JP2015107743A - タイヤ空気圧検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪速センサの検出信号に基づいて、サスペンションスプリングの共振振動に影響されることなく、タイヤ周方向の共振周波数を正確に検出できるようにする。【解決手段】タイヤは、空気圧が低下するほどその周方向の共振周波数が低下され、適正空気圧にあるときの共振周波数との比較によって空気圧の低下を検知できる。タイヤが取付けられる車輪支持部材１が、サスペンションスプリング５によって上下方向に弾力的に支持されている。車輪速センサ１０が、側面視においてサスペンションスプリング５をその軸線Ｌに沿って延長した線上に配設される。サスペンションスプリングが軸線Ｌ方向に共振振動しても、タイヤ周方向の振動という点では、車輪速センサ１０はサスペンションスプリングの共振振動の影響を受けないあるいは受けにくいものとなる。【選択図】 図１

Description

本発明は、タイヤ空気圧検知装置に関するものである。

タイヤ空気圧が低下したことを間接的に検知するために、車輪速センサの検出信号を利用したものがある。この点を説明すると、まず、タイヤは、空気圧が低下するほど周方向のねじり剛性が低下して、周方向の共振周波数が低下される。一方、車輪速センサで検出される信号つまり回転数に対応したパルス信号は、タイヤ周方向の振動成分を含み、この振動成分を含むパルス信号を周波数分析して、この周波数分析により得られたデータのうちピーク値を示す周波数が共振周波数である。したがって、適正空気圧に調整されたときの共振周波数を記憶しておき、その後に検出される共振周波数が、記憶されている共振周波数から所定分（例えば３〜５％）低下したときに、空気圧が低下しているとして運転者に警報することができる。

特許文献１には、サスペンションスプリングによって上下方向に弾力的に支持された車輪支持部材としてのナックルに対して、車輪速センサを取付けたものが開示されている。そして、特許文献１のものでは、車輪速センサが、側面視において（車輪の軸線方向から見たときに）、ナックルのうちサスペンションスプリングの軸線に対して３０度〜４０度程度ずれた位置に配設されたものが開示されている。なお、特許文献１には、車輪速センサを汚水等から保護するための構造を開示したもので、車輪速センサの検出信号を利用してタイヤ空気圧を間接的に検知することについては意図されていない。

特開平０７−０８９４１９号公報

ところで、車輪速センサの検出信号を利用してタイヤ空気圧の低下を検知する場合、適正空気圧に調整した後に記憶すべき共振周波数が、誤って大きな値とされてしまうことがある、いうことが判明した。このように、誤って高い共振周波数を記憶してしまうと、その後は、適正空気圧であるにもかかわらず、空気圧が減少されたと誤判断されやすいものとなる。

このような原因を追及したところ、サスペンションスプリングは走行中にその軸線方向に伸縮するが、ある運転領域において共振して、その共振振動が、タイヤ周方向の振動として車輪速センサに伝達されてしまうためである、ということが判明した。

より具体的には、車輪速センサは、一般的に、その取付け位置の選定やその配線の関係から、特許文献１に示すように、側面視において、サスペンションスプリングの軸線に対して例えば３０度〜４０度程度ずれた位置に取付けられている。したがって、車輪速センサは、サスペンションスプリングの共振振動のうちタイヤ周方向に伝達される振動の影響を受けてしまうことになる。

なお、サスペンションスプリングの共振周波数を、タイヤそのものの周方向の共振周波数とは大きくずれた値となるように設定することも考えられるが、サスペンションスプリングは、サスペンションを構成する重要部材であり、サスペンションスプリングの共振周波数を大きく変更することは、サスペンション設計や車両設計の観点から事実上不可能である。

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、サスペンションスプリングの共振振動に影響されることなく、タイヤの周方向の共振周波数をより正確に検出できるようにしたタイヤ空気圧検知装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項１に記載のように、
車輪速センサの検出信号に基づいてタイヤの空気圧低下を検出するようにしたタイヤ空気圧検知装置であって、
タイヤが取付けられる車輪支持部材が、サスペンションスプリングによって上下方向に弾力的に支持されており、
前記車輪速センサが、側面視において前記サスペンションスプリングの軸線方向延長線上に配設されている、
ようにしてある。上記解決手法によれば、車輪速センサは、側面視においてサスペンションスプリングの軸線方向延長線上に配設されているので、タイヤ周方向の振動という点では、サスペンションスプリングの共振振動の影響を受けないあるいは受けにくいものとなる。この結果、車輪速センサの検出信号に基づいて得られるタイヤそのものの周方向の共振周波数を正確に検出して、このタイヤ周方向の共振周波数に基づくタイヤ空気圧の低下を正確に検知することができる。

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２以下に記載のとおりである。すなわち、
前記車輪速センサが、前記車輪支持部材に取付けられている、ようにしてある（請求項２対応）。この場合、車輪速センサを、従来と同様に車輪支持部材に取付けた構造が提供される。

運転者によりマニュアル操作され、タイヤ空気圧を適正に調整したことを指令するスイッチと、
タイヤ空気圧が低下していることを報知する警報手段と、
前記スイッチが操作されたことを条件として、前記車輪速センサでの検出信号を周波数分析することにより得られるタイヤ周方向の共振周波数を、適正共振周波数として記憶する記憶手段と、
前記適正共振周波数が記憶された後で前記スイッチが再び操作されるまでの間に、前記車輪速センサでの検出信号を周波数分析することにより得られるタイヤ周方向の共振周波数が前記適正共振周波数から所定分低下したときに、前記警報手段を作動させる警報制御手段と、
を備えているようにしてある（請求項３対応）。この場合、車輪速センサの検出信号を利用して、タイヤ空気圧低下の警報を行うまでの具体的な構造を提供することができる。

本発明によれば、タイヤ周方向の共振周波数をより正確に検出して、タイヤ空気圧の低下をより正確に検知することができる。

本発明が適用されたサスペンションの側面図。 本発明が適用されたサスペンションの正面図で、図１を左方から見たときに相当する図。 図１、図２に示すサスペンションの要部拡大斜視図。 本発明により得られるタイヤ周方向の共振周波数の一例を示す特性図。 従来におけるタイヤ周方向の共振周波数の一例を示す特性図。 図４と図５の特性を重ねて示す特性図。 タイヤ空気圧低下を警報するための制御系統例を示す図。 タイヤ空気圧低下の警報を行うための制御例を示すフローチャート。

図１、図２は、ストラット式のフロントサスペンションを示し、１は車輪支持部材である。車輪支持部材１は、ナックル２と、ナックル２に回転自在に保持されたハブ３とを有し、ハブ３に車輪が固定される。

ナックル２には、サスペンションダンパ４の下端部が固定され、このサスペンションダンパ４の上部周囲には、コイルスプリングからなるサスペンションスプリング５が配設されている。サスペンションダンパ４の伸縮に応じて、サスペンションスプリング５が伸縮される。

図１、図３に示すように、ナックル２には、車輪速センサ１０が取付けられている。図１は、サスペンションの側面視であり（ハブ３に取付けられる車輪（図示略）の軸線方向から見たときにの図）、図中Ｌは、サスペンションスプリング５の軸線を示す。そして、車輪速センサ１０は、ナックル２のうち、サスペンションスプリング５をその軸線Ｌ方向に延長した位置に取付けられ、実施形態では、軸線Ｌそのものの延長線上に位置されている。なお、図３において、１０Ｂは、従来の位置に取付けられた車輪速センサを示し、側面視においては、軸線Ｌに対して３０度〜４０度程度の角度をなす位置に配設されている。なお、ハブ３には図示を略すセンサロータが一体回転するように取付けられて、車輪速センサ１０はセンサロータの回転数に応じた数のパルス信号を出力する。

図４は、ある車両において、特定車速での走行中に車輪速センサ１０の検出信号を周波数分析して得られた共振周波数（共振周波数を含むタイヤ周方向の振動状態を示す周波数特性）を示す。すなわち、車輪速センサ１０は、走行中における車輪の回転数に応じた数のパルスを検出するが、パルス間隔は一定ではなく振動を生じるものとなる。そして、図４において、ピーク値（振幅が最大となる周波数）を示す周波数αＨｚが共振周波数となる。αＨｚ以外に、ピーク値を示す周波数は存在しないことから、αＨｚを共振周波数として設定することができる。

一方、図４に対応した図５は、図３の破線で示す従来の取付位置に配設された車輪速センサ１０Ｂの検出信号を周波数分析して得られた共振周波数を示し、ピーク値として、周波数β１Ｈｚとβ２Ｈｚとの２つ出現した状態となり、それぞれ共振周波数として考えることができる。つまり、共振周波数として、αＨｚに比して極めて大きい周波数となるβ２Ｈｚが設定されてしまう可能が高いものとなる。図４と図を重ねて示したのが図６であり、両者の特性の相違が明確となる。

図７は、車輪速センサ１０の検出信号を利用してタイヤ空気圧の低下を検出すると共に、タイヤ空気圧が所定分低下したときに警報を行うときの制御系統例が示される。この図７において、Ｕはマイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラ（制御ユニット）である。このコントローラＵには、車輪速センサ１０からの信号の他、運転者によりマニュアル操作されるマニュアルスイッチ２０からの信号が入力される。このマニュアルスイッチ２０は、運転者がタイヤ空気圧を適正空気圧に調整した直後に操作されて（リセット操作）、タイヤ空気圧が適正値に調整されたことをコントローラＵに入力するためのものである。

コントローラＵは、後述のようにしてタイヤ空気圧が適正空気圧から所定分低下したことを検出すると、ランプ、ブザー等の警報器３０を作動させる（実施形態では警報ランプにより構成）。

次に、コントローラＵの制御内容について、図８に示すフローチャートを参照しつつ説明する。なお、以下の説明でＱはステップを示す。まず、Ｑ１において、マニュアルスイッチ２０が操作（リセット操作）されたか否かが判別される。このＱ１の判別でＹＥＳのときは、タイヤ空気圧が適正空気圧に調整されたことを示すことになる。このＱ１の判別でＹＥＳのときは、Ｑ２において、現在警報器３０が作動されているか否かが判別される。このＱ２の判別でＹＥＳのときは、Ｑ３において警報器３０の作動が解除（停止）される。

Ｑ３の後、あるいはＱ１の判別でＮＯのときは、それぞれ、Ｑ４に移行される。Ｑ４では、車輪速センサ１０の検出信号を周波数分析することにより得られた図４に示すような特性から、タイヤ周方向の共振周波数がＦＰとして検出される（図４の場合はＦＰ＝αＨｚ）。この後、Ｑ５において、Ｑ４で検出された共振周波数ＦＰが、適正共振周波数として、コントローラＵ内のメモリ（記憶手段）に記憶される。

なお、Ｑ４での共振周波数ＦＰの検出に際しては、例えば、平坦路走行、直進走行、定常走行、所定車速内での走行（例えば４５ｋｍ／ｈ〜１００ｋｍ／ｈ）という全ての条件を満足した運転状態で、しかもこの運転状態が積算で所定時間（例えば２０分）継続したときに、この間でもっとも多い頻度で出現した共振周波数を最終的な共振周波数ＦＰとして検出する。

Ｑ５の後、Ｑ６において、車輪速センサ１０の検出信号を用いて、共振周波数ｆを検出する（適正共振周波数ＦＰの検出と同じ条件での検出）。この後、Ｑ７において、検出された共振周波数ｆが、記憶されている適正共振周波数ＦＰよりも所定分（例えば３％〜５％）低下しているか否かが判別される。なお、この所定分の共振周波数の低下度合いは、タイヤ空気圧が調整された直後の適正空気圧よりも２０〜３０％程度低下する値に相当する。

Ｑ７の判別でＹＥＳのときは、タイヤ空気圧を適正空気圧に調整することを運転者に促すべく、警報器３０が作動される。また、Ｑ７の判別でＮＯのときは、タイヤ空気圧は適正な状態が維持されているということで、Ｑ８を経ることなくＱ１へリターンされる。

前記Ｑ１の判別でＮＯのときは、Ｑ９において、現在警報器３０が作動中であるか否かが判別される。このＱ９の判別でＹＥＳのときは、Ｑ８に移行される。また、Ｑ９の判別でＮＯのときは、Ｑ６に移行される。

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能である、後輪用にも同様に適用でき、全車輪について同様に適用するのが好ましいものである（全車輪について個々独立してタイヤ空気圧の低下を検知可能にする）。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。

本発明は、タイヤ空気圧の低下を検知して安全運転確保のために好ましいものである。

１：車輪支持部材
２：ナックル
３：ハブ
４：サスペンションダンパ
５：サスペンションスプリング
１０：車輪速センサ
２０：マニュアルスイッチ
３０：警報器
Ｕ：コントローラ
Ｌ：軸線

Claims (3)

1. 車輪速センサの検出信号に基づいてタイヤの空気圧低下を検出するようにしたタイヤ空気圧検知装置であって、
   タイヤが取付けられる車輪支持部材が、サスペンションスプリングによって上下方向に弾力的に支持されており、
   前記車輪速センサが、側面視において前記サスペンションスプリングの軸線方向延長線上に配設されている、
   ことを特徴とするタイヤ空気圧検知装置。
2. 請求項１において、
   前記車輪速センサが、前記車輪支持部材に取付けられている、ことを特徴とするタイヤ空気圧検知装置。
3. 請求項１または請求項２において、
   運転者によりマニュアル操作され、タイヤ空気圧を適正に調整したことを指令するスイッチと、
   タイヤ空気圧が低下していることを報知する警報手段と、
   前記スイッチが操作されたことを条件として、前記車輪速センサでの検出信号を周波数分析することにより得られるタイヤ周方向の共振周波数を、適正共振周波数として記憶する記憶手段と、
   前記適正共振周波数が記憶された後で前記スイッチが再び操作されるまでの間に、前記車輪速センサでの検出信号を周波数分析することにより得られるタイヤ周方向の共振周波数が前記適正共振周波数から所定分低下したときに、前記警報手段を作動させる警報制御手段と、
   を備えていることを特徴とするタイヤ空気圧検知装置。

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