JP2018028530A - タイヤマウントセンサ、ダイアグ履歴記憶装置およびダイアグ報知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤに異常が発生し得る状況を的確に検出した上でタイヤの異常が発生した可能性があることをタイヤの不具合に至る前に事前に検知できるようにする。
【解決手段】路面状態の検出に用いる加速度センサ１２の検出信号に基づいてタイヤ３に異常が発生し得る状況を的確に検知すると共にタイヤ３に異常が発生した可能性があることを検知する。また、それをダイアグ履歴として記憶して残す。そして、車体側システム２において報知装置２２を通じてダイアグ履歴もしくはタイヤ３に異常が発生した可能性があることを報知することで、ユーザに対して事前にタイヤ３に異常の可能性があることを伝える。また、自動車整備工場等でツール２００を通じてダイアグ履歴を確認する際に、タイヤマウントセンサ１に記憶されたダイアグ履歴が読出されるようにする。これにより、自動車整備工場等でタイヤ３に異常の可能性があることを伝えることも可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤの傷などのダイアグ履歴を残すことができるタイヤマウントセンサやダイアグ履歴記憶装置およびこれらを有するダイアグ報知装置に関するものである。

従来、タイヤの異常を検知する方法として、タイヤ空気圧検出システム（以下、ＴＰＭＳという）によるタイヤ空気圧変化を検知する方法がある。例えば、ＴＰＭＳでは、車輪側に圧力センサを備えたセンサ送信機を取り付けると共に車体側に受信機を備え、センサ送信機から圧力センサで検出したタイヤ空気圧の検出結果を送信し、受信機で受信することで、タイヤ空気圧検知を行っている。

また、車両の走行の安全性の面で、タイヤの異常を検知することは重要である。このため、例えば特許文献１において、タイヤのトレッドに取り付けた加速度センサの検出信号を周波数解析し、特定周波数帯域の振動成分を正常時の値と比較することで、タイヤの異常を検知する技術が提案されている。

特許第０５４９５９７１号公報

しかしながら、上記のようなＴＰＭＳでは、タイヤ空気圧変化を検知することができるものの、タイヤの傷や凹みなどのタイヤの異常を検知することはできない。タイヤの異常は、将来的にタイヤの不具合を発生させ、タイヤの不具合によって車両の走行不具合を発生させることが懸念される。走行不具合を発生させるタイヤの不具合を避けるためには、タイヤの不具合に至る前に、それに先立ってタイヤの異常を事前に発見することが重要であるが、タイヤの異常を事前に発見することは難しい。

また、タイヤの異常は大きな衝撃を受けたときなどに発生する。ところが、特許文献１のように、常に特定周波数帯域の振動成分をモニタしてタイヤの異常を検知するのでは、タイヤに異常が発生し得る状況が発生したか否かに関係なくタイヤの異常の検知を行うことになる。したがって、タイヤに異常が発生し得る状況に至っていないのにタイヤの異常を検知することになるため、タイヤに異常が発生し得る状況を的確に検知した上でタイヤの異常を検知することができない。

本発明は上記点に鑑みて、タイヤに異常が発生し得る状況を的確に検出した上でタイヤの異常が発生した可能性があることをタイヤの不具合に至る前に事前に検知することができるタイヤマウントセンサを提供することを目的とする。さらに、タイヤの異常が発生した可能性があることを検知すると、それをダイアグ履歴として残すことができるタイヤマウントセンサやダイアグ履歴記憶装置およびこれらを有するダイアグ報知装置を提供することを他の目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載のタイヤマウントセンサは、タイヤ（３）の振動の大きさに応じた出力電圧を検出信号として出力する振動検出部（１２）と、振動検出部の検出信号が示す出力電圧波形の変化に基づいて、タイヤが衝撃を受けたことを検知すると共に、該検知前後において出力電圧を比較することで、タイヤの異常が発生した可能性を検知する信号処理部（１３）と、を有している。

このように、振動検出部の検出信号に基づいてタイヤが衝撃を受けたこと、つまりタイヤの異常が発生し得る状況に至ったことを検知している。そして、タイヤの異常が発生し得る状況に至った場合に、タイヤの異常の可能性があることを検知するようにしている。これにより、タイヤに異常が発生し得る状況を的確に検出した上でタイヤの異常が発生した可能性があることをタイヤの不具合に至る前に事前に検知することができるタイヤマウントセンサとすることが可能となる。

また、請求項６に記載のタイヤマウントセンサは、タイヤの異常の可能性が検知されると、ダイアグ履歴として記憶しておく記憶部（１４）を有している。

このように、タイヤの異常の可能性があることを検知すると、それをダイアグ履歴として記憶して残すことができる。このようにすれば、例えば、車体側システムにおいて報知装置を通じてダイアグ履歴もしくはタイヤに異常の可能性があることを報知することで、ユーザに対して事前にタイヤに異常の可能性があることを伝えることが可能となる。また、自動車整備工場等でツールを通じてダイアグ履歴を確認しようとしたときに、タイヤマウントセンサに記憶されたダイアグ履歴を読出すことで、自動車整備工場等でタイヤに異常の可能性があることを伝えることも可能となる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態にかかるタイヤマウントセンサが適用された路面状態推定装置の車両搭載状態でのブロック構成を示した図である。 タイヤマウントセンサのブロック図である。 タイヤマウントセンサが取り付けられたタイヤの断面模式図である。 タイヤ回転時における加速度センサの出力電圧波形図である。 アスファルト路のように路面μが比較的大きな高μ路面を走行している場合における加速度センサの出力電圧の変化を示した図である。 凍結路のように路面μが比較的小さな低μ路面を走行している場合における加速度センサの出力電圧の変化を示した図である。 高μ路面を走行している場合と低μ路面を走行してる場合それぞれについて、接地区間中における出力電圧の周波数解析を行った結果を示した図である。 タイヤに傷や凹みがある場合とない場合それぞれの場合における加速度センサの出力電圧波形図である。 図７の出力電圧波形の周波数解析結果を示した図である。 ダイアグ履歴記憶処理の詳細を示したフローチャートである。 第２実施形態にかかるタイヤマウントセンサのブロック図である。 第３実施形態にかかるタイヤマウントセンサのブロック図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
図１〜図９を参照して、本実施形態にかかるタイヤマウントセンサ１が適用される路面状態推定装置１００について説明する。本実施形態にかかる路面状態推定装置１００は、車両の走行中の路面状態を推定するものであるが、本実施形態では、この路面状態推定装置１００に適用されるタイヤマウントセンサ１にてタイヤの異常に関するダイアグ履歴を残すようにする場合について説明する。

図１および図２に示すように路面状態推定装置１００は、車輪側に設けられたタイヤマウントセンサ１と、車体側に備えられた各部を含む車体側システム２とを有する構成とされている。車体側システム２としては、受信機２１や報知装置２２などが備えられている。

路面状態推定装置１００は、タイヤマウントセンサ１にて各車輪に備えられるタイヤの振動を検出し、この振動に基づいてタイヤ３と走行中の路面との間の路面μを示すデータなどの走行中の路面状態を表すデータを生成して受信機２１側に送信する。以下、路面μのデータのことをμデータといい、μデータを含む路面状態を表すデータのことを路面データという。また、路面状態推定装置１００は、受信機２１にてタイヤマウントセンサ１から送信された路面データを受信し、路面データに示される路面状態を報知装置２２より伝える。これにより、例えば路面μが低いことや乾燥路やウェット路もしくは凍結路であることなど、路面状態をドライバに伝えることが可能となり、滑り易い路面である場合にはドライバに警告することも可能となる。

また、路面状態推定装置１００は、タイヤマウントセンサ１にて、タイヤの振動に基づいてタイヤに傷や凹みなどのタイヤの異常が発生した可能性があることを検知し、これをダイアグ履歴として残す。このようにダイアグ履歴を残すことで、タイヤの異常に起因する将来的なタイヤの不具合、つまり車両の走行不具合を発生させるようなタイヤの不具合に至る前に、ユーザがタイヤの異常を事前に把握することが可能となる。具体的には、タイヤマウントセンサ１および受信機２１は、以下のように構成されている。

タイヤマウントセンサ１は、タイヤ側に備えられるタイヤ側装置である。タイヤマウントセンサ１は、図２に示すように、電源１１、加速度センサ１２、制御部１３、記憶回路部１４、ＬＦ受信回路１５、ＲＦ送信回路１６を備えた構成とされ、図３に示されるように、タイヤ３のトレッド３１の裏面側に設けられる。

電源１１は、例えば電池などによって構成され、タイヤマウントセンサ１の各部を駆動するための電源供給を行っている。

加速度センサ１２は、タイヤに加わる振動を検出するための振動検出部を構成するものである。例えば、加速度センサ１２は、タイヤ３が回転する際にタイヤマウントセンサ１が描く円軌道に対して接する方向、つまり図３中の矢印Ｘで示すタイヤ接線方向の振動に応じた検出信号として、加速度の検出信号を出力する。より詳しくは、加速度センサ１２は、矢印Ｘで示す二方向のうちの一方向を正、反対方向を負とする出力電圧を検出信号として発生させる。

制御部１３は、信号処理部に相当する部分であり、加速度センサ１２の検出信号をタイヤ接線方向の振動データを表す検出信号として用いて、この検出信号を処理することで路面データを得て、それをＲＦ送信回路１６に伝える役割を果たす。

具体的には、制御部１３は、加速度センサ１２の検出信号、つまり加速度センサ１２の出力電圧の時間変化に基づいて、タイヤ３の回転時における加速度センサ１２の接地区間を抽出している。なお、ここでいう接地区間とは、タイヤ３のトレッド３１のうち加速度センサ１２の配置箇所と対応する部分が路面接地している区間のことを意味している。本実施形態の場合、加速度センサ１２の配置箇所がタイヤマウントセンサ１の配置箇所とされているため、接地区間とはタイヤ３のトレッド３１のうちタイヤマウントセンサ１の配置箇所と対応する部分が路面接地している区間と同意である。以下、タイヤ３のトレッド３１のうちタイヤマウントセンサ１の配置箇所、換言すれば加速度センサ１２の配置箇所のことを装置配置箇所という。

そして、例えば接地区間中における加速度センサ１２の検出信号に含まれる高周波成分が路面状態を表していることから、後述するように、制御部１３は、検出信号から高周波成分を抽出すると共に抽出した高周波成分に基づいて路面μなどの路面状態を検出している。

このようにして、制御部１３は、路面状態の検出を行うと、その路面状態を示した路面データを生成し、それをＲＦ送信回路１６に伝える処理を行う。これにより、ＲＦ送信回路１６を通じて受信機２１に路面データが伝えられるようになっている。

また、制御部１３は、加速度センサ１２の検出信号に基づいて、タイヤ３の異常が発生した可能性があることを検知し、異常が発生した可能性があることを検知するとそれをダイアグ履歴として記憶回路部１４に記憶させる役割を果たす。さらに、制御部１３は、図２に示すツール２００などを通じてダイアグ履歴に関する応答の指示があったときに、ＲＦ送信回路１６よりダイアグ履歴に関するデータを伝える役割も果たす。

より詳しくは、制御部１３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のマイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムに従って上記した処理を行っている。そして、制御部１３は、それらの処理を行う機能部として区間抽出部１３ａ、レベル算出部１３ｂ、データ生成部１３ｃおよび異常検知部１３ｄを備えている。

区間抽出部１３ａは、加速度センサ１２の出力電圧で表される検出信号のピーク値を検出することで接地区間を抽出する。タイヤ回転時における加速度センサ１２の出力電圧波形は例えば図４に示す波形となる。この図に示されるように、タイヤ３の回転に伴って装置配置箇所と対応する部分が接地し始めた接地開始時に、加速度センサ１２の出力電圧が極大値をとる。区間抽出部１３ａでは、この加速度センサ１２の出力電圧が極大値をとる接地開始時を第１ピーク値のタイミングとして検出している。さらに、図４に示されるように、タイヤ３の回転に伴って装置配置箇所が接地していた状態から接地しなくなる接地終了時に、加速度センサ１２の出力電圧が極小値をとる。区間抽出部１３ａでは、この加速度センサ１２の出力電圧が極小値をとる接地終了時を第２ピーク値のタイミングとして検出している。

加速度センサ１２の出力電圧が上記のようなタイミングでピーク値をとるのは、以下の理由による。すなわち、タイヤ３の回転に伴って装置配置箇所が接地する際、加速度センサ１２の近傍においてタイヤ３のうちそれまで略円筒面であった部分が押圧されて平面状に変形する。このときの衝撃を受けることで、加速度センサ１２の出力電圧が第１ピーク値をとる。また、タイヤ３の回転に伴って装置配置箇所が接地面から離れる際には、加速度センサ１２の近傍においてタイヤ３は押圧が解放されて平面状から略円筒状に戻る。このタイヤ３の形状が元に戻るときの衝撃を受けることで、加速度センサ１２の出力電圧が第２ピーク値をとる。このようにして、加速度センサ１２の出力電圧が接地開始時と接地終了時でそれぞれ第１、第２ピーク値をとるのである。また、タイヤ３が押圧される際の衝撃の方向と、押圧から開放される際の衝撃の方向は逆方向であるため、出力電圧の符号も逆方向となる。

そして、区間抽出部１３ａは、第１、第２ピーク値のタイミングを含めた検出信号のデータを抽出することで加速度センサ１２の接地区間を抽出し、接地区間中であることをレベル算出部１３ｂに伝える。

また、加速度センサ１２の出力電圧が第２ピーク値をとるタイミングが加速度センサ１２の接地終了時となるため、区間抽出部１３ａは、このタイミングでＲＦ送信回路１６に送信トリガを送っている。これにより、ＲＦ送信回路１６より、後述するようにデータ生成部１３ｃで作成されるμデータなどの路面データを送信させている。このように、ＲＦ送信回路１６によるデータ送信を常に行うのではなく、加速度センサ１２の接地終了時に限定して行うようにしているため、消費電力を低減することが可能となる。なお、加速度センサ１２の出力電圧が第２ピーク値をとるタイミングをＲＦ送信回路１６からのデータ送信タイミングの一例として挙げたが、勿論、他のタイミングであっても良い。また、データ送信をタイヤ３の１回転ごとに１回行うという形態ではなく、複数回転ごとに１回、もしくは１回転ごとに複数回のデータ送信が行われる形態とされても良い。

レベル算出部１３ｂは、区間抽出部１３ａから接地区間中であることが伝えられると、その期間中に加速度センサ１２の出力電圧に含まれるタイヤ３の振動に起因する高周波成分のレベルを算出する。そして、レベル算出部１３ｂは、その算出結果をμデータなどの路面データとしてデータ生成部１３ｃに伝える。ここで、路面μなどの路面状態を表わす指標として高周波成分のレベルを算出するようにしているが、その理由について図５Ａ、図５Ｂおよび図６を参照して説明する。

図５Ａは、アスファルト路のように路面μが比較的大きな高μ路面を走行している場合における加速度センサ１２の出力電圧の変化を示している。また、図５Ｂは、凍結路の相当する程度に路面μが比較的小さな低μ路面を走行している場合における加速度センサ１２の出力電圧の変化を示している。

これらの図から分かるように、路面μにかかわらず、接地区間の最初と最後、つまり加速度センサ１２の接地開始時と接地終了時において第１、第２ピーク値が現れる。しかしながら、路面μの影響で、加速度センサ１２の出力電圧が変化する。例えば、低μ路面の走行時のように路面μが低いときには、タイヤ３のスリップによる細かな高周波振動が出力電圧に重畳される。このようなタイヤ３のスリップによる細かな高周波信号は、高μ路面の走行時のように路面μが高い場合にはあまり重畳されない。

このため、路面μが高い場合と低い場合それぞれについて、接地区間中における出力電圧の周波数解析を行うと、図６に示す結果となる。すなわち、低周波域では路面μが高い場合と低い場合のいずれを走行する場合にも高いレベルになるが、１ｋＨｚ以上の高周波域では路面μが低い場合の方が高い場合よりも高いレベルになる。このため、加速度センサ１２の出力電圧の高周波成分のレベルが路面状態を表す指標となる。

したがって、レベル算出部１３ｂによって接地区間中における加速度センサ１２の出力電圧の高周波成分のレベルを算出することで、これをμデータとすることが可能となる。また、μデータから、例えば路面μが低い場合に凍結路と判定するなど、路面μと対応する路面の種類を路面状態として検出することもできる。

例えば、高周波成分のレベルは、加速度センサ１２の出力電圧から高周波成分を抽出し、接地区間中に抽出した高周波成分を積分することで算出することができる。具体的には、路面状態や路面μに応じて変化すると想定される周波数帯域ｆａ〜ｆｂの高周波成分をフィルタリングなどによって抽出し、周波数解析によって取り出した周波数帯域ｆａ〜ｆｂの高周波数成分の電圧を積分する。例えば、図示しないコンデンサにチャージさせる。このようにすれば、高μ路面を走行している場合のように路面μが高い場合よりも低μ路面を走行している場合のように路面μが低い場合の方がチャージ量が多くなる。このチャージ量をμデータとして用いて、μデータが示すチャージ量が多いほど路面μが低いというように路面μを推定できる。

データ生成部１３ｃは、基本的には、レベル算出部１３ｂでの算出結果に基づいて路面データを生成している。例えば、データ生成部１３ｃは、μデータをそのまま路面データとして採用したり、μデータから凍結路やアスファルト路のような路面状態を求めて、それを示すデータを路面データとして生成している。

また、上記したように、制御部１３は、異常検知部１３ｄを有しており、加速度センサ１２の検出信号に基づいて、タイヤ３に異常が発生し得る状況を検出すると共にタイヤ３の異常が発生した可能性があることを検知する。そして、制御部１３は、異常が発生した可能性があることを検知すると、それをダイアグ履歴として記憶回路部１４に記憶する役割も果たす。

具体的には、上記したように、加速度センサ１２の検出信号は、タイヤ３が１回転する毎に図４に示した出力電圧波形をとる。しかしながら、車両走行中にタイヤ３が路上の段差に乗り上げた場合のように、タイヤ３に異常が発生し得る衝撃を受けると、出力電圧波形に歪が生じる。すなわち、衝撃による振動成分が出力電圧波形に重畳される。例えば、装置配置箇所が接地し始めた接地開始時に衝撃が加わると第１ピーク値が平坦路を走行している場合よりも大きくなる。この場合、車速にも依るが、車速が８０ｋｍ／ｈであったときであれば、第１ピーク値が平坦路のときに９０Ｇ程度であったのに１５０Ｇ以上まで上昇する。また、接地区間中以外のときに衝撃が加わったときにも、出力電圧波形のうちの接地区間以外の領域において大きな振動波形が発生する。

したがって、例えばタイヤ３の１回転における加速度センサ１２の出力電圧波形を比較用の基本波形として記憶しておき、その基本波形に対して今回のタイヤ３の１回転中における加速度センサ１２の出力電圧波形との相違から衝撃を検知する。例えば、第１ピーク値が１５０Ｇ以上になったことや、第１ピーク値や第２ピーク値以外の領域で、基本波形よりも所定値以上大きなＧが発生したときのように、基本波形に対して出力電圧波形が所定値以上大きくなったときに衝撃が発生したことを検知している。

そして、衝撃が発生したことを検知したときには、検知前後におけるタイヤ３の１回転中の加速度センサ１２の出力電圧波形、例えば検知する１回転前と検知直後の１回転分の加速度センサ１２の出力電圧波形を比較し、出力電圧波形の変化を調べる。例えば、図７に示すように、衝撃によってタイヤ３に傷や凹みが発生すると、衝撃の検知前後において出力電圧波形にズレが生じる。このため、衝撃の検知前後における出力電圧波形の変化から、タイヤ３に傷や凹みなどの異常が発生した可能性があることを検知することができる。例えば、図８に示すように、加速度センサ１２の検出信号に対してフーリエ変換処理などの周波数解析を行うと、低周波数帯域もしくは高周波数帯域において、タイヤ３の異常の有無によって解析結果に差が生じる。この差に基づいて、タイヤ３の異常が発生した可能性があることを検知することができる。例えば、低周波数帯域もしくは高周波数帯域における解析結果の差が所定の閾値よりも大きければ、タイヤ３の異常が発生した可能性があると検知することができる。

このようにして、制御部１３は、タイヤ３の傷や凹みなどの異常が発生し得る状況を的確に検出した上で、タイヤ３の異常が発生した可能性があることを検知している。そして、制御部１３は、異常が発生した可能性があることを検知すると、それをダイアグ履歴として記憶回路部１４に伝えたり、必要に応じてダイアグ履歴に関するデータとしてＲＦ送信回路１６からデータ送信させる。また、制御部１３は、後述するように、ツール２００よりダイアグ履歴に関する応答の指示があったときに、ＲＦ送信回路１６よりダイアグ履歴に関するデータを送信させる。

記憶回路部１４は、記憶部に相当する部分であり、制御部１３からの指示に従ってデータの記憶や読出しに加えて消去を行う。例えば、記憶回路部１４は、制御部１３からタイヤ３の異常を検知したことが伝えられると、ダイアグ履歴としてその情報を記憶しておく。また、記憶回路部１４は、制御部１３からダイアグ履歴に関するデータの読出しの指示が出されると、ダイアグ履歴を読出し、制御部１３に伝える。

ＬＦ受信回路１５は、受信部に相当し、ツール２００などからのコマンド入力を受信する回路である。例えば、自動車整備工場等においてツール２００を通じて指示コマンドを含むＬＦ波がタイヤマウントセンサ１に伝えられると、ＬＦ受信回路１５を通じて指示コマンドが制御部１３に伝えられる。これに基づいて、制御部１３は、記憶回路部１４に対してダイアグ履歴の読出し指示を出し、記憶回路部１４からダイアグ履歴に関するデータの読出しを行わせたり、読出したデータをＲＦ送信回路１６から送信させる処理を行うようになっている。

ＲＦ送信回路１６は、データ生成部１３ｃから伝えられたμデータなどの路面データやダイアグ履歴に関するデータを受信機２１に対して送信する送信部を構成するものである。ＲＦ送信回路１６と受信機２１との間の通信は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの公知の近距離無線通信技術によって実施可能である。路面データやダイアグ履歴に関するデータを送信するタイミングについては任意であるが、上記したように、本実施形態では、加速度センサ１２の接地終了時に区間抽出部１３ａから送信トリガが送られることでＲＦ送信回路１６から路面データが送られるようになっている。このように、ＲＦ送信回路１６によるデータ送信を常に行うのではなく、加速度センサ１２の接地終了時に限定して行うようにしているため、消費電力を低減することが可能となる。

また、路面データやダイアグ履歴に関するデータについては、車両に備えられたタイヤ３毎に予め備えられている車輪の固有識別情報（以下、ＩＤ情報という）と共に送られる。各車輪の位置については、車輪が車両のどの位置に取り付けられているかを検出する周知の車輪位置検出装置によって特定できることから、受信機２１にＩＤ情報と共に路面データやダイアグ履歴に関するデータを伝えることで、どの車輪のデータであるかが判別可能になる。

なお、ここでは路面データと共にダイアグ履歴に関するデータをＲＦ送信回路１６から送信することについて説明したが、これらを別々のフレームに格納して、個別のタイミングで送信するようにしても良い。

一方、受信機２１は、タイヤマウントセンサ１より送信された路面データを受信し、これに基づいて路面状態を推定すると共に推定した路面状態を報知装置２２に伝え、必要に応じて報知装置２２より路面状態をドライバに伝える。これにより、ドライバは路面状態に対応した運転を心掛けるようになり、車両の危険性を回避することが可能となる。例えば、報知装置２２を通じて推定された路面状態を常に表示するようにしても良いし、推定された路面状態がウェット路や凍結路や低μ路等のように運転をより慎重に行う必要があるときにのみ路面状態を表示してドライバに警告するようにしても良い。また、受信機２１からブレーキ制御用の電子制御装置（以下、ＥＣＵという）などの車両運動制御を実行するためのＥＣＵに対して路面状態を伝えれば、伝えられた路面状態に基づいて車両運動制御が実行されるようにすることもできる。

さらに、受信機２１は、タイヤマウントセンサ１より送信されたダイアグ履歴に関するデータを受信し、これに基づいてダイアグ履歴を把握する。そして、受信機２１は、必要に応じてダイアグ履歴に関するデータを報知装置２２に伝え、報知装置２２よりダイアグ履歴があること、もしくはタイヤ３に異常が発生した可能性があることを表示させる。これにより、タイヤ３の異常が発生した可能性があることを、車両の走行不具合が生じる前に事前に把握することが可能となり、車両の走行不具合を発生させるようなタイヤ３の不具合に至ることを避けることが可能となる。

報知装置２２は、例えばメータ表示器などで構成され、ドライバに対して路面状態やダイアグ履歴を報知する際に用いられる。報知装置２２をメータ表示器で構成する場合、ドライバが車両の運転中に視認可能な場所に配置され、例えば車両におけるインストルメントパネル内に設置される。メータ表示器は、受信機２１から路面状態やダイアグ履歴が伝えられると、その路面状態やダイアグ履歴が把握できる態様で表示を行うことで、視覚的にドライバに対して路面状態やダイアグ履歴を報知することができる。

なお、報知装置２２をブザーや音声案内装置などで構成することもできる。その場合、報知装置２２は、ブザー音や音声案内によって、聴覚的にドライバに対して路面状態やダイアグ履歴を報知することができる。また、視覚的な報知を行う報知装置２２としてメータ表示器を例に挙げたが、ヘッドアップディスプレイなどの情報表示を行う表示器によって報知装置２２を構成しても良い。

以上のようにして、本実施形態にかかる路面状態推定装置１００が構成されている。なお、車体側システム２を構成する各部が例えばＣＡＮ（Controller Area Networkの略）通信などによる車内ＬＡＮ（Local Area Networkの略）を通じて接続されている。このため、車内ＬＡＮを通じて各部が互いに情報伝達できるようになっている。

続いて、本実施形態にかかる路面状態推定装置１００におけるタイヤマウントセンサ１の作動について説明する。

上記したように、タイヤマウントセンサ１では、加速度センサ１２の検出信号に基づいて、制御部１３にてタイヤ３が１回転する毎に出力電圧波形を解析し、路面データを得ている。そして、出力電圧波形が第２ピーク値となるタイミングで制御部１３からＲＦ送信回路１６に送信トリガが出され、路面データが送信される。

また、タイヤマウントセンサ１では、加速度センサ１２の検出信号に基づいて衝撃が発生したことが検知されると、その前後のタイヤ３の１回転中における加速度センサ１２の検出信号、つまり出力電圧波形を比較する。すなわち、その前後の加速度センサ１２の検出信号同士もしくはその周波数解析結果を比較する。これにより、タイヤ３に異常が発生した可能性があることを検知する。そして、タイヤ３に異常が発生した可能性があることが検知されると、それをダイアグ履歴として記憶回路部に記憶して残しておく。また、制御部１３は、ダイアグ履歴をＲＦ送信回路１６に伝え、路面データと共にもしくは個別に送信させる。

なお、ここでは、衝撃が発生した前後の加速度センサ１２の検出信号の比較手法として、タイヤ３の１回転中における加速度センサ１２の検出信号同士もしくはその周波数解析結果を比較するという手法を適用している。しかしながら、これは一例であり、他の手法、例えばタイヤ３の複数回転における加速度センサ１２の検出信号同士もしくはその周波数解析結果を比較する手法や、タイヤ３の複数回転分の周波数解析結果の平均値同士を比較する手法等を適用しても良い。

一方、受信機２１は、ＲＦ送信回路１６からデータ送信が行われると、それを受信し、路面データに基づいて路面状態を推定すると共に推定した路面状態を報知装置２２に伝える。これにより、ドライバに路面状態を報知することができる。また、受信機２１は、ダイアグ履歴に関するデータを受信すると、これに基づいてダイアグ履歴を把握し、それを必要に応じて報知装置２２に伝える。これにより、報知装置２２よりダイアグ履歴があること、もしくはタイヤ３に異常が発生した可能性があることを報知させることができる。したがって、タイヤの異常に起因する将来的なタイヤの不具合、つまり車両の走行不具合を発生させるようなタイヤの不具合に至る前に、ドライバに対してタイヤ３の異常を事前に伝えることが可能となる。

さらに、自動車整備工場等においてツール２００を通じてタイヤマウントセンサ１に対して指示コマンドが送られると、ＬＦ受信回路１５でその指示コマンドが受信される。この指示コマンドが制御部１３に伝わり、制御部１３が記憶回路部１４に記憶されているダイアグ履歴の読出しを行う。そして、ダイアグ履歴が記憶されている場合には、ダイアグ履歴に関するデータがＲＦ送信回路１６を通じてツール２００に送られる。これにより、ツール２００にダイアグ履歴が送られ、自動車整備工場等においてタイヤ３に異常の可能性があることを把握することが可能となる。

図９を参照して、タイヤマウントセンサ１が行う具体的な処理について説明する。なお、図９は、制御部１３が実行するダイアグ履歴記憶処理の詳細を示したフローチャートであり、所定の制御周期毎に実行される。

まず、ステップＳ１００では、タイヤ３に異常が発生し得る状況に至ったか否かを検出するために、タイヤ３が衝撃を受けた変化を示したかを判定する。ここでいうタイヤ３が衝撃を受ける変化とは、加速度センサ１２の出力電圧波形の歪のことであり、加速度センサ１２の出力電圧波形を基本波形と比較し、それらの波形の相違から加速度センサ１２の出力電圧波形の歪があるか否かを判定している。そして、ステップＳ１００で肯定判定されるとステップＳ１１０以降の処理を実行し、否定判定されるとステップＳ１００の処理を繰り返し行う。

ステップＳ１１０では、記憶回路部１４に衝撃前のタイヤ３の１回転分の加速度センサ１２の出力電圧波形を記憶する。続いて、ステップＳ１２０に進み、衝撃後に、ステップＳ１１０で記憶した加速度センサ１２の出力電圧波形を読み出す。そして、ステップＳ１３０で、ステップＳ１２０で読み出した衝撃前のタイヤ３の１回転分の加速度センサ１２の出力電圧波形と、衝撃後のタイヤ３の１回転分の加速度センサ１２の出力電圧波形とを比較し、その変化を調べる。

この後、ステップＳ１４０に進み、ステップＳ１３０での調べた変化に基づいて、タイヤ３の異常が発生した可能性が有るか否かを判定する。つまり、衝撃前後において、タイヤ３の１回転分の加速度センサ１２の出力電圧波形に変化があれば、衝撃によってタイヤ３に異常が発生した可能性がある。このため、衝撃前後における加速度センサ１２の出力電圧波形の変化があれば本ステップで肯定判定され、ステップＳ１５０に進んで記憶回路部１４にダイアグ履歴を記憶する。また、衝撃前後における加速度センサ１２の出力電圧波形の変化がなければ本ステップで否定判定され、ステップＳ１６０に進んで記憶回路部１４で記憶したタイヤ３の１回転分の加速度センサ１２の出力電圧波形を消去する。

そして、ステップＳ１７０に進み、必要に応じてダイアグ履歴に関するデータをＲＦ送信回路１６から送信させて、ダイアグ履歴記憶処理を終了する。なお、ＲＦ送信回路１６からダイアグ履歴に関するデータが送信されると、受信機２１でそれが受信され、報知装置２２を通じて、ダイアグ履歴に応じてタイヤ３に異常があることが報知される。

以上説明したように、本実施形態にかかる路面状態推定装置１００では、路面状態の検出に用いる加速度センサ１２の検出信号に基づいてタイヤ３に異常が発生し得る状況を的確に検知した上で、タイヤ３の異常が発生した可能性があることを検知することができる。

また、タイヤ３の異常が発生した可能性があることを検知した場合、それをダイアグ履歴として記憶して残すようにしている。このため、車体側システム２において報知装置２２を通じてダイアグ履歴もしくはタイヤ３に異常の可能性があることを報知することで、ユーザに対して事前にタイヤ３に異常の可能性があることを伝えることが可能となる。さらに、自動車整備工場等でツール２００を通じてダイアグ履歴を確認しようとしたときに、タイヤマウントセンサ１に記憶されたダイアグ履歴がＲＦ送信回路１６より送信されるようにしている。これにより、自動車整備工場等でタイヤ３に異常の可能性があることを伝えることも可能となる。

そして、このようなタイヤ３の異常の可能性の検知を路面状態の検出に用いる加速度センサ１２の検出信号に基づいて行えることから、装置の兼用化が図れ、コスト低減が可能となる。さらに、加速度センサについては、一方向の加速度センサのみでタイヤ３の異常が発生した可能性があることの検知と路面状態の推定の両方を行うことができる。

すなわち、特許文献１の技術では、タイヤ径方向の加速度を測定しているため、路面状態の検出も行えるようにタイヤの接線方向の加速度の測定も行うための加速度センサも必要となり、二方向の加速度センサが必要になって、部品点数増大を招き、コスト高となる。これに対して、本実施形態のような路面状態推定装置１００によれば、二方向の加速度センサを必要としなくても、路面状態を検出しつつ、タイヤに異常が発生し得る状況を的確に検出しタイヤの異常をダイアグ履歴として残すことができるタイヤマウントセンサとすることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してタイヤ３の異常が発生した可能性があることの検知を車体側システム２で行うように変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１０に示すように、本実施形態のタイヤマウントセンサ１には第１実施形態で備えられていた記憶回路部１４は備えられていない。その代わりに、車体側システム２において、タイヤ３に異常が発生し得る状況となったことの検知やタイヤ３の異常が発生した可能性があることの検知を行うようにする。

具体的には、タイヤマウントセンサ１にて加速度センサ１２の検出信号に基づいて路面データを取得するようにしているが、路面データに代えて、もしくは、路面データと共に、加速度センサ１２の出力電圧波形のデータを受信機２１に送信する。例えば、データ生成部１３ｃにて加速度センサ１２の検出信号の生データを所定のプロトコルに変換したものを出力電圧波形のデータとして生成し、ダイアグ履歴に関するデータとしてＲＦ送信回路１６に伝えて送信させる。そして、受信機２１は、出力電圧波形のデータを受信すると、この出力電圧波形に基づいて、衝撃を受ける等によってタイヤ３に異常が発生し得る状況となったことの検知やタイヤ３に異常が発生した可能性があることの検知を行う。この検知手法については、第１実施形態と同様である。

そして、受信機２１にてタイヤ３に異常が発生した可能性があることを検知すると、それをダイアグ履歴として図示しない内蔵メモリなどに記憶しておくと共に、必要に応じて報知装置２２に伝えてダイアグ履歴もしくはタイヤ３に異常が発生した可能性があることを報知させる。

このように、タイヤマウントセンサ１ではなく車体側システム２において、タイヤ３に異常が発生し得る状況となったことの検知やタイヤ３の異常が発生した可能性があることを検知し、ダイアグ履歴として記憶しておくようにすることもできる。このようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

なお、タイヤマウントセンサ１からは、路面データを取得しつつ加速度センサ１２の出力電圧波形のデータが送信されるようにしているが、単に加速度センサ１２の出力電圧波形のデータのみが送信されるようにすることもできる。その場合、タイヤマウントセンサ１では路面状態の検出を行わずに、その機能を車体側システム２に持たせることも可能となる。このようにすれば、タイヤマウントセンサ１では、単に加速度センサ１２の出力電圧波形のデータを送信するだけですむため、装置の簡素化をはかることが可能となり、消費電力低減が可能となって、電源１１として用いられる電池の寿命向上などを図ることも可能となる。

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してタイヤ３の異常が発生し得る状況となったことの検知の手法を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１１に示すように、本実施形態のタイヤマウントセンサ１には、圧力センサ１７を備えてある。圧力センサ１７は、例えばシリコン基板を用いたダイヤフラム式のセンサによって構成され、タイヤ空気圧に応じた検出信号を出力する。タイヤ空気圧は、タイヤ３が衝撃を受けると、タイヤ３の変形に伴って変化する。したがって、タイヤ空気圧の変化に基づいて、タイヤ３に衝撃を受けたことを検知することができる。例えば、制御部１３にて、路面の段差を乗り上げるときにタイヤ空気圧が急増するなど、タイヤ空気圧が大きく変化した後、所定期間が経過して再びタイヤ空気圧が元に戻った場合に、衝撃を受けたと判定している。

そして、タイヤ空気圧に基づいて衝撃を受けたことを検知した場合、検知前後におけるタイヤ３の１回転中の加速度センサ１２の出力電圧波形を比較し、出力電圧波形の変化を調べる。これにより、衝撃によってタイヤ３に傷や凹みなどが発生した場合など、タイヤ３の異常を検知する。

このように、衝撃を受けたことについてはタイヤ空気圧に基づいて検知し、タイヤ３の異常の有無についてはタイヤ３に加わる振動に基づいて検知する。このような手法を用いても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

例えば、上記実施形態においては、路面状態推定装置１００に備えられるタイヤマウントセンサ１にタイヤ３が衝撃を受けて異常が発生した可能性があることの履歴であるダイアグ履歴を記憶するようにした。また、タイヤマウントセンサ１からのデータに基づき、車体側システム２においてダイアグ履歴を記憶するようにしたり、ダイアグ履歴の報知を行うようにした。これは、ダイアグ履歴を記憶するタイヤマウントセンサ１もしくはダイアグ履歴記憶装置に加えてダイアグ報知装置を路面状態推定装置１００に組み込んだ場合の例を挙げたに過ぎず、路面状態推定装置１００とは別構成としてこれらを構成しても良い。なお、上記実施形態の場合、路面状態推定装置１００のうちタイヤ３の異常が発生した可能性を検知し、ダイアグ履歴として記憶しておく部分がダイアグ履歴記憶装置に相当する。また、タイヤマウントセンサ１もしくはダイアグ履歴記憶装置と車体側システム２における受信機２１や報知装置２２を含めた部分がダイアグ報知装置に相当する。

また、上記各実施形態に示した路面状態推定装置１００では、振動検出部を構成する加速度センサ１２の検出信号から接地区間を特定し、接地区間中の検出信号における高周波成分のレベルの算出結果を路面状態が示された路面データとして用いている。しかしながら、これは振動検出部での検出信号を用いて路面状態を検出する手法の一例を示したに過ぎず、振動検出部での検出信号を用いた他の手法によって路面状態を検出しても良い。

また、振動検出部を加速度センサ１２によって構成する場合を例示したが、他の振動検出を行うことができる素子、例えば圧電素子などによって振動検出部を構成することもできる。また、電源１１についても、電池に限らず、発電素子などによって構成することもできる。例えば、振動検出発電素子を用いれば、振動検出発電素子によって振動検出部を構成しつつ電源１１を構成することもできる。

また、上記第２実施形態の場合、受信機２１にて、加速度センサ１２の出力電圧波形に基づきタイヤ３が衝撃を受けたことの検知やタイヤ３に異常が発生した可能性があることの検知、さらにはダイアグ履歴の記憶を行う制御部としての役割を果たしている。しかしながら、これは一例を示したに過ぎず、受信機２１とは別に制御部を備えても良いし、ブレーキＥＣＵなどの他のＥＣＵを制御部として機能させるようにしても良い。

１ タイヤマウントセンサ
２ 車体側システム
１２ 加速度センサ
１３ 制御部
１３ｄ 異常検知部
１４ 記憶回路部
１７ 圧力センサ
２１ 受信機
２２ 報知装置
１００ 路面状態推定装置

Claims (10)

1. タイヤ（３）の裏面に取り付けられるタイヤマウントセンサであって、
   前記タイヤの振動の大きさに応じた出力電圧を検出信号として出力する振動検出部（１２）と、
   前記振動検出部の検出信号が示す出力電圧波形の変化に基づいて、前記タイヤが衝撃を受けたことを検知すると共に、該検知前後において前記出力電圧を比較することで、前記タイヤの異常が発生した可能性を検知する信号処理部（１３）と、を有しているタイヤマウントセンサ。
2. タイヤ（３）の裏面に取り付けられるタイヤマウントセンサであって、
   前記タイヤの振動の大きさに応じた出力電圧を検出信号として出力する振動検出部（１１）と、
   前記タイヤ内におけるタイヤ空気圧を検出する圧力センサ（１７）と、
   前記タイヤ空気圧の変化に基づいて、前記タイヤが衝撃を受けたことを検知すると共に、該検知前後において前記振動検出部の出力電圧を比較することで、前記タイヤの異常が発生した可能性を検知する信号処理部（１３）と、を有しているタイヤマウントセンサ。
3. 前記信号処理部は、前記タイヤ空気圧の変化を検知し、該タイヤ空気圧の変化を検知した後に、該検知の前の前記タイヤ空気圧に戻ると、前記タイヤが衝撃を受けたことを検知する請求項２に記載のタイヤマウントセンサ。
4. 前記信号処理部は、車両が平坦路のときの前記出力電圧波形を比較のための基本波形として、該基本波形に対して前記出力電圧波形が所定値以上大きくなったときに、前記タイヤが衝撃を受けたことを検知する請求項１ないし３のいずれか１つに記載のタイヤマウントセンサ。
5. 前記信号処理部は、前記検知前後において、前記タイヤの１回転中における前記出力電圧波形同士もしくはその周波数解析結果を比較することで、前記タイヤの異常が発生した可能性を検知する請求項１ないし４のいずれか１つに記載のタイヤマウントセンサ。
6. 前記タイヤの異常の可能性が検知されると、ダイアグ履歴として記憶しておく記憶部（１４）を有している請求項１ないし５のいずれか１つに記載のタイヤマウントセンサ。
7. 外部からの指令コマンドを受信する受信部（１５）と、
   前記ダイアグ履歴に関するデータの送信を行う送信部（１６）とを含み、
   前記受信部が前記指令コマンドを受信すると、前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記ダイアグ履歴を読出し、前記送信部より前記ダイアグ履歴に関するデータを送信させる請求項６に記載のタイヤマウントセンサ。
8. 請求項７に記載され、前記ダイアグ履歴に関するデータの送信を行う送信部（１６）を備えた前記タイヤマウントセンサと、
   車体側に備えられ、前記ダイアグ履歴に関するデータの受信を行う受信機（２１）と、前記ダイアグ履歴に関するデータの報知を行う報知装置（２２）と、を有するダイアグ報知装置。
9. タイヤ（３）の裏面に取り付けられ、前記タイヤの振動の大きさに応じた出力電圧を検出信号として出力する振動検出部（１１）と、前記振動検出部の検出信号が示す出力電圧波形のデータを生成する信号処理部（１３）と、前記出力電圧波形のデータの送信を行う送信部（１６）と、を備えたタイヤマウントセンサ（１）と、
   車体側に備えられ、前記出力電圧波形のデータの受信を行う受信機（２１）と、前記出力電圧波形のデータが示す前期出力電圧波形の変化に基づいて、前記タイヤが衝撃を受けたことを検知すると共に、該検知前後において前記出力電圧を比較することで、前記タイヤの異常が発生した可能性を検知するし、前記タイヤの異常の可能性が検知されると、ダイアグ履歴として記憶しておく車両側システム（２）と、を有するダイアグ履歴記憶装置。
10. 請求項９に記載のダイアグ履歴記憶装置と、
    前記ダイアグ履歴に関するデータの報知を行う報知装置（２２）と、を有するダイアグ報知装置。

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