JP2006199245A - ランフラットタイヤの判定装置及び車両の挙動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ランフラットタイヤとホイールとの嵌合力が低下していることによる車両の安定性の低下を抑制するランフラットタイヤの判定装置及び車両の挙動制御装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 ランフラットタイヤを装着した車両におけるランフラットタイヤの判定装置であって、ランフラットタイヤの内圧を検出する内圧検出手段を備え、内圧検出手段によって検出した内圧が所定内圧より小さくなった後に内圧検出手段で検出した内圧の低下する割合が所定割合より大きくなった場合にランフラットタイヤとホイールとの嵌合力が低下していると判定することを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ランフラットタイヤを装着した車両に搭載されるランフラットタイヤの判定装置及び車両の挙動制御装置に関する。

車両には、各輪のタイヤの空気圧をセンサによってそれぞれ検出し、この検出した空気圧により空気圧の異常を検知する装置を搭載しているものがある（特許文献１参照）。空気圧異常を検知した場合、例えば、ウォーニングランプなどによって乗員に知らせ、乗員に対してその空気圧異常に対する対処を促す。
特開２００１―８０３２１号公報

タイヤには、パンク状態でも一定距離なら走行可能なランフラットタイヤがある。ランフラットタイヤは、サイドウォールを補強するなどしてパンクなどによって空気が抜けてもペチャンコにならずに空気が入った状態の形を維持し、走行可能である。そのため、ランフラットタイヤを装着した車両では、パンクした場合でも、運転者はそのまま走行を続ける場合がある。この場合、ワインディングロードや高速道路のランプウェイなどで車両に大きな横加速度が作用すると、ランフラットタイヤのリード部とホイールとの嵌合力が低下する可能性がある。嵌合力が低下すると、ランフラットタイヤのリード部とホイールの接触が著しく弱まり、ランフラットタイヤの空気圧が大気圧程度まで低下する。そのため、ステアリング操作に応じてホイールが転舵しているにもかかわらず、そのランフラットタイヤがホイールに追従して転舵せず、応答が遅れる。その結果、車両の運動性能（特に、操安性）が低下し、車両の安定性が低下する。

従来の空気圧異常の検知装置の場合、空気圧が低下したこと（パンクしたこと）は検知できるが、ランフラットタイヤとホイールとの嵌合力が低下していることは検知できない。そのため、ランフラットタイヤを装着した車両にその検知装置を搭載している場合でも、乗員にランフラットタイヤとホイールとの嵌合力が低下していることを知らせることはできない。

そこで、本発明は、ランフラットタイヤとホイールとの嵌合力が低下していることによる車両の安定性の低下を抑制するランフラットタイヤの判定装置及び車両の挙動制御装置を提供することを課題とする。

本発明に係るランフラットタイヤの判定装置は、ランフラットタイヤの内圧を検出する内圧検出手段を備え、内圧検出手段によって検出した内圧が所定内圧より小さくなった後に内圧検出手段で検出した内圧の低下する割合が所定割合より大きくなった場合にランフラットタイヤとホイールとの嵌合力が低下していると判定することを特徴とする。

このランフラットタイヤの判定装置では、内圧検出手段によりランフラットタイヤの内圧を検出する。そして、判定装置では、各輪におけるランフラットタイヤの内圧が所定内圧より小さくなったか否かを判定する。所定内圧は、ランフラットタイヤがパンクしたことを判定するための閾値である。内圧が所定内圧より小さくなったと判定した場合（つまり、ランフラットタイヤがパンクしたことを検知した場合）、判定装置では、その内圧が所定内圧より小さくなっているランフラットタイヤの内圧の低下する割合が所定割合より大きくなったか否かを判定し、内圧の低下する割合が所定割合より大きくなった場合にはランフラットタイヤとホイールとの嵌合力が低下していると判定する。ランフラットタイヤの場合、通常のパンクでは比較的緩やかに空気が抜けていくが、パンク後にランフラットタイヤとホイールとの嵌合力が低下すると急激に空気が抜けていく。所定割合は、ランフラットタイヤとホイールとの嵌合力が低下したことを判定するための閾値であり、通常のパンク時に内圧が低下する割合よりも大きな割合である。このように判定装置によってランフラットタイヤとホイールとの嵌合力低下を判定できるので、乗員にウォーニングランプやブザーなどによってランフラットタイヤとホイールとの嵌合力が低下していることを知らせることができる。これによって、運転者は、運動性能が低下していることを認識でき、車両を減速させるなどして車両の安定性の低下を抑制することができる。また、運転者によって、早期に、修理工場に行くなどの対処措置が採られる。

本発明に係る車両の挙動制御装置は、ランフラットタイヤを装着した車両の挙動制御装置であって、ランフラットタイヤの内圧を検出する内圧検出手段を備え、内圧検出手段によって検出した内圧が所定内圧より小さくなった後に内圧検出手段で検出した内圧の低下する割合が所定割合より大きくなった場合に車速を低減することを特徴とする。

この車両の挙動制御装置では、内圧検出手段によりランフラットタイヤの内圧を検出する。そして、挙動制御装置では、各輪におけるランフラットタイヤの内圧が所定内圧より小さくなったか否かを判定する。内圧が所定内圧より小さくなったと判定した場合、挙動制御装置では、その内圧が所定内圧より小さくなっているランフラットタイヤの内圧の低下する割合が所定割合より大きくなったか否かを判定し、内圧の低下する割合が所定割合より大きくなった場合には車両を減速させる。この場合、ランフラットタイヤとホイールとの嵌合力低下によって車両の運動性能が低下しているが、車両側で減速させることによって車両の安定性の低下を抑制することができる。この際、車両側で強制的に減速させることにより、運転者も異常が発生していることに気づく。

本発明によれば、ランフラットタイヤとホイールとの嵌合力の低下による車両の安定性の低下を抑制することができる。

以下、図面を参照して、本発明に係るランフラットタイヤの判定装置及び車両の挙動制御装置の実施の形態を説明する。

本実施の形態では、本発明を、ランフラットタイヤを装着する車両に搭載される警報装置と挙動制動装置に適用する。本実施の形態に係る各装置は、通常のパンク状態及びランフラットタイヤとホイールとの嵌合力低下状態を判定できる。

図１及び図２を参照して、第１の実施の形態に係る警報装置１について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る警報装置の構成図である。図２は、ランフラットタイヤにおけるパンク状態及びタイヤとホイールとの嵌合力低下状態における空気圧の時間変化を示す図である。

警報装置１は、ランフラットタイヤのパンク状態及びパンク状態を検知した後のタイヤとホイールとの嵌合力低下状態をそれぞれ検知し、各状態を検知した場合にはウォーニングランプによって乗員に各状態を知らせる。そのために、警報装置１は、右前輪空気圧センサ２、左前輪空気圧センサ３、右後輪空気圧センサ４、左後輪空気圧センサ５、ウォーニングランプ６及びＥＣＵ[Electronic Control Unit]７などを備えている。なお、本実施の形態では、空気圧センサ２，３，４，５が特許請求の範囲に記載する内圧検出手段に相当する。

空気圧センサ２，３，４，５は、各輪のランフラットタイヤに取り付けられ、ランフラットタイヤの空気圧を検出するセンサである。空気圧センサ２，３，４，５では、その検出値を空気圧信号ＡＳとしてＥＣＵ７に送信する。

ウォーニングランプ６は、コンビネーションメータ内に設けられ、ランフラットタイヤに関する異常を知らせるランプである。ウォーニングランプ６では、ＥＣＵ７からの警報信号ＷＳに正常を示す信号が設定されている場合には消灯し、警報信号ＷＳにパンク警報を示す信号が設定されている場合には点灯し、警報信号ＷＳに嵌合力低下警報を示す信号が設定されている場合には点滅する。なお、この警報信号ＷＳはウォーニングランプ６に直接送信されるのではなく、コンビネーションメータのＥＣＵに送信され、このＥＣＵによる電流制御によってウォーニングランプ６が消灯、点灯、点滅する。

ＥＣＵ７は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]などからなる電子制御ユニットであり、警報装置１の制御装置として機能する。ＥＣＵ７では、一定時間毎に空気圧センサ２，３，４，５からの各空気圧信号ＡＳを取り入れ、ランフラットタイヤに関する異常検出及び警報制御を行う。

ＥＣＵ７では、４輪のランフラットタイヤが正常の場合、空気圧信号ＡＳ，・・・による各ランフラットタイヤの空気圧についてパンク判定空気圧以上か否かをそれぞれ判定する。パンク判定空気圧は、ランフラットタイヤが通常のパンク（バーストなどによって大きく孔が開いたパンクを除く）状態にあるか否かを判定するための閾値であり、実験などによって設定される。図２に示すように、ランフラットタイヤがパンクした場合、グラフＧ１に示すように、空気圧が徐々に低下し、ある空気圧にサチュレートする。したがって、パンク判定空気圧は、正常時の設定空気圧よりはかなり低い空気圧かつこのサチュレートする空気圧より少し高い空気圧に設定される。

空気圧がパンク判定空気圧より低くなったランフラットタイヤがある場合、ＥＣＵ７では、警報信号ＷＳにパンク警報を示す信号を設定し、その警報信号ＷＳをコンビネーションメータのＥＣＵに送信する。

また、空気圧がパンク判定空気圧より低くなったランフラットタイヤがある場合、ＥＣＵ７では、一定時間毎に取り入れる空気圧信号ＡＳにより、そのパンク状態になるランフラットタイヤの時間ｔ_ｉでの空気圧Ｐ_ｉと時間ｔ_ｉ＋１での空気圧Ｐ_ｉ＋１を取得する。そして、ＥＣＵ７では、（Ｐ_ｉ＋１−Ｐ_ｉ）／（ｔ_ｉ＋１−ｔ_ｉ）の絶対値を算出し、空気圧低下率ΔＰ_ｉを求める。ＥＣＵ７では、この空気圧低下率ΔＰ_ｉが嵌合力低下判定空気圧低下率より大きいか否かを判定する。嵌合力低下判定空気圧低下率は、ランフラットタイヤのリード部とホイールとの嵌合力が低下した状態にあるか否かを判定するための閾値であり、実験などによって設定される。図２に示すように、ランフラットタイヤのリード部とホイールとの嵌合力が低下した場合、空気が一気に抜けていくので、グラフＧ２に示すように、空気圧が急激に低下し、空気圧が大気圧まで低下する。したがって、嵌合力低下判定空気圧低下率は、この急激に低下する際の低下率より少し小さい低下率かつ通常のパンク時に空気圧が低下する際の低下率より大きな低下率に設定される。

空気圧低下率ΔＰ_ｉが嵌合力低下判定空気圧低下率より大きくなった場合、ＥＣＵ７では、空気圧Ｐ_ｉ＋１が嵌合力低下判定空気圧より低いか否かを判定する。嵌合力低下判定空気圧は、ランフラットタイヤのリード部とホイールとの嵌合力が低下した状態にあるか否かを判定するための閾値であり、実験などによって設定される。図２に示すように、ランフラットタイヤのリード部とホイールとの嵌合力が低下した場合、グラフＧ２に示すように、空気圧が大気圧まで低下する。したがって、嵌合力低下判定空気圧は、大気圧より少し高い空気圧かつパンク判定空気圧よりかなり低い空気圧に設定される。

空気圧低下率ΔＰ_ｉが嵌合力低下判定空気圧低下率より大きくかつ空気圧Ｐ_ｉ＋１が嵌合力低下判定空気圧より低くなった場合、ＥＣＵ７では、警報信号ＷＳに嵌合力低下警報を示す信号を設定し、その警報信号ＷＳをコンビネーションメータのＥＣＵに送信する。

４輪のランフラットタイヤが全て正常の場合、ＥＣＵ７では、警報信号ＷＳに正常を示す信号を設定し、その警報信号ＷＳをコンビネーションメータのＥＣＵに送信する。

図１を参照して、警報装置１の動作について説明する。特に、ＥＣＵ７における処理については、図３のフローチャートに沿って説明する。図３は、図１のＥＣＵにおける処理の流れを示すフローチャートである。

各空気圧センサ２，３，４，５では、各輪のランフラットタイヤの空気圧を検出し、その検出値を空気圧信号ＡＳとしてＥＣＵ７に送信している。ＥＣＵ７では、一定時間毎に、各空気圧センサ２，３，４，５からの空気圧信号ＡＳをそれぞれ受信し、４輪のランフラットタイヤの空気圧を取得する（Ｓ１）。

ＥＣＵ７では、各輪のランフラットタイヤの空気圧がパンク判定空気圧以上か否かを判定する（Ｓ２）。Ｓ２にて４輪全ての空気圧がパンク空気圧以上と判定した場合、ＥＣＵ７では、ランフラットタイヤは正常であると判定し、警報信号ＷＳに正常を示す信号を設定し、その警報信号ＷＳをコンビネーションメータのＥＣＵに送信する（Ｓ３）。この警報信号ＷＳを受信すると、コンビネーションメータのＥＣＵではウォーニングランプ６に対して電流を供給しない。そのため、ウォーニングランプ６は、消灯したままである。

一方、Ｓ２にて４輪全てのうちの少なくとも１つの空気圧がパンク空気圧以上と判定した場合、ＥＣＵ７では、そのランフラットタイヤがパンク状態であると判定する。そして、ＥＣＵ７では、警報信号ＷＳにパンク警報を示す信号を設定し、その警報信号ＷＳをコンビネーションメータのＥＣＵに送信する（Ｓ４）。この警報信号ＷＳを受信すると、コンビネーションメータのＥＣＵではウォーニングランプ６を点灯させるための電流を供給する。そのため、ウォーニングランプ６は、点灯する。この場合、パンク状態ではあるが、ランフラットタイヤなので、車両は通常の走行が可能である。そのため、運転者は、ウォーニングランプ６の点灯でパンク状態であることを知るが、走行を続ける。

パンク状態と判定すると、ＥＣＵ７では、そのパンク状態にあるランフラットタイヤの時間ｔ_ｉの空気圧Ｐ_ｉを取得し（Ｓ５）、その一定時間後に時間ｔ_ｉ＋１の空気圧Ｐ_ｉ＋１を取得する（Ｓ６）。ＥＣＵ７では、空気圧Ｐ_ｉ，Ｐ_ｉ＋１を用いて、空気圧低下率ΔＰ_ｉを算出する（Ｓ７）。そして、ＥＣＵ７では、空気圧低下率ΔＰ_ｉが嵌合力低下判定空気圧低下率より大きいか否かを判定する（Ｓ８）。Ｓ８にて空気圧低下率ΔＰ_ｉが嵌合力低下判定空気圧低下率以下と判定した場合、ＥＣＵ７では、パンク状態のランフラットタイヤとホイールとの嵌合力は正常と判定し、一定時間後の空気圧低下率ΔＰ_ｉ＋１による判定を行うためにＳ５の処理に戻る（Ｓ９）。

一方、Ｓ８にて空気圧低下率ΔＰ_ｉが嵌合力低下判定空気圧低下率より大きいと判定した場合、ＥＣＵ７では、空気圧Ｐ_ｉ＋１が嵌合力低下判定空気圧より低いか否かを判定する（Ｓ１０）。Ｓ１０にて空気圧Ｐ_ｉ＋１が嵌合力低下判定空気圧以上と判定した場合、ＥＣＵ７では、パンク状態のランフラットタイヤとホイールとの嵌合力は正常と判定し、Ｓ５の処理に戻る（Ｓ９）。

一方、Ｓ１０にて空気圧Ｐ_ｉ＋１が嵌合力低下判定空気圧より低いと判定した場合、ＥＣＵ７では、パンク状態のランフラットタイヤとホイールとの嵌合力が低下していると判定する（Ｓ１１）。この場合、このランフラットタイヤの空気圧は大気圧程度まで低下しており、車両の運動性能の低下している。特に、このランフラットタイヤが前輪の場合、ステアリング操作に応じたホイールの転舵に対して、そのランフラットタイヤが追従して転舵せず、応答が遅れる状態にある。

そこで、ＥＣＵ７では、警報信号ＷＳに嵌合力低下警報を示す信号を設定し、その警報信号ＷＳをコンビネーションメータのＥＣＵに送信する（Ｓ１２）。この警報信号ＷＳを受信すると、コンビネーションメータのＥＣＵではウォーニングランプ６を点滅させるための電流を供給する。そのため、ウォーニングランプ６は、点滅する。このウォーニングランプ６の点滅によって、運転者は、ランフラットタイヤとホイールとの嵌合力が低下していることを知る。そこで、運転者は、車両の安定性を確保するために、車両を減速させ、早期に修理工場などに行く。

この警報装置１によれば、パンク状態のみならず、ランフラットタイヤとホイールとの嵌合力の低下状態を乗員（特に、運転者）に知らせることができ、運転者に対してこの嵌合力低下状態に対する対処措置を促す。これによって、運転者は、ランフラットタイヤが通常の走行ができないことを認識する。そこで、運転者は、減速などによって車両の安定性の低下を抑制したり、早期に修理工場に行くなどしてランフラットタイヤの異常状態を解消する。さらに、警報装置１では、空気圧低下率と空気圧自体の２つの条件によって判定しているので、ランフラットタイヤとホイールとの嵌合力の低下状態を高精度に判定することができる。

図４を参照して、第２の実施の形態に係る挙動制御装置１１について説明する。図４は、第２の実施の形態に係る挙動制御装置の構成図である。なお、挙動制御装置１１では、第１の実施の形態に係る警報装置１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

挙動制御装置１１は、ランフラットタイヤのパンク状態及びパンク状態を検知した後のタイヤとホイールとの嵌合力の低下状態を検知し、パンク状態を検知した場合にはウォーニングランプによって乗員に状態を知らせ、嵌合力低下状態を検知した場合には減速制御を行う。そのために、挙動制御装置１１は、右前輪空気圧センサ２、左前輪空気圧センサ３、右後輪空気圧センサ４、左後輪空気圧センサ５、車速センサ１２、ウォーニングランプ１６、ブレーキアクチュエータ１３及びＥＣＵ１７などを備えている。

なお、この挙動制御装置１１は、ランフラットタイヤが異常状態の時にブレーキ制御だけを行う挙動制御装置であってもよいし、あるいは、その他に車両のヨーレートなどに応じてブレーキ制御やスロットル制御などの他の制御も行う挙動制御装置であってもよい。

車速センサ１２は、４輪に各々設けられ、各車輪の回転速度を検出するセンサである。車速センサ１２では、その検出値を車速信号ＳＳとしてＥＣＵ１７に送信する。

ブレーキアクチュエータ１３は、各輪に対してそれぞれ設けられ、各ホイールシリンダの油圧を変化させるアクチュエータである。ブレーキアクチュエータ１３では、ＥＣＵ１７からブレーキ制御信号ＢＳが送信され、ブレーキ制御信号ＢＳに応じて各ホイールシリンダの油圧を変化させ、ブレーキ力を調節する。

なお、ウォーニングランプ１６は、第１の実施の形態に係るウォーニングランプ６と同様のウォーニングランプであるが、挙動制御装置１１では警報信号ＷＳに嵌合力低下警報を示す信号が設定されないので、点滅はしない。

ＥＣＵ１７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなる電子制御ユニットであり、挙動制御装置１１の制御装置として機能する。ＥＣＵ１７では、一定時間毎に空気圧センサ２，３，４，５からの各空気圧信号ＡＳ及び車速センサ１２からの車速信号ＳＳを取り入れ、ランフラットタイヤに関する異常検出及び警報制御と減速制御を行う。この際、ＥＣＵ１７では、車速信号ＳＳを受信する毎に、各輪の回転速度から車速を演算する。

ＥＣＵ１７では、ランフラットタイヤとホイールとの嵌合力が低下したことを判定した後の処理以外は第１の実施の形態に係るＥＣＵ７と同様の処理を行う。

ランフラットタイヤとホイールとの嵌合力が低下していると判定した場合、ＥＣＵ１７では、車速が制限車速以下となるために必要なブレーキ力を設定する。そして、ＥＣＵ１７では、その設定したブレーキ力を発生させるためのブレーキ制御信号ＢＳを設定し、各輪のブレーキアクチュエータ１３にそれぞれ送信する。制限車速は、ランフラットタイヤとホイールとの嵌合力が低下している場合でも車両を安定して走行させることができる車速であり、実験などによって設定される。

図４を参照して、挙動制御装置１１の動作について説明する。特に、ＥＣＵ１７における処理については、図５のフローチャートに沿って説明する。図５は、図４のＥＣＵにおける処理の流れを示すフローチャートである。ここでは、Ｓ１からＳ１１までの動作については第１の実施の形態と同様の動作なので、Ｓ１３の動作ついてのみ説明する。

車速センサ１２では、各輪の回転速度を検出し、その検出値を車速信号ＳＳとしてＥＣＵ１７に送信している。ＥＣＵ１７では、一定時間毎に、車速信号ＳＳを受信し、各輪の回転速度から車速を算出する。

パンク状態のランフラットタイヤとホイールとの嵌合力が低下していると判定すると（Ｓ１１）、ＥＣＵ１７では、現在の車速と制限車速との差を算出し、この差が０になるために必要なブレーキ力を発生させるためのブレーキ制御信号ＢＳを設定し、このブレーキ制御信号ＢＳを各輪のブレーキアクチュエータ１３に送信する（Ｓ１３）。各ブレーキアクチュエータ１３では、ブレーキ制御信号ＢＳに示される値に応じて各ホイールシリンダに油圧を発生させる。この発生した油圧に応じて各輪にブレーキ力が発生し、車両が減速していく。そして、迅速に、車速が制限車速以下まで低下する。

この挙動制御装置１１によれば、パンク状態のみならず、ランフラットタイヤとホイールとの嵌合力の低下状態になった場合には車両側で強制的に減速させることにより、車両の安定性を確保することができる。また、この車両側による減速により、運転者はランフラットタイヤに異常があることを認識でき、早期にその対処措置を採ることができる。

以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。

例えば、本実施の形態ではタイヤとホイールとの嵌合力低下判定をする際に空気圧低下率及び空気圧自体に対する２つの条件を満たした場合に嵌合力低下と判定する構成としたが、空気圧自体に対する条件無しで、空気圧低下率に対する条件のみを満たした場合に嵌合力低下と判定する構成としてもよい。

また、第１の実施の形態ではパンク警報と嵌合力低下警報を１つのウォーニングランプで行う構成としたが、２つのウォーニングランプで別々に行う構成としてもよいし、あるいは、音声、ブザーやモニタ表示などによる別の手段で行う構成としてもよい。

また、第２の実施の形態では嵌合力低下判定時に減速するためにブレーキ制御を行う構成としたが、スロットル制御あるいはブレーキ制御とスロットル制御の協調制御などの他の制御により減速する構成としてもよい。

第１の実施の形態に係る警報装置の構成図である。 ランフラットタイヤにおけるパンク状態及びタイヤとホイールとの嵌合力低下状態における空気圧の時間変化を示す図である。 図１のＥＣＵにおける処理の流れを示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係る挙動制御装置の構成図である。 図４のＥＣＵにおける処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１…警報装置、２…右前輪空気圧センサ、３…左前輪空気圧センサ、４…右後輪空気圧センサ、５…左後輪空気圧センサ、６，１６…ウォーニングランプ、７，１７…ＥＣＵ、１１…挙動制御装置、１２…車速センサ、１３…ブレーキアクチュエータ

Claims (2)

1. ランフラットタイヤの内圧を検出する内圧検出手段を備え、
   前記内圧検出手段によって検出した内圧が所定内圧より小さくなった後に前記内圧検出手段で検出した内圧の低下する割合が所定割合より大きくなった場合にランフラットタイヤとホイールとの嵌合力が低下していると判定することを特徴とするランフラットタイヤの判定装置。
2. ランフラットタイヤを装着した車両の挙動制御装置であって、
   ランフラットタイヤの内圧を検出する内圧検出手段を備え、
   前記内圧検出手段によって検出した内圧が所定内圧より小さくなった後に前記内圧検出手段で検出した内圧の低下する割合が所定割合より大きくなった場合に車速を低減することを特徴とする車両の挙動制御装置。

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