JP2007118685A - タイヤ情報取得装置およびタイヤ情報取得方法 - Google Patents

Abstract

【課題】センサが設けられたインテリジェントタイヤにチェーンを装着すると、センサ出力値に基づいた適切な車両制御ができない。
【解決手段】歪みゲージ２６は、車両の車輪に設けられ車両走行中のタイヤトレッド部の歪みを取得する。ＥＣＵ１００は、取得された歪みゲージ出力を利用して車両制御を実施する。車両の走行開始から一定時間経過後、ＥＣＵ１００は、前輪から取得された歪みゲージ出力と後輪から取得された歪みゲージ出力とを比較し、これらの差がしきい値以上であるとき、前輪または後輪にチェーンが装着されていると判定する。ＥＣＵ１００は、チェーン装着時、歪みゲージ出力を利用した車両制御を中止する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両のタイヤに関連する情報を取得するためのタイヤ情報取得装置およびタイヤ情報取得方法に関する。

従来から、車両用タイヤに各種センサを配置し、センサの出力に基づいてタイヤの接地状態を推定するインテリジェントタイヤが知られている。例えば、特許文献１には、タイヤホイールのリムの外周側にホイールの振動を検出する振動センサを配設し、この振動センサの出力に基づいてタイヤの接地状態を推定し、推定されたタイヤの接地状態に応じて車両の走行状態を制御するインテリジェントタイヤシステムが開示されている。
特開２００２−７９８１５号公報 国際公開第０１／０９８１２３号パンフレット 特開平６−２８６４３０号公報

しかしながら、上記特許文献１においては、車両用タイヤにチェーンなどの滑り止めが装着されている場合、チェーンを介して路面とタイヤが接地するために未装着時とは大きく異なる振動が振動センサにより検出されてしまい、適切な車両制御が不可能になる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、インテリジェントタイヤに対するチェーンの装着を検出する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のタイヤ情報取得装置は、車両の車輪に設けられ車両走行中のタイヤに関連する情報を取得するタイヤ関連情報取得手段と、取得されたタイヤ関連情報を利用して車両制御を実施する制御手段と、前輪から取得されたタイヤ関連情報と後輪から取得されたタイヤ関連情報とを比較し、前輪または後輪にチェーンが装着されているか否かを判定する判定手段と、を備える。

この態様によると、前輪のタイヤについてのタイヤ関連情報と、後輪のタイヤについてのタイヤ関連情報とを比較する。チェーン装着時のタイヤのタイヤ関連情報は、未装着のタイヤのタイヤ関連情報とは異なる値をとると考えられる。そこで、前輪と後輪のタイヤ関連情報の値の差が、測定誤差以上に設定されたしきい値を上回るとき、前輪または後輪のいずれかにチェーンが装着されていると判定することができる。
なお、タイヤ関連情報には、一例として、タイヤトレッド部の歪み、タイヤ周方向またはタイヤ径方向の加速度などが含まれる。

本発明の別の態様もまた、タイヤ情報取得装置である。この装置は、車両の車輪に設けられ車両走行中のタイヤに関連する情報を取得するタイヤ関連情報取得手段と、取得されたタイヤ関連情報を利用して車両制御を実施する制御手段と、車輪にチェーンが装着されたときのタイヤ関連情報の推移データを格納する格納手段と、所定期間にわたり前記タイヤ関連情報を蓄積し、前記推移データと比較して、これらの一致度がしきい値以上のとき車輪にチェーンが装着されていると判定する判定手段と、を備える。

この態様によると、チェーン装着時のタイヤ関連情報の推移データを予め記録しておき、この推移データと走行中のタイヤ関連情報とを比較し、これらの一致度がしきい値以上であるときチェーン装着と判定する。上述した態様では、前輪と後輪の両方にチェーンが装着されている場合には正確な判定が困難であるが、この態様では推移データを利用することで判定が可能となる。

前記判定手段により車輪にチェーンが装着されていると判定されたとき、前記制御手段は前記タイヤ関連情報を利用した車両制御を中止してもよい。インテリジェントタイヤにチェーンを装着したときは、タイヤ関連情報に基づいてタイヤ接地状態を推定することができない。そのため、タイヤ関連情報に基づいた車両制御を中止することが好ましい。

本発明のさらに別の態様は、タイヤ情報取得方法である。この方法は、車両の車輪に設けられ車両走行中のタイヤに関連する情報を取得するステップと、前輪から取得されたタイヤ関連情報と後輪から取得されたタイヤ関連情報とを比較するステップと、前輪と後輪のタイヤ関連情報の差がしきい値以上であるとき、前輪または後輪にチェーンが装着されていると判定するステップと、を含む。

本発明のさらに別の態様もまた、タイヤ情報取得方法である。この方法は、車両の車輪に設けられ車両走行中のタイヤに関連する情報を取得するステップと、所定期間にわたり前記タイヤ関連情報を蓄積するステップと、予め準備された車輪にチェーンが装着されたときのタイヤ関連情報の推移データと蓄積されたタイヤ関連情報との一致度がしきい値以上のとき、車輪にチェーンが装着されていると判定するステップと、を含む。

本発明によれば、インテリジェントタイヤに対するチェーンの装着を検出することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明によるタイヤ情報取得装置を備えた車両を示す概略構成図であり、図２は、図１の車両に備えられた車輪を示す部分断面図である。図１に示される車両１０は、車体１２に設けられた４体の車輪１４と、これら４体の車輪１４のうちの操舵輪を操舵する図示されない操舵装置や、これら４体の車輪１４のうちの駆動輪を駆動する図示されない走行駆動源、制動装置等を備えるものである。そして、車輪１４は、それぞれホイール１６とタイヤ１８とを含む。本実施形態において、車輪１４を構成するタイヤ１８として、いわゆるランフラットタイヤが採用されている。ただし、タイヤ１８として、ランフラットタイヤ以外の一般的な中空タイヤが採用されてもよいことはいうまでもない。

図２に示されるように、タイヤ１８は、いわゆるサイド補強型ランフラットタイヤであり、空気圧の低下時にランフラット走行を可能とするものである。図２に示されるように、タイヤ１８は、ビードコア１８０が埋設される一対のビード部１８１と、ビード部１８１からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部１８２と、両サイドウォール部１８２間に延在するトレッド部１８３とを含む。一対のビード部１８１、一対のサイドウォール部１８２およびトレッド部１８３には、例えば１枚の繊維材からなるカーカス１８４が埋設されており、トレッド部１８３には、カーカス１８４の外側に位置するようにベルト層１８５が埋設されている。そして、各サイドウォール部１８２には、インナーライナ１８６の内側に位置するように補強ゴム１８７が埋設されている。

各補強ゴム１８７は、高い剛性を有し、ホイール１６とタイヤ１８とにより画成されるタイヤ内部空間１８８内の空気圧がパンク等により低下した際に、タイヤ１８の全体をホイール１６に対して支持し、それにより、ランフラット走行を可能とする。なお、車両１０に設けられるタイヤ１８は、サイド補強型のランフラットタイヤに限られるものではなく、タイヤ内部空間１８８内の空気圧が低下した際にタイヤ１８の全体をホイール１６に対して支持する中子を備えた中子型のランフラットタイヤであってもよい。

図１および図２に示されるように、上述の各車輪１４には、タイヤの空気圧調整用バルブとして機能するＴＰＭＳバルブ２０が装着されている。各ＴＰＭＳバルブ２０は、ホイール１６のホイールリム１６ａに設けられた取付孔１６ｂに弾性ゴムからなるグロメット１９、ワッシャおよびボルトを介して取り付けられる。グロメット１９は、所定の剛性を有しており、タイヤ内部空間１８８を気密保持する。また、ＴＰＭＳバルブ２０のバルブキャップ２０ａは、ホイールリム１６ａの外側に突出しており、このバルブキャップ２０ａを取り外して、図示されない弁口に空気供給装置のホースを接続すれば、タイヤ内部空間１８８内に空気を供給可能となる。そして、図２に示されるように、各ＴＰＭＳバルブ２０は、タイヤ内部空間１８８内に突出するハウジング２１を有しており、ハウジング２１の内部には、タイヤ関連情報としてタイヤ内部空間１８８内の空気圧を検知する空気圧センサ２２が配置されている。

また、上述の各車輪１４には、複数（本実施形態では８体）の歪みゲージ２６が備えられている。各歪みゲージ２６は、図２に示されるように、タイヤ１８のトレッド部１８３の内面に固定されており、それぞれ設置箇所においてタイヤ１８のタイヤ周方向における歪みをタイヤ関連情報として検出する。検出された歪み量は、車体１２に搭載された電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）１００で微分処理されて、タイヤ周方向またはタイヤ径方向におけるタイヤの加速度を算出するのに用いられる。歪みゲージ２６は、トレッド部１８３の内面に対して、タイヤ周方向に複数配設されると共に、タイヤ幅方向に複数列設けられている。タイヤ周方向においては、少なくとも３体（本実施形態では９０°間隔で４体）の歪みゲージ２６をトレッド部１８３の内面に配置するとよい。

さらに、本実施形態では、歪みゲージ２６の列が間隔Ｗを隔てて２列設けられており、タイヤ外側の列の各歪みゲージ２６と、タイヤ内側の列の各歪みゲージ２６とは、タイヤ１８の幅方向において隣り合うように配置されている。歪みゲージ２６の列の間隔Ｗは、トレッド部１８３の幅と概ね等しく、値Ｗは、タイヤ１８のタイヤ幅方向における接地長であるとみなすことができる。また、各車輪１４のタイヤ１８に対して歪みゲージ２６の列が３列以上設けられてもよい。

なお、歪みゲージの代わりに、設置箇所においてタイヤ１８のタイヤ周方向またはタイヤ径方向におけるタイヤの加速度を検出する加速度センサを設けてもよい。

図３は、本発明によるタイヤ情報取得装置の制御ブロック図である。同図に示されるように、ＴＰＭＳバルブ２０のハウジング２１内には、空気圧センサ２２に加えて、ＴＰＭＳ通信機２３、制御回路２４およびバッテリ２５が収容されている。これにより、各ＴＰＭＳバルブ２０は、それぞれタイヤ関連情報としてのタイヤ空気圧を取得すると共に取得したタイヤ関連情報を定期的に送信可能な手段として機能する。空気圧センサ２２は、例えば半導体センサであり、タイヤ内部空間内の空気圧を検出する。ＴＰＭＳ通信機２３は、空気圧センサ２２の検出値を示す信号を所定周期（例えば３分間隔）で定期的に無線送信可能なものである。制御回路２４は、ＩＣチップ等に実装されており、空気圧センサ２２やＴＰＭＳ通信機２３を制御する。バッテリ２５は、空気圧センサ２２、ＴＰＭＳ通信機２３および制御回路２４に電力を供給する。なお、ＴＰＭＳバルブ２０は、タイヤの内部空間の空気温度を検出する温度センサや、接地圧センサ等をさらに備えるものであってもよい。

また、タイヤ１８に設けられた各歪みゲージ２６は、それぞれ増幅器２７を介して通信機（送信機）２８に接続されており、各車輪１４には、これらの歪みゲージ２６、増幅器２７および通信機２８に電力を供給するバッテリ２９が設けられている。増幅器２７、通信機２８およびバッテリ２９は、対応する車輪１４の適所、例えばホイール１６の外周面等に配置されている。増幅器２７は、対応する歪みゲージ２６の出力を増幅して通信機２８に与え、通信機２８は、各歪みゲージ２６の出力値を示す信号を例えば１０〜２０ｍｓｅｃ程度の周期で無線送信可能なものである。

また、車両１０の車体１２には、図１に示されるように、各車輪１４に対応するように複数（本実施形態では、４体）の車体側通信機３０が配置されている。各車体側通信機３０は、対応する車輪１４に設けられているＴＰＭＳ通信機２３や通信機２８との間でタイヤ関連情報等を示す信号を送受信可能なものである。なお、車体１２には、各車輪１４に設けられているＴＰＭＳ通信機２３や通信機２８との間でタイヤ関連情報等を示す信号を送受信可能な１体の車体側通信機が配置されてもよい。そして、各車体側通信機３０は、図１および図３に示されるように、ＥＣＵ１００に接続されている。各車体側通信機３０は、対応する車輪１４のＴＰＭＳ通信機２３や通信機２８から無線送信された信号を受信し、受け取った情報をＥＣＵ１００に与える。ＴＰＭＳ通信機２３や通信機２８からのタイヤ関連情報は、ＥＣＵ１００の所定の記憶領域（バッファ）に所定量ずつ格納保持され、ＥＣＵ１００は、各車体側通信機３０から受け取った情報を用いて各種制御を実行する。

ＥＣＵ１００は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ、入出力インターフェース、メモリ等を備えるものである。そして、ＥＣＵ１００には、図１および図３に示されるように、センサ群１０１および警報装置１０２が接続されている。センサ群１０１には、例えば、車輪１４ごとに設けられて対応する車輪１４の速度を検出する車輪速センサ１０１ａ（図３参照）等が含まれる。警報装置１０２は、ＥＣＵ１００の制御のもと、所定条件下でドライバに警報を発するものであり、例えば、車両１０のインストルメンツパネルに設けられている警告表示装置等を含む。

上述の車両１０では、例えば制動装置を制御するＥＣＵが、走行駆動源を制御するＥＣＵや操舵装置を制御するＥＣＵ等と協調しながら、車両１０の挙動を安定化させるために車両１０の駆動、操舵および制動の統合制御（ＶＤＩＭ：Vehicle Dynamics Integrated Management）を実行する。このような統合制御に際しては、車両運動制御を高精度に実行する観点から、タイヤ１８と路面との間の前後方向摩擦係数μｘや、タイヤ１８に作用する車両前後方向における力Ｆｘを精度よく得ることが要求される。このため、本実施形態の車両１０では、上述のＥＣＵ１００により、各車輪１４からのタイヤ関連情報に基づいてタイヤ１８と路面との間の前後方向摩擦係数μｘおよびタイヤ１８に作用する車両前後方向における力Ｆｘが算出される。
さらに、詳細は省略するが、複数の歪みゲージ２６をタイヤ１８のトレッド部１８３の内面に配設し、タイヤ周方向またはタイヤ径方向におけるタイヤ１８の加速度を検出することにより、タイヤ周方向またはタイヤ径方向におけるタイヤ１８の加速度の変化を把握して、加速度波形におけるピーク間の時間隔Δｔ等からタイヤ１８の車両前後方向における接地長Ｌを精度よく求めることが可能となる。

上述したように、車両１０は、タイヤ１８に設けられた歪みゲージ２６の出力から算出されたデータに基づいて車両制御を実施している。しかしながら、車輪１４にチェーンなどの滑り止めを装着した場合、歪みゲージ２６は、タイヤのトレッド部１８３と路面との間にチェーンが介在することによる歪みを検出してしまうので、適切な統合制御を実施することが不可能になる。
そこで、本実施形態では、ＥＣＵ１００が車輪１４にチェーンが装着されているか否かを判定し、チェーンが装着されているときには歪みゲージ２６の出力に基づく統合制御を中止するようにした。

図４は、チェーン装着判定のフローチャートである。まず、ＥＣＵ１００は、車両の走行開始から一定時間が経過したか否かを判定し（Ｓ１０）、一定時間が経過すると（Ｓ１０のＹ）、前輪および後輪のタイヤに設けられた歪みゲージ２６の出力を取得し（Ｓ１２）、前輪と後輪の出力値を比較する。その結果、前後輪の出力値の差が予め定められたしきい値以上であるとき（Ｓ１４のＹ）、ＥＣＵ１００は前輪または後輪のいずれかにチェーンが装着されていると判定する（Ｓ１６）。チェーン装着時のタイヤの歪みゲージ出力は、未装着のタイヤの歪みゲージ出力とは異なる値をとる。そこで、前輪と後輪の歪みゲージ出力値の差が、測定誤差以上に設定されたしきい値を上回るとき、前輪または後輪のいずれかにチェーンが装着されていると判定するのである。

そして、ＥＣＵ１００は、上述の制動装置を制御するＥＣＵ、走行駆動源を制御するＥＣＵ、および操舵装置を制御するＥＣＵに対し、歪みゲージ出力に基づく制御を中止するよう通知し（Ｓ１８）、さらにドライバに対して統合制御が中止された旨を警報装置１０２を用いて報知する（Ｓ２０）。これによって、チェーン装着時の不正確なデータに基づいた車両の制御が防止される。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態はあくまで例示であり、実施の形態どうしの任意の組合せ、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスの任意の組合せなどの変形例もまた、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

図４を参照して説明した判定では、車両の前輪と後輪の両方にチェーンを装着した場合では、前後輪の検出値の差が出にくく、正確な判定ができない可能性がある。そこで、ＥＣＵ１００は、上記判定の代わりに、または追加して、以下に述べる第２のチェーン装着判定を行ってもよい。

図５は、第２のチェーン装着判定のフローチャートである。まず、ＥＣＵ１００は、車両の走行開始から一定時間が経過したか否かを判定し（Ｓ３０）、一定時間が経過すると（Ｓ３０のＹ）、いずれかの車輪のタイヤに設けられた歪みゲージ２６の出力を所定期間（例えば、タイヤ２回転分）にわたり取得する（Ｓ３２）。また、推移データ格納部１０６（図３参照）には、チェーン装着時の歪みゲージ出力の推移データを予め記録しておく。そして、取得した歪みゲージ出力と推移データとを比較し、それらの一致度が予め定められたしきい値以上であるとき（Ｓ３４のＹ）、ＥＣＵ１００は車輪にチェーンが装着されていると判定する（Ｓ３６）。チェーン装着時のタイヤの歪みゲージ出力は、未装着のタイヤの歪みゲージ出力とは異なる値をとる。したがって、予めチェーン装着時の歪みゲージ出力の推移を記録しておき、その推移データと実際に取得されたデータとの一致度を算出し、一致度がしきい値以上となったとき、車輪にチェーンが装着されていると判定するのである。なお、一致度は、例えば、所定期間内での両データ間の誤差の二乗和を用いることができる。一致度のしきい値は、実験等を通じてチェーン装着を適切に判定できる値に設定する。

車輪にチェーンが装着されていると判定されると、ＥＣＵ１００は、上述の制動装置を制御するＥＣＵ、走行駆動源を制御するＥＣＵ、および操舵装置を制御するＥＣＵに対し、歪みゲージ出力に基づく制御を中止するよう通知し（Ｓ３８）、さらにドライバに対して統合制御が中止された旨を警報装置１０２を用いて報知する（Ｓ４０）。

統合制御の基礎となる歪みを検出するための歪みゲージは、タイヤのトレッド部に埋設するほか、サイドウォール部やビード部に埋設しておいてもよい。

また、加速度センサ、振動センサやその他のセンサの出力値に基づいて車両の統合制御を実施する場合にも、前輪と後輪にそれぞれセンサが設置されていれば、前輪と後輪とから取得された出力値を比較する図４に示したチェーン装着判定を適用することができる。また、チェーン装着時と未装着時とでセンサの出力値に明確な差異が存在すれば、チェーン装着時の出力値の推移データを予め記録しておくことで、図５に示したチェーン装着判定を適用することができる。

本実施形態に係るタイヤ情報取得装置を備えた車両を示す概略構成図である。 図１の車両に備えられた車輪を示す部分断面図である。 タイヤ情報取得装置の制御ブロック図である。 チェーン装着判定を説明するフローチャートである。 第２のチェーン装着判定を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０ 車両、 １２ 車体、 １４ 車輪、 １８ タイヤ、 ２６ 歪みゲージ、 １００ ＥＣＵ、 １０２ 警報装置、 １０６ 推移データ格納部。

Claims (5)

1. 車両の車輪に設けられ車両走行中のタイヤに関連する情報を取得するタイヤ関連情報取得手段と、
   取得されたタイヤ関連情報を利用して車両制御を実施する制御手段と、
   前輪から取得されたタイヤ関連情報と後輪から取得されたタイヤ関連情報とを比較し、前輪または後輪にチェーンが装着されているか否かを判定する判定手段と、
   を備えることを特徴とするタイヤ情報取得装置。
2. 車両の車輪に設けられ車両走行中のタイヤに関連する情報を取得するタイヤ関連情報取得手段と、
   取得されたタイヤ関連情報を利用して車両制御を実施する制御手段と、
   車輪にチェーンが装着されたときのタイヤ関連情報の推移データを格納する格納手段と、
   所定期間にわたり前記タイヤ関連情報を蓄積し、前記推移データと比較して、これらの一致度がしきい値以上のとき車輪にチェーンが装着されていると判定する判定手段と、
   を備えることを特徴とするタイヤ情報取得装置。
3. 前記判定手段により車輪にチェーンが装着されていると判定されたとき、前記制御手段は前記タイヤ関連情報を利用した車両制御を中止することを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ情報取得装置。
4. 車両の車輪に設けられ車両走行中のタイヤに関連する情報を取得するステップと、
   前輪から取得されたタイヤ関連情報と後輪から取得されたタイヤ関連情報とを比較するステップと、
   前輪と後輪のタイヤ関連情報の差がしきい値以上であるとき、前輪または後輪にチェーンが装着されていると判定するステップと、
   を含むことを特徴とするタイヤ情報取得方法。
5. 車両の車輪に設けられ車両走行中のタイヤに関連する情報を取得するステップと、
   所定期間にわたりタイヤ関連情報を蓄積するステップと、
   予め準備された車輪にチェーンが装着されたときのタイヤ関連情報の推移データと蓄積されたタイヤ関連情報との一致度がしきい値以上のとき、車輪にチェーンが装着されていると判定するステップと、
   を含むことを特徴とするタイヤ情報取得方法。

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