JP2008279991A - タイヤ動荷重半径の基準値初期化方法及び装置、並びにタイヤ動荷重半径の基準値初期化プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの動荷重半径の基準値を初期化する時間を短縮させることができるタイヤ動荷重半径の基準値初期化方法を提供する。
【解決手段】走行中の車両のタイヤ動荷重半径を算出し、得られた動荷重半径の、正常内圧時における動荷重半径の基準値からの変化の大きさに基づいてタイヤの内圧低下を判定する際に、前記基準値を初期化する方法。正常内圧で走行しているときに前記車両の各タイヤの車輪回転情報を検出する工程と、検出した車輪回転情報から車輪速度を算出する工程と、車両速度を求める工程と、前記車輪速度及び車両速度から各タイヤの動荷重半径を求める工程と、前記車両速度と、当該車両速度における各タイヤの動荷重半径との関係を逐次累積する工程と、蓄積された車両速度データの数が所定数を超えた場合に、車両速度と動荷重半径との相関関係を表す近似式を求めることにより、全速度領域における基準値の設定を行なう工程とを含んでいる。
【選択図】図２

Description

本発明はタイヤ動荷重半径の基準値初期化方法及び装置、並びにタイヤ動荷重半径の基準値初期化プログラムに関する。

車両のタイヤの内圧低下を検出する方法として、従来、種々の方法が提案されており、例えば特許文献１には、車両の絶対速度と、タイヤの回転角速度との関係から走行中の車両のタイヤ動荷重半径を算出し、算出された動荷重半径が、予め正常内圧時の動荷重半径として記憶された初期値（基準値）よりも所定の程度だけ小さくなったときに、タイヤの内圧低下を警報する方法が開示されている。この特許文献１記載の方法では、検出精度を高めるために、車両の走行状態を限定（平坦路を一定速度で直進している走行状態に限定）し、かかる状態のときに得られた動荷重半径を有効値としてタイヤの内圧低下の検出に用いている。

また、タイヤの動荷重半径は車両速度に依存することから、本出願人は、さきに、いずれの速度領域でも動荷重半径の減少が検出できるように、複数の速度領域における動荷重半径と車両速度との関係から近似式を用いて動荷重半径の初期化を行う方法を提案している（特願２００６−１８７８４５）。

特開２００７−４５２９５号公報

前記特願２００６−１８７８４５で提案されている方法によれば、いずれの速度領域でも動荷重半径の減少を精度よく検出することができるが、測定データを複数の速度領域に分けて蓄積し、それぞれの速度領域において必要なデータ数が集まった時点で代表値（各速度領域を代表する動荷重半径の平均値）を求めていることから、初期化が完了するまでに長時間を要することがある。すなわち、この方法では、複数個の代表値が集まって初めて、近似式によるタイヤ動荷重半径の全速度領域における速度依存性を求めることができるので、同じような速度領域ばかりで走行した場合、必要数の代表値が集まらず、なかなか初期化を完了させることができない。

また、いくつかに区切った速度領域において、各領域内のどの速度で走行するかが分からないことから、動荷重半径の平均値が当該速度領域内で大きく変わらないようにするためには、細かな速度領域を設定する必要がある。したがって、複数の細かく設定された速度領域のそれぞれに所定数のデータを蓄積するために、長い走行時間を要することがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、タイヤ動荷重半径の基準値を初期化する時間を短縮させることができるタイヤ動荷重半径の基準値初期化方法及び装置、並びにタイヤ動荷重半径の基準値初期化プログラムを提供することを目的としている。

本発明のタイヤ動荷重半径の基準値初期化方法は、走行中の車両のタイヤ動荷重半径を算出し、得られた動荷重半径の、正常内圧時における動荷重半径の基準値からの変化の大きさに基づいてタイヤの内圧低下を判定する際に、前記基準値を初期化する方法であって、
正常内圧で走行しているときに前記車両の各タイヤの車輪回転情報を検出する工程と、
検出した車輪回転情報から車輪速度を算出する工程と、
車両速度を求める工程と、
前記車輪速度及び車両速度から各タイヤの動荷重半径を求める工程と、
前記車両速度と、当該車両速度における各タイヤの動荷重半径との関係を逐次累積する工程と、
蓄積された車両速度データの数が所定数を超えた場合に、車両速度と動荷重半径との相関関係を表す近似式を求めることにより、全速度領域における基準値の設定を行なう工程と
を含むことを特徴としている。

本発明のタイヤ動荷重半径の基準値初期化方法では、蓄積された車両速度データの数が所定数を超えた場合に、車両速度と動荷重半径との相関関係を表す近似式を求めることにより、全速度領域における基準値の設定を行なっているので、短い走行時間で基準値の初期化を行うことができる。

前記蓄積された車両速度データが所定の範囲を超えて分散したときに前記近似式を求めるのが好ましい。この場合、所定の範囲を超えてばらついた車両速度データと、これに関連する動荷重半径データとに基づいて、車両速度と動荷重半径との相関関係を表す近似式を求めることができ、相関係数の大きな、換言すれば精度の高い近似式を得ることができる。

複数の速度領域を設定し、各速度領域に属する車両速度データの数が所定数を超えた場合に前記近似式を求めるのが好ましい。この場合、車両速度データのばらつきが偏るのを防止することができ、より精度の高い近似式を得ることができる。

また、本発明のタイヤ動荷重半径の基準値初期化装置は、走行中の車両のタイヤ動荷重半径を算出し、得られた動荷重半径の、正常内圧時における動荷重半径の基準値からの変化の大きさに基づいてタイヤの内圧低下を判定する際に、前記基準値を初期化する装置であって、
正常内圧で走行しているときに前記車両の各タイヤの車輪回転情報を検出する車輪回転情報検出手段と、
検出した車輪回転情報から車輪速度を算出する車輪速度算出手段と、
車両速度を求める車両速度算出手段と、
前記車輪速度及び車両速度から各タイヤの動荷重半径を求める動荷重半径算出手段と、
前記車両速度と、当該車両速度における各タイヤの動荷重半径との関係を逐次累積するデータ累積手段と、
蓄積された車両速度データの数が所定数を超えた場合に、車両速度と動荷重半径との相関関係を表す近似式を求めることにより、全速度領域における基準値の設定を行なう基準値設定手段と
を備えたことを特徴としている。

本発明のタイヤ動荷重半径の基準値初期化装置では、蓄積された車両速度データの数が所定数を超えた場合に、基準値設定手段が、車両速度と動荷重半径との相関関係を表す近似式を求めることにより、全速度領域における基準値の設定を行なっているので、短い走行時間で基準値の初期化を行うことができる。

さらに、本発明のタイヤ動荷重半径の基準値初期化プログラムは、走行中の車両のタイヤ動荷重半径を算出し、得られた動荷重半径の、正常内圧時における動荷重半径の基準値からの変化の大きさに基づいてタイヤの内圧低下を判定する際に、前記基準値を初期化するためにコンピュータを、正常内圧で走行しているときに検出された車両の各タイヤの車輪回転情報から車輪速度を算出する車輪速度算出手段、前記車輪速度及び車両速度から各タイヤの動荷重半径を求める動荷重半径算出手段、前記車両速度と、当該車両速度における各タイヤの動荷重半径との関係を逐次累積するデータ累積手段、及び、蓄積された車両速度データの数が所定数を超えた場合に、車両速度と動荷重半径との相関関係を表す近似式を求めることにより、全速度領域における基準値の設定を行なう基準値設定手段として機能させることを特徴としている。

本発明のタイヤ動荷重半径の基準値初期化プログラムでは、蓄積された車両速度データの数が所定数を超えた場合に、車両速度と動荷重半径との相関関係を表す近似式を求めることにより、全速度領域における基準値の設定を行なうようにコンピュータが構成されているので、短い走行時間で基準値の初期化を行うことができる。

本発明のタイヤ動荷重半径の基準値初期化方法及び動荷重半径の基準値初期化プログラムによれば、タイヤの動荷重半径の基準値を初期化する時間を短縮させることができる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明のタイヤ動荷重半径の基準値初期化方法（以下、単に「初期化方法」ともいう）及び装置（以下、単に「初期化装置」ともいう）、並びにタイヤ動荷重半径の基準値初期化プログラムの実施の形態を詳細に説明する。
図１に示されるように、本発明の一実施の形態に係る初期化装置は、４輪車両に備えられた４つのタイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬ及びＲＲの車輪回転情報を検出するため、各タイヤに関連して設けられた通常の車輪速度検出手段（車輪回転情報検出手段）１を備えている。

前記車輪速度検出手段１としては、電磁ピックアップなどを用いて回転パルスを発生させてパルスの数から回転角速度及び車輪速度を測定するための車輪速センサ又はダイナモのように回転を利用して発電を行い、この電圧から回転角速度及び車輪速度を測定するためのものを含む角速度センサなどを用いることができる。前記車輪速度検出手段１の出力は、ＡＢＳなどのコンピュータである制御ユニット２に与えられる。この制御ユニット２には、車両速度算出手段を構成するＧＰＳ装置３が接続されている。

制御ユニット２は、図２に示されるように、外部装置との信号の受け渡しに必要なＩ／Ｏインターフェース２ａと、演算処理の中枢として機能するＣＰＵ２ｂと、このＣＰＵ２ｂの制御動作プログラムが格納されたＲＯＭ２ｃと、前記ＣＰＵ２ｂが制御動作を行う際にデータなどが一時的に書き込まれたり、その書き込まれたデータが読み出されたりするＲＡＭ２ｄとから構成されている。なお、図２において、３ａはＧＰＳアンテナである。

前記車輪速度検出手段１では、タイヤの回転数に対応したパルス信号（以下、「車輪速パルス」という）が出力される。また、ＣＰＵ２ｂでは、車輪速度検出手段１から出力された車輪速パルスに基づいて、所定のサンプリング周期ΔＴ（ｓｅｃ）、例えばΔＴ＝０．０５秒毎に各タイヤの回転角速度が算出される。

前記車両速度は、例えばＧＰＳ速度計を利用して得ることができる。カーナビゲーションの普及によりＧＰＳ装置が多くの車両に取り付けられるようになっている。このことでＧＰＳ装置による測位技術も向上し、現在では速度を算出することに特化した装置（英国Ｒａｃｅ Ｌｏｇｉｃ社製のＧＰＳ式速度計ＶＢＯＸ（商品名））も販売されている。かかるＧＰＳ情報を用いた速度計による算出速度を車両速度として利用することができる。

本実施の形態に係る初期化装置は、車輪速度検出手段（車輪回転情報検出手段）１と、検出された車両の各タイヤの車輪回転情報から車輪速度を算出する車輪速度算出手段と、車両速度を求めるＧＰＳ速度計と、車輪速度及び車両速度から各タイヤの動荷重半径を求める動荷重半径算出手段と、前記車両速度と、当該車両速度における各タイヤの動荷重半径との関係を逐次累積するデータ累積手段と、蓄積された車両速度データの数が所定数を超えた場合に、車両速度と動荷重半径との相関関係を表す近似式を求めることにより、全速度領域における基準値の設定を行なう基準値設定手段とから構成されている。そして、タイヤ動荷重半径の基準値初期化プログラムは、前記制御ユニット２を、車輪速度算出手段、動荷重半径算出手段、データ累積手段、及び基準値設定手段として機能させる。

走行中の車両のタイヤ動荷重半径（Ｒ）は、車両の絶対速度（Ｖ）とタイヤの回転角速度（ω）との関係から、Ｖ＝Ｒ×ωにより算出することができる。そして、タイヤ動荷重半径（Ｒ）はタイヤ内圧が低下するにしたがって減少することが知られており、このことを利用してタイヤの内圧低下をタイヤ動荷重半径（Ｒ）の減少から推定することができる。

ところで、タイヤの動荷重半径（Ｒ）は車両速度（Ｖ）に対して依存性を有しており、タイヤ内圧に変化がなくても、車両速度（Ｖ）に依存して変化をする。すなわち、タイヤが高速で回転するほどタイヤトレッドのマスによって遠心力が増加し、速度の関数として（概ね速度の２乗に比例して）動荷重半径（Ｒ）は増加する。

したがって、タイヤ動荷重半径（Ｒ）の減少からタイヤの内圧低下を推定するに際しては、正常内圧時におけるタイヤ動荷重半径（Ｒ）の車両速度（Ｖ）に対する依存性を把握しておく必要がある。本発明の初期化方法では、タイヤの内圧低下を推定するときの基準となる正常内圧時におけるタイヤ動荷重半径（Ｒ）の基準値を求めるに際し、前記車両速度（Ｖ）に対する依存性を考慮し、車両速度データの数が所定数を超えた場合に、車両速度（Ｖ）とタイヤ動荷重半径（Ｒ）との相関関係を表す近似式を求めることにより、全速度領域における基準値の設定を行なっている。具体的には、以下の手順により、タイヤ動荷重半径（Ｒ）の基準値を初期化することができる。

（１）まず、車輪速度検出手段１の出力信号（パルス信号）に基づいて、次の式（１）により、正常内圧時の各タイヤの回転角速度（ω）を算出する。
回転角速度（ω）＝２π×Ｆｒｅｑ（Ｈｚ）／Ｎ（個）・・・・・（１）
ここに、Ｎは車輪速度検出手段１の車軸１回転あたりの歯数であり、Ｆｒｅｑ（Ｈｚ）は、その車輪速度検出手段１の歯が１秒あたりにカウントされた数値である。

（２）一方、ＧＰＳ速度計より車両速度（Ｖ）を求める。この車両速度（Ｖ）はシリアルデータとして直接制御ユニット２に出力される。なお、前記回転角速度（ω）の算出時刻と車両速度（Ｖ）の算出時刻のいずれか一方について、他方と同時刻での数値を内挿計算し、互いに同時刻での数値を算出して同期化を行い、例えば５０ｍｓｅｃ毎のデジタルデータとして制御ユニット２に取り込むことができる。

また、タイヤ動荷重半径は、加減速、旋回、坂道走行など、タイヤの内圧低下以外の要因によっても変化するが、これら他の要因によるタイヤ動荷重半径の変化を内圧低下判定用のデータから排除することで、正確な内圧低下を判定することができる。これに対応して、動荷重半径の基準値を初期化する際の車両速度データ及び動荷重半径データについても、車両の走行状態を限定（平坦路を一定速度で直進している走行状態に限定）し、かかる状態のときに得られたデータを有効データとして採用するのが好ましい。

具体的には、走行条件が、定速度走行、平坦路走行、直線走行などの条件を満たすかどうかをそれぞれの判定条件と比較し、実際の走行中に得られたデータが基準値設定用のデータに適したデータであるかどうかの判定を行い、不適切なデータである場合は基準値設定用のデータとして使用せずに排除する。判定条件としては、例えば車両の前後方向｜Ｇ｜＜０．０５Ｇ、方位変化１度以下、路面勾配５％以下、ブレーキを踏んでいないこと、とすることができる。

（３）ついで、各タイヤの回転角速度（ω）と車両速度（Ｖ）とから各タイヤの動荷重半径（Ｒ）を算出し、車両速度（Ｖ）データと、当該車両速度（Ｖ）における動荷重半径（Ｒ）データとを逐次累積していく。

（４）そして、車両速度（Ｖ）データの数、換言すれば当該車両速度（Ｖ）における動荷重半径（Ｒ）データの数が予め定められた数、例えば１２０個蓄積された時点で、すべてのデータを用いて車両速度（Ｖ）と動荷重半径（Ｒ）との相関関係を示す近似式を最少二乗法などにより求める。この近似式により、全速度領域における動荷重半径（Ｒ）の基準値を設定することができる。

つぎに本発明の初期化方法の実施例を説明するが、本発明はもとよりかかる実施例のみに限定されるものではない。
［実施例１］
車両に装着された各タイヤの回転角速度を得るために、ＡＢＳ制御に利用する回転速度情報を用いて、回転角速度に換算した。また、車両の絶対速度を得るためにＶＢＯＸ（商品名。英国Ｒａｃｅ Ｌｏｇｉｃ社製ＧＰＳ速度計）を車両に取り付けた。車両の速度は、シリアルデータとして直接ＰＣ（パーソナルコンピュータ）に出力され、この車両速度情報と前記回転速度情報を５０ｍｓｅｃ毎にデジタルデータとして同期してＰＣに取り込めるようにした。そして、これら２つの情報からタイヤ動荷重半径を５０ｍｓｅｃ毎に計算し、１秒毎の平均値として算出した。テスト条件はつぎの通りであった。

＜テスト条件＞
車両：４輪駆動車
タイヤ：２１５／４５Ｒ１７ ＳＰ９０００
路面：一般道及び住友ゴム工業株式会社の岡山テストコース
初期化走行条件：基準内圧（２３０ｋＰａ）で１名乗車
また、走行条件としては、平坦路を一定速度で直進走行していると判断される場合を選択し、この走行条件を満たす場合について、動荷重半径を算出し、得られたデータを蓄積した。具体的には、ＧＰＳ情報から、前後方向｜Ｇ｜＜０．０５Ｇ、方位変化１度以下及び路面勾配５％以下、並びにブレーキを踏んでいないことを条件とし、すべての条件をクリヤーするとともに、ＧＰＳの受信状態が良好で速度情報を正常に出力している場合に得られるデータのみを有効データとして採用した。

１秒の平均値として算出された動荷重半径値が予め定めた個数（１２０個）蓄積された時点で、蓄積された全データを用いて最小２乗法により近似曲線を算出した。ＧＰＳが受信できる状態で約１０分間走行することで、近似式の算出が可能となった。結果を図３に示す。図３より分かるように、本実施例では速度が充分ばらついており、得られた結果は後述する比較例に比べて遜色なかった。

［実施例２］
実施例１と同様にしてテスト走行を行い、所定の走行条件下で得られた動荷重半径値を有効データとして蓄積した。
１秒の平均値として算出された動荷重半径値が予め定めた個数（１２０個）以上蓄積され、且つ、そのときの車両速度の最大値と最小値との差が予め定めた値（５０ｋｍ／ｈ）を超えた時点で、蓄積された全データを用いて最小２乗法により近似曲線を算出した。ＧＰＳが受信できる状態で約１５分間走行することで、近似式の算出が可能となった。結果を図４に示す。図４より分かるように、本実施例では速度のばらつきに大きな偏りがなく、得られた結果は後述する比較例に比べて遜色なかった。

［実施例３］
実施例１と同様にしてテスト走行を行い、所定の走行条件下で得られた動荷重半径値を有効データとして蓄積した。
車両速度領域を予め３つの領域（６０ｋｍ／ｈ未満、６０ｋｍ／ｈ〜８０ｋｍ／ｈ未満、及び８０ｋｍ／ｈ以上）に分け、１秒の平均値として算出された動荷重半径値が各速度領域で６０個蓄積されるまで走行し、蓄積された全データを用いて最小２乗法により近似曲線を算出した。ＧＰＳが受信できる状態で約３０分間走行することで、近似式の算出が可能となった。結果を図５に示す。図５より分かるように、本実施例では速度のばらつきに大きな偏りがなく、得られた結果は後述する比較例に比べて遜色なかった。

［比較例］
実施例１と同様にしてテスト走行を行い、所定の走行条件下で得られた動荷重半径値を有効データとして蓄積した。
２０〜１００ｋｍ／ｈの車両速度領域を予め１３の領域に分け（２０〜５０ｋｍ／ｈまでは１０ｋｍ／ｈきざみの３領域、５０〜１００ｋｍ／ｈまでは５ｋｍ／ｈきざみの１０領域）、各速度領域での代表値として、当該各速度領域に６０個データが蓄積されると動荷重半径の平均値を求めた。そして、代表値が５つたまると、各速度領域での速度についての平均値と、動荷重半径の平均値とから最小２乗法により近似曲線を算出した。

理論的には、最短で６０（個／領域）×５（領域）×１（秒／個）＝３００（秒）で近似式を算出することが可能となるが、同じ速度領域で走行する場合や、１３領域のうち５つ以上の領域にデータが蓄積される場合があることから、ＧＰＳが受信できる状態でも近似式を算出するまでに約１時間の走行を要した。結果を図６に示す。
以上より、本発明の初期化方法によれば、領域毎に所定数のデータを蓄積する従来の方法に比べて短時間で基準値の初期化を行うことができ、しかも得られる近似式は従来のものに比べ遜色がないことがわかる。

なお、前述した実施の形態では、ＧＰＳ装置により得られる車両の絶対速度を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば対地速度などの異なる方法で得られる車両の絶対速度を用いることができる。

本発明の初期化装置の一実施の形態を示すブロック図である。 図１に示される初期化装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態における車両速度データと動荷重半径データとの相関関係を表す近似式を示す図である。 本発明の実施の形態における車両速度データと動荷重半径データとの相関関係を表す近似式を示す図である。 本発明の実施の形態における車両速度データと動荷重半径データとの相関関係を表す近似式を示す図である。 従来技術における車両速度データと動荷重半径データとの相関関係を表す近似式を示す図である。

符号の説明

１ 車輪速度検出手段
２ 制御ユニット
２ａ インターフェース
２ｂ ＣＰＵ
２ｃ ＲＯＭ
２ｄ ＲＡＭ
３ ＧＰＳ装置
３ａ ＧＰＳアンテナ

Claims (5)

1. 走行中の車両のタイヤ動荷重半径を算出し、得られた動荷重半径の、正常内圧時における動荷重半径の基準値からの変化の大きさに基づいてタイヤの内圧低下を判定する際に、前記基準値を初期化する方法であって、
   正常内圧で走行しているときに前記車両の各タイヤの車輪回転情報を検出する工程と、
   検出した車輪回転情報から車輪速度を算出する工程と、
   車両速度を求める工程と、
   前記車輪速度及び車両速度から各タイヤの動荷重半径を求める工程と、
   前記車両速度と、当該車両速度における各タイヤの動荷重半径との関係を逐次累積する工程と、
   蓄積された車両速度データの数が所定数を超えた場合に、車両速度と動荷重半径との相関関係を表す近似式を求めることにより、全速度領域における基準値の設定を行なう工程と
   を含むことを特徴とするタイヤ動荷重半径の基準値初期化方法。
2. 前記蓄積された車両速度データが所定の範囲を超えて分散したときに前記近似式を求める請求項１に記載のタイヤ動荷重半径の基準値初期化方法。
3. 複数の速度領域を設定し、各速度領域に属する車両速度データの数が所定数を超えた場合に前記近似式を求める請求項２に記載の基準値初期化方法。
4. 走行中の車両のタイヤ動荷重半径を算出し、得られた動荷重半径の、正常内圧時における動荷重半径の基準値からの変化の大きさに基づいてタイヤの内圧低下を判定する際に、前記基準値を初期化する装置であって、
   正常内圧で走行しているときに前記車両の各タイヤの車輪回転情報を検出する車輪回転情報検出手段と、
   検出した車輪回転情報から車輪速度を算出する車輪速度算出手段と、
   車両速度を求める車両速度算出手段と、
   前記車輪速度及び車両速度から各タイヤの動荷重半径を求める動荷重半径算出手段と、
   前記車両速度と、当該車両速度における各タイヤの動荷重半径との関係を逐次累積するデータ累積手段と、
   蓄積された車両速度データの数が所定数を超えた場合に、車両速度と動荷重半径との相関関係を表す近似式を求めることにより、全速度領域における基準値の設定を行なう基準値設定手段と
   を備えたことを特徴とするタイヤ動荷重半径の基準値初期化装置。
5. 走行中の車両のタイヤ動荷重半径を算出し、得られた動荷重半径の、正常内圧時における動荷重半径の基準値からの変化の大きさに基づいてタイヤの内圧低下を判定する際に、前記基準値を初期化するためにコンピュータを、正常内圧で走行しているときに検出された車両の各タイヤの車輪回転情報から車輪速度を算出する車輪速度算出手段、前記車輪速度及び車両速度から各タイヤの動荷重半径を求める動荷重半径算出手段、前記車両速度と、当該車両速度における各タイヤの動荷重半径との関係を逐次累積するデータ累積手段、及び、蓄積された車両速度データの数が所定数を超えた場合に、車両速度と動荷重半径との相関関係を表す近似式を求めることにより、全速度領域における基準値の設定を行なう基準値設定手段として機能させるための、タイヤ動荷重半径の基準値初期化プログラム。

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