JP2006151375A - 異常判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、タイヤの異常を高精度に判定することができる
【解決手段】本発明は、回転しているタイヤから発せられた物理量をタイヤ毎に検出する検出部２１０と、検出部２１０により検出された物理量に対応する信号から特定の信号をタイヤ毎に抽出する適応ディジタルフィルタ２２２と、適応ディジタルフィルタ２２２により抽出された２つの信号の差分の値が所定閾値を超えた場合には、タイヤが異常であると判定する判定部２３０とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤが異常であるか否か判定する異常判定装置に関する。

従来から、タイヤが異常であるか否か判定する異常判定装置が提供されている。例えば、タイヤの内圧が一定値以下である場合には、タイヤが異常であると判定し、その旨をアラーム等によりドライバーに報知する異常判定装置が提供されている。

ところが、上記異常判定装置では、タイヤの内圧以外の要因で発生するタイヤの異常が検知されない。例えば、タイヤの内圧以外の要因で発生するタイヤの異常には、トレッドとベルトとの間、各ベルトを構成する各コードの間、及びサイドゴムとカーカスプライとの間などで生じる剥離、又はプライコードやベルトコードの破断、トレッドのチャンクアウト（例えば、トレッドに設けられたブロック陸部が剥ぎ取られた状態）などが挙げられる。これらの異常が発生した状態で車両の走行が続けば、タイヤがバーストすることとなり、車両の走行が不可能となり、結果的には大きな事故を招く恐れがある。

このため、タイヤの内圧以外の要因で発生するタイヤの異常を判定する異常判定装置が提案されている。例えば、タイヤから発せられた振動又は音などを含む物理量に関するデータを計測し、計測したデータと予め設定されたデータとを比較することにより、タイヤが異常であるか否か判定する異常判定装置が提案されている（例えば、特許公報１）。
特開２００３−８０９１２号公報

しかしながら、上記異常判定装置では、タイヤの異常に関する物理量のみならず、それ以外のノイズに関する物理量も計測されていたため、タイヤが異常であるか否かが高精度に判定され難かった。

そこで、本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、タイヤが異常であるか否か高精度に判定することができる異常判定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の特徴は、回転しているタイヤから発せられた物理量を検出する検出手段と、検出手段により検出された物理量に対応する信号を、タイヤの回転速度に応じた周期でサンプリングする可変サンプリング手段と、可変サンプリング手段によりサンプリングされた時間軸に沿う信号を周波数軸に沿う信号に変換するＦＦＴ処理手段と、ＦＦＴ処理手段により変換された信号が所定閾値を超えた場合にはタイヤの状態が異常であると判定する判定手段とを備えることを要旨とする。

本発明の第２の特徴は、可変サンプリング手段によりサンプリングされた信号から特定の信号を抽出する適応ディジタルフィルタが備えられており、ＦＦＴ処理手段が、適応ディジタルフィルタにより抽出された時間軸に沿う信号を周波数軸に沿う信号に変換することを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、回転しているタイヤから発せられた物理量を検出する検出手段と、検出手段により検出された物理量に対応する信号を、タイヤの回転速度に応じた周期でサンプリングする可変サンプリング手段と、可変サンプリング手段によりサンプリングされた信号から複数の特定次数成分の信号を抽出する特定次数成分抽出手段と、特定次数成分抽出手段により抽出された信号が所定閾値を超えた場合には、タイヤの状態が異常であると判定する判定手段とを備えることを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、可変サンプリング手段によりサンプリングされた信号から特定の信号を抽出する適応ディジタルフィルタが備えられており、特定次数成分抽出手段が、適応ディジタルフィルタにより抽出された信号から複数の特定次数成分の信号を抽出することを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、回転しているタイヤから発せられた物理量を検出する検出手段と、検出手段により検出された物理量に対応する信号を、タイヤの回転速度に応じた周期でサンプリングする可変サンプリング手段と、可変サンプリング手段によりサンプリングされた単位回転当りの信号を単位回転毎に順次加算する加算手段と、加算手段により加算された信号が所定閾値を超えた場合には、タイヤの状態が異常であると判定する判定手段とを備えることを要旨とする。

本発明の第６の特徴は、可変サンプリング手段によりサンプリングされた信号から特定の信号を抽出する適応ディジタルフィルタが備えられており、加算手段が、適応ディジタルフィルタにより抽出された単位回転当りの信号を単位回転毎に順次加算することを要旨とする。

本発明の第７の特徴は、回転しているタイヤから発せられた物理量を検出する検出手段と、検出手段により検出された物理量に対応する信号から、タイヤの回転速度に応じた複数の特定次数成分の信号を抽出する特定次数成分抽出手段と、特定次数成分抽出手段により抽出された信号が所定閾値を超えた場合には、タイヤの状態が異常であると判定する判定手段とを備えることを要旨とする。

本発明の第８の特徴は、回転しているタイヤから発せられた物理量をタイヤ毎に検出する検出手段と、検出手段により検出された物理量に対応する単位回転当りの信号を単位回転毎及びタイヤ毎に順次加算する加算手段と、加算手段により加算された２つの信号の差分が所定閾値を超えた場合には、タイヤの状態が異常であると判定する判定手段とを備えることを要旨とする。

なお、本発明の第８の特徴では、検出手段により検出された物理量に対応する信号をタイヤの回転速度に応じた周期でタイヤ毎にサンプリングする可変サンプリング手段が備えられており、加算手段は、可変サンプリング手段によりサンプリングされた単位回転当りの信号を単位回転毎及びタイヤ毎に順次加算してもよい。

本発明によれば、タイヤが異常であるか否か高精度に判定することができる。

［第１実施形態］
本実施形態における異常判定装置１について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態における異常判定装置１を示す図である。図１に示すように、異常判定装置１は、例えば車両に搭載される。異常判定装置１は、センサ２０１〜２０４と、検出部２１０と、抽出部２２０と、判定部２３０と、異常出力部２４０とを備えている。

センサ２０１〜２０４は、回転しているタイヤから発せられた物理量を検知する。センサ２０１〜２０４のそれぞれは、タイヤ１１１〜１１４の近くに配置されている。本実施形態における物理量には、タイヤや、サスペンション等の足回り部品に発生する振動、音、回転数、回転速度又は加速度などが挙げられる。

検出部２１０は、センサ２０１〜２０４により検知された物理量に対応する信号を検出する検出手段である。抽出部２２０は、検出部２１０により検出された信号から特定の信号を抽出する。

判定部２３０は、抽出部２２０により抽出された信号が所定閾値を超えた場合には、タイヤ１１１〜１１４のいずれかが異常であると判定する判定手段である。異常出力部２４０は、判定部２３０によりいずれかのタイヤが異常であると判定された場合には、その旨を音の出力又は画像・ランプの表示などにより報知する報知手段である。

図２は、本実施形態における抽出部２２０を示す内部構造を示す図である。図２に示すように、抽出部２２０は、可変サンプリング回路２２１と、適応ディジタルフィルタ２２２と、ＦＦＴ処理部２２３とを備えている。

可変サンプリング回路２２１は、検出部２１０により検出された物理量に対応する入力信号ｘ（ｉ）を、タイヤ１１１〜１１４の回転速度に応じた周期でサンプリングする可変サンプリング手段である。

具体的には、可変サンプリング回路２２１は、タイヤ１１１〜１１４の回転速度が基準速度よりも速い場合には、信号ｘ（ｉ）のサンプリング数を通常よりも多く設定（又は周期を短く設定）する。可変サンプリング回路２２１は、タイヤの２０１〜２０４の回転速度が基準速度よりも少ない場合には、信号ｘ（ｉ）のサンプリング数を通常よりも少なく設定（又は周期を長く設定）する。

これにより、タイヤ１１１〜１１４の回転速度が速くなるにつれて、信号ｘ（ｉ）のサンプリング数が多くなり、より細かいサンプリングが可能である。このため、信号ｘ（ｉ）の見かけ上のサンプリング数が一定となり、後述する適応制御部２２２ｂは、タイヤ１１１〜１１４の回転速度に関係なく、信号ｘ（ｉ）から特定の信号ｙ（ｉ）を抽出することができる。

なお、タイヤ１１１〜１１４の回転速度が一定の場合にのみ、後述する適応制御部２２２ｂが信号ｘ（ｉ）から特定の信号ｙ（ｉ）を抽出する場合には、可変サンプリング回路２２１が備えられなくてもよい。

適応ディジタルフィルタ２２２は、検出部２１０により検出された物理量に対応する信号から特定の信号を抽出する。適応ディジタルフィルタ２２２は、遅延部２２２ａと、適応制御部２２２ｂと、比較部２２２ｃとを備えている。なお、適応ディジタルフィルタ２２２は備えられていなくてもよい。

遅延部２２２ａは、可変サンプリング回路２２１により出力された信号ｘ（ｉ）を遅延させる。

なお、遅延部２２２ａは、タイヤ１１１〜１１４が１回転するまでの時間を信号ｘ（ｉ）の遅延時間として設定してもよい。また、遅延部２２２ａは、タイヤ１１１〜１１４の回転速度に応じて信号ｘ（ｉ）の遅延時間を設定してもよい。また、遅延部２２２ａは、検出部２１０と適応制御部２２２ｂとの間に備えられているが、検出部２１０と比較部２２２ｃとの間に備えられてもよい。

適応制御部２２２ｂは、遅延された信号ｘ（ｉ）と、比較部２２２ｃにより出力された信号Ｅ（ｉ）（＝Ｒ（ｉ）−ｙ（ｉ））とに基づいて、遅延された信号ｘ（ｉ）から特定の信号であるｙ（ｉ）を抽出する。

具体的には、適応制御部２２２ｂは、最小平均２乗法、ニュートン法又は最急下法を用いて、比較部２２２ｃにより出力された信号Ｅ（ｉ）に応じて、適応ディジタルフィルタ２２２における係数を逐次変動させる。適応制御部２２２ｂは、、信号ｘ（ｉ）から特定の信号であるｙ（ｉ）を出力している。

比較部２２２ｃは、可変サンプリング回路２２１により出力された信号ｘ（ｉ）である信号Ｒ（ｉ）と適応制御部２２２ｂにより出力された信号であるｙ（ｉ）との差分の信号Ｅ（ｉ）を出力する。

ここで、信号ｙ（ｉ）は、タイヤ１１１〜１１４の回転に同期した信号（特定の信号）、例えば、タイヤ１１１〜１１４に剥離等が発生したことにより周期的に発生する信号である。また、信号Ｅ（ｉ）は、信号ｙ（ｉ）とは無関係な信号、例えば、タイヤ以外の路面や車両に関する信号である。

ＦＦＴ処理部２２３は、適応制御部２２２ｂにより出力された時間軸に沿う信号ｙ（ｉ）を周波数軸に沿う信号に変換するＦＦＴ処理手段である。図３は、本実施形態におけるＦＦＴ処理部２２３により変換された信号を示す図である。図３に示すように、時間軸に沿う信号ｙ（ｉ）が周波数軸に沿う信号に変換されると、複数の特定次数成分（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…）の信号が大きく突出することとなる。

これにより、後述する判定部２３０は、これらの特定次数成分の信号を用いることにより、タイヤ１１１〜１１４の回転に同期しているタイヤの異常を高精度に特定することができる。なお、ＦＦＴ処理部２２３は、可変サンプリング回路２２１により出力された時間軸に沿う信号を周波数軸に沿う信号に変換してもよい。

図４は、本実施形態における抽出部２２０の他の例を示す図である。図４に示すように、抽出部２２０は、可変サンプリング回路２２１と、適応ディジタルフィルタ２２２と、特定次数成分抽出部２２４とを備えている。ＦＦＴ処理部２２３は、特定次数成分抽出部２２４に変更されてもよい。

図４に示す部のうち、図２に示す部と同一の部については同一の符号を付す。その同一の符号の部の機能は上記図２で説明した内容と同一であるため、ここでの詳細な説明は省略する。なお、適応ディジタルフィルタ２２２は備えられていなくてもよい。

図５は、特定次数成分抽出部２２４の詳細を示す図である。図５に示すように、特定次数成分抽出部２２４は、バンドバスフィルタ２２４−１ａ〜２２４−１ｎと、実行値算出部２２４−２ａ〜２２４−２ｎと、重み付け部２２４−３ａ〜２２４−３ｎと、加算部２２４−４とを備えている。

バンドバスフィルタ２２４−１ａ〜２２４−１ｎは、適応ディジタルフィルタ２２２により抽出された信号ｙ（ｉ）から特定次数成分の信号を抽出する特定次数成分抽出手段である。なお、バンドバスフィルタ２２４−１ａ〜２２４−１ｎは、可変サンプリング回路２２１により出力された信号から特定次数成分の信号を抽出してもよい。

例えば、バンドバスフィルタ２２４−１ａは、適応ディジタルフィルタ２２２により抽出された信号ｙ（ｉ）から１次数成分（図３に示すＰ１）の信号を抽出する。同様にして、バンドバスフィルタ２２４−１ｂは、適応ディジタルフィルタ２２２により抽出された信号ｙ（ｉ）から２次数成分（図３に示すＰ２）の信号を抽出する。なお、３次数成分以降の信号も同様に抽出される。

これにより、バンドバスフィルタ２２４−１ａ〜２２４−１ｎは、適応ディジタルフィルタ２２２により抽出された時間軸に沿う信号ｙ（ｉ）を周波数軸に沿う信号に変更することなく、当該信号ｙ（ｉ）から直接的に特定次数成分の信号を抽出する。このため、バンドバスフィルタ２２４−１ａ〜２２４−１ｎは、ＦＦＴ処理部２２３よりも早く、特定次数成分の信号を抽出することができる。

実行値算出部２２４−２ａ〜２２４−２ｎは、バンドバスフィルタ２２４−１ａ〜２２４−１ｎにより出力された信号の実行値を算出する。なお、実行値算出部２２４−２ａ〜２２４−２ｎは、バンドバスフィルタ２２４−１ａ〜２２４−１ｎにより出力された信号の平均値、又は２乗を算出してもよい。

重み付け部２２４−３ａ〜２２４−３ｎは、実行値算出部２２４−２ａ〜２２４−２ｎにより出力された信号に対して重み付けする。これにより、重み付け部２２４−３ａ〜２２４−３ｎは、タイヤ１１１〜１１４に剥離等が発生したことによる周期的な信号とは無関係な特定次数成分の信号に対してゼロ等の重み付けをすることができ、タイヤ１１１〜１１４に剥離等が発生したことによる周期的な信号をより的確に抽出することができる。 加算部２２４−４は、重み付け部２２４−３ａ〜２２４−３ｎにより出力された信号を加算する。

図６は、本実施形態における抽出部２２０の他の例を示す図である。図６に示すように、抽出部２２０は、トラッキングフィルタ２２５を備えている。図６に示す部のうち、図２に示す部と同一の部については同一の符号を付す。その同一の符号の部の機能は図２で説明した通りであるため、ここでの詳細な説明は省略する。

トラッキングフィルタ２２５は、検出部２１０により抽出された信号から、センサ２０１〜２０４により計測された回転速度に応じた複数の特定次数成分の信号を抽出する。

例えば、回転速度がＡｋｍ／ｈである場合には、トラッキングフィルタ２２５は、回転速度Ａｋｍ／ｈに関する特定次数成分（例えば、Ｐa1，Ｐa2，Ｐa3…）の信号を抽出する。同様にして、回転速度がＢｋｍ／ｈである場合には、トラッキングフィルタ２２５は、回転速度Ｂｋｍ／ｈに関する特定次数成分（例えば、Ｐb1，Ｐb2，Ｐb3…）の信号を抽出する。

図７は、本実施形態における抽出部２２０の他の例を示す図である。図７に示すように、抽出部２２０は、可変サンプリング回路２２１と、適応ディジタルフィルタ２２２と、同期加算部２２６とを備えている。図７に示す部のうち、図２に示す部と同一の部については同一の符号を付す。その同一の符号の部の機能は上記図２で説明した通りであるため、ここでの詳細な説明は省略する。なお、適応ディジタルフィルタ２２２は備えられていなくてもよい。

同期加算部２２６は、適応ディジタルフィルタ２２２により抽出された単位回転当りの信号を単位回転毎に順次加算する加算手段である。なお、同期加算部２２６は、順次加算した信号に基づいて単位回転当りの平均の信号を算出してもよい。

図８は、適応ディジタルフィルタ２２２により抽出された単位回転当り（例えば、１回転当り）の信号を示す図である。同期加算部２２６が１回転当りの信号を１回転毎に順次加算すると、タイヤ１１１〜１１４に剥離等が発生したことによる周期的な信号（例えば、１０Ｈｚ，２０Ｈｚ，３０Ｈｚなどの特定次数成分の信号）が順次加算される一方で、その周期的な信号以外のランダムな信号は他のランダムな信号と打ち消し合うこととなる。

このため、同期加算部２２６はタイヤ１１１〜１１４に剥離等が発生したことによる周期的な信号（特定次数成分の信号）をより的確に抽出することができる。なお、同期加算部２２６は、可変サンプリング回路２２１により出力された単位回転当りの信号を単位回転毎に順次加算してもよい。

上述した判定部２３０は、ＦＦＴ処理部２２３、特定次数成分抽出部２２４、トラッキングフィルタ２２５、又は同期加算部２２６により出力された信号が所定閾値を超えた場合には、いずれかのタイヤが異常であると判定する。

［第２実施形態］
図９は、第２実施形態における異常判定装置１を示す図である。図９に示すように、第２実施形態における異常判定装置１は、第１実施形態における異常判定装置１に加えて更に重み付け部２５０を備えている。図９に示す部のうち、図１に示す部と同一の部については同一の符号を付す。その同一の符号の部の機能は上記図１で説明した通りであるため、ここでの詳細な説明は省略する。

なお、異常判定装置１は、図５に示す重み付け部２２４−３ａ〜２２４−３ｎを備えている場合には、重み付け部２５０を備えなくてもよい。

重み付け部２５０は、抽出部２００により抽出された信号のうちの複数の特定次数成分の信号のそれぞれに対して重み付けする重み付け手段である。

ここで、抽出部２００により抽出された信号のうち、タイヤ１１１〜１１４に剥離等の故障が発生したことによる周期的な信号（例えば、複数の特定次数成分の信号のうちの高次数成分の信号）は、低次数成分の信号の大きさよりも小さいという特性を有している。 このため、当該剥離等に関する周期的な信号があるにも関わらず、当該周期的な信号が所定閾値を超えない場合があり、判定部２３０は、故障のあるタイヤを異常であると正確に判定することができない場合があった。

本実施形態では、当該周期的な信号に複数の特定次数成分の信号が含まれている場合には、重み付け部２５０は、その複数の特定次数成分の信号のそれぞれに対して重み付けをする。このため、判定部２３０は、より適切な特定次数成分の信号（図１１参照）と所定閾値とを比較することができ、タイヤが異常であるか否かより高精度に判定することができる。

なお、判定部２３０は、重み付けられた複数の信号と所定閾値とを比較し、該信号が該所定閾値を超えた場合には、いずれかのタイヤが異常であると判定することに限定される分けではない。

具体的には、判定部２３０は、重み付けられた信号の総和（又はその平均値）と所定閾値とを比較し、該総和（又はその平均値）が該所定閾値を超えた場合には、いずれかのタイヤが異常であると判定してもよい。

図１０は、第２実施形態における異常判定装置１の他の例を示す図である。図１０に示すように、異常判定装置１は、第１実施形態における異常判定装置１に加えて更に除去部２６０を備えている。

図１０に示す部のうち、図１に示す部と同一の部については同一の符号を付す。その同一の符号の部の機能は上記図１で説明した通りであるため、ここでの詳細な説明は省略する。なお、本実施形態における除去部２６０の入力側は、ＦＦＴ処理部２２３の出力側に接続されているものとする。

除去部２６０は、ＦＦＴ処理部２２３により変換された信号（すなわち、周波数の時間的変化を示す信号）の各振幅の最小値を略通る包絡線を超えない信号（瞬時値）を除去する除去手段である。

図１１は、ＦＦＴ処理部２２３により変換された信号の包絡線Ｈを示す図である。図１１に示すように、Ｐ１の次数成分の信号の振幅の最小値Ａ、Ｐ２の次数成分の信号の振幅の最小値Ｂ、…、Ｐ１８の次数成分の信号の振幅の最小値Ｒを略通る曲線が包絡線Ｈとなる。

図１２は、Ｐ１の次数成分の周波数ｆ１及びその周波数ｆ１の近傍を示す図である。図１２に示すように、包絡線Ｈを超えない信号（瞬時値）が除去されると、例えば、Ｐ１の大きさのうちのＬ２の大きさのみが残る。

これにより、包絡線Ｈを超えない信号（瞬時値）が除去されることにより、包絡線Ｈを越える複数の特定次数成分（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…，Ｐ１８）の信号（図１１に示す包絡線Ｈで囲まれた部分が除かれた信号）が残る。

この残された特定次数成分の信号は、タイヤ１１１〜１１４に剥離等が発生したことによる周期的な信号に関する特徴的な信号である。このため、判定部２３０は、残された特定次数成分の信号のみを用いることにより、タイヤが異常であるか否かより高精度に判定することができる。

判定部２３０は、包絡線Ｈを超える複数の特定次数成分の信号の総和（又は平均値）が所定閾値を超える場合には、いずれかのタイヤが異常であると判定する。なお、上述した重み付け部２５０は、除去部２６０により除去されていない複数の特定次数成分の信号のそれぞれに対して重み付けしてもよい。また、判定部２３０は、重み付け部２５０により重み付けられた特定次数成分の信号の総和（又は平均値）が所定閾値を超えた場合には、いずれかのタイヤが異常であると判定してもよい。

［第３実施形態］
図１３は、第３実施形態におけるタイヤ１１１〜１１４及びそのタイヤ１１１〜１１４に対応する信号ＰＦＲ，ＰＦＬ，ＰＲＲ及びＰＲＬ（判定用出力値）を示す図である。

ここで、タイヤ１１１に対応する信号ＰＦＲは、タイヤ１１１に関する信号であり、且つ判定部２３０へ出力される信号である。タイヤ１１２に対応する信号ＰＦＬは、タイヤ１１２に関する信号であり、且つ判定部２３０へ出力される信号である。

タイヤ１１３に対応する信号ＰＲＲは、タイヤ１１３に関する信号であり、且つ判定部２３０へ出力される信号である。タイヤ１１４に対応する信号ＰＲＬは、タイヤ１１４に関する信号であり、且つ判定部２３０へ出力される信号である。

また、タイヤ１１１〜１１４に対応する信号ＰＦＲ，ＰＦＬ，ＰＲＲ及びＰＲＬには、上述した抽出部２２０（適応制御部２２２ｂ、ＦＦＴ処理部２２３、特定次数成分抽出部２２４、トラッキングフィルタ２２５又は同期加算部２２６）、重み付け部２５０又は除去部２６０から出力された信号が挙げられる。なお、本実施形態では、検出部２１０、抽出部２２０及び判定部２３０は、それぞれの機能をタイヤ毎に実行するものとする。

判定部２３０は、判定部２３０へ出力された２つの信号の差分の値が所定閾値を超えた場合には、タイヤが異常であると判定する判定手段である。

例えば、判定部２３０は、判定部２３０へ出力された各信号のうち、同軸上に回転可能に軸支された２つのタイヤ（例えば、前のタイヤ１１１及び１１２、又は後のタイヤ１１３及び１１４）に対応する各信号（例えば、ＰＦＲ及びＰＦＬ、又はＰＲＲ及びＰＲＬ）の差分の値（例えば、ＰＦＲ−ＰＦＬ、又はＰＲＲ−ＰＲＬ）が所定閾値を超えた場合には、タイヤが異常であると判定する。

かかる特徴によれば、判定部２３０は、１のタイヤに関する信号と他のタイヤに関する信号とを比較することにより、それらのうちのいずれかのタイヤが異常であると判定することができる。

次に、図７に示す抽出部２２０に同期加算部２２６が備えられていない場合の抽出部２２０からの実際の出力結果（図１４に示す判定用出力値）と、図７に示す抽出部２２０に同期加算部２２６が備えられている場合の抽出部２２０からの実際の出力結果（図１５に示す判定用出力値）とを参照しながら、同期加算部２２６の有無により判定部２３０に及ぼす影響について説明する。

ここでは、同期加算部２２６が備えられていない抽出部２２０は、可変サンプリング回路２２１及び適応ディジタルフィルタ２２２を介して、センサ２０１〜２０４により検出された物理量に対応する信号のうちの特定の信号（図１４及び図１５の実験例では１〜２０次成分を有する信号）を抽出し、その抽出結果を判定用出力値（ＰＦＲ，ＰＦＬ，ＰＲＲ及びＰＲＬ）として判定部２３０に出力する。

一方、同期加算部２２６が備えられた抽出部２２０は、センサ２０１〜２０４により検出された物理量に対応する単位回転当りの信号を単位回転毎及びタイヤ毎に順次加算し、その加算結果のうちの特定の信号（図１４及び図１５の実験例では１〜２０次成分を有する信号）を抽出し、その抽出結果を判定用出力値（ＰＦＲ，ＰＦＬ，ＰＲＲ及びＰＲＬ）として判定部２３０に出力する。

そして、判定部２３０は、２つの判定用出力値の差分（図１４及び図１５の実験例では、（ＰＦＬ−ＰＦＲ）の絶対値、又は（ＰＲＬ−ＰＲＲ）の絶対値）が所定閾値を超えた場合には、タイヤの状態が異常であると判定する。

本実験例では、前輪の右側のタイヤ１１１のみに突起物を取り付けた。その突起物は、高さ１ｍｍの形状を有している。以下では、突起物が取り付けられたタイヤ１１１は、突起物付タイヤであるとして適宜用いる。なお、突起物付タイヤ（タイヤ１１１）に対応する判定用出力値はＰＦＬである。

図１４（ａ）及び図１５（ａ）に示すように、抽出部２２０に同期加算部２２６が備えられていない場合には、抽出部２２０に同期加算部２２６が備えられている場合よりも、各判定用出力値が時間軸に沿って大きく変動する結果となった。

特に、判定用出力値であるＰＲＬ及びＰＲＲが時間軸に沿って大きく変動している。このため、図１４（ｂ）に示すように、抽出部２２０に同期加算部２２６が備えられていない場合には、（ＰＲＬ−ＰＲＲ）の絶対値は、突起物付タイヤではないタイヤ１１３，１１４に関する判定用出力値であるにも関わらず、突起物付タイヤとタイヤ１１２とに関する（ＰＦＬ−ＰＦＲ）の絶対値に近い部分も存在する結果となった。

この場合には、判定部２３０は、図１４（ｂ）に示す（ＰＲＬ−ＰＲＲ）の絶対値が（ＰＦＬ−ＰＦＲ）の絶対値に近い部分も存在するため、突起物付タイヤではないタイヤ１１３，１１４が異常であると判定することがあった。

これに対し、図１５（ｂ）に示すように、抽出部２２０に同期加算部２２６が備えられた場合には、（ＰＲＬ−ＰＲＲ）の絶対値は、突起物付タイヤとタイヤ１１２とに関する（ＰＦＬ−ＰＦＲ）の絶対値に近い結果とならずに、略０ｄＢに近い結果となった。

このため、抽出部２２０に同期加算部２２６が備えられた場合には、抽出部２２０に同期加算部２２６が備えられていない場合よりも、突起物付タイヤではないタイヤ１１３，１１４に関する（ＰＦＬ−ＰＦＲ）の絶対値が略０ｄＢに近い値を示すため、判定部２３０は、突起物付タイヤではないタイヤ１１３，１１４が異常ではないことを高精度に判定することができた。

なお、図１４及び図１５では、前のタイヤ１１１，１１２に対応する各信号の差分の絶対値（ＰＦＲ−ＰＦＬ）と、後のタイヤ１１３，１１４に対応する各信号の差分の絶対値（ＰＲＲ−ＰＲＬ）とが用いられているが、これに限定される分けではない。

具体的には、前後のタイヤ１１１，１１３（又はタイヤ１１２，１１４）に対応する各信号の差分の絶対値が用いられてもよい。また、対角線上のタイヤ１１１，１１４（又はタイヤ１１２，１１３）に対応する各信号の差分の絶対値が用いられてもよい。

次に、タイヤが異常であるか否か判定する他の処理について説明する。ここでは、判定部２３０は、車両の走行条件（例えば、一定走行、加減速など）に応じて、判定部２３０へ出力された各信号の中からいずれか２つの信号を決定し、決定した２つの信号の差分の値を用いてタイヤが異常であるか否か判定する。具体的には以下の通りである。

判定部２３０は、車両が一定走行又は加減速しているときに、判定部２３０へ出力された各信号のうち、同軸上に回転可能に軸支された２つのタイヤ（例えば、前のタイヤ１１１及び１１２、又は後のタイヤ１１３及び１１４）に対応する各信号（例えば、ＰＦＲ及びＰＦＬ、又はＰＲＲ及びＰＲＬ）の差分の値（例えば、ＰＦＲ−ＰＦＬ、又はＰＲＲ−ＰＲＬ）が所定閾値を超えた場合には、タイヤが異常であると判定する。

また、判定部２３０は、車両が一定走行又は旋回しているときに、判定部２３０へ出力された各信号のうち、前のタイヤ１１１（又はタイヤ１１２）に対応する信号ＰＦＲ（又は信号ＰＦＬ）と該前のタイヤ１１１（又はタイヤ１１２）の直進方向上に設けられた後のタイヤ１１３（又はタイヤ１１４）に対応する信号ＰＲＲ（又は信号ＰＲＬ）との差分の値（例えば、ＰＦＲ−ＰＲＲ、ＰＦＬ−ＰＲＬ）が所定閾値を超えた場合には、タイヤが異常であると判定する。

さらに、判定部２３０は、車両が通常走行（例えば、加減速＋旋回）しているときに、判定部２３０へ出力された各信号のうち、前のタイヤ１１１（又はタイヤ１１２）に対応する信号ＰＦＲ（又は信号ＰＦＬ）と該前のタイヤ１１１（又はタイヤ１１２）の対角方向上に設けられた後のタイヤ１１４（又はタイヤ１１３）に対応する信号ＰＲＬ（又は信号ＰＲＲ）との加算（例えば、ＰＦＲ＋ＰＲＬ、ＰＦＬ＋ＰＲＲ）が所定閾値を超えた場合には、タイヤが異常であると判定する。
次に、タイヤが異常であるか否か判定する上記他の処理について図１６を参照しながらさらに具体的に説明する。ここでは、判定部２３０は、「車両の走行条件」及び「判定要素」に応じてタイヤが異常であるか否か判定している。なお、判定部２３０は、加速度センサを用いることにより「車両の走行条件」を特定することができる。

図１６は、車両の走行条件、及びその走行条件に用いられる判定要素を示す図である。この車両の走行条件には、車両の加減速、旋回、通常走行（例えば、加減速＋旋回）が挙げられる。

また、車両の加減速に対応する判定要素には、（ＰＦＲ−ＰＦＬ）の判定要素Ａ及び（ＰＲＲ−ＰＲＬ）の判定要素Ｂが挙げられる。車両の旋回に対応する判定要素には、（ＰＦＲ−ＰＲＲ）の判定要素Ａ及び（ＰＦＬ−ＰＲＬ）の判定要素Ｂが挙げられる。車両の通常走行（例えば、加減速＋旋回）に対応する判定要素には、（ＰＦＲ＋ＰＲＬ）の判定要素Ａ及び（ＰＦＬ＋ＰＲＲ）の判定要素Ｂが挙げられる。

上記判定部２３０は、車両が加速した場合には、（ＰＦＲ−ＰＦＬ）の判定要素Ａ及び（ＰＲＲ−ＰＲＬ）の判定要素Ｂのうちの大きい判定要素を特定する。判定部２３０は、その特定した判定要素が所定閾値を超えた場合には、判定要素に関するタイヤが異常であると判定する。

例えば、タイヤ１１１に剥離などの故障Ｋ（図１３参照）が存在する場合には、タイヤ１１１が回転することにより故障Ｋに関する周期的な信号が発生する。

このため、タイヤ１１１に関する信号ＰＦＲの方がタイヤ１１２に関する信号ＰＦＬよりも大きくなり、判定要素Ａ（ＰＦＲ−ＰＦＬ）は判定要素Ｂ（ＰＲＲ−ＰＲＬ）よりも大きくなる。この場合には、判定部２３０は、判定要素Ａ（ＰＦＲ−ＰＦＬ）を選択する。判定部２３０は、選択した判定要素Ａが所定閾値を超えた場合には、タイヤ１１１が異常であると判定する。

また、判定部２３０は、車両が旋回した場合には、（ＰＦＲ−ＰＲＲ）の判定要素Ａ、又は（ＰＦＬ−ＰＲＬ）の判定要素Ｂのうちの大きい判定要素を特定する。判定部２３０は、その判定要素が所定閾値を超えた場合にはいずれかのタイヤが異常であると判定する。

さらに、判定部２３０は、車両が通常走行（例えば、加減速＋旋回）した場合には、（ＰＦＲ＋ＰＲＬ）の判定要素Ａ、又は（ＰＦＬ＋ＰＲＲ）の判定要素Ｂのうちの大きい判定要素を特定する。判定部２３０は、その判定要素が所定閾値を超えた場合にはいずれかのタイヤが異常であると判定する。

ここで、上記所定閾値は、正常な各タイヤに対応する各信号の差分の値である。例えば、（ＰＦＲ−ＰＦＬ）の判定要素Ａが用いられる場合には、所定閾値は、正常なタイヤ１１１及び１１２（故障が発生していないタイヤ）が用いられたときに判定部２３０に出力される信号ＰＦＲと信号ＰＦＬとの差分の値となる。

また、（ＰＲＲ−ＰＲＬ）の判定要素Ｂが用いられる場合には、所定閾値は、正常なタイヤ１１３及び１１４が用いられたときに判定部２３０に出力される信号ＰＲＲと信号ＰＲＬとの差分の値となる。

さらに、その他の（ＰＦＲ−ＰＲＲ）、（ＰＦＬ−ＰＲＬ）、（ＰＦＲ＋ＰＲＬ）及び（ＰＦＬ＋ＰＲＲ）の判定要素が用いられた場合の所定閾値も同様である。

なお、上記所定閾値は、予め設定された値であってもよいし、又は正常な各タイヤに対応する各信号の差分の値が記憶され、その記憶された差分の値の平均値などであってもよい。

かかる特徴によれば、車両が加速している場合には前のタイヤ１１１及び１１２よりも後のタイヤ１１３及び１１４に大きな荷重が掛かり、且つ車輪速度に差が発生する。このため、車両が加速している場合には、判定部２３０は、後のタイヤ１１３及び１１４に関する信号ＰＲＲ及び信号ＰＲＬを用いることにより、後のタイヤ１１３及び１１４が異常であるか否か判定することができる（図１６に示す「加減速」及び「判定要素Ｂ」参照）。

一方、車両が減速している場合には後のタイヤ１１３及び１１４よりも前のタイヤ１１１及び１１２に大きな荷重が掛かり、且つ車輪速度に差が発生する。このため、車両が減速している場合には、判定部２３０は、前のタイヤ１１１及び１１２に関する信号ＰＦＲ及び信号ＰＦＬを用いることにより、前のタイヤ１１１及び１１２が異常であるか否か判定することができる（図１６に示す「加減速」及び「判定要素Ａ」参照）。

また、車両が左に旋回している場合には内側のタイヤ１１２及び１１４よりも外側のタイヤ１１１及び１１３に大きな荷重が掛かり、且つ車輪速度に差が発生する。このため、車両が左に旋回している場合には、判定部２３０は、外側のタイヤ１１１及び１１３に関する信号ＰＦＲ及び信号ＰＲＲを用いることにより、外側のタイヤ１１１及び１１３が異常であるか否か判定することができる（図１６に示す「旋回」及び「判定要素Ａ」参照）。

一方、車両が右に旋回している場合には内側のタイヤ１１１及び１１３よりも外側のタイヤ１１２及び１１４に大きな荷重が掛かり、且つ車輪速度に差が発生する。このため、車両が右に旋回している場合には、判定部２３０は、外側のタイヤ１１２及び１１４に関する信号ＰＦＬ及び信号ＰＲＬを用いることにより、外側のタイヤ１１２及び１１４が異常であるか否か判定することができる（図１６に示す「旋回」及び「判定要素Ｂ」参照）。

更に、車両が通常走行（例えば、加減速＋旋回）している場合にも、判定部２３０は上記と同様の理由により車両の通常走行に関するタイヤが異常であるか否か判定することができる（図１６に示す「通常走行時」及び「判定要素Ａ及びＢ」参照）。

次に、タイヤが異常であるか否か判定する処理の他の例について図１７を参照しながら具体的に説明する。ここでは、判定部２３０は、「車両の走行条件」を特定せずに、タイヤに関する２つの信号の差分の値のうちの「最も小さい差分の値」である判定要素を用いることによりタイヤが異常であるか否か判定している。

図１７は、車両の走行条件（ここでは特定せず）及び判定要素を示す図である。判定部２３０は、判定部２３０へ出力された各信号のうち、最も小さい２つの信号の差分の値（例えば、ｍｉｎ（ＰＦＲ−ＰＦＬ，ＰＦＲ−ＰＲＲ，ＰＦＲ−ＰＲＬ））である判定要素が上記所定閾値を超えた場合には、その判定要素に関するタイヤが異常であると判定する。

ここで、車両が加速している場合には、後のタイヤ１１３及び１１４に加重が掛かり、前のタイヤ１１１及び１１２に関する各信号の差分の値（ＰＦＲ−ＰＦＬ）が他の各信号の差分の値に比べて最も小さくなる。このため、判定部２３０は、車両が加速しているか否か特定することなく、最も差分の値の小さい（ＰＦＲ−ＰＦＬ）を判定要素として用いることにより、当該判定要素に関するタイヤ１１１及び１１２が異常であるか否か判定することができる。

一方、車両が減速している場合には、前のタイヤ１１１及び１１２に加重が掛かり、後のタイヤ１１３及び１１４に関する各信号の差分の値（ＰＲＲ−ＰＲＬ）が他の各信号の差分の値に比べて最も小さくなる。このため、判定部２３０は、車両が減速しているか否か特定することなく、最も差分の値の小さい（ＰＲＲ−ＰＲＬ）を判定要素として用いることにより、当該判定要素に関するタイヤ１１３及び１１４が異常であるか否か判定することができる。

同様にして、車両が旋回している場合には、車両の進行方向に対して右側又は左側に加重が掛かり、タイヤ１１１及び１１３に関する各信号の差分の値（ＰＦＲ−ＰＲＲ）、又はタイヤ１１２及び１１４に関する各信号の差分の値（ＰＦＬ−ＰＲＬ）のいずれかが他の各信号の差分の値に比べて最も小さくなる。

このため、判定部２３０は、車両が旋回しているか否か特定することなく、最も差分の値の小さい（ＰＦＲ−ＰＲＲ）及び（ＰＦＬ−ＰＲＬ）のいずれかを判定要素として用いることにより、当該判定要素に関するタイヤ１１１及び１１３（又はタイヤ１１２及び１１４）が異常であるか否か判定することができる。

また、車両が通常走行（例えば、加減速＋旋回）している場合にも、判定部２３０は上記と同様の理由により車両が通常走行している場合の判定要素に関するタイヤが異常であるか否か判定することができる。

なお、判定部２３０は、抽出部２２０へ出力された各信号のうち、前のタイヤ１１１（又はタイヤ１１２）に対応する信号の平均値と後のタイヤ１１３（又はタイヤ１１４）に対応する信号の平均値とに差分がある場合には、いずれか一方の平均値を他方の平均値に合わせた後（いわゆるオフセット調整）に、抽出部２２０へ出力された２つの信号の差分の値が上記所定閾値を超えた場合には、タイヤが異常であると判定してもよい。

ここで、前のタイヤ１１１及びタイヤ１１２を回転可能に軸支する車軸と、後のタイヤ１１３及びタイヤ１１４）を回転可能に軸支する車軸との間には、両車軸を連結するための連結部材が備えられている。

これにより、連結部材が備えられているため、前のタイヤ１１１（又はタイヤ１１２）から発せられる物理量と後のタイヤ１１３（又はタイヤ１１４）から発せられる物理量とが連結部材により分散等され、それぞれの物理量の大きさが異なることとなる。このため、前のタイヤ１１１（又はタイヤ１１２）に関する信号ＰＦＲ（又は信号ＰＦＬ）の平均値と、後のタイヤ１１３（又はタイヤ１１４）に関する信号ＰＲＲ（又は信号ＰＲＬ）の平均値との間にズレが生じる。

本実施形態では上記オフセット調整が実行されることにより、判定部２３０は、前のタイヤ１１１及び１１２に関する信号ＰＦＲ（又は信号ＰＦＬ）の平均値と、後のタイヤ１１３（又はタイヤ１１４）に関する信号ＰＲＲ（又は信号ＰＲＬ）の平均値とのズレを無くす。

これにより、判定部２３０は、前のタイヤに関する信号と後のタイヤに関する信号との差分の値をより適切に算出することができ、タイヤが異常であるか否か高精度に判定することができる。

第１実施形態における異常判定装置を示す図である。 第１実施形態における抽出部を示す図である（その１）。 第１実施形態におけるＦＦＴ処理部により変換された信号を示す図である。 第１実施形態における抽出部を示す図である（その２）。 第１実施形態における抽出部を示す図である（その３）。 第１実施形態における抽出部を示す図である（その４）。 第１実施形態における抽出部を示す図である（その５）。 第１実施形態における同期加算部へ出力される信号を示す図である。 第２実施形態における異常検出装置を示す図である（その１）。 第２実施形態における異常検出装置を示す図である（その２）。 第２実施形態におけるＦＦＴ処理部により変換された信号を示す図である。 第２実施形態におけるＰ１の次数成分の周波数及びその周辺の周波数を示す図である。 第３実施形態における各タイヤ及び各タイヤに関する信号を示す図である。 第３実施形態における抽出部の出力結果を示す図である。 第３実施形態における抽出部の出力結果を示す図である。 第３実施形態における車両の走行条件及び判定要素を示す図である（その１）。 第３実施形態における車両の走行条件及び判定要素を示す図である（その２）。

符号の説明

１…異常判定装置、１１１〜１１４…タイヤ、２００…抽出部、２０１〜２０４…センサ、２１０…検出部、２２０…抽出部、２２１…可変サンプリング回路、２２２…適応ディジタルフィルタ、２２２ａ…遅延部、２２２ｂ…適応制御部、２２２ｃ…比較部、２２３…ＦＦＴ処理部、２２４…バンドバスフィルタ、２２５…トラッキングフィルタ、２２６…同期加算部、２３０…信号判定部、２３０…判定部、２４０…異常出力部、２５０…重み付け部、２６０…除去部

Claims (8)

1. 回転しているタイヤから発せられた物理量を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された物理量に対応する信号を、前記タイヤの回転速度に応じた周期でサンプリングする可変サンプリング手段と、
   前記可変サンプリング手段によりサンプリングされた時間軸に沿う信号を周波数軸に沿う信号に変換するＦＦＴ処理手段と、
   前記ＦＦＴ処理手段により変換された信号が所定閾値を超えた場合には前記タイヤの状態が異常であると判定する判定手段と
   を備えることを特徴とする異常判定装置。
2. 前記可変サンプリング手段によりサンプリングされた信号から特定の信号を抽出する適応ディジタルフィルタが備えられており、
   前記ＦＦＴ処理手段は、前記適応ディジタルフィルタにより抽出された時間軸に沿う信号を周波数軸に沿う信号に変換することを特徴とする請求項１に記載の異常判定装置。
3. 回転しているタイヤから発せられた物理量を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された物理量に対応する信号を、前記タイヤの回転速度に応じた周期でサンプリングする可変サンプリング手段と、
   前記可変サンプリング手段によりサンプリングされた信号から複数の特定次数成分の信号を抽出する特定次数成分抽出手段と、
   前記特定次数成分抽出手段により抽出された信号が所定閾値を超えた場合には、前記タイヤの状態が異常であると判定する判定手段と
   を備えることを特徴とする異常判定装置。
4. 前記可変サンプリング手段によりサンプリングされた信号から特定の信号を抽出する適応ディジタルフィルタが備えられており、
   前記特定次数成分抽出手段は、前記適応ディジタルフィルタにより抽出された信号から複数の特定次数成分の信号を抽出することを特徴とする請求項３に記載の異常判定装置。
5. 回転しているタイヤから発せられた物理量を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された物理量に対応する信号を、前記タイヤの回転速度に応じた周期でサンプリングする可変サンプリング手段と、
   前記可変サンプリング手段によりサンプリングされた単位回転当りの信号を単位回転毎に順次加算する加算手段と、
   前記加算手段により加算された信号が所定閾値を超えた場合には、前記タイヤの状態が異常であると判定する判定手段と
   を備えることを特徴とする異常判定装置。
6. 前記可変サンプリング手段によりサンプリングされた信号から特定の信号を抽出する適応ディジタルフィルタが備えられており、
   前記加算手段は、前記適応ディジタルフィルタにより抽出された単位回転当りの信号を単位回転毎に順次加算することを特徴とする請求項５に記載の異常判定装置。
7. 回転しているタイヤから発せられた物理量を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された物理量に対応する信号から、前記タイヤの回転速度に応じた複数の特定次数成分の信号を抽出する特定次数成分抽出手段と、
   前記特定次数成分抽出手段により抽出された信号が所定閾値を超えた場合には、前記タイヤの状態が異常であると判定する判定手段と
   を備えることを特徴とする異常判定装置。
8. 回転しているタイヤから発せられた物理量を前記タイヤ毎に検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された物理量に対応する単位回転当りの信号を単位回転毎及び前記タイヤ毎に順次加算する加算手段と、
   前記加算手段により加算された２つの信号の差分が所定閾値を超えた場合には、前記タイヤの状態が異常であると判定する判定手段と
   を備えることを特徴とする異常判定装置。

Images