れる。このような平均化処理によって、路面によるFF
T演算結果の変動を低減することが可能となる。
As shown in FIG. 10, when the FFT calculation is performed on the wheel speed actually obtained by the vehicle traveling on a general road, it is usual that the frequency characteristic becomes extremely random. This is because the shape (size and height) of the minute unevenness existing on the road surface is completely irregular, and therefore the frequency characteristic varies for each wheel speed data. Therefore, in the present embodiment, in order to reduce the variation of the frequency characteristic as much as possible, the average value of the FFT calculation results of a plurality of times is calculated. Therefore, in step 140, step 13
It is determined whether the number of FFT operations N at 0 has reached a predetermined number n 0 . Then, when the number of calculations N has not reached the predetermined number n 0 , the processing from step 100 to step 130 is repeated. On the other hand, when the number of calculations N has reached the predetermined number n 0 , the routine proceeds to step 150, where averaging processing is performed. This averaging process is
As shown in FIG. 11, the average value of each FFT calculation result is obtained, and the average value of the gain of each frequency component is calculated. By such an averaging process, FF depending on the road surface
It is possible to reduce the fluctuation of the T calculation result.

【0020】しかし、上述の平均化処理だけでは、ノイ
ズ等によって、ねじり共振周波数のゲインが、その近辺
の周波数のゲインに比較して必ずしも最大ピーク値にな
るとは限らないという問題がある。そこで、本実施例で
は、上述の平均化処理に引き続き、ステップ160にお
いて以下の移動平均処理を実施する。この移動平均処理
は、n番目の周波数のゲインYn を以下の演算式によっ
て求めることにより実施される。
However, there is a problem that the gain of the torsional resonance frequency does not always reach the maximum peak value as compared with the gains of the frequencies in the vicinity thereof due to noise or the like only by the above averaging processing. Therefore, in the present embodiment, following the averaging process described above, the following moving average process is performed in step 160. This moving average process is performed by obtaining the gain Y n of the nth frequency by the following arithmetic expression.

【0021】[0021]

【数1】Yn =(yn+1 +Yn-1 )/2 つまり、移動平均処理では、n番目の周波数のゲインY
n が、前回の演算結果におけるn+1番目のゲインy
n+1 と既に演算されたn−1番目の周波数のゲインY
n-1 との平均値とされる。これにより、FFT演算結果
は、滑らかに変化する波形を示すことになる。この移動
平均処理により求められた演算結果を図12に示す。
## EQU1 ## Y n = (y n + 1 + Y n-1 ) / 2 That is, in the moving average processing, the gain Y of the nth frequency is obtained.
n is the (n + 1) th gain y in the previous calculation result
n + 1 and the gain Y of the n-1th frequency already calculated
It is an average value with n-1 . As a result, the FFT calculation result shows a waveform that changes smoothly. FIG. 12 shows the calculation result obtained by this moving average processing.

【0022】なお、ここでの波形処理は、上記移動平均
処理に限らず、平均化処理後のFFT演算結果に対して
ローパスフィルタ処理を施しても良いし、或いは、ステ
ップ130のFFT演算を実施する前に、車輪速度vの
微分演算を行い、その微分演算結果に対してFFT演算
を実施してもよい。次に、ステップ170では、上記移
動平均処理によりスムージングされたFFT演算結果に
基づいて、ねじり共振周波数fを算出する。そしてステ
ップ180では、予め正常なタイヤ空気圧に対応して設
定されている初期周波数f0 からの低下偏差(f0
f)を求め、この低下偏差(f0 −f)と所定偏差Δf
とを比較する。この所定偏差Δfは、正常なタイヤ空気
圧に対応する初期周波数f0 を基準として、タイヤ空気
圧の許容下限値(例えば1.4kg/m2 )に対応して
設定されている。従って、ステップ180において低下
偏差(f0 −f)が所定偏差Δfを上回ったと判定され
ると、タイヤの空気圧が許容下限値よりも低下したとみ
なして、ステップ190に進み、表示部5によって運転
者に対して警告表示を行う。
The waveform processing here is not limited to the moving average processing described above, but low-pass filter processing may be performed on the FFT calculation result after the averaging processing, or the FFT calculation of step 130 is performed. Before this, the wheel speed v may be differentially calculated, and the FFT calculation may be performed on the differential calculation result. Next, in step 170, the torsional resonance frequency f is calculated based on the FFT operation result smoothed by the moving average process. Then, in step 180, a decrease deviation (f 0 − from the initial frequency f 0 set in advance corresponding to normal tire air pressure).
f) is obtained, and the decrease deviation (f 0 −f) and the predetermined deviation Δf
Compare with. The predetermined deviation Δf is set corresponding to the allowable lower limit value of tire pressure (for example, 1.4 kg / m 2 ) with reference to the initial frequency f 0 corresponding to normal tire pressure. Therefore, if it is determined in step 180 that the decrease deviation (f 0 −f) exceeds the predetermined deviation Δf, it is considered that the tire air pressure has decreased below the allowable lower limit value, the process proceeds to step 190, and the display unit 5 operates Warning is displayed to persons.

【0023】次に第2実施例について説明する。第1実
施例では、図12に示すねじり共振周波数fk に基づい
てタイヤ空気圧を検知していたが、車輪速度信号の周波
数解析によって検知可能なタイヤ単体の共振周波数は他
にも存在し、例えば、図12の周波数f1 などがある。
これは、タイヤ単体の一次(偏心)の共振周波数(約7
0〜90HZ)であり、タイヤ空気圧により、共振周波
数が変化することは、前述した回転方向の共振周波数と
全く同様である。従って、この一次の共振周波数f1 と
タイヤ空気圧との関係からも、車輪速度信号からタイヤ
空気圧を検知することが可能となる。
Next, a second embodiment will be described. In the first embodiment, the tire air pressure is detected based on the torsion resonance frequency fk shown in FIG. 12, but there are other resonance frequencies of the tire alone that can be detected by frequency analysis of the wheel speed signal. There are frequencies f1 in FIG.
This is the primary (eccentric) resonance frequency of the tire unit (about 7
0 to 90 HZ), and that the resonance frequency changes depending on the tire air pressure is exactly the same as the resonance frequency in the rotation direction described above. Therefore, from the relationship between the primary resonance frequency f1 and the tire air pressure, it is possible to detect the tire air pressure from the wheel speed signal.

【0024】更に、図示しないが、100Hz以上にも
タイヤ単体の整数倍の共振周波数が存在しており、図7
の車輪速度演算および周波数解析演算(例えば、FFT
演算)を更に高精度とすることで、タイヤ空気圧の推定
が可能となる。次に第3実施例について説明する。車両
が、例えば舗装されたアスファルト路面を走行した場
合、その路面表面の微小な凹凸により加振力を受け、そ
の力によってタイヤは振動する。この時の振動は、前述
したように回転ドラムの突起乗り越し試験結果により、
タイヤの車軸回転方向のねじり共振現象であることは既
に説明した。本実施例の検知原理は、このねじり共振点
におけるタイヤのばね定数を推定演算し、タイヤ空気圧
を検知するようにする点を特徴とする。
Further, although not shown in the figure, there is a resonance frequency which is an integral multiple of the tire alone at 100 Hz or higher.
Wheel speed calculation and frequency analysis calculation (for example, FFT)
The tire pressure can be estimated by making the calculation) more accurate. Next, a third embodiment will be described. When a vehicle runs on a paved asphalt road surface, for example, the tire is vibrated by the force due to the excitation force due to the minute irregularities on the road surface. The vibration at this time is, as described above, based on the result of the test for passing over the protrusion of the rotating drum,
It has already been explained that this is a torsional resonance phenomenon in the tire axle rotation direction. The detection principle of the present embodiment is characterized in that the spring constant of the tire at this torsion resonance point is estimated and calculated to detect the tire air pressure.

【0025】以下、タイヤばね定数の推定演算方法につ
いて、概略を説明する。タイヤモデルを図13に示す。
図13において、タイヤ・ねじり振動の運動方程式は、
以下の式で表される。
The outline of the method for estimating and calculating the tire spring constant will be described below. The tire model is shown in FIG.
In FIG. 13, the equation of motion of tire / torsional vibration is
It is expressed by the following formula.

【0026】[0026]

【数2】 [Equation 2]

【0027】[0027]

【数3】 ここで、ω1 は図1の3a〜3dのピックアップコイル
で検出し演算される車輪速度(角速度)であり、θ1 は
その角度である。J1 はばね下回転重量部(ホイールや
アクスルシャフト等)の慣性モーメントである。kはタ
イヤのねじりばね定数であり、θ2 はタイヤ外周スチー
ルベルト部やトレッド部のねじれ角である。
[Equation 3] Here, ω1 is the wheel speed (angular speed) detected and calculated by the pickup coils 3a to 3d in FIG. 1, and θ1 is the angle. J1 is the moment of inertia of the unsprung rotating weight part (wheel, axle shaft, etc.). k is the torsion spring constant of the tire, and θ2 is the twist angle of the steel belt portion around the tire and the tread portion.

【0028】図2乃至図4ですでに説明したように、ね
じり振動モードは、車軸まわりのねじりモーメント(M
y )と車軸前後力(Fx )の両方が関係するモードであ
ることから、タイヤ外周(スチールベルトやトレッド
部)のねじれ変位はほとんど発生しないものと考えられ
る。なぜならば、タイヤ外周のねじれ変位の発生がある
ならば、ねじれモーメント(My )の反力である車軸前
後力(Fx )は発生しないばずであるとの理由による。
As already described with reference to FIGS. 2 to 4, the torsional vibration mode has a torsional moment (M
Since this is a mode in which both y) and axle longitudinal force (Fx) are related, it is considered that torsional displacement of the tire outer circumference (steel belt or tread portion) hardly occurs. The reason is that if a torsional displacement occurs on the outer circumference of the tire, the longitudinal force (Fx) of the axle, which is a reaction force of the torsional moment (My), does not occur.

【0029】これらの理由により、数2におけるθ2 は
θ2 ≒0と近似可能となるため、次式にてタイヤのねじ
りばね定数kを算出することができる。
For these reasons, θ 2 in the equation 2 can be approximated to θ 2 ≈0. Therefore, the torsion spring constant k of the tire can be calculated by the following equation.

【0030】[0030]

【数4】 ここで、ω1 はピックアップコイルにて検出可能であ
り、J1 は車両諸元で決定される値であるので、ねじり
ばね定数kは数4により演算されることになる。
[Equation 4] Here, ω1 can be detected by the pickup coil, and J1 is a value determined by the specifications of the vehicle. Therefore, the torsion spring constant k is calculated by the equation 4.

【0031】次に、ω1 の検出方法について、図14の
フローチャートに基づき説明する。ステップ220〜2
20までは、第1実施例と同様であるため説明を省略す
る。ステップ230では、ねじり共振周波数成分が抽出
可能な周波数帯に予め設定された狭帯域フィルタ(B.
P.F.)処理をステップ200にて演算された車輪速
度信号に施す。ステップ240,250では、前述の
B.P.F.で抽出された車輪速度(角速度ω1 )の微
分値および積分値を求め、ステップ260では、これら
求めた値を数4に代入することにより、ねじりばね定数
kを算出する。そして、ステップ270では、このねじ
りばね定数kが時間軸領域で変動する場合は、予め定め
られた時間内の平均値Kを求める。
Next, a method of detecting ω1 will be described with reference to the flowchart of FIG. Steps 220-2
Description up to 20 is omitted because it is the same as in the first embodiment. In step 230, a narrow band filter (B.
P. F. ) Processing is applied to the wheel speed signal calculated in step 200. In steps 240 and 250, the above B. P. F. The differential value and the integral value of the wheel speed (angular speed ω1) extracted in step (4) are calculated, and in step 260, the calculated values are substituted into equation (4) to calculate the torsion spring constant k. Then, in step 270, when the torsion spring constant k fluctuates in the time axis region, an average value K within a predetermined time is obtained.

【0032】その後、ステップ280にて、算出された
ねじりばね定数の平均値Kと基準ばね定数K0 (適性な
タイヤ空気圧に相当したばね定数)との偏差が予め設定
された値ΔKより大となった場合に、ステップ290に
進み空気圧低下警報を行う。以上説明したように、ねじ
りばね定数kを推定することによっても、第1,2実施
例と同様にタイヤの空気圧を検知することができる。
Then, in step 280, the deviation between the calculated average value K of the torsion spring constants and the reference spring constant K0 (the spring constant corresponding to an appropriate tire air pressure) becomes larger than a preset value ΔK. If so, the routine proceeds to step 290, where an air pressure drop warning is given. As described above, the tire air pressure can be detected by estimating the torsion spring constant k as in the first and second embodiments.

【0033】なお、本実施例では、ステップ270のよ
うに必ずしも平均値Kを求める必要はなく、これに代え
て所定の時間内におけるねじりばね定数kの代表値(例
えば、積分した面積でもよい)を用いてもよい。また、
ねじりばね定数を求める他の方法としては、すでに本願
出願人が先に特願平4−294622号にて出願してい
るような、タイヤ空気圧の推定方法であるばね下の上下
方向共振周波数、前後方向共振周波数や、または第1実
施例のタイヤ単体の共振周波数から間接的に求めてもよ
い。これは、共振周波数fは一般的には、次式
In this embodiment, it is not always necessary to obtain the average value K as in step 270, but instead of this, a representative value of the torsion spring constant k within a predetermined time (for example, an integrated area may be used). May be used. Also,
As another method for obtaining the torsion spring constant, an unsprung up-and-down resonance frequency, which is a method for estimating tire air pressure, which has been previously filed by the applicant of the present application in Japanese Patent Application No. 4-294622, It may be indirectly obtained from the directional resonance frequency or the resonance frequency of the tire alone of the first embodiment. This is because the resonance frequency f is

【0034】[0034]

【数5】f∝√(k/m) で表され、mは車両諸元が決まれば決定される定数であ
るため、前記関係から求めることが可能となる。さら
に、図15に示すように、ねじりばね定数の平均値Kと
タイヤ空気圧の関係との関係をマップとして記憶し、ね
じりばね定数の平均値Kを算出した後に、マップを用い
て直接タイヤ空気圧を推定するようにしてもよい。同様
にして、図16に示すように、タイヤ単体の共振周波数
とタイヤ空気圧の関係をマップとして記憶し、タイヤ単
体の共振周波数を求めた後に、マップを用いて直接タイ
ヤ空気圧を推定するようにしてもよい。なお、図15あ
るいは図16のマップを用いる方法のときには、表示部
5の表示形態を代えて、マップを用いて推定したタイヤ
空気圧を各輪毎に直接表示するようにしてもよい。
[Expression 5] f∝√ (k / m), and m is a constant that is determined when the vehicle specifications are determined, and can be obtained from the above relationship. Further, as shown in FIG. 15, the relationship between the average value K of the torsion spring constants and the relationship between the tire pressures is stored as a map, the average value K of the torsion spring constants is calculated, and then the tire pressure is directly calculated using the map. It may be estimated. Similarly, as shown in FIG. 16, the relationship between the resonance frequency of the tire alone and the tire pressure is stored as a map, the resonance frequency of the tire alone is calculated, and then the tire pressure is estimated directly using the map. Good. In the method using the map of FIG. 15 or 16, the display form of the display unit 5 may be changed and the tire pressure estimated using the map may be directly displayed for each wheel.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように請求項1記載のタイ
ヤ空気圧検知装置は、タイヤの振動周波数成分を含む信
号からタイヤ単体の共振周波数を抽出し、この抽出され
たタイヤ単体の共振周波数に基づいて、タイヤの空気圧
の状態を検知する。ここで、共振周波数は、タイヤのば
ね定数に応じて変化し、タイヤのばね定数は実質的にタ
イヤの空気圧にのみ依存して変化する。従って、タイヤ
の空気圧を間接的に検知しながら、その検知精度を向上
することが可能となる。
As described above, the tire pressure detecting device according to the first aspect of the invention extracts the resonance frequency of the tire alone from the signal including the vibration frequency component of the tire, and based on the extracted resonance frequency of the tire alone. Then, the tire air pressure state is detected. Here, the resonance frequency changes according to the spring constant of the tire, and the spring constant of the tire changes substantially only depending on the air pressure of the tire. Therefore, it is possible to improve the detection accuracy while indirectly detecting the tire air pressure.

【0036】また、請求項2記載のタイヤ空気圧検知装
置は、タイヤの振動周波数成分を含む信号からタイヤの
ばね定数を抽出し、この抽出されたばね定数に基づい
て、タイヤの空気圧の状態を検知する。タイヤのばね定
数は実質的にタイヤの空気圧にのみ依存して変化ので、
タイヤの空気圧を間接的に検知しながら、その検知精度
を向上することが可能となる。
Further, the tire pressure detecting device according to the second aspect of the invention extracts the spring constant of the tire from the signal containing the vibration frequency component of the tire and detects the state of the tire pressure based on the extracted spring constant. . Since the tire spring constant changes substantially only depending on the tire pressure,
It is possible to improve the detection accuracy while indirectly detecting the tire air pressure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例の構成を示す構成図であ
る。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a first exemplary embodiment of the present invention.

【図2】第1実施例のタイヤ空気圧の検知原理を示す説
明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the principle of tire pressure detection according to the first embodiment.

【図3】ねじりモーメントパワースペクトルと周波数の
関係を示す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between a torsion moment power spectrum and frequency.

【図4】前後力パワースペクトルと周波数の関係を示す
特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between a front-back force power spectrum and a frequency.

【図5】タイヤの空気圧の変化によるパワースペクトル
の共振周波数の変化の様子を示す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing how the resonance frequency of the power spectrum changes with changes in tire air pressure.

【図6】タイヤの空気圧の変化による車輪速パワースペ
クトルの共振周波数の変化の様子を示す特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing how the resonance frequency of the wheel speed power spectrum changes due to changes in tire air pressure.

【図7】第1実施例の電子制御装置の処理内容を示す特
性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing processing contents of the electronic control unit of the first embodiment.

【図8】車輪速度センサの出力電圧波形を示す波形図で
ある。
FIG. 8 is a waveform diagram showing an output voltage waveform of a wheel speed sensor.

【図9】車輪速度センサの検出信号に基づいて演算され
た車輪速度vの変動状態を示す波形図である。
FIG. 9 is a waveform diagram showing a variation state of a wheel speed v calculated based on a detection signal of a wheel speed sensor.

【図10】図9に示す波形の車輪速度vに対して周波数
解析演算を行った結果を示す特性図である。
10 is a characteristic diagram showing a result of performing a frequency analysis calculation on the wheel speed v having the waveform shown in FIG.

【図11】第1実施例における平均処理を説明するため
の説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating an averaging process according to the first embodiment.

【図12】第1実施例における移動平均処理を行った後
の周波数解析結果を示す特性図である。
FIG. 12 is a characteristic diagram showing a frequency analysis result after performing a moving average process in the first example.

【図13】第3実施例を説明するためのタイヤモデル図
である。
FIG. 13 is a tire model diagram for explaining the third embodiment.

【図14】第3実施例の電子制御装置の処理内容を示す
特性図である。
FIG. 14 is a characteristic diagram showing processing contents of the electronic control unit of the third embodiment.

【図15】タイヤ空気圧とねじりばね定数との関係を示
す特性図である。
FIG. 15 is a characteristic diagram showing the relationship between tire air pressure and torsion spring constant.

【図16】タイヤ空気圧とタイヤ単体の共振周波数との
関係を示す特性図である。
FIG. 16 is a characteristic diagram showing a relationship between tire pressure and a resonance frequency of a tire alone.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 タイヤ 2 歯車 3 ピックアップコイル 4 電子制御装置(ECU) 5 表示部 1 Tire 2 Gear 3 Pickup Coil 4 Electronic Control Unit (ECU) 5 Display

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内藤 俊治 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shunji Naito, 1-1, Showa-cho, Kariya city, Aichi Nihon Denso Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 車両の走行時に、タイヤの振動周波数成
分を含む信号を出力する出力手段と、 前記タイヤの振動周波数成分を含む信号からタイヤ単体
の共振周波数を抽出する抽出手段と、 前記タイヤ単体の共振周波数に基づいて、前記タイヤの
空気圧の状態を検知する検知手段とを備えることを特徴
とするタイヤ空気圧検知装置。
1. An output unit that outputs a signal including a vibration frequency component of a tire when a vehicle is running, an extraction unit that extracts a resonance frequency of a tire unit from a signal including a vibration frequency component of the tire, and the tire unit A tire air pressure detecting device for detecting the state of air pressure of the tire based on the resonance frequency of the tire.
【請求項2】 車両の走行時に、タイヤの振動周波数成
分を含む信号を出力する出力手段と、 前記タイヤの振動周波数成分を含む信号からタイヤのば
ね定数を推定する推定手段と、 前記ばね定数に基づいて、前記タイヤの空気圧の状態を
検知する検知手段とを備えることを特徴とするタイヤ空
気圧検知装置。
2. Output means for outputting a signal including a vibration frequency component of a tire when the vehicle is running, estimating means for estimating a spring constant of the tire from a signal including the vibration frequency component of the tire, and the spring constant A tire air pressure detection device comprising: a detection unit configured to detect the state of air pressure of the tire based on the above.
【請求項3】 前記出力手段は、車輪の回転速度に応じ
た信号を出力する車輪速度センサであることを特徴とす
る請求項1または2記載のタイヤ空気圧検知装置。
3. The tire air pressure detection device according to claim 1, wherein the output means is a wheel speed sensor that outputs a signal corresponding to the rotation speed of the wheel.
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