JP2005138685A - タイヤ空気圧異常警報装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 空気圧の低下を確実にドライバに伝えるようにする。
【解決手段】 車両の各車輪に空気圧センサユニット２が取り付けられる。ドライバシートの座面に各車輪Ｗに対応して４つのバイブレータ３が配置される。車載ＥＣＵ１は、送受信部１１、タイヤ空気圧低下検出部１２、バイブレータ制御部１３を備えている。各空気圧センサユニット２は、一定の時間間隔で、タイヤ空気圧を検出し、車載ＥＣＵ１に送信する。車載ＥＣＵ１では、受信したタイヤ空気圧に基づいて、タイヤ空気圧の低下を検出し、低下があった場合には、異常のあった車輪Ｗに対応するバイブレータ３を起動させる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車輪に装着されたタイヤの空気圧の低下を検出し、ドライバに警報を行うタイヤ空気圧異常警報装置に関する。

従来のタイヤ空気圧異常警報装置においては、タイヤの空気圧の低下を検出した場合、ワーニングランプの点灯、モニタ画面での文字表示、ブザー音、音声案内などの伝達手段を用いて、ドライバにタイヤの異常を伝えている。
ドライバは、表示された情報がタイヤの空気圧の低下を示す情報であることを確認してタイヤの異常を認識する（特許文献１参照）。
特開２００３−２２０８１０号公報（特許請求の範囲、００１２、００１９、図１）

しかしながらここで、表示される情報は、視覚情報あるいは聴覚情報であるため、ドライバが漏れなく確認できるという保証はない。例えば高速走行または雨や雪の中の走行などのとき、ドライバは運転に集中し、ゆとりがない場合、ランプの点灯や文字表示を見落としたり、あるいは誤認したりする恐れがある。
また、ドライバは、オーディオの音量が大きいときや騒音の大きい環境では、ブザー音などの音声表示に気づかないことがあり、このような場合には、タイヤの異常は認識されないことがある。
運転環境に左右されずに、タイヤの異常をドライバに認識させる対策として、複数の異なる伝達手段を併用することが考えられるが、それでも前記のような見落としなどの悪い条件が重なると、ドライバは依然としてタイヤの異常を認識できない。

一般に、タイヤの空気圧が低下すると車両に振動が生じ、ドライバは車体やステアリングから伝わる振動を感じ取ることによって、タイヤの異常を認識することが多かった。
ところが、近年ではタイヤ構造の進歩によりタイヤ剛性が向上し、また車体やステアリングなどの剛性や耐久性も向上したことにより、タイヤの空気圧低下にともなう車両の振動が起きにくくなっている。そのため、車両からの振動のみではタイヤの異常を認識しにくく、例えば、現在の車両では、タイヤの空気圧がメーカ推奨の圧力値より３０％低下しても、感知できないことが多い。また、タイヤの空気圧が徐々に低下していく場合には、振動に対する感覚がなれてくることにより、例えば５０％低下してもまだ感知できないことがあり、その結果、タイヤの空気圧が低下したまま、走行が続けられる恐れがある。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、構成が簡単で、タイヤの空気圧低下の情報を確実にドライバに伝えられるようにしたタイヤ空気圧異常警報装置を提供することを課題とする。

請求項１記載の発明は、車両の各車輪に設けられ、当該車輪に装着されたタイヤの空気圧を検出する空気圧センサと、前記空気圧センサによって検出されたタイヤの空気圧に基づいて、タイヤの空気圧の低下を検出する異常検出手段と、前記車両のドライバに振動を与えるように車両に取り付けられた振動手段と、前記異常検出手段によってタイヤの空気圧の低下が検出された場合、前記振動手段を起動させる振動制御手段とを有することを特徴とする。
タイヤ空気圧異常警報装置では、異常検出手段が各車輪から検出されたタイヤの空気圧に基づいて、タイヤの異常を検出する。異常を検出すると、振動制御手段が振動手段を起動させドライバに振動を与える。これによってドライバは体感的にタイヤの異常を認識できる。

請求項２記載の発明は、前記振動手段が、前記車両のドライバシートに取り付けられることを特徴とする。
振動手段がドライバシートに取り付けられるので、ドライバシートに着座したドライバに直接に振動を与えることができる。

請求項３記載の発明は、前記振動手段が、各車輪に対応して前記ドライバシートの座面に複数取り付けられ、前記振動制御手段は、前記タイヤの空気圧の低下が検出された車輪に対応する振動手段を起動させることを特徴とする。
振動手段が車輪に対応してドライバシートの座面に複数取り付けられ、振動制御手段は異常があった車輪に対応する振動手段を起動させるので、どの車輪にタイヤの異常があったかをドライバに認識させることができる。
また、振動手段は車両でドライバが最も密着するドライバシートの座面に設けられているので、ドライバに振動を確実に感知させることができる。

請求項４記載の発明は、前記振動制御手段が、前記空気圧センサによって検出されたタイヤの空気圧に基づいて、タイヤの空気圧の低下量または低下速度を演算し、演算されたタイヤの空気圧の低下量または低下速度に応じて前記振動手段の振幅と振動周波数と起動インターバルとのうちの少なくとも一つを変化させることを特徴とする。
振動制御手段が、振動手段を起動させた後、空気圧の低下量または低下速度に応じて振動手段の振幅または振動周波数を変化させるので、振動パターンの変化で空気圧の低下度合いをドライバに認識させることができる。空気圧の低下の検出については、例えば標準の空気圧からある閾値まで空気圧が低下した場合に行われることや数秒間隔ごとに繰返して行われる空気圧の測定において前回値と今回値の差が大きいときに行われることなどがある。

請求項５記載の発明は、前記振動手段が、電気式振動発生器であることを特徴とする。
電気式振動発生器を用いることによって、取り付けが簡単で、低コストである。

請求項１記載の発明によれば、タイヤの空気圧が低下した場合、振動手段がドライバに振動を与えるようにしたため、ドライバは、環境に左右されず、運転に集中していても、また騒音の大きい環境でも振動を感知でき、タイヤの異常を確実に認識できる。

請求項２記載の発明によれば、振動手段をドライバシートに取り付けるようにしたため、請求項１の効果に加えて、ドライバが着座している姿勢のままで振動を感知できる。

請求項３記載の発明によれば、ドライバシートの座面に複数の振動手段を設け、異常のあった車輪に対応する振動手段を起動させるようにしたため、請求項２の効果に加えて、ドライバは振動を確実に感知でき、どの車輪に異常があったかを体感的に認識することができる。

請求項４記載の発明によれば、タイヤの空気圧の低下量または低下速度に応じて振動手段の振幅または振動周波数あるいは起動インターバルを変化させるようにしたため、請求項１ないし３の効果に加えて、ドライバは振動パターンの変化で、空気圧の低下量または低下速度などの空気圧の低下度合いを認識できる。また、空気圧の低下度合いがまだ低い初期から、振動手段を起動させるようにすることによって、ドライバはタイヤの異常を早期に認識できる効果が得られる。

請求項５記載の発明によれば、振動手段として電気式振動発生器を用いることによって、既製品を使用することが可能で、取り付けが容易で、低コストである効果が得られる。

図１は、本実施の形態に係るタイヤ空気圧異常警報装置を搭載した車両システムの構成図である。
車両Ｃは、右前車輪Ｗｆｒ、右後車輪Ｗｒｒ、および左後車輪Ｗｒｌ、左前車輪Ｗｆｌ、の４つの車輪Ｗを有する四輪乗用車である。
各車輪Ｗ（Ｗｆｒ、Ｗｒｒ、Ｗｒｌ、Ｗｆｌ）にそれぞれ対応する空気圧センサユニット２（２ｆｒ、２ｒｒ、２ｒｌ、２ｆｌ）が取り付けられている。
空気圧センサユニット２（２ｆｒ、２ｒｒ、２ｒｌ、２ｆｌ）は、それぞれの車輪Ｗ（Ｗｆｒ、Ｗｒｒ、Ｗｒｌ、Ｗｆｌ）に装着されたタイヤの空気圧およびタイヤ内の温度を検出し検出情報として無線で車輪外部へ送信する。

ドライバシート４の座面４１には、バイブレータ３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）が配置されている。
バイブレータ３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）の配置位置は、車輪Ｗ（Ｗｆｒ、Ｗｒｒ、Ｗｒｌ、Ｗｆｌ）に対応し座面４１におけるドライバの着座範囲より内側の前後左右の四箇所となっている。
バイブレータ３が、特許請求の範囲における電気式振動発生器に相当する。

図２は、車両Ｃをドライバシート側から見たときの部分側面図である。
バイブレータ３ａ、３ｂのように全てのバイブレータ３は、座面４１の表面から同じ深さのところに埋め込んだ状態で取り付けられている。したがって、ドライバ５が着座した場合は、バイブレータ３を圧迫する状態になり、各バイブレータ３からの振動を同じように感知できる。
各バイブレータ３は、図１に示すように配線３３によって車両Ｃの中央部に搭載された車載コントロールユニット（車載ＥＣＵ）１と接続されている。

車載ＥＣＵ１は、車両の左右方向に伸びる車体側アンテナ１４を備え、この車体側アンテナ１４を介して、各車輪Ｗに取り付けられた空気圧センサユニット２から送信される検出情報を受信し、受信した検出情報内の空気圧と温度の情報に基づいて、タイヤの空気圧低下をチェックして異常を判定する。異常があった場合には、異常があった車輪Ｗに対応するバイブレータ３を起動させる。

次に、タイヤ空気圧異常警報装置の動作について説明する。
図３は、タイヤ空気圧異常警報装置の構成を示すブロック図である。
タイヤ空気圧異常警報装置５０は、空気圧センサユニット２、車載ＥＣＵ１およびバイブレータ３で構成される。
空気圧センサユニット２（２ｆｒ、２ｒｒ、２ｒｌ、２ｆｌ）は、前記説明したように各車輪Ｗ内に取り付けられるものであり、その構成は、図４に示すように圧力センサ２２と温度センサ２３と送受信部２１とセンサ側アンテナ２４とを備えている。
圧力センサ２２はタイヤの空気圧を検出し、温度センサ２３はタイヤ内の温度を検出する。圧力センサ２２で検出されたタイヤの空気圧と温度センサ２３で検出されたタイヤ内の温度が検出情報として、送受信部２１によってセンサ側アンテナ２４から無線で送信される。

なお、送受信部２１は検出情報を送信する際に、どの車輪からの検出情報かを特定するため、空気圧センサユニット２の識別番号（ＩＤ）をデータとして付すようになっている。すなわち、送信される検出情報には、空気圧と温度の情報以外に、空気圧センサユニット２のＩＤ情報が含まれている。
タイヤの空気圧、タイヤ内の温度の検出および検出情報の送信は、一定の時間間隔で行われるものとする。これは、空気圧センサユニット２は外部からの電源供給なしで空気圧などの検出および送受信を行うため、内蔵バッテリをできるだけ長く使えるようにするための対策である。なお。空気圧センサユニット２の起動は、車載ＥＣＵ１によって制御されている。

各バイブレータ３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）は、前記説明したように、各車輪Ｗ（Ｗｆｒ、Ｗｒｒ、Ｗｒｌ、Ｗｆｌ）に対応してドライバシート４の座面４１に配置されている。
すなわち、バイブレータ３ａは右前車輪Ｗｆｒ、バイブレータ３ｂは右後車輪Ｗｒｒ、バイブレータ３ｃは左後車輪Ｗｒｌ、バイブレータ３ｄは左前車輪Ｗｆｌにそれぞれ対応するようになっている。

各バイブレータ３は、小型のロータ式バイブレータを使用する。
図５は、ロータ式バイブレータの構成を示す図である。
ロータ式バイブレータ３０は、モータ３１とこのモータ３１の回転軸に固定されるロータ（偏心ロータ）３２とから構成される。ロータ３２は、中心軸Ｌｗと回転中心Ｌｍが偏心量ｅだけずれている。したがって、モータ３１の駆動によってロータ３２が回転すると、モータ３１が振動を発生する。

このロータ式バイブレータ３０は、モータ３１を座面４１のクッション材に埋め込んだ状態で取り付けられる。このとき、ロータ３２が回転可能で、着座したドライバに振動を与えることができる。
このように、バイブレータ３として小型のロータ式バイブレータ３０を使用するため、図２に示すように座面４１の表面に近いところに取り付けても、ドライバに異物感を与えることはない。また、取り付けが容易で、例えば携帯電話に使用されるものを利用することもできるため、携帯電話の量産効果で、かなり低コストである効果が得られる。

車載ＥＣＵ１は、図３のように送受信部１１、タイヤ空気圧低下検出部１２およびバイブレータ制御部１３を備えている。
ここで、タイヤ空気圧低下検出部１２が特許請求の範囲における異常検出手段に相当する。バイブレータ制御部１３が特許請求の範囲における振動制御手段に相当する。
送受信部１１は、車体側アンテナ１４を介して空気圧センサユニット２から送信される検出情報を受信し、受信した検出情報はタイヤ空気圧低下検出部１２およびバイブレータ制御部１３に出力される。

タイヤ空気圧低下検出部１２は、入力された検出情報内の空気圧と温度の情報に基づいて空気圧の温度補正演算を行った上で、所定の閾値と比較して、タイヤの空気圧低下をチェックして異常を判定し、判定結果情報を生成する。生成された判定結果情報は、バイブレータ制御部１３に出力される。
バイブレータ制御部１３は、判定結果情報の入力により、どの車輪Ｗに異常があったかをチェックして、それに対応するバイブレータ３に電流を流して起動させる。その後、同じ車輪Ｗから検出情報が入力されるたびに、空気圧の低下度合いを演算して、それに対応して、バイブレータ３の振動周波数を変更して、タイヤの空気圧の低下度合いに応じた振動を行わせる。

次に、車載ＥＣＵ１での動作の流れを説明する。図６は、車載ＥＣＵ１における動作の流れを示すフローチャートである。
まず、車載ＥＣＵ１から各空気圧センサユニット２に起動信号を送信し、空気圧センサユニット２を起動させる。起動信号の送信タイミングは、例えばイグニッションスイッチがオンされた時とすることができる。これによって一定の時間間隔で、各空気圧センサユニット２から検出情報が送信される。
車載ＥＣＵ１の送受信部１１で、空気圧センサユニット２から送信された検出情報を受信する。タイヤ空気圧低下検出部１２はこの検出情報を取得する（ステップＳ１）と、検出情報に付された、空気圧センサユニット２のＩＤを抽出して図示しないメモリに記憶させる（ステップＳ２）。

タイヤ空気圧低下検出部１２では、検出情報内の空気圧と温度の情報に基づいて、タイヤの空気圧の温度補正を行う（ステップＳ３）。これによって、標準温度状態での補正空気圧Ｋ’が求められる。
その後、補正空気圧Ｋ’と所定の閾値Ｓとの比較を行って、補正空気圧Ｋ’が閾値Ｓ以下になったか否かを判定する（ステップＳ４）。
補正空気圧Ｋ’が閾値Ｓより大きい場合（ステップＳ４でＮＯの場合）は、ステップＳ１に戻り、次に送信される検出情報を取得する。
補正空気圧Ｋ’が閾値Ｓ以下の場合（ステップＳ４でＹＥＳの場合）には、タイヤの空気圧が低下したとして、異常を示す信号をバイブレータ制御部１３に出力する。
ステップＳ１、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ４が、特許請求の範囲における異常検出手段の動作を示している。

これを受けてバイブレータ制御部１３は、タイヤの異常があった車輪Ｗを特定するため、メモリに記憶されている空気圧センサユニット２のＩＤをチェックする（ステップＳ５）。
そして、空気圧センサユニット２のＩＤによって、異常のあった車輪Ｗが特定されると、その車輪Ｗに対応するバイブレータ３が起動中か否かをチェックする（ステップＳ６）。

バイブレータ３が起動中でない場合（ステップＳ６でＮＯの場合）は、駆動電流を流して起動させる（ステップＳ７）。このとき、設定された基準電流が対応のバイブレータ３に与えられる。例えば、右前車輪Ｗｆｒが異常の場合は、座面４１における右前のバイブレータ３ａが起動される。その後、ステップＳ１に戻る。
ステップＳ６で、バイブレータ３が起動中であるとチェックされた場合（ステップＳ６でＹＥＳの場合）には、補正空気圧Ｋ’と閾値Ｓとの差分値すなわち空気圧の低下量の演算を行うとともに、前回に対する補正空気圧Ｋ’の変化量を演算して空気圧の低下速度を求める（ステップＳ８）。この差分値および低下速度は、それぞれ空気圧の低下度合いを示している。

その後、バイブレータ３の振動周波数を演算する（ステップＳ９）。振動周波数の演算では、まず空気圧の低下速度をチェックし、急激でない場合は、補正空気圧Ｋ’と閾値Ｓとの差分値に基づいて振動周波数を演算する。急激である場合には、前回の補正空気圧と今回の補正空気圧の変化量から演算された空気圧の低下速度に基づいて振動周波数を演算する。なお、空気圧センサユニット２での空気圧検出は、数秒間隔で繰返して行われる。
振動周波数が演算されると、現在駆動中の振動周波数との差を演算する（ステップＳ１０）。
現在駆動中の振動周波数との差が演算されると、その差に対応した駆動電流を同バイブレータ３に追加して流し、振動周波数の変更を行う（ステップＳ１１）。その後、ステップＳ１に戻る。これによって、バイブレータ３の振動周波数が変更される。
ステップＳ５、ステップＳ６、ステップＳ７、ステップＳ８、ステップＳ９、ステップＳ１０、ステップＳ１１が、特許請求の範囲における振動制御手段の動作を示している。

以上説明した通り、本実施の形態によれば、ドライバシート４の座面４１に、各車輪Ｗと対応する４つのバイブレータ３を配置し、異常があった車輪Ｗに対応するバイブレータ３を起動させるようにしたため、タイヤの異常を振動で体感的に認識できるとともに、振動の発生場所によって、どの車輪Ｗに異常があったかを認識可能である。
そのため、運転に支障を来すことなく、タイヤの異常をドライバ５に伝えることができ、ドライバ５は、雑音の大きい環境でも、運転に集中しているときでも、タイヤの異常を確実に認識できる効果が得られる。
タイヤの異常に気づかずに走行するという状況を有効に防止することが可能になる。
また、装置としても低コストで、簡単に構成することができる。

また、空気圧の低下度合いを検出し、バイブレータ３の振動周波数を空気圧の低下度合いに応じて変化させるようにしたため、ドライバ５は振動パターンの変化で、空気圧の低下度合いを認識することもできる。
また、空気圧の低下を判断する基準としての閾値Ｓを、例えばメーカ推奨の圧力値の付近で設定するようにすれば、異常の警報を早期に行うこともできる。

なお、バイブレータ３を起動させた場合、バイブレータ制御部１３は、例えば車両Ｃに搭載されたスピーカに車両振動の擬似音信号やワーニングランプに点灯信号を出力して、視覚情報と聴覚情報を併用してタイヤの異常を伝えることもできる。この場合、例えばバイブレータ３が故障してもタイヤの異常を認識できるようになる。
もちろん、このほか、ブザー音や、モニタ画面での文字表示などを併用することも可能である。

本実施の形態では、車輪Ｗに空気圧センサユニット２を設けて直接にタイヤの空気圧を検出するセンサ方式を利用したが、タイヤの空気圧低下を検出するセンサとして、ＡＢＳ方式（アンチロックブレーキシステムからの車輪速に基づく推定検出方式）、負荷率方式、または複数の方式を取り入れたハイブリッド方式のいずれも適用することができる。
実施の形態では、バイブレータ３の配置位置をドライバシート４の座面４１としたが、これに限られるものではない。例えば、フロアにおけるドライバのフットレスト、ステアリングホイール、アームレスト、シートバック、ヘッドレスト、シートベルトバックルなどのいずれのところにも配置することができる。つまり、ドライバに振動を与えられるようなところに取り付けられればよい。

また、本実施の形態では、バイブレータ３を四つ設けたが、一つだけ設けてもよい。また、空気圧と閾値との関係で、振動周波数を変化させるようにしたが、振動周波数を変化させることは本発明の必須の用件ではなく、一定としてもよい。また振動周波数の代わりにバイブレータ３の振幅や起動インターバルを変化させてもよい。
なお、バイブレータ３として、本実施の形態では、ロータ式バイブレータ３０を用いたが、このほか、電磁式のバイブレータなども利用可能である。この場合も、前記のように振動周波数や振幅、起動インターバルを変化させて空気圧低下の度合いを認識させることができる。
起動インターバルとは、バイブレータ３を起動させては、停止させ、さらに起動させる一連の繰返しにおける起動から次の起動までの周期である。
また、車両については、四輪である必要もない。

バイブレータ３としては、タイヤの異常を警報するほか、エンジン、トランスミッションなどの異常時における警報手段として用いることもできる。この場合は、例えば振動パターンを変えてドライバによってその内容を識別できるようにするのが望ましい。

本発明に係るタイヤ空気圧異常警報装置を搭載した車両システムの構成図である。 ドライバシート側から見たときの車両の部分側面図である。 タイヤ空気圧異常警報装置の構成を示すブロック図である。 空気圧センサユニットの構成を示すブロック図である。 ロータ式バイブレータの構成を示す図である。 車載ＥＣＵにおける動作の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 車載ＥＣＵ
２ 空気圧センサユニット（空気圧センサ）
３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ） バイブレータ
４ ドライバシート
５ ドライバ
１１ 送受信部
１２ タイヤ空気圧低下検出部（異常検出手段）
１３ バイブレータ制御部（振動制御手段）
１４ 車体側アンテナ
２１ 送受信部
２２ 圧力センサ
２３ 温度センサ
２４ センサ側アンテナ
３０ ロータ式バイブレータ
３１ モータ
３２ ロータ
３３ 配線
４１ 座面
５０ タイヤ空気圧異常警報装置
Ｃ 車両
Ｋ 補正空気圧
Ｌｗ 中心軸
Ｌｍ 回転中心
Ｓ 閾値
Ｗ（Ｗｆｒ、Ｗｆｌ、Ｗｒｒ、Ｗｒｌ） 車輪

Claims (5)

1. 車両の各車輪に設けられ、当該車輪に装着されたタイヤの空気圧を検出する空気圧センサと、
   前記空気圧センサによって検出された空気圧に基づいて、タイヤの空気圧の低下を検出する異常検出手段と、
   ドライバに振動を与えるように車両に取り付けられた振動手段と、
   前記異常検出手段によってタイヤの空気圧の低下が検出された場合、前記振動手段を起動させる振動制御手段とを有することを特徴とするタイヤ空気圧異常警報装置。
2. 前記振動手段は、前記車両のドライバシートに取り付けられることを特徴とする請求項１記載のタイヤ空気圧異常警報装置。
3. 前記振動手段は、各車輪に対応して前記ドライバシートの座面に複数取り付けられ、
   前記振動制御手段は、前記タイヤの空気圧の低下が検出された車輪に対応する振動手段を起動させることを特徴とする請求項２記載のタイヤ空気圧異常警報装置。
4. 前記振動制御手段は、前記空気圧センサによって検出されたタイヤの空気圧に基づいて、タイヤの空気圧の低下量または低下速度を演算し、演算されたタイヤの空気圧の低下量または低下速度に応じて前記振動手段の振幅と振動周波数と起動インターバルとのうちの少なくとも一つを変化させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のタイヤ空気圧異常警報装置。
5. 前記振動手段は、電気式振動発生器であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか1項に記載のタイヤ空気圧異常警報装置。

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