JP2008110653A - 転覆判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の横転の可能性を判定する転覆判定装置を比較的低コストで提供する。
【解決手段】ＥＣＵは、ＴＰＭＳバルブからの車輪情報に含まれる空気圧情報から左右の車輪の空気圧の差圧ΔＰを算出し、この差圧ΔＰに換算係数αを乗算した荷重差相当値αΔＰが判定基準値ｋ以上であるか否かにより、横転の可能性を判定する。また、サスペンションに対する入力加速度と減衰時間を測定することにより、タイヤの質量、タイヤの容積を順次推定し、この容積から正しい換算係数αひいては荷重差相当値αΔＰを得るようにしている。
【選択図】図８

Description

本発明は、車両の横転の可能性を判定する転覆判定装置に関する。

従来より、車両が旋回時等に横転するのを防止すべく、その横転の可能性を事前に判定し、安全のための措置をとる装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

このような装置は、その横転判定のために、たとえば左右の車輪に負荷される荷重をそれぞれ検出する荷重センサを備える。そして、その荷重センサにより検出された左右の荷重差が判定基準値以上となったときに横転の可能性があると判定する。
特開平９−３２３５２１号公報

しかしながら、このような横転判定のために他に用途のない荷重センサを新たに設置するのはコスト面で不利であるといった問題があった。

一方、近年では、各車輪のタイヤ内の空気圧（以下、単に「空気圧」ともいう）を検出する車輪側装置と、各車輪側装置から送信された空気圧情報を取得して各車輪の空気圧を監視する車体側装置とを備えたタイヤ空気圧監視システム（Tire Pressure Monitoring System：以下「ＴＰＭＳ」という）を搭載した車両も増えてきている。このような車両では、タイヤとホイールとの間に形成された内部空間に空気圧を検出する空気圧センサが配設されている。車体側装置には電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）が搭載されており、このＥＣＵが車輪側装置から送信された空気圧情報を受信し、その空気圧が基準圧力よりも低い場合に、表示装置を介してその旨を表す警告情報を表示させたりする。

発明者らは、車輪に負荷される荷重と空気圧とがほぼ比例関係にあることから、このような空気圧センサから得られた空気圧情報を利用することにより、比較的低コストで横転判定ができるとの考えに想到した。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、車両の横転の可能性を判定する転覆判定装置を比較的低コストで提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の転覆判定装置は、車両の横転の可能性を判定するものである。この転覆判定装置は、左右のタイヤの空気圧をそれぞれ検出する空気圧検出手段と、この空気圧検出手段により検出された左右の空気圧の差圧を算出する差圧算出手段と、予め設定した左右のタイヤの荷重差と差圧との換算係数を、差圧算出手段により算出された差圧に乗算することにより、その差圧に対応する荷重差である荷重差相当値を算出する荷重差算出手段と、この荷重差算出手段により算出された荷重差相当値が予め設定した判定基準値以上であるときに、車両の転覆の可能性を判定する転覆判定手段と、を備える。

ここでいう「換算係数」は、左右のタイヤの荷重差と空気圧の差圧との関係式を構成する係数である。「荷重差相当値」は、左右の空気圧の差圧に換算係数を乗算することにより得られる荷重差の推定値を意味する。「判定基準値」は、たとえば実際の荷重差により転覆の可能性を判定する場合と同じ基準値を設定することができる。この態様では、荷重差相当値が判定基準値以上であれば、車両が転覆する可能性があると判定される。

この態様によれば、空気圧を検出することで、タイヤに負荷される荷重を検出する場合と同様に転覆の可能性を判定することができる。特に、車両にその空気圧状態を監視するような機能が搭載されている場合には、その機能により得られた空気圧をそのまま利用することができ、転覆判定装置を比較的低コストで実現することができる。

ところで、このような転覆判定装置を搭載した車両に標準仕様と異なるタイヤが装着されたような場合、その横転判定を正確に行えないことが想定される。すなわち、横転判定の判定基準値は、一般には車両に標準仕様のタイヤが装着されていることを前提に設定される。このため、たとえばユーザにより標準仕様と径や幅が異なるタイヤやが装着されると、同じ荷重を受けても空気圧が異なってしまう。このような場合に空気圧だけで横転判定を実施すると、タイヤ変更前後で車両に同じ挙動が発生しても、空気圧の差圧が期待通りに得られず、もともとのロジックでは正しい荷重差相当値が得られずに転覆を正確に判断できないことが想定される。

そこで、当該転覆判定装置は、左右のタイヤの少なくとも一方の容積を取得するタイヤ容積取得手段と、タイヤの容積と上記換算係数との対応関係を予め記憶した補正係数記憶手段とをさらに備えてもよい。そして、荷重差算出手段が、タイヤ容積取得手段により算出されたタイヤの容積に基づいて補正係数記憶手段から対応する換算係数を取得するようにしてもよい。

この態様では、タイヤ容積取得手段が所定の方法でタイヤの容積を取得する。このタイヤの容積は厳密な測定値でなく推定値であってもよい。補正係数記憶手段には予めタイヤの容積と換算係数との対応関係が記憶されているので、荷重差算出手段が、算出されたタイヤの容積に基づいてその補正係数記憶手段から対応する換算係数を取得する。このタイヤの容積と換算係数との対応関係については、たとえば予め実験や解析などを行って係数補正テーブルとして保持することができる。このようにして得られた換算係数を空気圧の差圧に乗算することにより、荷重差相当値を得ることができる。

この態様によれば、標準仕様でないタイヤが装着されていても、そのタイヤの容積に基づいて補正された換算係数を得ることにより、正しい荷重差相当値を算出することができる。その結果、空気圧による転覆判定を正確に行うことができる。

より具体的には、当該転覆判定装置は、左右の車輪をそれぞれ支持する左右のサスペンションの少なくとも一方の振動加速度を検出する加速度検出手段をさらに備えてもよい。この左右の車輪には、上記左右のタイヤがそれぞれ装着されている。タイヤ容積取得手段は、タイヤ質量推定テーブルとタイヤ容積推定テーブルとを備える。

タイヤ質量推定テーブルは、サスペンションに入力される加速度（入力加速度）の大きさと、その加速度入力による振動加速度が所定値以下に減衰するまでの減衰時間とをパラメータとしてタイヤの質量を推定するための情報を保持している。すなわち、車両の走行によりサスペンションに振動が加わわった場合、車輪の質量が大きいほどその慣性力も大きくなるため、サスペンションの減衰時間も長くなる。一方、サスペンションに入力される加速度が大きいほどその減衰時間も長くなる。そのため、サスペンションに対する入力加速度の大きさ、車輪の質量、および振動加速度の減衰時間との間には一定の相関がある。また、タイヤの質量は車輪の質量に対応して算出可能である。このため、サスペンションへの入力加速度およびその減衰時間からタイヤの質量を取得することができる。

一方、タイヤ容積推定テーブルは、タイヤの質量とタイヤの容積との対応関係を予め記憶している。すなわち、タイヤには一般に規格があるため、タイヤの質量が分かればタイヤの容積を特定することができる。

タイヤ容積取得手段は、加速度検出手段により検出された振動加速度に基づいて入力加速度と減衰時間を取得し、さらにタイヤ質量推定テーブルを参照することによりタイヤの質量を推定する。そして、推定されたタイヤの質量に基づいてタイヤ容積推定テーブルを参照することによりタイヤの容積を取得することができる。

本発明によれば、車両の横転の可能性を判定する転覆判定装置を比較的低コストで提供することができる。

以下、図面を参照しつつ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、本発明の実施の形態に係る転覆判定装置を備えた車両を示す概略構成図である。図２は、図１の車両に備えられた車輪の部分断面図である。

図１に示すように、車両１０の車体１２には、右前輪１４ａ，左前輪１４ｂ，右後輪１４ｃおよび左後輪１４ｄの４つの車輪（これらを総称して「車輪１４」という）が回転可能に支持されている。本実施の形態において、各車輪１４には、ユーザにより車両１０の標準仕様とは異なる径を有する異径タイヤが装着されている。すなわち、右前タイヤ１５ａ，左前タイヤ１５ｂ，右後タイヤ１５ｃおよび左後タイヤ１５ｄの４つのタイヤ（これらを総称して「タイヤ１５」という）は、車両１０に設定された標準仕様のタイヤのサイズよりもその径が大きくなっている。

また、各車輪１４に対応して、いわゆるマルチリンク式のサスペンション１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ（これらを総称して「サスペンション１７」という）がそれぞれ配設されている。各サスペンション１７は、図示しないロアアームと車体１２との間にコイルスプリングおよびショックアブソーバを配置し、左右のロアアームにスタビライザーを渡して構成されている。コイルスプリングは、サスペンション１７の可動部分と車体１２とをつなぎ、車両に加わるショックを吸収する。ショックアブソーバは、作動用のオイルが満たされたシリンダ内に進退自在なピストンロッド等を含んで構成され、サスペンション１７の振動を減衰させる。なお、サスペンション１７を構成するこれらの構成および機能については一般的であるため、その詳細な説明については省略する。本実施の形態では、右前輪１４ａに対応するサスペンション１７ａに、ばね下荷重によるコイルスプリングの振動加速度を検出するためのＧセンサ１８が設置されている。このＧセンサ１８により検出された振動加速度は、後述する転覆判定処理に用いられる。

車体１２には、図示しないが、駆動輪の駆動源となるエンジン，駆動力を所定の変速比で伝達するトランスミッション，各車輪を操舵するステアリング装置，各車輪に制動力を付与するブレーキ装置，およびこれらを制御する電子制御装置（以下「ＥＣＵ」と表記する）などが搭載されている。

各車輪１４は、タイヤとホイールを含み、そのタイヤの空気圧調整用のバルブとして機能するＴＰＭＳバルブ１６を内蔵している。なお、本実施の形態において、このＴＰＭＳバルブ１６が車輪側装置に該当する。

一方、車体１２には、各車輪１４のＴＰＭＳバルブ１６から送信された車輪情報を受信する後述する通信機７２と、受信された車輪情報に基づいて各車輪１４の状態を統合的に監視するＥＣＵ２０が設けられている。

図２に示すように、各車輪１４に含まれるタイヤ１５は、いわゆる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。タイヤ１５は、ビードコア３２が埋設された一対のビード部３４と、ビード部３４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３６と、両サイドウォール部３６間に延在するトレッド部３８とを含む。一対のビード部３４、一対のサイドウォール部３６およびトレッド部３８には、たとえば１枚の繊維材からなるカーカス４０が埋設されており、トレッド部３８には、カーカス４０の外側に位置するようにベルト層４２が埋設されている。そして、各サイドウォール部３６には、インナーライナ４４の内側に位置するように補強ゴム４６が埋設されている。この補強ゴム４６は、高い剛性を有し、ホイール５０とタイヤ１５とにより画成されるタイヤ１５内の空気圧がパンク等により低下した際に、タイヤ１５の全体をホイール５０に対して支持し、それによってランフラット走行を可能とする。

各車輪１４には、タイヤ１５の空気圧調整用バルブとして機能するＴＰＭＳバルブ１６が装着されている。各ＴＰＭＳバルブ１６は、ホイール５０のホイールリム５２に設けられた取付孔５４に弾性ゴムからなるグロメット５６、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５６は、所定の剛性を有しており、タイヤ１５内を気密保持する。また、ＴＰＭＳバルブ１６のバルブキャップ５８は、ホイールリム５２の外側に突出しており、このバルブキャップ５８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１５内に空気を供給可能となる。

そして、ＴＰＭＳバルブ１６は、タイヤ１５内に突出するハウジング６０を有しており、ハウジング６０の内部には、車輪情報としてタイヤ１５内の空気圧を検知する空気圧センサ６２、タイヤ１５内の空気の温度を検出する温度センサ６４等が配置されている。本実施の形態では、空気圧センサ６２および温度センサ６４がＴＰＭＳバルブ１６内に設けられた例を示しているが、車輪状態を検出する他のセンサがさらに設けられていてもよい。たとえば、車輪１４に生じる遠心力の大きさによって車両の走行状態を検出する加速度センサや、タイヤ１５内に設けられたバッテリの電源電圧を検出するセンサなどの各種センサがＴＰＭＳバルブ１６内に設けられていてもよい。

図３は、車輪状態監視装置の制御ブロック図である。
上述したＴＰＭＳバルブ１６のハウジング６０内には、空気圧センサ６２および温度センサ６４に加え、ＴＰＭＳ送信機６６、制御回路６８およびバッテリ７０が収容されている。これにより、各ＴＰＭＳバルブ１６は、各センサにより検出されたタイヤ空気圧やタイヤ内温度等の車輪情報を取得するとともに、取得した車輪情報を定期的に車体１２側に送信可能な車輪側装置として機能する。

すなわち、ＴＰＭＳ送信機６６は、空気圧センサ６２の検出値や温度センサ６４の検出値を示す信号を含む車輪情報を車体１２側に無線送信可能なものである。制御回路６８は、ＩＣチップ等に実装されており、ＴＰＭＳ送信機６６による車輪情報の送信タイミングを制御したりする。バッテリ７０は、空気圧センサ６２、温度センサ６４、ＴＰＭＳ送信機６６および制御回路６８等に電源電圧を供給する。

一方、車体１２には、図１にも示されるように、右前輪１４ａに対応した通信機７２ａ，左前輪１４ｂに対応した通信機７２ｂ，右後輪１４ｃに対応した通信機７２ｃ，および左後輪１４ｄに対応した通信機７２ｄの４つの通信機（これらを総称して「通信機７２」という）が配設されている。各通信機７２は、対応する車輪１４に設けられているＴＰＭＳ送信機６６から送信された車輪情報等を示す信号を受信する受信部として機能する。各通信機７２は、対応する車輪１４のＴＰＭＳ送信機６６から送信された信号を受信し、受け取った情報をＥＣＵ２０に向けて出力する。

ＥＣＵ２０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、所定のデータの記憶を保持しておくための不揮発性のバックアップＲＡＭ、入出力インターフェース等を備える。そして、ＥＣＵ２０には、図１にも示されるように、上述したＧセンサ１８、警報装置７４、および車速センサ等その他の各種センサ群７８が所定の信号線を介して接続されている。

ＥＣＵ２０は、各通信機７２と各車輪１４の位置とを対応づけて記憶しているため、各通信機７２から入力された車輪情報がどの車輪１４からのものであるかを識別することができる。なお、このように車体１２に各車輪１４ごとの複数の通信機７２を設けるのではなく、各ＴＰＭＳ送信機６６からの信号を受信可能な１つの通信機を設けるようにしてもよい。その場合には、各ＴＰＭＳ送信機６６が送信する信号に、いずれの車輪１４であるかを特定するための識別情報を含めるようにすればよい。ＴＰＭＳ送信機６６からの車輪情報は、ＥＣＵ２０のバックアップＲＡＭ等の所定の記憶領域（バッファ）に所定量ずつ格納保持される。ＥＣＵ２０は、各通信機７２から受け取った情報を用いて各車輪１４の状態を監視する。また、ＥＣＵ２０は、Ｇセンサ１８および各通信機７２から受け取った情報を用いて車両１０の横転を判定する後述する転覆判定処理を実行する。

警報装置７４は、ＥＣＵ２０の制御のもと、所定条件下で運転者に警報を発するものであり、たとえば車両１０のインストルメントパネルに設けられている表示装置等に車両の異常情報を表示したり、音声により報知したりする。たとえば、空気圧が不足している場合や車両が横転しそうな場合に、その旨を表す情報が報知される。

次に、本実施の形態の車両の転覆判定方法について説明する。
図４は、車両の転覆判定方法を概念的に表す説明図である。同図は、左右のタイヤに負荷される荷重と空気圧との関係を表している。

本実施の形態では、上述のように、車両１０の４つの車輪１４に標準仕様と異なる異径タイヤが装着されている。ここでは、左右の車輪１４に負荷される荷重を直接検出するのではなく、ＴＰＭＳバルブ１６の空気圧センサ６２により検出された左右のタイヤの空気圧を利用して車両の横転の可能性を判定する。なお、この転覆判定は、駆動輪である前輪のタイヤの空気圧情報、つまり右前タイヤ１５ａおよび左前タイヤ１５ｂの空気圧の差圧情報を用いて行われる。

図４に示すように、たとえば車両１０が左旋回しているときには、その遠心力によりロール方向の力が加わるので、その車体１２が実線で示す状態から破線で示す状態に傾く。このとき、左右の車輪１４に負荷される荷重のバランスがくずれ、図示のように、車両１０の旋回方向に向かって外側のほうが内側よりも荷重が大きくなる。この場合には、右車輪１４ａに加わる荷重ＷＲのほうが左車輪１４ｂに加わる荷重ＷＬよりも大きくなり、その荷重差ΔＷ＝ＷＲ−ＷＬが所定値を超えると、車両１０が横転することになる。

一方、各車輪１４に加わる荷重は、路面からの反力となって各タイヤ１５に作用するため、左右の空気圧の差圧ΔＰ＝ＰＲ−ＰＬは荷重差ΔＷに比例し、下記式（１）が成立する。
ΔＷ＝αΔＰ ・・・（１）
ΔＷ＝｜ＷＲ−ＷＬ｜
ΔＰ＝｜ＷＲ−ＷＬ｜
α：換算係数
本実施の形態では、この係数αを換算係数として取得し、現在の左右の空気圧の差圧ΔＰに換算係数αを乗算して荷重差相当値αΔＰを得る。そして、この荷重差相当値αΔＰが判定基準値ｋよりも大きい場合に、車両１０の横転の可能性があると判定する。ここで、換算係数αは、後述のようにタイヤ１５の容積によって変化するため、荷重差相当値αΔＰは、あくまで推定値であって実際の荷重差と近似したものになるが、厳密には一致しない場合がある。また、判定基準値ｋとしては、たとえば実際の荷重差により転覆判定を行う場合を想定してこれと同じ値を用いることができる。

すなわち、本実施の形態では、各車輪１４に負荷される実際の荷重を検出しない代わりに、空気圧センサ６２により検出された空気圧を利用してそのときの左右の車輪１４の荷重差を荷重差相当値αΔＰとして推定する。そして、この荷重差相当値αΔＰが、車両１０の転覆の可能性が見込まれる判定基準値ｋよりも大きい場合に、車両の横転の可能性が判定される。

ただし、本実施の形態のように車両１０にタイヤ１５として標準仕様と異なる異径タイヤが装着されている場合には、標準仕様のタイヤについて設定された判定基準がそのまま適用できない場合が想定される。すなわち、タイヤ１５として標準仕様と径が異なる異径タイヤが装着されると、タイヤ交換の前後でその容積が変化するため、同じ荷重を受けても空気圧が異なってしまう。このため、タイヤ変更前後で車両に同じ挙動が発生しても、空気圧の差圧が期待通りに得られず、同じロジックでは正しい荷重差相当値が得られずに車両の横転を正確に判断できないことが想定される。

そこで、本実施の形態では、タイヤ１５の容積に基づいて上述した換算係数αを補正し、正しい荷重差相当値αΔＰを算出し、この荷重差相当値αΔＰと判定基準値ｋとを用いて車両１０の転覆判定を行う。

図５は、転覆判定処理に用いられる係数補正テーブルを表す説明図である。同図において、横軸がタイヤの容積Ｖを表し、縦軸が換算係数αを表している。

本実施の形態では、ＥＣＵ２０が同図に示す係数補正テーブルを保有しており、転覆判定処理の際にこれ参照して換算係数αを補正する。この係数補正テーブルにおけるタイヤの容積Ｖと換算係数αとの関係は、予め実験または解析により取得されている。同図においては、標準仕様のタイヤの場合の定常時の容積Ｖ０に対し、換算係数α＝α０が得られる。このため、タイヤ１５として標準仕様のタイヤがそのまま使用されているときには、荷重差相当値αΔＰ＝α０ΔＰとなる。一方、タイヤ１５として異径タイヤ等の標準仕様でないタイヤに変更された後は、その定常時の容積Ｖｒに対し、換算係数α＝αｒが得られる。このため、標準仕様のタイヤがそのまま使用されているときには、荷重差相当値αΔＰ＝αｒΔＰとなる。この容積Ｖは、現在装着されているタイヤ１５の質量を推定し、その質量に対応した容積を割り出すことにより求められる。

すなわち、タイヤの質量が大きいほど車輪の慣性力も大きくなるため、サスペンションが振動した場合の減衰時間も長くなる。また、この減衰時間は、サスペンションへの入力加速度が大きいほど長くなる。一方、タイヤには一般に規格があるため、そのタイヤの質量が分かればそのタイヤの容積が特定される。つまり、サスペンションに対する入力加速度の大きさ、タイヤの質量、および振動加速度の減衰時間との間には一定の相関があるため、その入力加速度と減衰時間が分かればタイヤの質量を推定することができる。

本実施の形態では、この点に着目し、車両の走行によりサスペンション１７に振動が加わわったときの入力加速度とその減衰時間に基づいてタイヤ１５の質量を推定し、その推定された質量からタイヤ１５の容積Ｖを取得する。そして、このように取得したタイヤ１５の容積Ｖを用いて上述した換算係数αを算出して車両１０の横転の可能性を判定する。

図６は、サスペンションに作用する振動加速度の時間的変化を表す説明図である。同図において、横軸はサスペンションに振動による加速度入力があってからの時間を表し、縦軸はサスペンションに作用する振動加速度の大きさを表している。図７は、転覆判定処理に用いられるタイヤ質量推定テーブルの例を表す説明図である。同図において、横軸が減衰時間を表し、縦軸が入力加速度を表している。

すなわち、図６に示すように、車両１０の走行中に路面状況等によりショックが発生すると、サスペンション１７が振動する。このとき、最初に入力された加速度（入力加速度）Ｇmaxは、ショックアブソーバの動作等によって時間の経過とともに減衰する。同図には、減衰時間Ｔでその振動加速度がほぼゼロに収束した例が示されている。ここでは、この入力加速度Ｇmaxと減衰時間Ｔが用いられる。なお、ここでの減衰時間Ｔは、振動加速度がゼロ近傍の所定値以下となるまでの時間とされる。

本実施の形態では、ＥＣＵ２０が図７に示すタイヤ質量推定テーブルを保有している。このタイヤ質量推定テーブルによれば、入力加速度Ｇmaxおよび減衰時間Ｔに基づいてタイヤの質量が取得できるようになっている。同図には、標準仕様のタイヤの質量Ｍ０（実線）、標準仕様よりも径が大きくて質量が大きいタイヤの質量Ｍｈ（破線）、および標準仕様よりも径が小さくて質量が小さいタイヤの質量Ｍｌ（一点鎖線）のそれぞれについて、入力加速度Ｇmaxと減衰時間Ｔとの対応関係が示されている。したがって、サスペンション１７についての入力加速度Ｇmaxと減衰時間Ｔとの関係が、いずれかの質量に対応するライン上にのれば、その質量がタイヤ１５の質量であると推定される。

なお、図示のタイヤ質量推定テーブルでは、質量Ｍ０、Ｍｈ、Ｍｌについてのみ対応関係が示されているが、異なる寸法の異径タイヤなどの他の種類のタイヤを想定した各パラメータの対応関係を追加してもよい。通常、タイヤには規格があるため、数種類のタイヤについて判定基準を設ければよいと考えられるが、演算上の誤差も考えられる。このため、得られた入力加速度Ｇmaxと減衰時間Ｔとの関係が、いずれの質量に対応したライン上にのらない場合には、最も近い質量を選択するようにしてもよい。あるいは、得られた入力加速度Ｇmaxと減衰時間Ｔとの関係が、いずれの質量に対応した２つのライン間に存在する場合には、その２つの質量に対して内分比率をかけた補間演算により得られた質量としてもよい。

また、本実施の形態では、ＥＣＵ２０がタイヤの質量とタイヤの容積との対応関係を予め記憶した図示しないタイヤ容積推定テーブルを保持している。このタイヤ容積推定テーブルは、一般的なタイヤの規格に応じて、タイヤの質量に対してタイヤの容積Ｖが一義的に取得できるように構成されている。

したがって、上述のようにして得られたタイヤ１５の質量を用いてタイヤ容積推定テーブルを参照することにより、タイヤ１５の容積Ｖを取得することができる。そして、このようにして得られた容積Ｖを用いて図５の係数補正テーブルを参照することにより、その異径タイヤの換算係数αが算出できる。

次に、本実施の形態の車両の転覆判定処理について説明する。
図８は、本実施の形態の車両の転覆判定処理の流れを表すフローチャートである。この処理は、車両１０のイグニッションスイッチがオンされた後、ＥＣＵ２０により繰り返し実行される。

ＥＣＵ２０は、Ｇセンサ１８による出力信号に基づき、上述した入力加速度Ｇmaxおよび減衰時間Ｔを取得する（Ｓ１０）。そして、これらの値を用いてタイヤ質量推定テーブルを参照し、タイヤ１５の質量を取得する（Ｓ１２）。ＥＣＵ２０は、さらにこのタイヤ１５の質量を用いてタイヤ容積推定テーブルを参照し、タイヤ１５の容積Ｖを取得する（Ｓ１４）。そして、タイヤ１５の容積Ｖを用いて係数補正テーブルを参照し、換算係数αを取得する（Ｓ１６）。

続いて、ＥＣＵ２０は、ＴＰＭＳバルブ１６からの車輪情報の中の空気圧情報を取得して（Ｓ１８）、左右の空気圧の差圧ΔＰを算出し（Ｓ２０）、その差圧ΔＰに対し、上述のようにして得た換算係数αを乗算して荷重差相当値αΔＰを算出する（Ｓ２２）。

続いて、ＥＣＵ２０は、算出された荷重差相当値αΔＰが判定基準値ｋ以上であるか否かを判断する。このとき、荷重差相当値αΔＰが判定基準値ｋ以上であれば（Ｓ２４のＹ）、横転の可能性があると判定し（Ｓ２６）、警報装置７４を介してその旨を報知する（Ｓ２８）。

一方、Ｓ２４において、荷重差相当値αΔＰが判定基準値ｋ未満であれば（Ｓ２４のＮ）、横転の可能性がないと判定し、そのまま処理を終了する。

以上に説明したように、本実施の形態においては、ＴＰＭＳバルブ１６からの車輪情報に含まれる空気圧情報から左右の車輪の空気圧の差圧ΔＰを算出し、この差圧ΔＰに換算係数αを乗算した荷重差相当値αΔＰが判定基準値ｋ以上であるか否かにより、横転の可能性を判定するようにした。この空気圧情報は、車輪状態を監視する別のシステムに使用される情報を利用するものであるため、転覆判定装置を効率よく実現することができる。

また、サスペンション１７の振動加速度を検出するＧセンサ１８を設けるという簡易な構成により、その振動の入力加速度Ｇmaxと減衰時間Ｔを測定し、タイヤの質量、タイヤの容積を順次推定し、この容積から正しい換算係数αひいては荷重差相当値αΔＰを得るようにしている。その結果、タイヤが標準仕様でないタイヤに変更されても、空気圧による転覆判定を正確に行うことができる。

なお、本実施の形態において、Ｇセンサ１８が加速度検出手段に該当し、空気圧センサ６２が空気圧検出手段に該当する。また、ＥＣＵ２０が、差圧算出手段、荷重差算出手段、転覆判定手段、タイヤ容積取得手段および補正係数記憶手段に該当する。

本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

たとえば、上記実施の形態では、駆動輪である前輪の左右の空気圧の差圧を用いて転覆判定処理を行ったが、後輪の左右の空気圧の差圧を用いて転覆判定処理を行うようにしてもよい。あるいは、前後の車輪の空気圧の平均値をそれぞれ左右の空気圧とし、その左右の空気圧の差圧を用いて転覆判定処理を行ってもよい。たとえば、前後で径が異なる異径タイヤが装着されているような場合には、このような平均値を用いることが有効であると考えられる。

また、上記実施の形態では、サスペンション１７に対する入力加速度Ｇmaxと減衰時間Ｔを測定することにより、タイヤの質量、タイヤの容積を順次推定するようにした。変形例においては、左右のタイヤの少なくとも一方のタイヤ内温度を検出する温度検出手段と、タイヤ内温度と対応するタイヤの空気圧とを用いて、そのタイヤの容積を算出するタイヤ容積算出手段と、タイヤの容積と換算係数との対応関係を予め記憶した補正係数記憶手段とをさらに備えるようにしてもよい。そして、荷重差算出手段が、算出されたタイヤの容積に基づいて補正係数記憶手段から対応する換算係数を取得するようにしてもよい。ここで、温度検出手段としては、上述した温度センサ６４を用いることができる。

この変形例では、タイヤ容積算出手段がタイヤ内温度と空気圧とを用い、たとえば気体の状態方程式を適用するなどしてそのタイヤの容積を算出する。補正係数記憶手段には予めタイヤの容積と換算係数との対応関係が記憶されているので、荷重差算出手段が、算出されたタイヤの容積に基づいて補正係数記憶手段から対応する換算係数を取得する。このタイヤの容積と換算係数との対応関係については、たとえば予め実験や解析などを行って係数補正テーブルとして保持することができる。この換算係数を用いることにより、上述のようにして荷重差相当値を得ることができる。

この態様によれば、標準仕様でないタイヤが装着されていても、ＴＰＭＳバルブ１６からの車輪情報に含まれるその空気圧とタイヤ内温度を用いることにより、正しい荷重差相当値を算出することができる。その結果、新たなセンサを設けることなく、空気圧による転覆判定を簡易かつ正確に行うことができる。

また、上記実施の形態では、タイヤの質量、タイヤの容積を順次推定し、そのタイヤの容積を用いて係数補正テーブルを参照することにより換算係数αを得るようにした。さらなる変形例では、タイヤの質量と換算係数αとの関係を予め実験または解析等により取得して係数補正テーブルに保持し、タイヤの質量に基づいて換算係数αを得るようにしてもよい。その場合には、タイヤの容積を算出または推定する必要がなくなる。

また、本実施の形態は、いわゆる標準仕様と径が異なる異径タイヤを例に換算係数αを補正した例を示したが、本発明は、たとえば標準仕様と径は同じだが幅が異なるためにタイヤの容積が異なるものに対しても有効に適用できる。

標準仕様のタイヤから異径タイヤに変更した場合、タイヤの１回転あたりの進行距離が変化するため速度が変わる。つまり、車速センサあるいは車輪速センサの補正が必要になる。このような場合に、上述のように推定されたタイヤの容積から異径タイヤのサイズを特定し、車速センサ等の補正を行う技術も考えられる。

実施の形態に係る車輪状態監視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の部分断面図である。 車輪状態監視装置の制御ブロック図である。 車両の転覆判定方法を概念的に表す説明図である。 転覆判定処理に用いられる係数補正テーブルを表す説明図である。 サスペンションに作用する振動加速度の時間的変化を表す説明図である。 転覆判定処理に用いられるタイヤ質量推定テーブルの例を表す説明図である。 実施の形態の車両の転覆判定処理の流れを表すフローチャートである。

符号の説明

１０ 車両、 １２ 車体、 １４（１４ａ〜１４ｄ） 車輪、 １５（１５ａ〜１５ｄ） タイヤ、 １６ ＴＰＭＳバルブ、 １７（１７ａ〜１７ｄ） サスペンション、 １８ Ｇセンサ、 ２０ ＥＣＵ、 ６２ 空気圧センサ。

Claims (3)

1. 車両の横転の可能性を判定する転覆判定装置おいて、
   左右のタイヤの空気圧をそれぞれ検出する空気圧検出手段と、
   前記空気圧検出手段により検出された左右の空気圧の差圧を算出する差圧算出手段と、
   予め設定した左右のタイヤの荷重差と差圧との換算係数を、前記差圧算出手段により算出された差圧に乗算することにより、その差圧に対応する荷重差である荷重差相当値を算出する荷重差算出手段と、
   前記荷重差算出手段により算出された荷重差相当値が予め設定した判定基準値以上であるときに、前記車両の転覆の可能性を判定する転覆判定手段と、
   を備えたことを特徴とする転覆判定装置。
2. 前記左右のタイヤの少なくとも一方の容積を取得するタイヤ容積取得手段と、
   前記タイヤの容積と前記換算係数との対応関係を予め記憶した補正係数記憶手段と、
   をさらに備え、
   前記荷重差算出手段は、前記タイヤ容積取得手段により取得されたタイヤの容積に基づいて、前記補正係数記憶手段から対応する換算係数を取得することを特徴とする請求項１に記載の転覆判定装置。
3. 前記左右のタイヤを含む左右の車輪をそれぞれ支持する左右のサスペンションの少なくとも一方の振動加速度を検出する加速度検出手段をさらに備え、
   前記タイヤ容積取得手段は、
   前記サスペンションへの入力加速度の大きさと、その加速度入力による振動加速度が所定値以下に減衰するまでの減衰時間とをパラメータとして前記タイヤの質量を推定するためのタイヤ質量推定テーブルと、
   前記タイヤの質量と前記タイヤの容積との対応関係を予め記憶したタイヤ容積推定テーブルとを備え、
   前記加速度検出手段により検出された振動加速度に基づいて前記入力加速度と前記減衰時間を取得し、さらに前記タイヤ質量推定テーブルを参照することにより前記タイヤの質量を推定し、
   推定されたタイヤの質量に基づいて前記タイヤ容積推定テーブルを参照することにより前記タイヤの容積を取得すること、
   を特徴とする請求項２に記載の転覆判定装置。

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