JP2006162384A - タイヤ磨耗警告装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 タイヤ摩耗の警告が自動的にユーザに与えられるようにしたタイヤ摩耗警告装置を提供すること。
【解決手段】 摩耗後タイヤ情報演算部７１は、ＧＰＳ２で検出した車輌の位置から一定期間毎の当該車輌の走行距離を求め、この走行距離と、車輪回転数センサ３で一定期間毎に検出した車輪の回転数とに基づいて、摩耗後のタイヤの外周Ｃ_N と摩耗後のタイヤの外径Ｄ_N を演算し、摩耗前タイヤ情報演算部７２は、摩耗前タイヤ情報入力部５から入力されたデータに基づいて、摩耗前のタイヤの外周Ｃ_I と摩耗前のタイヤの外径Ｄ_I を演算する。タイヤ摩耗量演算部７３は、磨耗後タイヤの外周Ｃ_N と外径Ｄ_N を、磨耗前タイヤ情報演算部７２から入力されている磨耗前タイヤの外周Ｃ_I と外径Ｄ_I と比較し、これらの差を摩耗量ΔＣ及び摩耗量ΔＤとして算出する。そして危険磨耗状態判定部７５は、摩耗量ΔＣ、ΔＤが、危険摩耗量判定値設定部７４から入力されている閾値ΔＣ_th、ΔＤ_th を越えたとき、アラーム信号Ｈを発生し、音声出力部４と表示用ディスプレイ６を働かせ、運転者に警告をする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、タイヤが装着された車輪により走行する自動車などの車輌の警告装置に係り、特にタイヤの磨耗を運転者に警告するためのタイヤ摩耗警告装置に関する。

自動車用のタイヤは、乗り心地や路面に対するグリップ特性の見地から、従来から主として天然ゴム系の材料で作られているのが一般的であり、従って、一応の耐摩耗性は備えているものの、耐用限度をもった交換部品として管理せざるを得ない。

従って、タイヤの踏面(トレッド面)の磨耗が或る程度、進んでしまったにもかかわらず、交換せずに使用を継続した場合、スリップなどの走行障害の要因となり、安全性が維持出来なくなってしまう虞があり、極端な場合、バーストの虞すら生じてしまう。

そこで、従来から、様々な摩耗警告手段が提案されているが、その一例として、いわゆるスリップサインによる方法が簡易な方法として一般的で、この場合、タイヤの踏面にあるトレッドパターンの溝の一部を浅くしておき、タイヤが摩耗してパターンの溝の一部が他の部分と区別できなくなったら交換時期であるとする方法であるが、このとき、更にトレッド面とは異なった色が現れるようにした従来技術も知られている(例えば、特許文献１参照。)。
特開２００４−１１４９９８号公報

上記従来技術は、タイヤ摩耗の確認が運転者となったユーザの安全意識に依存している点に配慮がされておらず、一般的なユーザを対象とした場合、タイヤに関する安全性の保持に問題があった。

いうまでもなく、安全性の確保は、危険性が高いタイヤの磨耗レベルを検出し、運転者に対する確実な警告が可能な装置の実現にかかっているが、このときスリップサインによる従来技術では、摩耗レベルの認識にタイヤのトレッド面の観察を要し、この場合、本体と色が異なっていたとしても、視覚的に自然に目に入るものではない上、遠目では判断しづらく、ユーザにとっては面倒な行為であるため、タイヤ磨耗確認行為のほとんどがユーザとなった人の安全性意識の強さに左右されてしまう。

ここで、一般的なユーザの場合、タイヤ磨耗が進んだときの危険性は一応理解しているかもしれないが、目視確認するまでの意識は薄く、確認行為を忘れてしまいがちであるというのが現状であり、従って、従来技術では、安全性の保持に問題が生じてしまうのである。

本発明の目的は、タイヤ摩耗の警告が自動的にユーザに与えられるようにしたタイヤ摩耗警告装置を提供することにある。

上記目的は、タイヤが装着された車輪により走行する車輌において、前記車輪に装着される前の前記タイヤの外周と外径の少なくとも一方を摩耗前タイヤ情報として演算する摩耗前タイヤ情報演算手段と、一定期間毎に算定した前記車輌の走行距離と一定期間毎に検出した前記車輪の回転数に基づいて、前記タイヤの外周と外径の少なくとも一方を摩耗後タイヤ情報として演算する摩耗後タイヤ情報演算手段と、前記摩耗前タイヤ情報と前記摩耗後タイヤ情報に基づいて前記タイヤの摩耗量を算出するタイヤ摩耗量演算手段とを設け、前記タイヤ摩耗量演算手段により算出されたタイヤ摩耗量が予め設定してある閾値を越えたとき、警告が報知されるようにして達成される。

このとき、前記摩耗後タイヤ情報演算手段は、ＧＰＳによる位置情報に基づいて前記車輌の走行距離を算定するものであるようにしても上記目的が達成され、ここで、前記摩耗前タイヤ情報演算手段は、外部から入力されるタイヤホイール径とタイヤ幅、扁平率に基づいて前記摩耗前タイヤ情報を演算するものであるようにしてもよく、更にここで、前記タイヤのホイール径とタイヤ幅、扁平率は、外部から入力されるタイヤの型式や品番に基づいて検索されるものであるようにしても良い。

更に、このとき、前記車輪回転センサを各４輪に個別に設け、各タイヤ毎の磨耗前タイヤ情報を入力可能とし、各タイヤ毎の磨耗状態を個別に検出することにより、各タイヤ毎の磨耗警告が報知されるようにしてもよい。

本発明によれば、人が入力する磨耗前タイヤ情報と、地図情報、ＧＰＳ信号入力、車輪回転センサ入力から算出される磨耗後タイヤ情報との比較結果によって危険なタイヤ磨耗状態を検出し、その警告を運転者に対し感知しやすい表示をすることを主要な特徴とする。

すなわち、本発明では、自動車用のナビゲーションシステムに適用し、磨耗前タイヤ情報を予め入力し、ナビゲーションの主要機能を果たすために本来有している地図情報、ＧＰＳ信号、それに車輪回転センサ信号を入力して車輌走行中に磨耗後タイヤ情報を算出し、これら磨耗前タイヤ情報と算出された磨耗後タイヤ情報を比較することにより危険なタイヤの磨耗状態を検出し、ナビゲーションシステムのディスプレイや音声出力により運転者に警告することができ、従って、人間が特別に意識し車輌のタイヤを直に目視しなくとも、危険なタイヤ磨耗状態を運転者に感知しやすい形で警告することができる。

本発明によれば、予め磨耗前タイヤ情報を入力しさえすれば、それだけで後は当該車輌の走行結果から自動的に磨耗状態が検出され、危険なタイヤ磨耗状態になると、それによる警告が自動的に運転者に報知されることになる。

従って、本発明によれば、危険なタイヤ磨耗状態になったことが運転者に自動的に警告されるので、運転者が特別に意識し、車輌のタイヤを目視しなくとも、危険なタイヤ磨耗状態になったままで車輌の運転が行われてしまうのが抑えられ、安全性を維持することができる。

以下、本発明によるタイヤ摩耗警告装置について、図示の実施の形態により詳細に説明すると、ここでまず図１が本発明の一実施形態で、この場合、本体装置１にＧＰＳ２と車輪回転センサ３、それに音声出力部４が付属した構成になっている。ここで本体装置１は、タイヤ摩耗警告装置の主要部を構成しているもので、これは、摩耗前タイヤ情報入力部５と表示用ディスプレイ６、それに演算部７で構成されている。

そして、まず、摩耗前タイヤ情報入力部５は、その名称の如く、ユーザが摩耗前タイヤ情報を入力する働きをするもので、例えば複数のボタンを備えた簡単なキーボードなどのマンマシンインターフェースとなる機器が用いられている。ここで、摩耗前タイヤ情報とは、通常、タイヤ磨耗量の検出対象となっているタイヤのホィール径、タイヤ幅、偏平率などのデータのことであり、詳しくは後述する。

次に、表示ディスプレイ６は、タイヤの摩耗量が限度に達したことを表わす文章や図形などを表示し、運転者に警告を報知させる働きをするもので、一般的な液晶パネルを用いれば良いが、この実施形態では、後で詳述するように、ＧＰＳナビゲーションシステムの一部として構成されているので、当該システムの表示部と共用するようにしても良い。

そして、演算部７は、磨耗前タイヤ情報演算部７１と磨耗後タイヤ情報演算部７２、タイヤ磨耗量演算部７３、危険磨耗量判定値設定部７４、危険磨耗状態判定部７５により構成され、更に地図情報記憶部７６を備えている。

このとき、ＧＰＳ２は、いわゆる全地球測位システムのことで、図示してないナビゲーションシステム(カーナビ)の一部を構成し、このシステムが装備されている車輌(一般的には自動車)の位置を、走行中も含めてリアルタイムで検出する働きをしている。この場合、ナビゲーションシステムには地図情報記憶部が設けられているので、それを地図情報記憶部７６に共用すれば良く、別途、独立して設ける必要はない。

次に、車輪回転センサ３は、例えばタイヤ磨耗量の検出対象となっている車輪と同一の回転軸に歯車状の凹凸を有する円板を設け、当該円板の凹凸を磁気的又は光学的に検出し、当該凹凸の数に応じたパルス信号を発生するようにした検出装置で構成され、当該車輪の回転数を検出する働きをする。

次に、タイヤの摩耗量について説明すると、まず図２(a)は摩耗前のタイヤＡを示したもので、その外周をＣ_A とし、外径はＤ_A とする。次に図２(b)は摩耗後のタイヤＢを示したもので、その外周はＣ_B で、外径はＤ_B とする。そこで、この実施形態では、外周Ｃ_A と外周Ｃ_B の差ΔＣ(＝Ｃ_A−Ｃ_B)、又は外径Ｄ_A と外径Ｄ_B の差ΔＤ(＝Ｄ_A −Ｄ_B)を当該タイヤの摩耗量として、つまり摩耗量ΔＣ、摩耗量ΔＤと定義するのである。

次に、この実施形態の動作について説明する。まず、この実施形態では、車輪の回転数と車輌の走行距離に基づいてタイヤの摩耗量を検出している。このため、本体装置１の演算部７にある磨耗後タイヤ情報演算部７１では、まず、車輪回転センサ３から入力されるパルス信号のカウントにより、所定の一定期間、例えば１時間毎に、当該期間内で車輌の移動に要した車輪回転数Ｒａを求める。なお、この所定の一定期間については、必要に応じて任意の時間に設定すればよい。

また、これと並行して、磨耗後タイヤ情報演算部７１は、地図情報記憶部７６から所定の範囲の地図情報を取り込み、ＧＰＳ２から与えられる情報に基づいて、上記した所定の一定期間の開始時点と終了時点に於ける当該地図上での車輌の位置を決定し、当該地図上で開始時点から終了時点までの間に車輌が走行して移動した距離Ｄａを算定する。

そうすると、この場合の当該タイヤの外周Ｃ_N は、次の(1)式で与えられ、外径Ｄ_N は、次の(2)式で与えられる。

Ｃ_N ＝Ｄａ／Ｒａ ………… (1)
Ｄ_N ＝Ｃ_N ／π …… …… (2)

ここで、πは円周率(≒３．１４)である。

そこで、磨耗後タイヤ情報演算部７１は、これら外周Ｃ_N と外径Ｄ_N を上記した所定の一定期間毎に演算し、演算の都度、タイヤ摩耗量演算部７３に供給する。

一方、磨耗前タイヤ情報演算部７２は、磨耗前タイヤ情報入力部５から情報を取り込み、これに基づいて当該タイヤの磨耗前の外周Ｃ_I、又は外径Ｄ_I を演算し、同じくタイヤ摩耗量演算部７３に供給する。

このとき、これら磨耗前のタイヤの外周Ｃ_I、又は外径Ｄ_I が磨耗前タイヤ情報入力部５から入力されていた場合には、磨耗前タイヤ情報演算部７２は、これらをそのままタイヤ摩耗量演算部７３に供給すればよいが、通常、これらタイヤの磨耗前の外周Ｃ_I、又は外径Ｄ_I は、ユーザには判らない。

そこで、この場合は、上記したように、タイヤの一般的な情報であるホイール径Ｃ_W、タイヤ幅Ｗ、扁平率Ｒｆを磨耗前タイヤ情報入力部５からユーザにより入力させ、これらの情報から、磨耗前タイヤ情報演算部７２により、次の(3)式と(4)式により計算する。

Ｃ_I ＝Ｃ_W＋Ｗ×Ｒｆ ………… (3)
Ｄ_I ＝Ｃ_I ／π …… …… (4)

なお、ここでもπは円周率を表わす。

ところで、タイヤの種別はメーカで決めた型式や品番により分類されているのが一般的であり、従って、タイヤのホイール径Ｃ_W、タイヤ幅Ｗ、扁平率Ｒｆについてもユーザには判らないことが多い。そこで、このような場合を想定して、型式や品番からタイヤのホイール径Ｃ_W、タイヤ幅Ｗ、扁平率Ｒｆを与えるテーブルを磨耗前タイヤ情報演算部７２に設けておくようにしても良く、更には型式や品番から外周Ｃ_I、又は外径Ｄ_I が直接検索できるテーブルを設けておくようにしても良い。この場合、ユーザは、磨耗前タイヤ情報入力部５から当該タイヤの型式や品番を入力するだけで済むので、操作が簡単になり、容易に入力することができる。

次に、タイヤ磨耗量演算部７３は、磨耗後タイヤ情報演算部７１から入力される磨耗後タイヤの外周Ｃ_N と外径Ｄ_N を、磨耗前タイヤ情報演算部７２から入力されている磨耗前タイヤの外周Ｃ_I と外径Ｄ_I と比較し、これらの差を摩耗量ΔＣ及び摩耗量ΔＤとして算出する。このときの演算は、図２で説明した摩耗量ΔＣ及び摩耗量ΔＤの演算の場合と同じである。そして、算出した摩耗量ΔＣ及び摩耗量ΔＤを危険磨耗状態判定部７５に入力する。

一方、危険摩耗量判定値設定部７４には、摩耗量ΔＣと摩耗量ΔＤがどのような値になったら危険であるのかを判定するのに必要な閾値ΔＣ_th、ΔＤ_th が予め設定してあり、これらを危険磨耗状態判定部７５に入力する働きをしている。このとき、これら閾値ΔＣ_th、ΔＤ_th は(ΔＣ_th＝ΔＤ_th・π)という関係にある。従って、例えば閾値ΔＤ_th として１０ｍｍを設定した場合、閾値ΔＣ_th には３１．４ｍｍを設定してやれば、ほぼ同じ判定条件にすることができる。

ここで、いうまでもなく、車輌が走行すればタイヤが磨耗し、タイヤが磨耗すれば、当該タイヤの外周と外径は減少する。従って、磨耗後タイヤ情報演算部７１からタイヤ磨耗量演算部７３に入力される磨耗後タイヤの外周Ｃ_N と外径Ｄ_N は、車輌が走行している限り、上記した一定期間毎に減少してゆく筈である。

そこで、危険磨耗状態判定部７５は、逐次入力されてくる摩耗量ΔＣ、ΔＤを閾値ΔＣ_th、ΔＤ_th とそれぞれ比較し、摩耗量ΔＣ、ΔＤが閾値ΔＣ_th、ΔＤ_th を越えたとき、つまり、ΔＣ＞ΔＣ_th 、又はΔＤ＞ΔＤ_th となったら、ここでアラーム信号Ｈを発生し、音声出力部４と表示ディスプレイ５に供給し、予め設定してある報知態様に従った音響による警告報知と文字列や図形、画像による警告報知がなされるようにする。

図３は、このときの処理をフロー図で示したもので、磨耗前タイヤ情報演算部７２は処理２０１を実行し、磨耗前タイヤの外周Ｃ_I と外径Ｄ_I を演算してタイヤ磨耗量演算部７３に入力している。一方、磨耗後タイヤ情報演算部７１は、所定の一定期間毎に処理２０２を実行し、磨耗後タイヤの外周Ｃ_N と外径Ｄ_N を、逐次、タイヤ磨耗量演算部７３に入力する。

そこで、タイヤ磨耗量演算部７３は処理２０３を実行し、摩耗量ΔＣ及び摩耗量ΔＤを、逐次、危険磨耗状態判定部７５に入力する。また、危険摩耗量判定値設定部７４では処理２０４を実行し、閾値ΔＣ_th、ΔＤ_th を同じくタイヤ磨耗量演算部７３に入力している。

そこで、危険磨耗状態判定部７５は、摩耗量ΔＣ、ΔＤが入力される毎に処理２０５を実行し、摩耗量ΔＣ、ΔＤが閾値ΔＣ_th、ΔＤ_th を越えたとき、アラーム信号Ｈを発生するが、摩耗量ΔＣ、ΔＤが閾値ΔＣ_th、ΔＤ_th 以下のとき、ΔＣ≦ΔＣ_th 、又はΔＤ≦ΔＤ_th になっている間は安全であると判定するだけであり、従って、このときは次の一定期間における処理２０２に移行することになる。

従って、この実施形態によれば、予め設定してある所定の一定期間毎にタイヤの摩耗量ΔＣ、ΔＤが演算され、この結果、車輌が走行していてタイヤの摩耗量ΔＣ、ΔＤが或る限度に達したとき、自動的に危険を警告する報知が発せられるので、タイヤ交換時期に達したことをユーザに確実に知らせることができ、この結果、ユーザの意識に依存することなく、安全性を維持することができる。

また、この実施形態によれば、一般的なナビゲーションシステムと構成の一部が共用化できるので、コストアップを抑えることができる。

ところで、以上の実施形態では、タイヤが１個の場合について説明したが、通常、車輌は４輪であり、従って、４個のタイヤの全てについて磨耗量を監視し、危険磨耗状態を警告するようにしてもよい。この場合、図１の実施形態において、磨耗前タイヤ情報入力部５の規模を拡張し、４輪全ての磨耗前タイヤ情報を認識させるようにし、また、車輪回転センサ３も４輪の全てに設けるように規模を拡張する。

これらの拡張を施した本発明の実施形態によれば、４輪全ての磨耗前タイヤ情報と磨耗後タイヤ情報を把握することができ、それら個別のタイヤ磨耗情報の算出後は、図１の実施形態と同様の処理により、各タイヤ毎の磨耗状態を個別に検出することにより、各タイヤ毎の磨耗警告が運転者に報知され、４輪個別の磨耗監視と危険磨耗時の警告をすることができる。

本発明によるタイヤ磨耗警告装置の一実施形態を示すブロック図である。 タイヤの摩耗を理解させるための説明図である。 本発明の一実施形態の動作を説明するためのフロー図である。

符号の説明

１：本体装置(タイヤ摩耗警告装置の本体)
２：ＧＰＳ(全地球測位システム)
３：車輪回転センサ
４：音声出力部
５：磨耗前タイヤ情報入力部
６：表示用ディスプレイ
７：演算部
７１：磨耗後タイヤ情報演算部
７２：磨耗前タイヤ情報演算部
７３：タイヤ磨耗量演算部
７４：危険磨耗量判定値設定部
７５：危険磨耗状態判定部
７６：地図情報記憶部

Claims (5)

1. タイヤが装着された車輪により走行する車輌において、
   前記車輪に装着される前の前記タイヤの外周と外径の少なくとも一方を摩耗前タイヤ情報として演算する摩耗前タイヤ情報演算手段と、
   一定期間毎に算定した前記車輌の走行距離と一定期間毎に検出した前記車輪の回転数に基づいて、前記タイヤの外周と外径の少なくとも一方を摩耗後タイヤ情報として演算する摩耗後タイヤ情報演算手段と、
   前記摩耗前タイヤ情報と前記摩耗後タイヤ情報に基づいて前記タイヤの摩耗量を算出するタイヤ摩耗量演算手段とを設け、
   前記タイヤ摩耗量演算手段により算出されたタイヤ摩耗量が予め設定してある閾値を越えたとき、警告が報知されるように構成したことを特徴とするタイヤ摩耗警告装置。
2. 請求項１に記載のタイヤ摩耗警告装置において、
   前記摩耗後タイヤ情報演算手段は、ＧＰＳによる位置情報に基づいて前記車輌の走行距離を算定するものであることを特徴とするタイヤ摩耗警告装置。
3. 請求項１に記載のタイヤ摩耗警告装置において、
   前記摩耗前タイヤ情報演算手段は、外部から入力されるタイヤホイール径とタイヤ幅、扁平率に基づいて前記摩耗前タイヤ情報を演算するものであることを特徴とするタイヤ摩耗警告装置。
4. 請求項３に記載のタイヤ摩耗警告装置において、
   前記タイヤのホイール径とタイヤ幅、扁平率は、外部から入力されるタイヤの型式や品番に基づいて検索されるものであることを特徴とするタイヤ摩耗警告装置。
5. 上記請求項１又は請求項２に記載のタイヤ摩耗警告装置において、
   前記車輪回転センサを各４輪に個別に設け、各タイヤ毎の磨耗前タイヤ情報を入力可能とし、各タイヤ毎の磨耗状態を個別に検出することにより、各タイヤ毎の磨耗警告が報知されることを特徴とするタイヤ摩耗警告装置。

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