JP2004017717A

JP2004017717A - タイヤ空気圧低下検出方法および装置、ならびにタイヤ減圧判定のプログラム

Info

Publication number: JP2004017717A
Application number: JP2002173085A
Authority: JP
Inventors: Yuuji Ojiro; 尾白　祐司
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2002-06-13
Filing date: 2002-06-13
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】前輪２輪タイヤの同時減圧、後輪２輪タイヤの同時減圧または４輪タイヤの同時減圧を判定することができるタイヤ空気圧低下検出方法を提供する。
【解決手段】前記各タイヤの車輪速情報を検出する工程と、各タイヤの車輪速情報を記憶する工程と、走行中の各タイヤに駆動力が働いているかを判断する工程と、各タイヤに駆動力が働いているときの車体速度を算出する工程と、各タイヤに駆動力が働いているときのスリップ率を算出する工程と、該車体速度とスリップ率の関係を求める工程と、該関係と、予め求めておいた正常内圧時のタイヤに駆動力が働いているときの車体速度とスリップ率の関係とを比較する工程と、該２つの関係に基づいて、前輪２輪タイヤの同時減圧、後輪２輪タイヤの同時減圧または４輪タイヤの同時減圧を判定する工程とを含んでいる。
【選択図】　　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタイヤ空気圧低下検出方法および装置、ならびにタイヤ減圧判定のプログラムに関する。さらに詳しくは、前輪２輪タイヤの同時減圧、後輪２輪タイヤの同時減圧または４輪タイヤの同時減圧を判定することができるタイヤ空気圧低下検出方法および装置、ならびにタイヤ減圧判定のプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来より、車両に装着された４輪タイヤの車輪速情報からタイヤの減圧を検出するタイヤ空気圧低下検出装置（ＤＷＳ）がある。この装置は、タイヤが減圧すると正常空気圧のタイヤより外径（タイヤの動荷重半径）が減少するため、他の正常なタイヤに比べると回転速度や回転角速度が増加するという原理を用いている。たとえばタイヤの回転角速度の相対的な差から内圧低下を検出する方法（特開昭６３−３０５０１１号公報参照）では、判定値ＤＥＬとして、
ＤＥＬ＝｛（Ｆ１＋Ｆ４）／２−（Ｆ２＋Ｆ３）／２｝／｛（Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３＋Ｆ４）／４｝×１００（％）
を用いている。ここで、Ｆ１〜Ｆ４は、それぞれ前左タイヤ、前右タイヤ、後左タイヤおよび後右タイヤの回転角速度である。
【０００３】
また、各タイヤは、規格内でのばらつき（初期差異）が含まれて製造されるため、各タイヤの有効転がり半径は、すべてのタイヤがたとえ正常内圧であっても、同一とは限らない。そのため、各タイヤの回転角速度はばらつくことになる。そこで、たとえば特開平１０−２０６４６０号公報に記載される技術では、回転角速度に及ぼす有効転がり半径の差を排除するための初期補正係数を求めたのち、かかる初期補正係数を用いて各タイヤの速度を補正して、前記判定値ＤＥＬによりタイヤの減圧の判定を行なうようにしている。
【０００４】
しかしながら、この方法は４輪の対角にある回転角速度の和同士の差から減圧判定しているため、前輪２輪タイヤの同時減圧または後輪２輪タイヤの同時減圧などを判定することができない。このため、タイヤが減圧しているとわからずに、走行を続けることにより、タイヤの転がり抵抗の増加による燃費の悪化、ひいてはバーストにつながるという問題がある。
【０００５】
本発明は、叙上の事情に鑑み、前輪２輪タイヤの同時減圧、後輪２輪タイヤの同時減圧または４輪タイヤの同時減圧を判定することができるタイヤ空気圧低下検出方法および装置、ならびにタイヤ減圧判定のプログラムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のタイヤ空気圧低下検出方法は、車両に装着したタイヤから得られる車輪速情報に基づいてタイヤの空気圧低下を検出するタイヤ空気圧低下検出方法であって、前記各タイヤの車輪速情報を検出する工程と、各タイヤの車輪速情報を記憶する工程と、走行中の各タイヤに駆動力が働いているかを判断する工程と、各タイヤに駆動力が働いているときの車体速度を算出する工程と、各タイヤに駆動力が働いているときのスリップ率を算出する工程と、該車体速度とスリップ率の関係を求める工程と、該関係と、予め求めておいた正常内圧時のタイヤに駆動力が働いているときの車体速度とスリップ率の関係とを比較する工程と、該２つの関係に基づいて、前輪２輪タイヤの同時減圧、後輪２輪タイヤの同時減圧または４輪タイヤの同時減圧を判定する工程とを含むことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明のタイヤ空気圧低下検出装置は、車両に装着したタイヤから得られる車輪速情報に基づいてタイヤの空気圧低下を検出するタイヤ空気圧低下検出装置であって、前記各タイヤの車輪速情報を検出する車輪速情報検出手段と、各タイヤの車輪速情報を記憶するメモリ手段と、走行中の各タイヤに駆動力が働いているかを判断する駆動力判断手段と、各タイヤに駆動力が働いているときの車体速度を算出する第１演算手段と、各タイヤに駆動力が働いているときのスリップ率を算出する第２演算手段と、該車体速度とスリップ率の関係を求める第３演算手段と、該関係と、予め求めておいた正常内圧時のタイヤに駆動力が働いているときの車体速度とスリップ率の関係とを比較する比較手段と、該２つの関係に基づいて、前輪２輪タイヤの同時減圧、後輪２輪タイヤの同時減圧または４輪タイヤの同時減圧を判定する減圧判定手段とを備えてなることを特徴とする。
【０００８】
さらに本発明のタイヤ減圧判定のプログラムは、タイヤの空気圧低下を判定するためにコンピュータを、各タイヤの車輪速情報を記憶するメモリ手段、走行中の各タイヤに駆動力が働いているかを判断する駆動力判断手段、各タイヤに駆動力が働いているときの車体速度を算出する第１演算手段、各タイヤに駆動力が働いているときのスリップ率を算出する第２演算手段、該車体速度とスリップ率の関係を求める第３演算手段、該関係と、予め求めておいた正常内圧時のタイヤに駆動力が働いているときの車体速度とスリップ率の関係とを比較する比較手段、該２つの関係に基づいて、前輪２輪タイヤの同時減圧、後輪２輪タイヤの同時減圧または４輪タイヤの同時減圧を判定する減圧判定手段として機能させることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明のタイヤ空気圧低下検出方法および装置、ならびにタイヤ減圧判定のプログラムを説明する。
【００１０】
図１に示されるように、本発明の一実施の形態にかかわるタイヤ空気圧低下検出装置は、４輪車両に備えられた４つのタイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲ（以下、総称してＷｉという。ここで、ｉ＝１〜４、１：前左タイヤ、２：前右タイヤ、３：後左タイヤ、４：後右タイヤ）の空気圧が低下しているか否かを検出するもので、タイヤＷｉにそれぞれ関連して設けられた通常の車輪速情報検出手段１を備えている。
【００１１】
前記車輪速情報検出手段１としては、電磁ピックアップなどを用いて回転パルスを発生させてパルスの数から車輪速情報である車輪速度（回転速度）を測定する車輪速センサまたはダイナモのように回転を利用して発電を行ない、この電圧から車輪速度を測定するものを含む角速度センサなどを用いることができる。前記車輪速情報検出手段１の出力はＡＢＳなどのコンピュータである制御ユニット２に与えられる。制御ユニット２には、空気圧が低下したタイヤＷｉを知らせるための液晶表示素子、プラズマ表示素子またはＣＲＴなどで構成された表示器３、およびドライバーによって操作することができる初期化スイッチ４が接続されている。
【００１２】
制御ユニット２は、図２に示されるように、外部装置との信号の受け渡しに必要なＩ／Ｏインターフェイス２ａと、演算処理の中枢として機能するＣＰＵ２ｂと、該ＣＰＵ２ｂの制御動作プログラムが格納されたＲＯＭ２ｃと、前記ＣＰＵ２ｂが制御動作を行なう際にデータなどが一時的に書き込まれたり、その書き込まれたデータなどが読み出されるＲＡＭ２ｄと、初期値などが書き込まれるＥＥＰＲＯＭ２ｅとから構成されている。
【００１３】
前記車輪速情報検出手段１では、タイヤＷｉの回転数に対応したパルス信号（以下、車輪速パルスという）が出力される。またＣＰＵ２ｂでは、車輪速情報検出手段１から出力された車輪速パルスに基づき、所定のサンプリング周期ΔＴ（ｓｅｃ）、たとえばΔＴ＝１秒ごとに各タイヤＷｉの回転角速度Ｆ_ｉが算出される。
【００１４】
ここで、タイヤＷｉは、規格内でのばらつき（初期差異）が含まれて製造されるため、各タイヤＷｉの有効転がり半径（一回転により進んだ距離を２πで割った値）は、すべてのタイヤＷｉがたとえ正常空気圧であっても、同一とは限らない。そのため、各タイヤＷｉの回転角速度Ｆ_ｉはばらつくことになる。そこで、初期差異によるばらつきを打ち消すために補正した回転角速度Ｆ１_ｉを算出する。具体的には、
Ｆ１_１＝Ｆ_１
Ｆ１_２＝ｍＦ_２
Ｆ１_３＝Ｆ_３
Ｆ１_４＝ｎＦ_４
と補正される。前記補正係数ｍ、ｎは、たとえば車両が直線走行していることを条件として回転角速度Ｆ_ｉを算出し、この算出された回転角速度Ｆ_ｉに基づいて、ｍ＝Ｆ_１／Ｆ_２、ｎ＝Ｆ_３／Ｆ_４として得られる。そして、前記Ｆ１_ｉに基づき、各車輪のタイヤの車輪速度Ｖｉを算出する。
【００１５】
一般に、正常内圧時にタイヤに駆動力が働いている状態では、駆動輪が従動輪に比べ早く回転するため、スリップ率（駆動輪の車輪速度／従動輪の車輪速度）が増加する。
【００１６】
また、たとえば４輪同時減圧の場合も同様に、駆動力が働いた状態では、駆動輪が従動輪より早く回転しようとするため、スリップ率が増加すると考えられる。しかし、駆動輪の減圧輪では正常内圧輪に比べタイヤにグリップする力が働き、滑りにくくなる（減圧によりμ―ｓ特性の傾きが、正常内圧時より大きくなる）。このように、駆動力が働くことにより早く回転しようとする力と、減圧によるタイヤのグリップ量の増加で、回転し難くしようとする力が相殺されて正常内圧のときに比べスリップ率が減る。
【００１７】
したがって、タイヤに駆動力が働いているときの車体速度とスリップ率の関係が、正常内圧時と４輪同時減圧時では異なることから、４輪同時減圧時のタイヤの空気圧異常を判定することができる。また、同様に駆動輪の２輪同時減圧時のタイヤの空気圧異常も判定することができる。
【００１８】
そこで、本実施の形態では、前記車輪速情報検出手段１と、走行中の各タイヤＷｉに駆動力が働いているか否かを判断する駆動力判断手段と、各タイヤＷｉに駆動力が働いているときの車体速度およびスリップ率を算出する第１演算手段および第２演算手段と、該車体速度とスリップ率の関係を求める第３演算手段と、該関係と、予め求めておいた正常内圧時のタイヤに駆動力が働いているときの車体速度とスリップ率の関係とを比較する比較手段と、該２つの関係に基づいて、前輪２輪タイヤの同時減圧、後輪２輪タイヤの同時減圧または４輪タイヤの同時減圧を判定する減圧判定手段とを備えている。
【００１９】
そして、本実施の形態におけるタイヤ減圧判定のプログラムは、制御ユニット２を、前記各タイヤＷｉタイヤの空気圧低下を判定するためにコンピュータを、各タイヤの車輪速情報を記憶するメモリ手段、走行中の各タイヤに駆動力が働いているか否かを判断する駆動力判断手段、各タイヤに駆動力が働いているときの車体速度を算出する第１演算手段、各タイヤに駆動力が働いているときのスリップ率を算出する第２演算手段、該車体速度とスリップ率の関係を求める第３演算手段、該関係と、予め求めておいた正常内圧時のタイヤに駆動力が働いているときの車体速度とスリップ率の関係とを比較する比較手段、該２つの関係に基づいて、前輪２輪タイヤの同時減圧、後輪２輪タイヤの同時減圧または４輪タイヤの同時減圧を判定する減圧判定手段として機能させる。
【００２０】
前記スリップ率は、駆動輪の車輪速と従動輪の車輪速の比（駆動輪の車輪速度／従動輪の車輪速度）または差として表わすことができる。
【００２１】
また、求められた正常内圧時の車体速度とスリップ率の関係は、ＥＥＰＲＯＭに保存するなどし、車両のイグニッションキーを切っても覚えておけるようにする。タイヤ空気圧低下検出装置における減圧判定手段は、ＣＰＵ２ｂがＲＯＭ２ｃに格納された所定のプログラムに従って動作することによって、制御ユニット２によってサンプリング周期ΔＴごとに実行される。
【００２２】
また、各タイヤに駆動力が働いているか否かの判断は、車体加速度、アクセル開度、スロットル開度、ホイールトルクまたはエンジントルクの情報からも行なうことができる。
【００２３】
以下、本実施の形態のタイヤ空気圧低下検出装置の動作を一例として手順（１）〜（９）に沿って説明する。
【００２４】
（１）車両の４輪タイヤＷｉのそれぞれの車輪速度（Ｖ１_ｎ、Ｖ２_ｎ、Ｖ３_ｎ、Ｖ４_ｎ）を算出する。
たとえば、ＡＢＳセンサなどのセンサから得られた車両の各車輪タイヤＷｉのある時点の車輪速データを車輪速度Ｖ１_ｎ、Ｖ２_ｎ、Ｖ３_ｎ、Ｖ４_ｎとする。
【００２５】
（２）ついで前輪駆動の場合、ある時点の従動輪および駆動輪の平均車輪速度Ｖｆ_ｎ、Ｖｄ_ｎをつぎの式（１）、（２）により求める。
Ｖｆ_ｎ＝（Ｖ３_ｎ＋Ｖ４_ｎ）／２　　　　　　　　　　・・・（１）
Ｖｄ_ｎ＝（Ｖ１_ｎ＋Ｖ２_ｎ）／２　　　　　　　　　　・・・（２）
【００２６】
（３）ついで車両の車体速度を演算する。２輪駆動車の場合、従動輪の平均車輪速度Ｖｆ_ｎとする。
【００２７】
（４）ついで前記車両の車体加速度Ｔａｆ_ｎを演算する。
前記車体速度Ｖｆ_ｎより１つ前の車輪速データから、車体速度Ｖｆ_ｎ−１とすると、車両の車体加速度Ｔａｆ_ｎはつぎの式（３）で求められる。
Ｔａｆ_ｎ＝（Ｖｆ_ｎ−Ｖｆ_ｎ−１）／Δｔ／Ｇ　　　　・・・（３）
ここで、Δｔは車輪速データから算出される平均回転速度Ｔｆ_ｎとＴｆ_ｎ−１の時間間隔（サンプリング時間）であり、たとえば１秒である。
【００２８】
（５）ついでタイヤに駆動力が働いているか否かを判断する。たとえば前記車両の車体加速度Ｔａｆ_ｎが所定の範囲（たとえば０〜０．０３Ｇ）内にあるか否かで判断する。
ここで、車体加速度を用いて判断するのは、たとえば車体加速度を限定することでスリップ率のばらつきを抑えるためである。なお、これらの条件は走行中の速度領域によって変わることもある。この車体加速度による判断以外にも、前述したようにアクセル開度、スロットル開度、ホイールトルクまたはエンジントルクの情報からタイヤに駆動力が働いているか否かを判断することもできる。
【００２９】
（６）ついで前記駆動輪の平均車輪速度Ｖｄ_ｎと従動輪の平均車輪速度Ｖｆ_ｎの前後輪の比から、スリップ率Ｓ_ｎを、たとえばつぎの式（４）で演算し、車体速度の速度領域（たとえば１０ｋｍ／ｈ刻みの速度領域）ごとに足しこんで今までのデータを含め平均化する。
Ｓ_ｎ＝Ｖｄ_ｎ／Ｖｆ_ｎ　　　　　・・・（４）
【００３０】
（７）ついで前記速度領域ごとに所定の個数（たとえば１０個以上）のデータが溜まった車体速度領域の個数が、たとえば４つ以上あるか否かを判断する。
【００３１】
（８）ついで現在走行中の車両の車体速度とスリップ率の関係を求めるとともに、予め求めておいた正常内圧時の車体速度とスリップ率の関係と比較し、両関係が異なっているか否かを判断する。
判断の方法としては、たとえば車体速度とスリップ率の関係のデータを使って回帰曲線を求めることにより、傾きを比較する方法がある。それ以外にも、車体速度領域ごとのスリップ率の差を比較する方法またはタイヤに駆動力が働いたときのスリップ率を長時間（たとえば２時間）、車体速度領域ごとに平均し、予め求めておいた正常内圧時のスリップ率の平均値と比較する方法もある。これによって、一定速度で長時間走行した場合にも減圧判定することができる。ここで、長時間走行する理由としては、車両の登り下りでスリップ率が変化するのを相殺するためである。
【００３２】
（９）ついで前輪２輪タイヤの同時減圧、後輪２輪タイヤの同時減圧または４輪タイヤの同時減圧を判定する。
【００３３】
つぎに本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
【００３４】
実施例
車両として、正常空気圧（２．２×１０^５Ｐａ）のタイヤが装着されたＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車を用意した。前記タイヤのタイヤサイズは２１５／５０Ｒ１７である。また、車両の走行条件としては、搭乗者２名にて１時間程、一般道を走行する条件とした。正常内圧時のタイヤを装着させた車両と４輪タイヤの空気圧を３０％減圧した車両について、走行試験を実施した。
【００３５】
まず走行中４輪の車輪速度をサンプリングする。車輪の車輪速度のサンプリング時間に関し、データ数を多く、かつばらつきや測定誤差を排除するために、１秒とした。
【００３６】
そして、図３に示されるように、従動輪の平均車輪速度を車体速度としたのち、この車体速度をサンプリング時間で微分して車体加速度を求めた（ステップＳ１、Ｓ２）。
【００３７】
ついで車体加速度が所定の範囲、たとえば０〜０．０３Ｇに入っているか判定する（ステップＳ３）。所定の範囲内に入っている場合、スリップ率を求める。本実施例では、駆動輪タイヤと従動輪タイヤの車輪速度の比をスリップ率としている。ついで車体速度領域、たとえば３０ｋｍ／ｈ、６０ｋｍ／ｈ、９０ｋｍ／ｈおよび１２０ｋｍ／ｈの前後１０ｋｍ／ｈ刻みの領域ごとにスリップ率を今までのスリップ率に加え平均化する（ステップＳ４）。各速度領域に１０個以上のデータが溜まった車体速度領域の個数が４つ以上あるか否かを判断する（ステップＳ５）。４つ以上ある場合、現在走行中の車体速度とスリップ率の関係と、予め求めておいた正常内圧時に求められた車体速度とスリップ率の関係とを比較し、異なっているか否かを判断する（ステップＳ６）。判断の方法としては、車体速度とスリップ率の関係のデータを使って回帰曲線を求めることにより、傾きを比較して判断した。図４に示されるように、実車走行により求められた正常内圧時のタイヤの車体速度とスリップ率の関係ＮＴと空気圧を３０％減圧した４輪タイヤの車体速度とスリップ率の関係ＤＴから、両者の関係が異なるため、本実施例では４輪タイヤが同時に減圧していると判定することができる（ステップＳ７）。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、前輪２輪タイヤの同時減圧、後輪２輪タイヤの同時減圧または４輪タイヤの同時減圧を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のタイヤ空気圧低下検出装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１のタイヤ空気圧低下検出装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】本発明のフローチャートの一例である。
【図４】車体速度とスリップ率の関係を示す図である。
【符号の説明】
１　車輪速情報検出手段
２　制御ユニット
３　表示器
４　初期化スイッチ

Claims

車両に装着したタイヤから得られる車輪速情報に基づいてタイヤの空気圧低下を検出するタイヤ空気圧低下検出方法であって、前記各タイヤの車輪速情報を検出する工程と、各タイヤの車輪速情報を記憶する工程と、走行中の各タイヤに駆動力が働いているか否かを判断する工程と、各タイヤに駆動力が働いているときの車体速度を算出する工程と、各タイヤに駆動力が働いているときのスリップ率を算出する工程と、該車体速度とスリップ率の関係を求める工程と、該関係と、予め求めておいた、正常内圧時のタイヤに駆動力が働いているときの車体速度とスリップ率の関係とを比較する工程と、該２つの関係に基づいて、前輪２輪タイヤの同時減圧、後輪２輪タイヤの同時減圧または４輪タイヤの同時減圧を判定する工程とを含むタイヤ空気圧低下検出方法。
車両に装着したタイヤから得られる車輪速情報に基づいてタイヤの空気圧低下を検出するタイヤ空気圧低下検出装置であって、前記各タイヤの車輪速情報を検出する車輪速情報検出手段と、各タイヤの車輪速情報を記憶するメモリ手段と、走行中の各タイヤに駆動力が働いているか否かを判断する駆動力判断手段と、各タイヤに駆動力が働いているときの車体速度を算出する第１演算手段と、各タイヤに駆動力が働いているときのスリップ率を算出する第２演算手段と、該車体速度とスリップ率の関係を求める第３演算手段と、該関係と、予め求めておいた、正常内圧時のタイヤに駆動力が働いているときの車体速度とスリップ率の関係とを比較する比較手段と、該２つの関係に基づいて、前輪２輪タイヤの同時減圧、後輪２輪タイヤの同時減圧または４輪タイヤの同時減圧を判定する減圧判定手段とを備えてなるタイヤ空気圧低下検出装置。
タイヤの空気圧低下を判定するためにコンピュータを、各タイヤの車輪速情報を記憶するメモリ手段、走行中の各タイヤに駆動力が働いているか否かを判断する駆動力判断手段、各タイヤに駆動力が働いているときの車体速度を算出する第１演算手段、各タイヤに駆動力が働いているときのスリップ率を算出する第２演算手段、該車体速度とスリップ率の関係を求める第３演算手段、該関係と、予め求めておいた正常内圧時のタイヤに駆動力が働いているときの車体速度とスリップ率の関係とを比較する比較手段、該２つの関係に基づいて、前輪２輪タイヤの同時減圧、後輪２輪タイヤの同時減圧または４輪タイヤの同時減圧を判定する減圧判定手段として機能させるためのタイヤ減圧判定のプログラム。