JP2009018802A - 車輪状態判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの内部空気圧を積極的に最適な状態に調整することができる技術の開発が望まれている。
【解決手段】本発明の車輪１４には、タイヤの内部空気圧を加圧、減圧、および加圧を制限するタイヤ空気圧調整装置が設けられている。タイヤ空気圧調整装置は、加圧ピストン４６を収容する第１シリンダ４０と、加圧制限ピストン５８を収容する第２シリンダ４２とを備えている。加圧ピストン４６によって加圧された空気が、第１シリンダ４０から第２シリンダ４２を介してタイヤの内部に流入することにより、タイヤの内部空気圧が加圧される。タイヤの内部の空気が加圧制限ピストン５８内を通って第２シリンダ４２内に放出されることにより、タイヤの内部空気圧が加圧される。加圧制限ピストン５８がタイヤの内部空気圧に応じて移動することによって、タイヤの内部空気圧の加圧が制限される。
【選択図】図３

Description

本発明は、タイヤの内部空気圧を調整可能な車輪およびホイールと、タイヤの内部空気圧を調整可能な車輪の異常を検出可能な車輪状態判定装置と、に関する。

一般に、タイヤの内部に所定の圧力を有する空気が圧入され走行時の振動軽減等が図られており、タイヤ内部の空気は隙間なく密封され所定の空気圧を保持している。しかしながら、車体の重量、タイヤの材質、あるいは走行状態等によっては、タイヤ内部の空気が極微量ながら少しずつ時間をかけて外部に漏れだしてしまう「自然空気漏れ現象」が生じることがある。この自然空気漏れの影響を抑制するために、従来から様々な工夫がなされている。例えば、タイヤの内部空気圧を定期的に診断して必要に応じてタイヤに空気を圧入したり、タイヤ回転時の遠心力を利用してタイヤの内部空気圧を補填したり（例えば特許文献１参照）等の技術によって、タイヤの内部空気圧が補われている。
特表平９−５０８８７０号公報

車輪回転時に発生する遠心力を利用してタイヤの内部空気圧を補填する上記のような技術は、タイヤ内部の空気圧不足を走行に応じて半自動的に解消することができる点で優れているが、タイヤの内部空気圧を最適な状態に的確に調整することが難しい場合がある。例えば、車輪の回転状態によっては過大な遠心力を生じさせてしまい、必要以上の空気がタイヤの内部に圧入されてしまうことがあった。

本発明は上述の事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、タイヤの内部空気圧を積極的に最適な状態に調整することができる技術、および、タイヤの内部空気圧を調整する機能を有する車輪の異常を検出する技術を提供することにある。

本発明のある態様は、タイヤ空気圧調整手段を有する車輪の異常を検出する車輪状態判定装置に関する。この車輪状態判定装置は、タイヤの内部空気圧を検出するタイヤ空気圧検出手段と、前記タイヤ空気圧検出手段の検出結果に基づいて、前記タイヤ空気圧調整手段の異常を検出する異常検出手段と、を備える。当該車輪状態判定装置によれば、異常検出手段によって、前記タイヤ空気圧調整手段の異常を検出することが可能である。ここでいう「タイヤ空気圧調整手段」は、タイヤの内部空気圧を調整する機能を有するもの全般を指し、例えばタイヤの内部空気圧を加圧したり減圧したりする装置類が含まれる。

前記タイヤ空気圧調整手段は、タイヤの内部空気圧を加圧する加圧手段を有し、前記異常検出手段は、前記加圧手段によるタイヤの内部空気圧の加圧状態を推定する加圧状態推定手段と、前記タイヤ空気圧検出手段の検出結果および前記加圧状態推定手段の推定結果に基づいて、前記加圧手段の異常を検知する加圧異常検知手段と、を有していてもよい。この場合、加圧異常検知手段によって、前記加圧手段の異常を検知することが可能である。

前記タイヤ空気圧調整手段は、タイヤの内部空気圧を減圧する減圧手段を有し、前記異常検出手段は、前記減圧手段によるタイヤの内部空気圧の減圧状態を推定する減圧状態推定手段と、前記タイヤ空気圧検出手段の検出結果および前記減圧状態推定手段の推定結果に基づいて、前記減圧手段の異常を検知する減圧異常検知手段と、を有していてもよい。この場合、減圧異常検知手段によって、前記減圧手段の異常を検知することが可能である。

なお、上述した各要素を適宜組み合わせたものも、本件特許出願によって特許による保護を求める発明の範囲に含まれうる。

本発明の車輪およびホイールによれば、加圧制限手段によって加圧手段の作動を制限した状態で、減圧手段によってタイヤの内部空気圧を減圧することができるので、タイヤの内部空気圧を効率的、確実に減圧することができる。これにより、タイヤの内部空気圧を積極的に最適な空気圧に調整することが可能となる。

また本発明の車輪状態判定装置によれば、タイヤの内部空気圧を調整する機能を有する車輪の異常を的確に検出することができる。

以下、図面を参照して本発明の各実施の形態について説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態の車両１０の全体構成を示す図である。車両１０は、車両本体１２と、車両本体１２の前後左右に設けられた車輪１４と、を備えている。

車両本体１２には、車両１０を制御する電子制御装置（以下、電子制御装置を「ＥＣＵ」と表記する）２２と、ＥＣＵ２２に接続された車輪速センサ２４、車両本体側通信機２６、警告ランプ２８、および警告ブザー３０と、が設けられている。一方、各車輪１４には、タイヤ１６の内部空気圧を検出することができる直接式のＴＰＭＳ（Tire Pressure Monitoring Systems ）３２と、ＴＰＭＳ３２に接続された車輪側通信機３４と、タイヤ１６の内部空気圧を調整するタイヤ空気圧調整装置３６と、が設けられている。

ＥＣＵ２２は、車両本体側通信機２６、車輪速センサ２４、あるいは図示しない電子機器類等から送られてくる情報に基づいて、車両１０の走行など車両１０の様々な状態を制御する。また、本実施の形態のＥＣＵ２２は、後述するように、ＴＰＭＳ３２の検出結果に基づいてタイヤ空気圧調整装置３６の異常を検出する異常検出手段としても機能する。

車輪速センサ２４は、各車輪１４に対応するようにして設けられており、対応する車輪１４の車輪速を検出してＥＣＵ２２に送る。各車輪速センサ２４は、対応する車輪１４とともに回転するロータと、このロータの外周に所定ピッチで多数設けられたロータ歯と、ロータの回転に伴うロータ歯の移動を電磁的に検出する電磁ピックアップと、を含んで構成されている。

車両本体側通信機２６は、各車輪側通信機３４から送られてくるＴＰＭＳ３２の検出結果を受信して、ＥＣＵ２２に送る。

図２は、車輪１４の断面の一部を示す図である。各車輪１４は、内部に空気を密封するタイヤ１６と、タイヤ１６を支持するホイール１８と、を含んで構成されている。

ＴＰＭＳ３２は、ホイール１８からタイヤ１６の内部に突出するようにして設けられており、タイヤ１６の内部空気圧を直接的に検出するセンサである。従って、ＴＰＭＳ３２の検出結果からタイヤ１６の内部空気圧の絶対値を容易に把握することが可能である。ＴＰＭＳ３２は、検出結果を対応する車輪側通信機３４に送る。

車輪側通信機３４は、ホイール１８に取り付けられており、対応するＴＰＭＳ３２から送られてくるタイヤ１６の内部空気圧に関する検出結果を逐次、車両本体側通信機２６に無線送信する。

タイヤ空気圧調整装置３６は、タイヤ１６の内部に面するホイール１８の一部に設けられており、具体的には図３に示すような構成を有している。

図３は、タイヤ空気圧調整装置３６の断面構成を図示したものである。タイヤ空気圧調整装置３６は、ホイール１８のスポーク１８ａに沿って設けられており、ホイール１８の回転外周から回転中心に向かって配設された縦長構造を有している。このタイヤ空気圧調整装置３６は、ホイール１８の回転中心側に設けられた第１シリンダ４０と、ホイール１８の回転外周側に第１シリンダ４０と隣接するようにして設けられた第２シリンダ４２と、を有している。第１シリンダ４０と第２シリンダ４２の間には、両シリンダを連通する加圧空気連絡孔４４が設けられている。

第１シリンダ４０の内部は、隙間なく収容された加圧ピストン４６によって、ホイール１８の回転中心側に位置する加圧用空気供給室４８と、ホイール１８の回転外周側に位置する加圧室５０と、に仕切られている。

加圧ピストン４６は、車輪１４の回転時にもたらされる遠心力を利用して、第１シリンダ４０に沿ってホイール１８の径方向へ可動となっている。加圧ピストン４６の内部には、加圧用空気供給室４８と加圧室５０とを連通する加圧用空気供給路５２が設けられており、加圧用空気供給路５２の中間部分には加圧用空気供給路５２を流れる空気量を調整可能な加圧用空気供給弁５４が設けられている。

加圧用空気供給弁５４は、加圧室５０内の空気圧が加圧用空気供給室４８内の空気圧よりも小さくなった場合に開いて、加圧用空気供給路５２を介して加圧用空気供給室４８から加圧室５０に空気を供給するようになっている。一方、加圧室５０内の空気圧が加圧用空気供給室４８内の空気圧以上の場合には閉じて、加圧用空気供給室４８から加圧室５０への空気の供給を停止する。従って、加圧用空気供給室４８から空気が供給されて加圧室５０内の空気圧が大気圧に達すると加圧用空気供給弁５４は閉じられる。そして、車輪１４の回転時に生じる遠心力によって加圧制限ピストン５８が加圧室５０側へ移動して加圧室５０内の空気が加圧されている間、加圧室５０内の空気圧は大気圧よりも大きくなっているので、加圧用空気供給弁５４は閉じられたままである。加圧室５０からタイヤ１６の内部に空気を供給した後、加圧ピストン４６が加圧用空気供給室４８側へ移動すると、加圧室５０の空気圧は低下して大気圧よりも小さくなる。このとき加圧用空気供給弁５４は開き、加圧用空気供給路５２を介して加圧用空気供給室４８から加圧室５０に空気が供給される。そして、加圧室５０内の空気圧が大気圧に達すると、再び加圧用空気供給弁５４は閉じられる。

加圧用空気供給室４８は、加圧用空気供給路５２によって連通されている加圧室５０に空気を供給するための部屋であり、一部が大気に開放されている。このため、車輪１４の外部の空気は自由に加圧用空気供給室４８内に流入することができ、加圧用空気供給室４８内の空気圧は大気圧に保たれている。

加圧室５０は、加圧用空気供給室４８から供給された空気を加圧してタイヤ１６の内部に送るための部屋であり、内部には加圧ピストン調整バネ５６が設けられている。加圧ピストン調整バネ５６は、後述するようにタイヤ空気圧調整装置３６がタイヤ１６の内部空気圧を加圧する加圧手段として機能する際に、タイヤ１６の内部空気圧の加圧の程度を左右する要素の一つである。このため、加圧ピストン調整バネ５６のバネ定数等の特性は、タイヤ空気圧調整装置３６が加圧手段として機能する際にタイヤ１６の内部空気圧が適切に加圧されるように、決定される。

第２シリンダ４２の内部は、隙間なく収容された加圧制限ピストン５８によって、大気に一部が開放され内部の空気圧が大気圧に保たれている大気圧室６０と、タイヤ１６の内部に連通し内部の空気圧がタイヤ１６の内部空気圧と同一に保たれているタイヤ空気圧室６２と、に仕切られている。

加圧制限ピストン５８は、タイヤ空気圧室６２の空気圧すなわちタイヤ１６の内部空気圧に応じて、第２シリンダ４２に沿ってホイール１８の周方向へ可動となっている。加圧制限ピストン５８の内部には、タイヤ１６の内部および加圧室５０を連通するための加圧用空気路６４と、タイヤ１６の内部および大気圧室６０を連通する減圧用空気路６６と、が設けられている。本実施の形態では加圧用空気路６４の一部および減圧用空気路６６の一部が同一路によって構成されており、この同一路は、第２シリンダ４２に設けられた加減圧空気孔６８を介してタイヤ１６の内部に通じている。

加圧用空気路６４は、加圧制限ピストン５８が所定位置よりもタイヤ空気圧室６２側に位置している場合には、加圧空気連絡孔４４および加減圧空気孔６８を介して加圧室５０とタイヤ１６の内部とを連通するが、加圧制限ピストン５８が所定位置に移動した場合には、加圧空気連絡孔４４から外れてしまうような位置に設けられている。このため、タイヤ１６の内部空気圧が過剰となって所定の空気圧よりも大きくなってしまったような場合に、加圧制限ピストン５８が、所定位置あるいは所定位置よりも大気圧室６０側へ移動すると、加圧用空気路６４は、第１シリンダ４０と第２シリンダ４２を仕切る壁によって遮られ、加圧室５０とタイヤ１６の内部とを連通しなくなる。なお、ここでいう「所定の空気圧」は、タイヤ１６が正常に保持することができる内部空気圧の上限値以下であることが好ましく、本実施の形態では４００ｋＰａ（キロパスカル）とする。また、「所定位置」は、タイヤ１６の内部空気圧が「所定の空気圧」よりも大きくなってしまった場合に加圧制限ピストン５８が移動する位置であり、「所定の空気圧」に応じて適宜決定される。この加圧用空気路６４の中間部分には、加圧用空気路６４を流れる空気量を調整可能な加圧調整弁７０が設けられている。

加圧調整弁７０は、加圧室５０の空気の圧力がタイヤ１６の内部空気圧よりも高くなった場合には開いて、加圧空気連絡孔４４、加圧用空気路６４、および加減圧空気孔６８を介して加圧室５０からタイヤ１６の内部に空気を供給し、加圧室５０の空気の圧力がタイヤ１６の内部空気圧以下の場合には閉じて、加圧室５０からタイヤ１６の内部への空気の供給を停止するようになっている。

減圧用空気路６６は、加圧制限ピストン５８が第２シリンダ４２内のいずれの箇所にある場合であっても、加減圧空気孔６８を介してタイヤ１６の内部に通じるような位置に設けられている。この減圧用空気路６６の中間部分には、減圧用空気路６６を流れる空気量を調整可能な減圧調整弁７２が設けられている。

減圧調整弁７２は、タイヤ１６の内部空気圧が所定の空気圧よりも高くなった場合には開いて、タイヤ１６の内部から大気圧室６０に空気をリリーフ（解放）し、タイヤ１６の内部空気圧が所定の空気圧以下となった場合には閉じて、タイヤ１６の内部から大気圧室６０への空気のリリーフを停止する。なお、ここでいう「所定の空気圧」とは、タイヤ１６が正常に保持することができる内部空気圧の上限値であることが好ましく、本実施の形態では４００ｋＰａとする。この減圧調整弁７２には、減圧調整弁７２の開度を調節する減圧調整バネ７４が取り付けられている。

減圧調整バネ７４は、後述するようにタイヤ空気圧調整装置３６がタイヤ１６の内部空気圧を減圧する減圧手段として機能する際に、タイヤ１６の内部空気圧の減圧の程度を左右する要素の一つである。このため、減圧調整バネ７４のバネ定数等の特性は、タイヤ空気圧調整装置３６が減圧手段として機能する際に、タイヤ１６の内部空気圧が適切に減圧されるように決定される。

大気圧室６０は、減圧用空気路６６を介してタイヤ１６の内部からリリーフされる空気が放出される部屋であり、放出された空気は車輪１４の外部に流出自在となっている。この大気圧室６０の内部には加圧制限ピストン調整バネ７６が設けられている。

加圧制限ピストン調整バネ７６は、後述するようにタイヤ空気圧調整装置３６がタイヤ１６の内部空気圧の加圧動作を制限する加圧制限手段として機能する際に、加圧動作の制限の程度を左右する要素の一つである。このため、加圧制限ピストン調整バネ７６のバネ定数等の特性は、タイヤ空気圧調整装置３６が加圧制限手段として機能する際にタイヤ１６の内部空気圧の加圧動作が適切に制限されるように、決定される。

タイヤ空気圧室６２は、タイヤ１６の内部に一部が開放されているため、内部の空気圧が常にタイヤ１６の内部空気圧と同一となっており、加圧制限ピストン５８と隣接するようにして設けられている。このため、タイヤ空気圧室６２内の空気圧すなわちタイヤ１６の内部空気圧に応じて、加圧制限ピストン５８は第２シリンダ４２に沿って移動し、大気圧室６０の空気圧による力および加圧制限ピストン調整バネ７６による力の合力よりもタイヤ空気圧室６２の空気圧による力が大きくなるような場合には、加圧制限ピストン５８は大気圧室６０側へと移動することとなる。

上述のような構成を有するタイヤ空気圧調整装置３６は、以下のようにして、タイヤ１６の内部空気圧を加圧する加圧手段、タイヤ１６の内部空気圧を減圧する減圧手段、および加圧手段の作動を制限する加圧制限手段として機能する。

まず、タイヤ１６の内部空気圧が不足状態にある場合に、タイヤ空気圧調整装置３６が加圧手段として機能する場合について説明する。なお、本実施の形態では、タイヤ１６の内部空気圧が２００ｋＰａよりも小さい場合を、タイヤ１６の内部空気圧が不足状態であるとする。

この場合、加圧制限ピストン５８は、加圧制限ピストン調整バネ７６に押圧されてタイヤ空気圧室６２側の限界位置まで移動し、タイヤ空気圧室６２の容積は略０となっている。従って、加圧制限ピストン５８内の加圧用空気路６４は、加圧空気連絡孔４４および加減圧空気孔６８に対応する位置に配置されており、加圧室５０とタイヤ１６の内部とは、加圧空気連絡孔４４、加圧用空気路６４、および加減圧空気孔６８によって連通された状態となっている。

そして、車両１０が走行して車輪１４が回転すると、加圧ピストン４６には、車輪１４の回転速度に応じた遠心力が作用する。これにより、加圧ピストン４６は、加圧ピストン調整バネ５６による押圧および加圧室５０内の空気圧に対抗するようにして加圧室５０側へ移動し、作用する遠心力に応じて加圧室５０内の空気を圧縮し加圧する。

このとき、加圧室５０内の空気の圧力がタイヤ１６の内部の空気の圧力よりも高くなると、加圧室５０内の空気が、加圧空気連絡孔４４、加圧用空気路６４、および加減圧空気孔６８を経てタイヤ１６の内部に流入する。これにより、タイヤ１６の内部空気圧は加圧され、タイヤ１６の内部空気圧不足は解消されることとなる。

なお、タイヤ１６の内部空気圧の加圧の程度は、加圧ピストン４６に作用する遠心力の大きさ、加圧室５０内の空気を押圧する加圧ピストン４６の押圧断面積、加圧ピストン調整バネ５６のバネ定数、等によって左右されるため、タイヤ１６の内部空気圧が正常値に保持されるように、それらの状態を適宜調整する必要がある。例えば、約１６インチのホイール１８の外周部分にタイヤ空気圧調整装置３６が取り付けられるような場合であって、約５０ｇの重量の加圧ピストン４６を用いて車速を５０ｋｍ／ｈに所定時間保った場合に、タイヤ１６の内部空気圧が２００ｋＰａ〜４００ｋＰａの範囲内まで加圧されるように、各種部品等を設計、調整することが好ましい。

次に、タイヤ１６の内部空気圧が過剰状態にある場合に、タイヤ空気圧調整装置３６が減圧手段および加圧制限手段として機能する場合について説明する。なお本実施の形態では、タイヤ１６の内部空気圧が４００ｋＰａよりも大きい場合を、タイヤ１６の内部空気圧が過剰状態であるとする。

この場合、加圧制限ピストン５８は、タイヤ１６の内部からタイヤ空気圧室６２に流入する空気によって押圧され、所定位置あるいは所定位置よりも大気圧室６０側へ移動することとなる。この加圧制限ピストン５８の移動に伴って、加圧制限ピストン５８内の加圧用空気路６４は、加圧室５０とタイヤ１６の内部とを連通しなくなる。これにより、加圧室５０からタイヤ１６の内部への空気の供給路は断たれることとなり、タイヤ空気圧調整装置３６は、タイヤ１６の内部空気圧を加圧する加圧手段としての作動を制限する加圧制限手段として機能することとなる。従って、タイヤ１６の内部空気圧が４００ｋＰａよりも大きくなり過剰な状態となってしまった場合には、車両１０が高速度で走行して加圧ピストン４６に大きな遠心力が作用し加圧室５０内の空気の圧力がどんなに大きくなったとしても、加圧室５０からタイヤ１６の内部に空気が供給されることはなく、タイヤ１６の内部空気圧が更に上昇してしまうことを効果的に防ぐことができる。

なお、このような加圧制限ピストン５８によるタイヤ１６の内部空気圧の加圧制限の程度は、車輪１４の回転時加圧制限ピストン５８に作用する力の大きさ、タイヤ１６の内部空気によってタイヤ空気圧室６２側から押圧される加圧制限ピストン５８の断面積、加圧制限ピストン調整バネ７６のバネ定数、等によって左右されるため、タイヤ１６の内部空気圧が過剰となった場合に加圧制限ピストン５８がタイヤ１６の内部空気圧の加圧を適切に制限するように、それらの値を適宜調整する必要がある。

そして、タイヤ１６の内部空気圧が過剰な状態となってしまった場合には、減圧調整弁７２が開いて、タイヤ空気圧調整装置３６は減圧手段として機能する。減圧調整弁７２が開かれることによって、タイヤ１６の内部の空気は、加減圧空気孔６８および減圧用空気路６６を経て大気圧室６０内にリリーフされることとなる。これにより、タイヤ１６の内部は減圧され、タイヤ１６の内部空気圧の過剰な状態が解消される。

以上説明したように、本実施の形態のタイヤ空気圧調整装置３６によれば、タイヤ１６の内部空気圧が不足している場合には加圧ピストン４６の動作に応じてタイヤ１６の内部空気圧が加圧され、タイヤ１６の内部空気圧が過剰となっている場合には加圧制限ピストン５８内の減圧調整弁７２の開閉動作に応じてタイヤ１６の内部空気圧が減圧されることとなる。特に、加圧制限ピストン５８がタイヤ１６の内部空気圧に応じて加圧制限手段としても機能するため、タイヤ１６の内部空気圧が過剰な状態となった場合には、加圧ピストン４６の動作は制限され、タイヤ１６の内部空気圧が更に加圧されてしまうことを確実に防いで、タイヤ１６の内部空気圧を効率的に減圧することができる。

このように、タイヤ１６の内部空気圧が加圧あるいは減圧されて適圧な状態に積極的に調整されることにより、タイヤ１６の内部空気圧が高くなりすぎたり低くなりすぎたりなってしまうことを迅速、確実に防ぐことができ、より安全で快適な車両１０の走行が実現される。

また、加圧手段、減圧手段、および加圧制限手段は、比較的シンプルな機械的な構成によって実現されるとともに、一体的に設けられたタイヤ空気圧調整装置３６によって実現されている。このため、電子制御等の煩雑な処理は不要であり、本実施の形態のタイヤ空気圧調整装置３６をタイヤ１６に適宜搭載することのみによって、タイヤ１６の内部空気圧は適圧状態に保たれることとなる。

次に、タイヤ空気圧調整装置３６を具備する車輪１４の異常を検出する車輪状態判定装置について説明する。

図４は、タイヤ空気圧調整装置３６の異常の検出に関与するＥＣＵ２２の構成を示す図である。ＥＣＵ２２は、タイヤ１６の内部空気圧の状態を判断するタイヤ空気圧状態判断部８２と、タイヤ空気圧調整装置３６によるタイヤ１６の内部空気圧の加圧状態あるいは減圧状態を推定する加圧・減圧推定部８４と、ＴＰＭＳ３２の検出結果および加圧・減圧推定部８４の推定結果に基づいてタイヤ空気圧調整装置３６の異常を検知する異常検知部８６と、を有している。
タイヤ空気圧状態判断部８２は、各車輪側通信機３４および車両本体側通信機２６を介して送られてくるＴＰＭＳ３２の検出結果に基づいて、タイヤ１６の内部空気圧が不足して低圧の状態なのか、過剰で高圧の状態なのか、あるいは正常な状態なのかを判断する。本実施の形態では、ＴＰＭＳ３２の検出結果が２００ｋＰａよりも小さい場合にはタイヤ１６の内部空気圧が不足しており、ＴＰＭＳ３２の検出結果が４００ｋＰａよりも大きい場合にはタイヤ１６の内部空気圧が過剰であり、ＴＰＭＳ３２の検出結果が２００ｋＰａ〜４００ｋＰａの範囲にある場合にはタイヤ１６の内部空気圧が正常であると判断される。

加圧・減圧推定部８４は、タイヤ１６の内部空気圧を正常な状態に戻すための条件をＴＰＭＳ３２の検出結果から求める適圧条件算出機能８８と、適圧条件算出機能８８によって求められた条件を実際に満たしたのか否かを判定する適圧条件判定機能９０と、を有している。

適圧条件算出機能８８は、まず、タイヤ空気圧状態判断部８２の判断結果に応じて、タイヤ１６の内部空気圧を「加圧」「減圧」「維持」することのうち、いずれが必要なのかを判断する。そして、「加圧」「減圧」のいずれかが必要とされる場合には、適圧条件算出機能８８は、どのような条件を満たせばタイヤ１６の内部空気圧の状態を正常な適圧状態まで「加圧」「減圧」することができるのかを算出する。例えば、タイヤ空気圧状態判断部８２においてタイヤ１６の内部空気圧が不足していると判断された場合には、ＴＰＭＳ３２の検出結果に基づいて、「どの程度の車両速度」を「何回」「どのぐらいの時間」達成すればタイヤ１６の内部空気圧が正常な状態まで加圧されるのかが算出される。同様に、タイヤ空気圧状態判断部８２においてタイヤ１６の内部空気圧が過剰であると判断された場合には、ＴＰＭＳ３２の検出結果に基づいて、減圧調整弁７２が「どのぐらいの時間」開いていればタイヤ１６の内部空気圧が正常な状態まで減圧されるのかが算出される。

適圧条件判定機能９０は、適圧条件算出機能８８において算出された「タイヤ１６の内部空気圧を正常な適圧状態に戻すための条件」を実際の状態が満たすか否かについて判定する。例えば、タイヤ空気圧状態判断部８２においてタイヤ１６の内部空気圧が不足していると判断された場合には、車輪速センサ２４の検出結果に基づいて、実際に「どの程度の車両速度」を「何回」「どのぐらいの時間」行ったか等が判断され、実際の車両１０の状態が「タイヤ１６の内部空気圧が正常な適圧状態まで加圧される条件」を満たすか否かが判定される。また、タイヤ空気圧状態判断部８２においてタイヤ１６の内部空気圧が過剰であると判断された場合には、減圧調整弁７２が実際に「どのぐらいの時間」開いているのか等が判断され、実際の車両１０の状態が「タイヤ１６の内部空気圧が正常な適圧状態まで減圧される条件」を満たすか否かが判定される。

異常検知部８６は、加圧・減圧推定部８４の適圧条件判定機能９０によって車両１０の状態が「タイヤ１６の内部空気圧を正常な適圧状態に戻すための条件」を満たすと判定した場合に、ＴＰＭＳ３２の検出結果に基づいて、タイヤ１６の内部空気圧が実際に正常な適圧状態に戻されているか否かを検知する。タイヤ１６の内部空気圧が実際には正常な適圧状態に戻っていないことが検知された場合には、タイヤ空気圧調整装置３６が正常に機能していないことを示すので、異常検知部８６は、タイヤ空気圧調整装置３６に異常が生じていると判断し、警告ランプ２８や警告ブザー３０等を作動させることによって車両１０のドライバー等の注意を喚起する。一方、タイヤ１６の内部空気圧が実際に正常な適圧状態に戻っていることが検知された場合には、タイヤ空気圧調整装置３６が正常に機能していることを示すので、異常検知部８６は、タイヤ空気圧調整装置３６には異常が生じていないと判断する。

次に、タイヤ空気圧調整装置３６の異常検出の全体的な流れについて図５を参照して説明する。図５は、タイヤ空気圧調整装置３６の異常検出の流れを示すフローチャートである。

まず、タイヤ１６の内部空気圧Ｐが低圧状態にあるか否かが、ＥＣＵ２２のタイヤ空気圧状態判断部８２において判断され（図５のＳ１１）、具体的には以下の式（１）を満たすか否かに基づいて判断される。なお、以下の式においてＴＨｐ１は、タイヤ１６の内部空気圧が低圧状態であると判断する際のしきい値であり、タイヤ１６の内部空気圧の正常範囲を構成する最小値以下の値が好適に用いられる。本実施の形態では、ＴＨｐ１＝２００ｋＰａ、とする。
Ｐ ＜ ＴＨｐ１ ・・・式（１）

上記の式（１）を満たしてタイヤ１６の内部空気圧が低圧状態であると判断される場合には（Ｓ１１のＹＥＳ）、タイヤ１６の内部空気圧が適圧状態まで加圧される条件が、加圧・減圧推定部８４の適圧条件算出機能８８によって算出される（Ｓ１２）。そして、実際の車両１０の状態が「タイヤ１６の内部空気圧が適圧状態まで加圧される条件」を満たしたか否かが、加圧・減圧推定部８４の適圧条件判定機能９０によって判定される（Ｓ１３）。実際の車両１０の状態が「タイヤ１６の内部空気圧が適圧状態まで加圧される条件」を満たしていないと判定された場合には（Ｓ１３のＮＯ）、加圧・減圧推定部８４の適圧条件判定機能９０は、実際の車両１０の状態が「タイヤ１６の内部空気圧が適圧状態に達する条件」を満たすまで判定を続ける。

実際の車両１０の状態が「タイヤ１６の内部空気圧が適圧状態まで加圧される条件」を満たすと判定された場合には（Ｓ１３のＹＥＳ）、タイヤ１６の実際の内部空気圧Ｐが適圧状態となっているか否かが異常検知部８６において判断され（Ｓ１４）、具体的には以下の式（２）を満たすか否かに基づいて判断される。

Ｐ ≧ ＴＨｐ１ ・・・式（２）

上記の式（２）を満たしてタイヤ１６の実際の内部空気圧が正常な状態であると判断される場合には（Ｓ１４のＹＥＳ）、タイヤ空気圧調整装置３６が加圧手段として正常に作動しており、タイヤ１６の内部空気圧が適切に加圧されていると判定することができる。そして、再びタイヤ空気圧調整装置３６の異常検出が行われる（Ｓ１１）。

上記の式（２）を満たさずにタイヤ１６の実際の内部空気圧が不足した状態のままであると判断される場合には（Ｓ１４のＮＯ）、タイヤ空気圧調整装置３６のうち加圧手段を構成する箇所に異常が生じており、タイヤ１６の内部空気圧が適切に加圧されていないと判定することができる（Ｓ１５）。この場合、異常検出部は警告ランプ２８や警告ブザー３０を作動させて、車両１０のドライバー等にタイヤ空気圧調整装置３６の加圧手段に異常が生じていることを通知する。

一方、上記の式（１）を満たさずにタイヤ１６の内部空気圧が低圧状態ではないと判断される場合には（Ｓ１１のＮＯ）、タイヤ１６の内部空気圧Ｐが高圧状態にあるか否かがタイヤ空気圧状態判断部８２において判断され（Ｓ１６）、具体的には以下の式（３）を満たすか否かに基づいて判断される。なお、以下の式においてＴＨｐ２は、タイヤ１６の内部空気圧が高圧状態であると判断する際のしきい値であり、タイヤ１６の内部空気圧の正常範囲を構成する最大値以上の値が好適に用いられる。本実施の形態では、ＴＨｐ２＝４００ｋＰａ、とする。

Ｐ ＞ ＴＨｐ２ ・・・式（３）

上記の式（３）を満たさずにタイヤ１６の内部空気圧が高圧状態ではないと判断される場合には（Ｓ１６のＮＯ）、タイヤ１６の内部空気圧が正常な状態にあると判断され、タイヤ空気圧調整装置３６の異常を検出することができない。このため、タイヤ１６の内部空気圧が不足状態あるいは過剰状態になるまで、タイヤ１６の内部空気圧の状態判断（Ｓ１１およびＳ１６）を繰り返し行う。

上記の式（３）を満たしてタイヤ１６の内部空気圧が高圧状態であると判断される場合には（Ｓ１６のＹＥＳ）、「タイヤ１６の内部空気圧が適圧状態まで減圧される条件」が加圧・減圧推定部８４の適圧条件算出機能８８によって算出される（Ｓ１７）。そして、実際の車両１０の状態が「タイヤ１６の内部空気圧が適圧状態まで減圧される条件」を満たしたか否かが、加圧・減圧推定部８４の適圧条件判定機能９０によって判定される（Ｓ１８）。実際の車両１０の状態が「タイヤ１６の内部空気圧が適圧状態まで減圧される条件」を満たしていないと判定される場合には（Ｓ１８のＮＯ）、加圧・減圧推定部８４の適圧条件判定機能９０では、「タイヤ１６の内部空気圧が適圧状態まで減圧される条件」を満たすまで判定が続ける。

実際の車両１０の状態が「タイヤ１６の内部空気圧が適圧状態まで減圧される条件」を満たすと判定された場合には（Ｓ１８のＹＥＳ）、タイヤ１６の実際の内部空気圧Ｐが適圧状態となっているか否かが異常検知部８６において判断され（Ｓ１９）、具体的には以下の式（４）を満たすか否かに基づき判断される。

Ｐ ≦ ＴＨｐ２ ・・・式（４）

上記の式（４）を満たしてタイヤ１６の実際の内部空気圧が正常な状態であると判断される場合には（Ｓ１９のＹＥＳ）、タイヤ空気圧調整装置３６が減圧手段、加圧制限手段として正常に作動しており、タイヤ１６の内部空気圧が適切に減圧されていると判定することができる。そして、再びタイヤ空気圧調整装置３６の異常検出が行われる（Ｓ１１）。

上記の式（４）を満たさずにタイヤ１６の実際の内部空気圧が不足した状態のままであると判断される場合には（Ｓ１９のＮＯ）、タイヤ空気圧調整装置３６のうち減圧手段あるいは加圧制限手段を構成する箇所に異常が生じており、タイヤ１６の内部空気圧が適切に加圧されていないと判定することができる（Ｓ２０）。この場合、ＥＣＵ２２の異常検知部８６は警告ランプ２８や警告ブザー３０を作動させて、車両１０のドライバー等にタイヤ空気圧調整装置３６の加圧手段に異常が生じていることを通知する。

上述のようにして実現される本実施の形態の車輪状態判定装置によれば、加圧手段、減圧手段、加圧制限手段として機能するタイヤ空気圧調整装置３６の異常を、的確に検出して車両１０のドライバー等に通知することができる。これにより、車両１０の通常走行時にはタイヤ空気圧調整装置３６が正常に作動していることが保証され、タイヤ１６の内部空気圧は確実にタイヤ空気圧調整装置３６によって適圧状態に保たれることとなる。

特に、本実施の形態のタイヤ空気圧調整装置３６は、機械的なハードのみの構成によって実現されているので、故障等の異常を迅速に検出することが難しい場合がある。しかしながら、上述の車輪状態判定装置を用いることによって、タイヤ空気圧調整装置３６の異常を迅速に検出することが可能となり、車両１０の走行の安全性を更に向上させることができる。

（第２の実施の形態）
本実施の形態において、上述の第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図６は、本実施の形態のタイヤ空気圧調整装置３６の断面構成を図示したものである。本実施の形態では、タイヤ空気圧調整装置３６が、図６に示すようにホイール１８の外周に沿うようにして配設された横長構造を有している。

このタイヤ空気圧調整装置３６では、上述の第１シリンダ４０が、ホイール１８の回転方向後側に設けられており、上述の第２シリンダ４２が、第１シリンダ４０と隣接するようにしてホイール１８の回転方向前側に設けられている。

第１シリンダ４０の内部は、隙間なく収容された加圧ピストン４６によって、ホイール１８の回転方向後側に位置する加圧用空気供給室４８と、ホイール１８の回転方向前側に位置する加圧室５０と、に仕切られている。加圧ピストン４６は、車輪１４の回転加速度に応じた「車輪１４の周方向にもたらされる力」を利用して、第１シリンダ４０に沿ってホイール１８の周方向へ可動となっている。

第２シリンダ４２の内部は、隙間なく収容された加圧制限ピストン５８によって、ホイール１８の回転外周側に位置するタイヤ空気圧室６２と、ホイール１８の回転中心側に位置する大気圧室６０と、に仕切られている。加圧制限ピストン５８は、タイヤ空気圧室６２の空気圧すなわちタイヤ１６の内部空気圧に応じて、第２シリンダ４２に沿ってホイール１８の径方向へ可動となっている。

なお、本実施の形態では、タイヤ１６の内部およびタイヤ空気圧室６２を連通する部分と、加減圧空気孔６８と、が同一箇所に形成されている。

他の構成は、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と略同一である。

本実施の形態のタイヤ空気圧調整装置３６も、第１の実施の形態と同様にして、加圧手段、減圧手段、および加圧制限手段として機能する。

タイヤ１６の内部空気圧が不足状態にある場合には、加圧制限ピストン５８は加圧制限ピストン調整バネ７６に押圧されてタイヤ空気圧室６２側の限界位置まで移動しており、加圧制限ピストン５８内の加圧用空気路６４は、加圧空気連絡孔４４および加減圧空気孔６８に対応する位置に配置されている。従って、加圧室５０とタイヤ１６の内部とは、加圧空気連絡孔４４、加圧用空気路６４、および加減圧空気孔６８によって連通された状態となっている。そして、車両１０が走行して車輪１４が回転すると、加圧ピストン４６は、車輪１４の回転加速度に応じた「車輪１４の周方向への力」が作用して、加圧室５０側へ移動したり加圧用空気供給室４８側へ移動したりする。例えば、車両前進時に図６の右側から左側に向かって車輪１４が回転するような場合には、車両減速時、すなわち車輪１４の前進方向の回転速度に対して減速加速度が作用する時に、加圧ピストン４６は、加圧ピストン調整バネ５６による押圧および加圧室５０内の空気圧に対抗するようにして加圧室５０側へ移動する。そして、加圧ピストン４６は、作用する「車輪１４の周方向への力」に応じて、加圧室５０内の空気を圧縮し加圧する。加圧室５０内の空気の圧力がタイヤ１６の内部の空気の圧力よりも高くなると、加圧室５０内の空気が、加圧空気連絡孔４４、加圧用空気路６４、および加減圧空気孔６８を経てタイヤ１６の内部に流入し、タイヤ１６の内部空気圧は加圧される。このように、車両前進時に車輪１４が図６の右側から左側に向かって回転する場合、加圧ピストン４６は、加圧室５０側へ移動するような「車輪１４の周方向への力」が車両減速時に作用してタイヤ１６の内部空気圧を加圧し、また、加圧用空気供給室４８側へ移動するような「車輪１４の周方向への力」が車両加速時に作用することとなる。なお、車両前進時に車輪１４が図６の左側から右側に向かって回転する場合には、加圧ピストン４６は、車両加速時に加圧室５０側に移動してタイヤ１６の内部空気圧を加圧し、車両減速時に加圧用空気供給室４８側に移動することとなる。

一方、タイヤ１６の内部空気圧が過剰状態にある場合には、加圧制限ピストン５８はタイヤ１６の内部からタイヤ空気圧室６２に流入する空気によって押圧され、所定位置あるいは所定位置よりも大気圧室６０側へ移動し、加圧制限ピストン５８内の加圧用空気路６４は、加圧室５０とタイヤ１６の内部とを連通しなくなる。これにより、加圧室５０からタイヤ１６の内部への空気の供給路は断たれることとなり、タイヤ空気圧調整装置３６は、タイヤ１６の内部空気圧を加圧する加圧手段としての作動を制限する加圧制限手段として機能することとなる。そして、減圧調整弁７２が開いて、タイヤ１６の内部から加減圧空気孔６８および減圧用空気路６６を経て大気圧室６０に空気がリリーフされ、タイヤ１６の内部空気圧は減圧される。これにより、タイヤ１６の内部空気圧の過剰な状態が防がれ、タイヤ１６の内部空気圧は積極的に減圧されることとなる。

以上説明したように、本実施の形態においても、タイヤ１６の内部空気圧が不足している場合には加圧ピストン４６の動作に応じてタイヤ１６の内部空気圧が加圧され、タイヤ１６の内部空気圧が過剰となっている場合には加圧制限ピストン５８内の減圧調整弁７２の開閉動作に応じてタイヤ１６の内部空気圧が減圧され、加圧制限ピストン５８がタイヤ１６の内部空気圧に応じて加圧制限手段として機能する。従って、タイヤ１６の内部空気圧は適圧な状態に積極的に調整され、より安全で快適な車両１０の走行が実現される。

特に、本実施の形態では、車輪１４の回転加速度に応じた「車輪１４の周方向にもたらされる力」によって加圧ピストン４６が駆動されているので、車輪１４の回転に加速度あるいは減速度が加えられる車両１０の加減速の頻度に応じてタイヤ１６の内部空気圧は加圧される。従って、車両１０のドライバーが頻繁に車両１０の加減速を行うほど、タイヤ１６の内部空気圧も迅速に加圧されることとなる。

なお、一般的に、車輪１４の回転加速度に応じて加圧ピストン４６に作用する「車輪１４の周方向にもたらされる力」は、車輪１４の回転時に加圧ピストン４６に作用する「遠心力」よりも小さい。このため、上述の第１の実施の形態の場合と同じ程度に、加圧室５０内の空気圧およびタイヤ１６内の空気圧を加圧するためには、例えば、第１シリンダ４０のうち加圧室５０を構成する部分の内径を、第１の実施の形態における場合よりも小さくすることによって対応することが可能である。

（第３の実施の形態）
本実施の形態において、上述の第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図７は、本実施の形態のタイヤ空気圧調整装置３６の断面構成を図示したものである。本実施の形態では、加圧用空気路６４と減圧用空気路６６が別個の空気路として設けられており、その一部分においても同一路によっては構成されていない。

減圧用空気路６６は、加圧制限ピストン５８が所定位置よりも大気圧室６０側に位置している場合には、加減圧空気孔６８を介して大気圧室６０とタイヤ１６の内部とを連通するが、加圧制限ピストン５８が所定位置に移動した場合には、加減圧空気孔６８から外れてしまうような位置に設けられている。このため、タイヤ１６の内部空気圧が不足して所定の空気圧よりも小さくなってしまったような場合に、加圧制限ピストン５８が所定位置あるいは所定位置よりもタイヤ空気圧室６２側へ移動すると、減圧用空気路６６は、タイヤ１６の内部と第２シリンダ４２とを仕切る壁によって遮られ、タイヤ１６の内部と大気圧室６０とを連通しなくなる。

なお、ここでいう「所定の空気圧」は、タイヤ１６が正常に保持することができる内部空気圧の下限値以下であることが好ましく、本実施の形態では２００ｋＰａとする。また、「所定位置」は、タイヤ１６の内部空気圧が「所定の空気圧」よりも小さくなってしまった場合に加圧制限ピストン５８が移動する位置であり、「所定の空気圧」に応じて適宜決定される。

他の構成は、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と略同一である。

本実施の形態のタイヤ空気圧調整装置３６は、第１の実施の形態の場合と同様にして、加圧手段、減圧手段、および加圧制限手段として機能する他に、タイヤ１６の内部空気圧に基づいて減圧手段の作動を制限する減圧制限手段としても機能する。

すなわち、タイヤ１６の内部空気圧が不足状態となった場合に、加圧制限ピストン５８が大気圧および加圧制限ピストン調整バネ７６によって押圧され所定位置あるいは所定位置よりもタイヤ空気圧室６２側へ移動してしまうと、加圧制限ピストン５８内の減圧用空気路６６は、大気圧室６０とタイヤ１６の内部とを連通しなくなる。これにより、タイヤ１６の内部から大気圧室６０への空気のリリーフ路は断たれることとなり、タイヤ空気圧調整装置３６は、タイヤ１６の内部空気圧を減圧する減圧手段の作動を制限する減圧制限手段として機能することとなる。従って、タイヤ１６の内部空気圧が不足状態となってしまった場合には、タイヤ１６の内部から大気圧室６０に空気が放出されることはなく、タイヤ１６の内部空気圧が更に低下してしまうことを効果的に防ぐことができる。

以上説明したように、本実施の形態のタイヤ空気圧調整装置３６によれば、加圧制限ピストン５８がタイヤ１６の内部空気圧に応じて移動し減圧制限手段としても機能する。このため、タイヤ１６の内部空気圧が不足状態となった場合には、タイヤ１６の内部空気圧が更に減圧されてしまうことを確実に防いで、タイヤ１６の内部空気圧を効率的に加圧することができる。

本発明は、上述の各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ものである。

例えば、上述の各実施の形態では、タイヤ１６の内部空気圧を調整する加圧手段、減圧手段、加圧制限手段を「ピストン−シリンダ構造」によって実現しているが、他の機器類、構成を適宜採用することも可能である。

また、タイヤ空気圧調整装置３６は、ホイール１８だけでなく、外部からタイヤ１６の内部に空気を補給するために設けられたエアーバルブ部分（図示せず）など、車輪１４の周辺箇所に適宜配設することも可能である。

また、タイヤ１６の内部空気圧を検出する手段としてＴＰＭＳ３２を用いた場合について説明したが、タイヤ１６の内部空気圧を直接的、間接的に求めることのできる他のセンサ類を用いることも可能である。この場合、タイヤ１６の内部空気圧の絶対値を求めることができるセンサ類を本発明のタイヤ空気圧検出手段として好適に用いることができる。

第１の実施の形態の車両の全体構成を示す図である。 車輪の断面の一部を示す図である。 タイヤ空気圧調整装置の断面構成を図示したものである。 タイヤ空気圧調整装置の異常の検出に関与するＥＣＵの構成を示す図である。 タイヤ空気圧調整装置の異常検出の流れを示すフローチャートである。 第２の実施の形態のタイヤ空気圧調整装置の断面構成を図示したものである。 第３の実施の形態のタイヤ空気圧調整装置の断面構成を図示したものである。

符号の説明

１０ 車両、 １２ 車両本体、 １４ 車輪、 １６ タイヤ、 １８ ホイール、 ２２ ＥＣＵ、 ２４ 車輪速センサ、 ３２ ＴＰＭＳ、 ３６ タイヤ空気圧調整装置、 ４０ 第１シリンダ、 ４２ 第２シリンダ、 ４６ 加圧ピストン、 ４８ 加圧用空気供給室、 ５０ 加圧室、 ５８ 加圧制限ピストン、 ６０ 大気圧室、 ６２ タイヤ空気圧室、 ８２ タイヤ空気圧状態判断部、 ８４ 加圧・減圧推定部、 ８６ 異常検知部、 ８８ 適圧条件算出機能、 ９０ 適圧条件判定機能

Claims (3)

1. タイヤ空気圧調整手段を有する車輪の異常を検出する車輪状態判定装置であって、
   タイヤの内部空気圧を検出するタイヤ空気圧検出手段と、
   前記タイヤ空気圧検出手段の検出結果に基づいて、前記タイヤ空気圧調整手段の異常を検出する異常検出手段と、
   を備えることを特徴とする車輪状態判定装置。
2. 前記タイヤ空気圧調整手段は、タイヤの内部空気圧を加圧する加圧手段を有し、
   前記異常検出手段は、
   前記加圧手段によるタイヤの内部空気圧の加圧状態を推定する加圧状態推定手段と、
   前記タイヤ空気圧検出手段の検出結果および前記加圧状態推定手段の推定結果に基づいて、前記加圧手段の異常を検知する加圧異常検知手段と、を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車輪状態判定装置。
3. 前記タイヤ空気圧調整手段は、タイヤの内部空気圧を減圧する減圧手段を有し、
   前記異常検出手段は、
   前記減圧手段によるタイヤの内部空気圧の減圧状態を推定する減圧状態推定手段と、
   前記タイヤ空気圧検出手段の検出結果および前記減圧状態推定手段の推定結果に基づいて、前記減圧手段の異常を検知する減圧異常検知手段と、を有する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の車輪状態判定装置。

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