JP2012218489A - 段差乗り上げ検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】段差乗り上げを精度よく検知できる装置を提供する。
【解決手段】車輪に備えられタイヤ空気圧を検出する圧力センサと、圧力センサの検出信号に基づいて段差に乗り上げたか否かを判定するＥＣＵ（乗り上げ判定手段）とを備えたことを特徴とする。この構成によれば、車輪が段差に乗り上げようとすると、タイヤ空気圧は上昇するように変化し、このとき、圧力検出手段がタイヤ空気圧の上昇を検出し、乗り上げ判定手段はタイヤが段差に乗り上げたことを判定する。よって、段差に直接接触する車輪のタイヤ空気圧の変化で段差を検出するので、正確に段差乗り上げを検出することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両が段差に乗り上げたことを検知する段差乗り上げ検出装置に関する。

車両は段差に乗り上げたり、乗り越えたりすることが必要になる場合や、意図せず段差に乗り上げる場合がある。このようなとき車両は一旦抵抗を受けるので、運転者はアクセルペダルをやや踏み込む。段差が小さい場合、エンジンの回転数の上昇に伴いトルクが増大し段差を乗り越えることができる。

しかしながら段差が大きい場合、アクセルペダルさらに大きく踏み込むことにより、トルクを増大させ段差に乗り上げることになる。このとき段差による抵抗は一挙に低下するため、車両の挙動は急変化し、運転者は不安を感じることがある。また、運転者は、車止めに設けられた段差が直近にあるような場合、車体に遮られて段差があることを認識せずに一連の操作をする場合もあり、この場合は意図しない急加速を招くことになる。このような問題を解決するために、発生トルクと車速との関係から段差乗り上げを推定する技術が知られている（特許文献１）。また、特に近年増加しているトルクコンバータを用いない自動変速機をもつ車両では、この傾向が顕著になるため、このような車両を対象にして、同様に発生トルクと車速との関係から段差乗り上げを推定する技術を開示するものもある（特許文献２）。

一方、車両のタイヤの空気圧を検知する技術が知られている。たとえば、タイヤの空気圧の低下による高速走行時の事故を防止するために、タイヤ空気圧を常時モニタリングして低下を警告するタイヤ空気圧監視システム（Tire Pressure Monitoring System：ＴＰＭＳ（登録商標））の装着が義務付けられている国があり、広く普及しつつある。

ＴＰＭＳには直接式（特許文献３）と間接式（特許文献４）がある。直接式は圧力センサでタイヤ内の圧力を測定し、測定したデータをタイヤ内に設けた送信機から電波で無線送信し、車体に設けた受信機で受信し、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）でタイヤ空気圧が基準外になっていると判定した場合は警告表示をするというものである。間接式は主に有線式の伝送線でデータを送り、ＥＣＵで動荷重半径または共振周波数等からタイヤ空気圧低下を推定し、基準外になっていると判定した場合は警告表示をするというものである。

特開２００７−３０５８１号公報 特開２００７−４５２３０号公報 特開２０１０−１１２８１８号公報 特開２００５−１９３７１２号公報

発生トルクと車速との関係から段差乗り上げを推定する場合、不都合が考えられる。たとえば、上りの急坂部と平坦部が連続するような道路を仮定すると、急坂部の終端付近で坂道発進を行った直後に平坦部にさしかかったときに、段差乗り上げと誤認して制動される可能性がある。特にこのとき乗車人数や積載荷重により影響される。このような運転者が意図しない制御や、状況にそぐわない制御は後続車との関係を考慮すると望ましくない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、車両の段差乗り上げを正確に検出することができる段差乗り上げ検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、車両が段差に乗り上げたことを検知する段差乗り上げ検出装置であって、車輪に備えられタイヤ空気圧を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段による検出信号に基づいて段差に乗り上げたか否かを判定する乗り上げ判定手段とを備えたことを特徴とする。

この構成によれば、車輪が段差に乗り上げる過程において、タイヤ空気圧は通常とは異なる変化を示す。このとき、圧力検出手段がタイヤ空気圧の変化を検出し、乗り上げ判定手段は圧力検出手段による検出信号に基づいてタイヤが段差に乗り上げたことを判定する。よって、段差に直接接触する車輪のタイヤ空気圧の変化に基づいて段差乗り上げを検出するので、正確な段差乗り上げの検出が可能となるという効果を奏する。

請求項２に記載の発明は、前記乗り上げ判定手段が、前記検出信号が所定のしきい値より大きい場合に段差に乗り上げたと判定することを特徴とする。

この構成によれば、車輪が段差に乗り上げる過程において、タイヤ空気圧は通常とは異なる変化を示す。このとき、圧力検出手段がタイヤ空気圧の変化を検出し、乗り上げ判定手段は圧力検出手段による検出信号が所定のしきい値より大きい場合にタイヤが段差に乗り上げたことを判定する。よって、段差に直接接触する車輪のタイヤ空気圧の変化に基づいて段差乗り上げを検出するので、所定の段差について正確な段差乗り上げの検出が可能となるという効果を奏する。

請求項３に記載の発明は、前記乗り上げ判定手段が、前記検出信号が所定のしきい値より大きく、且つ前記検出信号の変化率の最大値が別の所定のしきい値より小さい場合に段差に乗り上げたと判定することを特徴とする。

この構成によれば、車輪が段差に乗り上げようとすると、タイヤ空気圧はゆるやかに上昇するので、このとき、圧力検出手段がタイヤ空気圧の上昇を検出し、乗り上げ判定手段はタイヤ空気圧検出信号が所定のしきい値より大きく、検出信号の変化率の最大値が別の所定のしきい値より小さい場合に段差に乗り上げたと判定する。よって、段差に直接接触する車輪のタイヤ空気圧の変化のうち、圧力が大きく、かつゆるやかに上昇する場合、すなわち、きわめて低速度で段差に乗り上げる場合だけを検出できるため、通常走行中に石等の起伏による、圧力上昇が大きく、かつ急激な圧力の上昇を段差乗り上げと検出することなく、正確に段差乗り上げを検出することが可能となるという効果を奏する。

請求項４に記載の発明は、前記乗り上げ判定手段が、前記検出信号の高周波成分に基づいて、段差に乗り上げたか否かを判定することを特徴とする。

この構成によれば、車輪が段差に接触して乗り上げが完了する過程において、タイヤ空気圧は緩慢に上昇したのち急激に下降するが、このとき、圧力検出手段がタイヤ空気圧の上昇、下降を検出し、乗り上げ判定手段はタイヤ空気圧検出信号のうち高周波成分、すなわち、急激な変化だけに基づいて、急激な圧力減少を検出しタイヤが段差に乗り上げたことを判定する。よって、段差に直接接触する車輪のタイヤ空気圧の変化のうち、検出信号の高周波成分、すなわち、急激な変化だけに基づいて、急激な圧力減少を検出するので、正確に段差乗り上げを検出することが可能となるという効果を奏する。

請求項５に記載の発明は、車輪回転速度を示す車輪速信号が入力されるように構成され、前記乗り上げ判定手段が、圧力検出手段による検出信号の時間積分値を車輪回転速度で除した値が所定のしきい値より大きい場合に段差に乗り上げたと判定することを特徴とする。

この構成によれば、車輪がある速度を持って段差に乗り上げようとするとき、タイヤ空気圧は上昇する。このとき、圧力検出手段がタイヤ空気圧の上昇を検出し、乗り上げ判定手段は、圧力検出手段による検出信号の時間積分値を車輪回転速度で除した値が所定のしきい値より大きい場合に段差に乗り上げたと判定する。よって、段差に直接接触する車輪のタイヤ空気圧の変化のうち、時間積分値を車輪回転速度で除するため、速度による検出されるタイヤ空気圧への影響を小さくできるため、段差の大きさだけで判定でき、車速によらず正確に段差乗り上げを検出することが可能となるという効果を奏する。

請求項６に記載の発明は、車輪回転速度を示す車輪速信号が入力されるように構成され、前記車輪速信号に基づく車両速度が所定速度より小さい場合に、前記乗り上げ判定手段が前記段差に乗り上げたか否かの判定を実行することを特徴とする。

この構成によれば、車輪が段差に乗り上げようとすると、タイヤ空気圧は上昇するように変化する。このとき、圧力検出手段がタイヤ空気圧の上昇を検出し、乗り上げ判定手段はタイヤが段差に乗り上げたことを判定するが、判定するときの速度を小さな速度に限定できるため、道路の小さな起伏を通過したことを段差乗り上げと検知することなく、正確に段差乗り上げを検出することができるという効果を奏する。

請求項７に記載の発明は、車輪回転速度を示す車輪速信号が入力されるように構成され、前記車輪速信号に基づく車両速度が略ゼロである車両停止状態から所定時間以内に、前記乗り上げ判定手段が段差に乗り上げたか否かを判定することを特徴とする。

この構成によれば、車輪が段差に乗り上げようとすると、タイヤ空気圧は上昇するように変化する。このとき、圧力検出手段がタイヤ空気圧の上昇を検出し、乗り上げ判定手段はタイヤが段差に乗り上げたことを判定するが、判定する時間を車両速度が略ゼロである車両停止状態から所定時間以内に限定できるため、所定時間加速した速度の大きい状態を除外でき、道路の小さな起伏を通過したことを段差乗り上げと検知することなく、正確に段差乗り上げを検出することができるという効果を奏する。

請求項８に記載の発明は、前記乗り上げ手段が、前記タイヤ空気圧の検出信号に基づく値を所定の陥没部検出用しきい値と比較し、陥没部に落ち込んだか否かを判定することを特徴とする。

この構成によれば、車輪が陥没部に落ち込んだ場合、タイヤ空気圧は大きく上昇するように変化する。このとき、圧力検出手段がタイヤ空気圧の上昇を検出し、乗り上げ判定手段はタイヤ空気圧の検出信号に基づく値を所定の陥没部検出用しきい値と比較し、タイヤが陥没部に落ち込んだか否かを判定する。よって、陥没部に直接接触する車輪のタイヤ空気圧に基づいて検出するので、正確に陥没部を検出することができるという効果を奏する。

請求項９に記載の発明は、前記圧力検出手段が、車両の少なくとも前輪に備えられ、前記乗り上げ判定手段は、前記段差に乗り上げたか否かの判定を、車輪ごとに実行することを特徴とする。

この構成によれば、少なくとも前輪が段差に乗り上げようとすると、又は段差に落ち込むとタイヤ空気圧は上昇するように変化する。このとき、圧力検出手段がタイヤ空気圧の上昇を検出し、乗り上げ判定手段はタイヤが段差に乗り上げたこと又は段差に落ち込んだことを車輪ごとに判定する。よって、段差又は陥没部に直接接触する少なくとも前輪の車輪ごとのタイヤ空気圧の変化で段差を検出するので、前進時のホイールベースの外側にある段差又は陥没部や、後退時のホイールベースの内側にある段差に対して段差乗り上げたことや又は陥没部に落ち込んだことを検出することができ、またその際、前輪のいずれか一方だけが段差に乗り上げた場合又は陥没部に落ち込んだ場合も正確に検出することができるという効果を奏する。

請求項１０に記載の発明は、前記圧力検出手段によるタイヤ空気圧の検出信号を無線送信する送信手段と、前記送信手段により無線送信された前記タイヤ空気圧の検出信号を受信する受信手段とを有し、前記乗り上げ判定手段は、前記受信手段により受信された前記タイヤ空気圧の検出信号に基づいて段差に乗り上げたか否か又は陥没部に落ち込んだか否かを判定することを特徴とする。

この構成によれば、圧力検出手段が検出した検出信号を送信手段が無線送信し、受信手段が受信し、前記乗り上げ判定手段は、前記受信手段により受信された前記タイヤ空気圧の検出信号に基づいて段差に乗り上げたか否か又は陥没部に落ち込んだか否かを判定する。よって、圧力検出手段を、タイヤ空気圧を直接測定できる場所に設置することができるため、タイヤ空気圧を直接測定した信号で判定をすることができ、正確な判定ができるという効果を奏する。

請求項１１に記載の発明は、前記圧力検出手段、前記送信手段及び前記受信手段が、タイヤ空気圧監視システムと共用されることを特徴とする。この構成によれば、タイヤ空気圧監視システムを備えた車両に既設の部品を利用することにより、当該装置を安価に構成することができるという効果を奏する。

請求項１２に記載の発明は、前記圧力検出手段及び前記送信手段が、前記タイヤの空気室内に設けられていることを特徴とする。この構成によれば、車輪の構成を変更することなく、タイヤ空気圧を正確に検出でき、正確に段差乗り上げを検出することができるという効果を奏する。

請求項１３に記載の発明は、前記圧力検出手段及び前記送信手段が、車輪のリム部内周側に設けられていることを特徴とする。この構成によれば、容易にバッテリを交換できるという効果を奏する。

第１の実施形態に係る段差乗り上げ検出装置を搭載した車両の概略構成を示すブロック図である。 （ａ）はタイヤが段差に接触した様子を示す模式図であり、（ｂ）はタイヤが段差に乗り上げた様子を示す模式図である。 第１の実施形態に係る段差乗り上げ時のタイヤ空気圧の変化の概略を示すグラフである。 第１の実施形態に係る段差乗り上げ検出装置における処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係るハイパスフィルタを介したタイヤ空気圧の変化の概略を示すグラフである。 第２の実施形態に係る段差乗り上げ検出装置における処理を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る圧力変化率の変化の概略を示すグラフである。 第３の実施形態に係る段差乗り上げ検出装置における処理を示すフローチャートである。 段差乗り越え時におけるタイヤ空気圧変化の速度による違いの概略を示すグラフである。 第４の実施形態に係る段差乗り上げ検出装置における処理を示すフローチャートである。 第５の実施形態に係る、車輪が陥没部に落ち込んだ様子を示す模式図である。 第５の実施形態に係る段差乗り上げ検出装置における処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の段差乗り上げ検出装置の具体的な各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
＜第１の実施形態＞
まず、本発明の第１の実施形態の段差乗り上げ検出装置１０について、図１〜図４を参照しつつ説明する。本実施形態に係る段差乗り上げ検出装置１０は、図１に示すように、車両に搭載されるものであって、タイヤ６を備えた車輪に設けられてタイヤ空気圧を検出する圧力センサ１と、送信機２と、受信機３と、ＥＣＵ５とからなる。また、当該車両には、車輪回転速度を示す車輪速信号を出力する車輪速センサ４が配設され、伝送線を介して車輪速信号がＥＣＵ５に入力されるように構成されている。

圧力センサ１は、タイヤ空気圧を測定して検出信号を出力する。不図示のバッテリ（たとえばリチウム電池）を有し、ホイールのリムとタイヤとに囲まれ空気や窒素ガスが充填されて与圧された空気室内に設けられる。

送信機２は、圧力センサ１と同様に、不図示のバッテリ（たとえばリチウム電池）を有してタイヤ６の空気室内に設けられ、圧力センサ１から出力されたタイヤ空気圧の検出信号を、電波で無線送信する。圧力センサ１及び送信機２はそれぞれのタイヤ６に設けられる。電波送信することにより、走行中タイヤが回転している際にもデータを送ることができる。送信間隔は所定の間隔で行うものとする。

受信機３は、たとえば車室の天井部に設けられ、一つまたは複数のアンテナを有して、それぞれの車輪に設けられた送信機２から送られてくる電波を受信し、受信した測定値をＣＡＮ（Controller Area Network）等の伝送線を介してＥＣＵ５に送る。

ＥＣＵ５は、車室内に設けられる電子制御装置であって、受信機３を介して入力される圧力検出信号等に基づいて段差乗り上げ検出処理を実行する。

次に、図２、３を参照にしつつ、本実施形態における段差乗り上げ検出処理について説明する。今、タイヤ６が段差に接触し、乗り上げが開始されたとすると、図２（ａ）のように、タイヤ６が段差７に接触し、タイヤが変形して体積が減少するため、タイヤ空気圧が上昇する。このとき十分な頻度でデータが送られれば、図３に示したように、段差接触開始時点からタイヤ空気圧の上昇が観測できる。図２（ｂ）のように完全に乗り上げると、タイヤ空気圧は急速に減少し、ほぼ乗り上げ前の圧力に復帰する。

ＥＣＵ５による段差乗り上げの判定は、図３に示したように、タイヤ空気圧を所定のしきい値と比較することにより行う。判定したい段差に対し所定のトルクを発生させて乗り上げたときの最大タイヤ空気圧を実験的に求め、これをしきい値とする。判定したい段差より大きな段差であれば、完全に乗り上げる前に判定できることになる。

図４に示すフローチャートにしたがい説明する。まず、車輪回転速度Ｖとタイヤ空気圧Ｐとを読み込む（Ｓ１０１）。次に、車輪回転速度Ｖとしきい値Ｖｔｈ１とを比較する（Ｓ１０２）。車輪回転速度Ｖがしきい値Ｖｔｈ１より小さい場合は、タイヤ空気圧Ｐをしきい値Ｐｔｈ１と比較し（Ｓ１０３）、しきい値Ｐｔｈ１より大きい場合、段差乗り上げと判定する。

このようにＥＣＵ５は、車輪回転速度の信号により、車両回転速度が所定速度（例えば時速１０ｋｍ）より小さい場合にのみ、段差に乗り上げたか否かの判定を実行する。これは車両速度が大きな場合には、小さな段差であってもタイヤ空気圧がしきい値よりも大きくなり、段差乗り上げを誤検出する可能性があるからである。

以上の段差乗り上げ判定は、少なくとも前輪について、且つ車輪ごとに実行するものとする。ＥＣＵ５は判定結果をＣＡＮを経由して各ユニットに送信する。各ユニットは、たとえば警告表示やブザーの警告音で運転者に警告したり、横滑り防止機構のコントロールユニットであるＥＳＣ−ＥＣＵは段差乗り上げ検出装置の情報を基にブレーキアクチュエータを作動させたりすればよい。このとき、トランスミッションからの前進、後退の情報と合わせて、たとえば、後退時にホイールベースの内側にあった段差に乗り上げたと判定したときは、後輪に重点的にブレーキ圧を配分するような制御を行えばよい。

以上、詳述したことから明らかなように、本実施形態によれば、車輪に備えられタイヤ空気圧を検出する圧力センサ１（圧力検出手段）と、圧力センサ１による検出信号に基づいて段差に乗り上げたか否かを判定するＥＣＵ５（乗り上げ判定手段）と、を備えている。よって、段差に直接接触する車輪のタイヤ空気圧の変化で段差乗り上げを検出することにより、正確な段差乗り上げの検出が可能となる。

また、本実施形態によれば、ＥＣＵ５（乗り上げ判定手段）は、圧力センサ１の検出信号が所定のしきい値より大きい場合に段差に乗り上げたと判定する。よって、段差に直接接触する車輪のタイヤ空気圧の変化に基づいて段差乗り上げを検出するので、所定の段差について正確な段差乗り上げの検出が可能となるという効果を奏する。

また、本実施形態によれば、車輪回転速度を示す車輪速信号が入力されるように構成され、車輪速信号に基づく車両速度が所定速度より小さい場合に、ＥＣＵ５が段差に乗り上げたか否かの判定を実行する。この構成によれば、ＥＣＵ５は、車両速度が所定速度以下の場合にのみ段差乗り上げの判定を実行するので、道路の小さな起伏を通過したことを段差乗り上げと誤検知することなく、正確に段差乗り上げを検出することができる。

また、本実施形態によれば、圧力センサ１が検出した検出信号を送信機２（送信手段）が無線送信し、車体側に設置された受信機３（受信手段）が受信してＥＣＵ５に入力し、ＥＣＵ５は、受信機３により受信されたタイヤ空気圧の検出信号に基づいて段差に乗り上げたか否かを判定する。よって、圧力センサ１を、タイヤ空気圧を直接測定できる場所であるタイヤ５内に設置することができるため、タイヤ空気圧を直接測定した信号で乗り上げ判定をすることができ、正確な判定ができる。
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態は、第１の実施形態で図３に示した段差乗り上げの判定方法だけが、相違する。第２の実施形態では、圧力センサ１から送信機２、受信機３を経てＥＣＵ５にもたらされるタイヤ空気圧のデータを処理する際に、ハイパスフィルタを介することにより、高周波成分のみとし、乗り上げ過程時の圧力変化のような遅い変化を無視して、図５に示したような急激な圧力の変化だけを検出できるようにする。図５に示したようにタイヤ空気圧が減少する側にしきい値を設ければ、完全に乗り上げたときのタイヤ空気圧の急激な圧力減少をもって、段差乗り上げを判定することができる。しきい値とハイパスフィルタの特性は実験的に定めるものとする。第１の実施形態同様、車輪速センサ４の情報と適切に組み合わせ、所定速度以上では段差乗り上げ検出と判定しないようにする。

以下、図６に示すフローチャートにしたがい説明する。まず、車輪回転速度Ｖとタイヤ空気圧の高周波成分Ｐｈｆとを読み込む（Ｓ２０１）。次に、車輪回転速度Ｖとしきい値Ｖｔｈ２とを比較する（Ｓ２０２）。車輪回転速度Ｖがしきい値Ｖｔｈ２より小さい場合は、タイヤ空気圧の高周波成分Ｐｈｆをしきい値Ｐｔｈ２と比較し（Ｓ２０３）、しきい値Ｐｔｈ２より小さい場合、段差乗り上げと判定する。

以上、詳述したことから明らかなように、本実施形態によれば、車輪に備えられタイヤ空気圧を検出する圧力センサ１（圧力検出手段）と、圧力センサ１による検出信号に基づいて段差に乗り上げたか否かを判定するＥＣＵ５（乗り上げ判定手段）とを備え、ＥＣＵ５は、前記信号の高周波成分に基づいて、段差に乗り上げたか否かを判定する。よって、段差に直接接触する車輪のタイヤ空気圧の変化のうち、急激で大きな減少側の変化だけにより検出するので、正確に段差乗り上げを検出することが可能となる。

また、本実施形態によれば、圧力センサ１が検出した検出信号を送信機２（送信手段）が無線送信し、車体側に設置された受信機３（受信手段）が受信してＥＣＵ５に入力し、ＥＣＵ５は、受信機３により受信されたタイヤ空気圧の検出信号の高周波成分に基づいて段差に乗り上げたか否かを判定する。よって、圧力センサ１を、タイヤ空気圧を直接測定できる場所であるタイヤ５内に設置することができるため、タイヤ空気圧を直接測定した信号で乗り上げ判定をすることができ、正確な判定ができる。
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態では、第１の実施形態で図３に示した段差乗り上げの判定方法だけが、相違する。第１の実施形態では、単にタイヤ空気圧をしきい値と比較したが、ここでは、図７、８に示したように、さらにタイヤ空気圧の変化率の最大値が所定のしきい値以下である場合に、段差乗り上げと判定する。こうすることによって、走行時の石等の起伏による、変化の急激な圧力上昇を段差乗り上げと判定しないようにすることができる。第１の実施形態等と同様に、車輪速センサ４の情報と合わせ、所定速度以上では段差乗り上げ検出と判定しないようにする。

以下、図８に示すフローチャートにしたがい説明する。まず、車輪回転速度Ｖとタイヤ空気圧Ｐとタイヤ空気圧の変化率の最大値（ΔＰ／Δｔ）ｍａｘとを読み込む（Ｓ３０１）。次に、車輪回転速度Ｖとしきい値Ｖｔｈ３とを比較する（Ｓ２０２）。車輪回転速度Ｖがしきい値Ｖｔｈ３より小さい場合は、タイヤ空気圧Ｐをしきい値Ｐｔｈ３と比較する（Ｓ３０３）。タイヤ空気圧Ｐがしきい値Ｐｔｈ３より大きい場合は、さらにタイヤ空気圧の変化率の最大値（ΔＰ／Δｔ）ｍａｘとしきい値Ｒｔｈとを比較し、しきい値より小さい場合、段差乗り上げと判定する。なお、タイヤ空気圧の変化率の最大値（ΔＰ／Δｔ）ｍａｘは、所定時間のものを所定のルーチンにより求めておくものとする。

以上、説明したことから明らかなように、本実施形態によれば、車輪に備えられタイヤ空気圧を検出する圧力センサ１（圧力検出手段）と、圧力センサ１による検出信号に基づいて段差に乗り上げたか否かを判定するＥＣＵ５（乗り上げ判定手段）とを備え、ＥＣＵ５は、前記検出信号が所定のしきい値以上であり、且つ前記検出信号の変化率の最大値が別の所定のしきい値以下である場合に段差に乗り上げたと判定することを特徴とする。

この構成によれば、段差に直接接触する車輪のタイヤ空気圧の変化のうち、圧力変化が大きくかつゆっくりした変化だけで段差を判断するため、走行時の石等の起伏による、変化の急激な圧力上昇を段差乗り上げと判定しないようにすることができ、正確に段差乗り上げを検出することが可能となる。

また、本実施形態によれば、圧力センサ１が検出した検出信号を送信機２（送信手段）が無線送信し、車体側に設置された受信機３（受信手段）が受信してＥＣＵ５に入力し、ＥＣＵ５は、受信機３により受信されたタイヤ空気圧の検出信号と検出信号の変化率に基づいて段差に乗り上げたか否かを判定する。よって、圧力センサ１を、タイヤ空気圧を直接測定できる場所であるタイヤ５内に設置することができるため、タイヤ空気圧を直接測定した信号で乗り上げ判定をすることができ、正確な判定ができる。
＜第４の実施形態＞
第４の実施形態では、第１の実施形態で図３に示した段差乗り上げの判定方法だけが、相違する。図９に示すように所定の段差に乗り上げる際、段差の高さは同じでも、速度によって上昇するタイヤ空気圧の大きさは異なる。本実施形態は、速度が異なっても段差の高さの違いで段差乗り上げを判定できるように構成したものである。

ここで、段差を有効質量Ｍを持った物体とみなし、タイヤがある速度Ｖで有効質量Ｍの物体（段差）に衝突するものとみなす。なお、ここで「有効質量」とは、衝突時に圧力センサで検知した信号から、運動量と力積の関係を利用して算出する質量をいうものとする。このとき、衝突時の車輪速検出値をＶ、衝突の継続時間をΔｔ、はたらいた荷重をＦとすると、よく知られた運動量と力積の関係式、
ＭＶ＝ＦΔｔ・・・（１）
から、有効質量はＭ＝ＦΔｔ／Ｖである。

ある有効質量Ｍの物体に、タイヤがある大きさの衝突速度Ｖで衝突した場合、その衝突荷重Ｆにより圧力センサ１がタイヤ空気圧の上昇を検出する。圧力センサ１は、実質的には荷重を検出しているものなので、この圧力検出値を荷重と同様に扱うことができる。圧力センサ１の値は、数ミリ秒から数十ミリ秒の所定時間での平均値を使うこととし、継続時間Δｔを平均をとる積分時間として積分すれば、（１）式から有効質量を式、
Ｍ＝（∫Ｐ（ｔ）ｄｔ）／Ｖ ・・・（２）
によって求めることができる。なお、係数は無視して示している。また、速度Ｖは時間によるが、車輪速センサ４による車速検出値として取り込んだ値を使うため、有効質量を算出する際には定数として取り扱い、積分からは除外することとする。

ここでは有効質量Ｍが段差の高さに比例すると考え、実験的にしきい値Ｍｔｈを求め、このしきい値で段差乗り上げを判定するようにすれば、車両の速度にかかわらず段差の大きさで乗り上げを判定できるものとできる。たとえば、小さな段差を大きな速度で通過し、大きなタイヤ空気圧が検出されても、速度の大きさで除するため、段差乗り上げと誤検知してしまうことがない。

以下、図１０に示すフローチャートにしたがい説明する。まず、車輪回転速度Ｖとタイヤ空気圧の時間積分値（∫Ｐ（ｔ）ｄｔ）とを読み込む（Ｓ４０１）。次に、タイヤ空気圧の時間積分値（∫Ｐ（ｔ）ｄｔ）を車輪回転速度Ｖで除して実効質量Ｍｅｆを求める（Ｓ４０２）。この実効質量Ｍｅｆをしきい値Ｍｔｈ１と比較する（Ｓ４０３）。実効質量Ｍｅｆがしきい値Ｍｔｈより大きい場合、段差乗り上げと判定する。なお、タイヤ空気圧の時間積分値（∫Ｐ（ｔ）ｄｔ）は所定時間のものを求めておくものとする。

以上、詳述したことから明らかなように、本実施形態によれば、ＥＣＵ５は、前記信号の時間積分値を車速で除した値が所定のしきい値以上である場合に段差に乗り上げたと判定することを特徴とする。

この構成によれば、段差に直接接触する車輪のタイヤ空気圧の変化のうち、速度による検出されるタイヤ空気圧への影響を小さくできるため、段差の大きさだけで判定でき、正確に段差乗り上げを検出することが可能となる。
＜第５の実施形態＞
第５の実施形態は、走行時に車輪が陥没部に落ち込んだことを検出できるようにするものであり、上記第１実施形態、第２の実施形態、第４の実施形態に変更を加えることによって、車輪が段差に乗り上げたことに加え、車輪が陥没部に落ち込んだことも検知可能とするものである。

地球上には、大雨により道路の一部が路肩から流出するような未舗装路や、大雨で路面が陥没するような舗装路が数多く残されている。このように路肩の一部が流出した道路を走行する際に、誤って崩落して陥没した箇所に車輪を落としたり、あるいは、陥没したあとが深い水たまりとなっていて、通常の水たまりと見誤って車輪を入れてしまうことがある。このようなとき、衝撃を受けると衝突検知用の加速度センサ（Ｇセンサ）は、大きな加速度を検出するため、衝突検知装置（乗員保護装置ＥＣＵ）は車両衝突とみなしてエアバッグを展開してしまうことがある。しかし、衝突検知装置はエアバッグの展開時間を考慮して、衝突の初期段階の、衝突時の最大の加速度より小さな加速度でエアバッグの展開を開始するようにしているため、上記のような陥没部に車輪を入れてしまった場合の衝撃の最大値は、事故による衝突時ほど大きくなく、運転者、乗員はエアバッグが開かなくとも安全なことが多い。エアバッグが開くと、乗員への衝撃となり、開いたエアバッグは運転の妨げとなり、さらにエアバッグの修理代が発生することになる。

たとえば図１１のように車輪が陥没部８に落ち込んだ場合、タイヤは大きく変形し、タイヤ空気圧は上昇する。これを段差乗り上げ判定と同様に考え、陥没部判定用しきい値を設けて、陥没部８へ落ち込んだことを検出し、ＥＣＵ５は判定結果を陥没部検出信号としてＣＡＮを経由して車両内の各ユニットに送信する。判定方法としては、タイヤ空気圧の信号が陥没部検出用しきい値を上回ったときや、タイヤ空気圧の信号の高周波成分に基づいて、別の陥没部検出用しきい値を下回ったときや、または、タイヤ空気圧の信号の時間積分値を車速で除した値が、さらに別の陥没部検出用しきい値を上回った場合、すなわちタイヤ空気圧の検出信号に基づく値が所定の陥没部検出用しきい値を跨いで変化したとき、ＥＣＵ５は車輪が陥没部に落ち込んだと判定する。

以下、図１２に示すフローチャートにしたがい説明する。図１２のフローチャートは第１の実施形態の図４に対応するものである。まず、車輪回転速度Ｖとタイヤ空気圧Ｐとを読み込む（Ｓ５０１）。次に、車輪回転速度Ｖとしきい値Ｖｔｈ４とを比較する（Ｓ５０２）。車輪回転速度Ｖがしきい値Ｖｔｈ４より小さい場合は、タイヤ空気圧Ｐをしきい値Ｐｔｈ４と比較し（Ｓ５０３）、しきい値より大きい場合、陥没部落ち込みと判定する。第２の実施形態、第４の実施形態においても同様にしきい値を設けることにより陥没部に落ち込んだことを判定することができる。

乗員保護装置ＥＣＵはこの信号を基に所定時間エアバッグの展開を行わないようにしたり、所定時間、衝突検知用のしきい値を変更し、より高い加速度でエアバッグの展開可否等を判定するようにすればよい。なお、このときの各陥没部判定用しきい値は、各実施例での段差検出のためのしきい値より十分大きな圧力変化に対応したものとする。たとえば、大きな速度で壁の前に設置された車止め用の段差を乗り越えて壁に衝突したときは、エアバッグは展開し、安全が確保されるよう設定する。なお、本明細書中では車輪が段差に乗り上げたことをもって、車両が段差に乗り上げたとする場合もあり、車輪が陥没部に落ち込んだことをもって、車両が陥没部に落ち込んだとする場合もある。

以上、説明したことから明らかなように、本実施形態によれば、タイヤに備えられタイヤ空気圧を検出する圧力センサ１（圧力検出手段）と、圧力センサ１による検出信号に基づいて陥没部に落ち込んだか否かを判定するＥＣＵ５（乗り上げ判定手段）とを備え、ＥＣＵ５が、前記タイヤ空気圧の検出信号に基づく値を、所定の陥没部検出用しきい値と比較し、陥没部に落ち込んだか否かを判定することを特徴とする。

この構成によれば、陥没部に直接接触する車輪のタイヤ空気圧に基づいて検出するので、正確に陥没部を検出することが可能となり、たとえば、安全を確保しつつ、エアバッグの不要な展開を防止することができる。

また、本実施形態によれば、圧力センサ１が検出した検出信号を送信機２（送信手段）が無線送信し、車体側に設置された受信機３（受信手段）が受信してＥＣＵ５に入力し、ＥＣＵ５は、受信機３により受信されたタイヤ空気圧の検出信号と検出信号の変化率に基づいて段差に乗り上げたか否かを判定する。よって、圧力センサ１を、タイヤ空気圧を直接測定できる場所であるタイヤ５内に設置することができるため、タイヤ空気圧を直接測定した信号で陥没部に落ち込んだか否かを判定をすることができ、正確な判定ができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能であることは云うまでもない。

段差乗り上げ判定は少なくとも前輪について行うとしたが、全車輪について行なってよいのはいうまでもない。前進時のホイールベースの内側にある段差に対する段差乗り上げや、後退時のホイールベースの外側にある段差に対する段差乗り上げについても検出可能となる。

圧力センサと送信機とバッテリをタイヤの空気室内に設けられるとしたが、ホイールのリム部に検出孔を設け、送信機等を空気室外のリム部内周側等に設けるようにしてもよい。このようにすればバッテリの消耗時に比較的簡単にバッテリを交換することができるので、データの送信頻度を上げることができる。

送信間隔は所定の間隔で行うものとしたが、タイヤ空気圧が急激に変化した場合は送信間隔を短くし、送信頻度を上げるように送信機が判断するようにしてもよい。

また、所定速度以上では段差乗り上げ検出と判定しないようにするとしたが、段差の抵抗により一旦停止し、車輪速がゼロになった状態から乗り上げる場合に限定して段差乗り上げ検出と判定するようにしてもよい。たとえば車輪速がゼロであった時から、動き出して車輪速が検知できるようになってから、たとえば２０秒間だけ段差乗り上げ検出を判定するようにしてもよい。

圧力センサ、送信機、受信機は、利用可能であれば直接式ＴＰＭＳのために設けられたものを利用するようにしてもよい。また、バッテリレス方式のものであってもよい。また、停止を含む低速域でタイヤ空気圧を検知可能であれば、主に有線式の伝送線で信号を送信する間接式ＴＰＭＳやＡＢＳのセンサ類や他のセンサであってもよい。この場合圧力センサに変えて間接的にタイヤの空気圧を推定するものであってもよく、車輪速センサを含むものであってもよい。また、ＥＣＵを独立したものとしたが、本ＥＣＵの機能の少なくとも一部を、横滑り防止機構のコントロールユニットであるＥＳＣ−ＥＣＵ内に設けたり、ＴＰＭＳのコントロールユニットであるＴＰＭＳ−ＥＣＵ内等の他のＥＣＵ内に設けたりしてもよい。

なお、タイヤ側を送信機、車体側を受信機としたが、双方を送受信機として送信機能、受信機能の両方を有しているものでもよい。双方向に通信できるため、諸条件に応じて車体側から送信頻度を増加させる要求を送信し、それに応じてタイヤ側からのデータの送信頻度を増加させるようにすれば、判定精度を向上させることができる。また、停車中にデータの送信を中止するようにすれば、タイヤ側の送受信機のバッテリの消耗を少なくすることができる。

１ 圧力センサ
２ 送信機
３ 受信機
４ 車輪速センサ
５ ＥＣＵ
６ タイヤ
７ 段差
８ 陥没部
１０ 段差乗り上げ検出装置

Claims (13)

1. 車両が段差に乗り上げたことを検知する段差乗り上げ検出装置であって、
   車輪に備えられタイヤ空気圧を検出する圧力検出手段と、
   前記圧力検出手段による検出信号に基づいて段差に乗り上げたか否かを判定する乗り上げ判定手段と、
   を備えたことを特徴とする段差乗り上げ検出装置。
2. 前記乗り上げ判定手段は、前記検出信号が所定のしきい値より大きい場合に段差に乗り上げたと判定することを特徴とする請求項１に記載の段差乗り上げ検出装置。
3. 前記乗り上げ判定手段は、前記検出信号が所定のしきい値より大きく、且つ前記検出信号の変化率の最大値が別の所定のしきい値より小さい場合に段差に乗り上げたと判定することを特徴とする請求項１に記載の段差乗り上げ検出装置。
4. 前記乗り上げ判定手段は、前記検出信号の高周波成分に基づいて段差に乗り上げたか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の段差乗り上げ検出装置。
5. 車輪回転速度を示す車輪速信号が入力されるように構成され、
   前記乗り上げ判定手段は、前記検出信号の時間積分値を車輪回転速度で除した値が所定のしきい値より大きい場合に段差に乗り上げたと判定することを特徴とする請求項１に記載の段差乗り上げ検出装置。
6. 車輪回転速度を示す車輪速信号が入力されるように構成され、
   前記車輪速信号に基づく車両速度が所定速度より小さい場合に、前記乗り上げ判定手段が前記段差に乗り上げたか否かの判定を実行することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の段差乗り上げ検出装置。
7. 車輪回転速度を示す車輪速信号が入力されるように構成され、
   前記車輪速信号に基づく車両速度が略ゼロである車両停止状態から所定時間以内に、前記乗り上げ判定手段が前記段差に乗り上げたか否かの判定を実行することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の段差乗り上げ検出装置。
8. 前記乗り上げ判定手段が、前記タイヤ空気圧の検出信号に基づく値を、所定の陥没部検出用しきい値と比較し、陥没部に落ち込んだか否かを判定することを特徴とする請求項１、２、４、５のいずれか一項に記載の段差乗り上げ検出装置。
9. 前記圧力検出手段は、車両の少なくとも前輪に備えられ、
   前記乗り上げ判定手段は、前記段差に乗り上げたか否か、又は陥没部に落ち込んだか否かの判定を車輪ごとに実行することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の段差乗り上げ検出装置。
10. 前記圧力検出手段によるタイヤ空気圧の検出信号を無線送信する送信手段と、
    前記送信手段により無線送信された前記タイヤ空気圧の検出信号を受信する受信手段と、
    を有し、
    前記乗り上げ判定手段は、前記受信手段により受信された前記タイヤ空気圧の検出信号に基づいて段差に乗り上げたか否かを判定するか、又は陥没部に落ち込んだか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の段差乗り上げ検出装置。
11. 前記圧力検出手段、前記送信手段及び前記受信手段は、タイヤ空気圧監視システムの圧力検出手段、送信手段及び受信手段とそれぞれ共用されることを特徴とする請求項１０に記載の段差乗り上げ検出装置。
12. 前記圧力検出手段及び前記送信手段は、前記タイヤの空気室内に設けられていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の段差乗り上げ検出装置。
13. 前記圧力検出手段及び前記送信手段は、車輪のリム部内周側に設けられていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の段差乗り上げ検出装置。

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