JP3148104B2 - タイヤ共振周波数検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タイヤの振動に起
因するタイヤ振動周波数成分からタイヤ共振周波数を検
出するタイヤ共振周波数検出装置に関し、特に前記タイ
ヤ振動周波数成分からノイズ周波数成分を特定して除去
し、タイヤ共振周波数を高精度に検出することができる
タイヤ共振周波数検出装置に関する。また、この装置に
よって精度良く検出されたタイヤ共振周波数に基づいて
タイヤ空気圧を検知するタイヤ空気圧検知装置にも利用
できる。

【０００２】

【従来の技術】従来、タイヤの共振周波数は、車両の走
行時に車輪速度センサ等によって出力されるタイヤ振動
周波数成分から検出され、タイヤ空気圧検知等に用いら
れていた。例えば、特開平５−１３３８３１号公報に記
載されているタイヤ空気圧検知装置を挙げることができ
る。

【０００３】これでは、タイヤの振動成分を高速フーリ
エ変換（ＦＦＴ演算）してタイヤの共振周波数を抽出
し、その後平均化処理、移動平均処理等を施してノイズ
低減した後にタイヤ共振周波数を演算している。また、
タイヤ振動周波数成分に含まれているノイズ成分を除去
する方法としては、ローパスフィルタ等を用いる方法が
知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記タイヤ
振動周波数成分には、通常タイヤに起因する共振周波数
だけでなく、他の共振周波数（以下ノイズと呼ぶ）が含
まれている。例えば、駆動輪となるタイヤでは、そのタ
イヤの振動にはパワートレイン系の歯車の僅かな偏心等
に起因する振動あるいは歯車に起因する振動等が含ま
れ、ノイズとなっている。

【０００５】このようなタイヤに起因しないノイズが含
まれると、タイヤの共振周波数を抽出する時に前記ノイ
ズはタイヤの共振周波数と区別されずにタイヤの共振周
波数として検出されてしまう。すなわちタイヤの共振周
波数の検出誤差が大きくなるという問題が起こる。この
際、例えばタイヤ共振周波数を用いてタイヤ空気圧を検
知しようとすると、タイヤ空気圧の検知精度も低下し
て、誤警報表示を行う可能性も存在する。

【０００６】従来では、タイヤの振動周波数成分に対し
て平均化処理あるいは移動平均処理等を施してノイズ低
減を行っていたが、単にノイズの影響をある程度なます
のみであり、この平均化処理等の作業中では真の共振周
波数成分自体のレベルをも低下しかねなかった。また、
タイヤ振動周波数をバンドパスフィルタ等に通してノイ
ズ除去を行う際においても、ノイズとして除去される周
波数領域内に含まれている可能性がある共振周波数もノ
イズ周波数と区別なしに除去されてしまう。

【０００７】すなわち、従来のような平均化処理等のノ
イズ処理では、振動周波数成分に含まれるノイズ周波数
成分を特定できなかったため、このノイズ周波数成分に
対する適切なノイズ処理が実行できなかった。よって、
タイヤの共振周波数の誤差が大きくなり、タイヤ空気圧
検知精度に悪影響を与えるという問題がある。そこで本
発明は、上記問題点に鑑み、タイヤに起因しないノイズ
振動周波数成分を特定し、このノイズ振動周波数成分の
影響を極力抑制して、タイヤ共振周波数を高精度に検出
することができるタイヤ共振周波数検出装置を提供する
ことを目的とする。また、このように高精度に検出され
たタイヤ共振周波数を用いてタイヤ空気圧を高精度に検
知ことができるタイヤ空気圧検知装置も提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記問題点を
解決するために、車両の走行時にタイヤの振動に起因す
るタイヤ振動周波数成分からタイヤ共振周波数を検出す
るタイヤ共振周波数検出装置に、車両の左側におけるタ
イヤの振動周波数成分を出力する第１の出力手段と、車
両の右側におけるタイヤの振動周波数成分を出力する第
２の出力手段と、前記第１及び第２の出力手段によって
出力された左右のタイヤの振動周波数成分の相関関係か
ら、前記各々の振動周波数成分中に含まれる前記タイヤ
に起因する共振周波数以外のノイズ周波数成分を検知す
るノイズ検知手段と、該ノイズ検知手段によって検知さ
れたノイズ周波数成分を前記各タイヤの振動周波数成分
から除去するノイズ除去手段と、前記ノイズ除去手段に
よってノイズ周波数成分が除去された各タイヤの振動周
波数成分からタイヤの共振周波数を求めるタイヤ共振周
波数検出手段とが設けられる。

【０００９】前記ノイズ検知手段は、前記第１の出力手
段によって出力された振動周波数成分と第２の出力手段
によって出力された振動周波数成分との相関関係が統計
的に所定の固有値となっている場合にはその振動周波数
成分をノイズ周波数成分と判定するようにしてもよい。
前記相関関係として、前記第１の出力手段によって出力
された振動周波数成分と前記第２の出力手段によって出
力された振動周波数成分との各周波数の位相差が用いら
れるようにしてもよい。

【００１０】前記ノイズ検知手段は、前記相関関係とし
て、前記第１および第２の出力手段によって出力された
各振動周波数成分における位相差が、所定範囲内に収ま
っている場合に、前記各振動周波数成分をノイズ振動周
波数成分とし検知するようにしてもよい。前記ノイズ検
知手段は、前記相関関係としての前記第１および第２の
出力手段によって出力された各振動周波数成分が同位相
である場合、前記各振動周波数成分をノイズ振動周波数
成分として検知するようにしてもよい。

【００１１】前記相関関係として、各周波数におけるタ
イヤの振動成分を含む左右のコヒーレンス関数が用いら
れてもよい。前記ノイズ除去手段は、前記ノイズ検知手
段のノイズ周波数成分の検知に基づいて、ノイズ周波数
成分に対応する各周波数のパワースペクトルを補正して
ノイズ周波数成分の影響を抑制するようにしてもよい。

【００１２】前記第１の出力手段および前記第２の出力
手段は、車両の各々のタイヤに対応して設置された車輪
速度センサからの車輪速度信号に含まれる各々のタイヤ
の振動周波数を高速フーリエ変換演算することによっ
て、前記各々のタイヤの振動周波数成分に分離して出力
するようにしてもよい。前記ノイズ除去手段は、前記ノ
イズ検知手段のノイズ周波数成分の検知に基づいて、ノ
イズ周波数成分に対応する各周波数のパワースペクトル
を削除してノイズ周波数成分を除去するようにしてもよ
い。

【００１３】前記ノイズ除去手段によってノイズ周波数
成分が除去された各タイヤの振動周波数成分から検出さ
れたタイヤ共振周波数成分に基づいて各タイヤの空気圧
を検知するタイヤ空気圧検知手段を具備するタイヤ共振
周波数検出装置をタイヤ空気圧検知装置に適用してもよ
い。前記タイヤ共振周波数に対応するタイヤばね定数を
前記ノイズ除去手段によってノイズ周波数成分が除去さ
れたタイヤ振動周波数成分から検出し、該タイヤばね定
数に基づいてタイヤ空気圧を検知するタイヤ空気圧検知
手段を具備するタイヤ共振周波数検出装置をタイヤ空気
圧検知装置に適用してもよい。

【００１４】

【作用】本発明のタイヤ共振周波数検出装置によれば、
前記ノイズ検知手段により、左右のタイヤの振動周波数
成分の相関関係からタイヤに起因する共振周波数成分以
外のノイズ周波数成分を検知し、特定している。このノ
イズ周波数成分は、後に詳述する如くパワートレイン系
の僅かな偏心あるいは歯車の作用による振動等によって
発生しているものであり、これらのノイズ周波数成分
は、左右のタイヤ振動周波数成分中に所定の相関関係を
もって含まれている。すなわち、例えばデファレンシャ
ルギア装置からのノイズ振動周波数成分は、左右のタイ
ヤに対して同時期に伝達されることが予想される。ま
た、タイヤに起因する振動周波数成分は、路面表面の状
態等に応じてタイヤに生じるねじり共振に基づいて発生
している。この際、路面表面状態は通常微妙な凹凸を有
しているため、この路面表面状態に応じたタイヤの加振
は、左右のタイヤそれぞれにおいて周波数および振幅が
異なるランダム加振である。したがってこのような振動
周波数成分中に含まれる周波数成分において、左側と右
側のタイヤの振動周波数成分の相関関係を観察すれば、
タイヤに起因しないノイズ振動周波数成分を検知するこ
とが可能となる。

【００１５】この際、請求項２に記載の如く、第１及び
第２の出力手段によって出力される各々の振動周波数成
分を統計的に観察するようにし、且つ各々の振動周波数
成分が所定の固有値を有しているかどうかによって、そ
の振動周波数成分がノイズ周波数成分であるか否かを判
定するようにしてもよい。さらに、前述の如く、タイヤ
に起因する振動周波数成分は左右両輪においてランダム
加振であり、これに対してタイヤに起因しない駆動系等
によるノイズ周波数成分は左右両輪に所定の相関関係を
もって伝達される。この際の相関関係として、請求項３
に記載の如く各出力手段から出力された振動周波数成分
の位相差を用いるようにしてもよく、また請求項６に記
載の如くコヒーレンス関数を用いるようにしてもよい。

【００１６】さらに、駆動系等によるノイズ周波数成分
は各タイヤに伝達されるタイミングが同様であるとする
仮定の基に、請求項５に記載の如く、第１、第２の出力
手段からのそれぞれの振動周波数成分に含まれる振動周
波数成分のうち、同位相成分をノイズ周波数成分として
検知し、ノイズ除去を実行するようにしてもよい。ま
た、請求項４に記載の如く第１、第２の出力手段による
振動周波数成分の位相差に所定の範囲を設けて比較し、
この比較結果として位相差が所定の範囲内に入っている
とすれば、駆動系等によるノイズ周波数成分として検知
するようにしてもよい。この際には、車両の運転状態、
例えば旋回等により駆動系によるノイズ周波数成分の左
右のタイヤへの伝達時期が多少ずれた場合においても、
確実にノイズ周波数成分を特定することができる。

【００１７】なお、請求項８に記載の如くタイヤ振動周
波数成分は、各車輪に対して設置された車輪速度センサ
からの車輪速度信号に対し高速フーリエ変換（ＦＦＴ）
演算することによって得られ、演算結果として各振動周
波数成分のパワースペクトルおよび位相を得ることがで
きる。よって、請求項７に記載の如く、ノイズ検知手段
によってノイズ周波数成分であるとされた周波数成分に
ついて、パワースペクトルを小さくすることによってノ
イズ周波数成分を小さくし、真のタイヤ共振周波数に対
するノイズの影響を抑制することができる。なお、請求
項９に示す如く、ノイズ周波数成分とされた周波数成分
のパワースペクトルを削除することによって、ノイズ周
波数成分を除去し、このノイズ周波数成分によるタイヤ
共振周波数に対する影響を遮断することも可能となる。

【００１８】なお、請求項１０に示すように、精度良く
得られるタイヤ共振周波数を用いてタイヤ空気圧を検知
するタイヤ空気圧検知装置の応用すれば、高性能なタイ
ヤ空気圧検知装置を実現できる。また、タイヤ共振周波
数とタイヤばね定数とは所定の関係が成り立つため、請
求項１１に示すようにばね定数を求めるようにし、タイ
ヤ空気圧を検知するタイヤ空気圧検知装置の応用するよ
うにしてもよい。

【００１９】

【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図１は本発明におけるタイヤ共振周波数検出
装置をタイヤ空気圧検知装置に応用した際の実施例に係
る全体の構成を示す構成図である。本図に示すように、
車両の各タイヤ１ａ〜１ｄに対応する車輪速度センサが
設けられる。各車輪速度センサは、歯車２ａ〜２ｄおよ
びピックアップコイル３ａ〜３ｄによって構成されてい
る。歯車２ａ〜２ｄは各タイヤ１ａ〜１ｄの回転軸（図
示せず）に同軸的に取り付けられており、円盤状の磁性
体よりなる。ピックアップコイル３ａ〜３ｄは、これら
の歯車２ａ〜２ｄの近傍に所定の間隔を置いて取り付け
られ、歯車２ａ〜２ｄ、すなわちタイヤ１ａ〜１ｄの回
転速度に応じた周期を有する交流信号を出力する。ピッ
クアップコイル３ａ〜３ｄから出力される交流信号は、
波形整形回路、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Ran
dom Access Memory)等により公知の電子制御装置(ECU)
４に入力され、波形整形を含む所定の信号処理が行われ
る。この信号処理結果は表示部５に入力され、表示部５
は運転者に対して各タイヤ１ａ〜１ｄの空気圧の状態を
報知する。この表示部５は、各タイヤ１ａ〜１ｄの空気
圧の状態を独立に表示してもよいし、１つの警告ランプ
を設けて、いずれかの１つのタイヤの空気圧が基準空気
圧よりも低下したときに点灯させて、それを警告するよ
うにしてもよい。

【００２０】図２は図１のＥＣＵ４の構成を示す図であ
る。本図に示すように、ＥＣＵ４は、ピックアップコイ
ル３ａ、３ｃ、３ｂ、３ｄに接続され、車両の走行時に
車両の左右においてそれぞれタイヤの振動周波数成分を
出力する第１の出力手段４１ａ、第２の出力手段４１ｂ
と、前記第１、第２の出力手段４１ａ、ｂからそれぞれ
出力された振動周波数成分の相関関係からタイヤに起因
していないノイズ周波数成分を検知するノイズ検知手段
４２と、前記ノイズ検知手段４２によって検知されたノ
イズ周波数成分を前記振動周波数成分から除去するノイ
ズ除去手段４３と、前記ノイズ周波数成分が除去された
振動周波数成分を用いて各タイヤの共振周波数を検出す
るタイヤ共振周波数検出手段４４と、前記タイヤ共振周
波数検出手段４４によって検出された共振周波数に基づ
いてタイヤ空気圧を検知するタイヤ空気圧検知手段４５
とを具備する。

【００２１】ここで、ノイズ除去手段４３は、以下のよ
うにしてタイヤに起因して発生する振動周波数成分以外
を除去する。車両が例えば、舗装路面、砂利面あるいは
高架橋路面等を走行する場合、タイヤはその路面表面の
微妙な凹凸あるいは石等の物体によって加振される。よ
って、各タイヤはそれぞれの路面下の状況に応じて加振
され、ねじり共振を生じる。このような路面下の状況に
よるタイヤの加振は、周波数および振幅が異なるランダ
ム加振であるため、タイヤのねじり共振による振動周波
数成分は、左右のタイヤにて同じ周波数となることは殆
どありえない。なぜならば、同じ周波数となる路面入力
が左右のタイヤに同時にかかる確率はほとんどなく、且
つそれぞれのタイヤのねじり加振による周波数成分があ
る所定の時間差を有することもなく、統計的にランダム
となるからである。

【００２２】そこで、ノイズ検知手段は左右輪のタイヤ
の振動の相関関係が統計的にある固有の値となる場合、
つまりランダムでない場合には、タイヤの共振振動以外
の共振振動（ノイズ周波数成分）と判定する。つまり、
パワートレイン系すなわちデファレンシャルギヤ装置を
介したタイヤの共振、サスペンション部材の前後バネ部
等による共振は左右のタイヤに所定の相関関係をもって
伝達されることが予想され、左右のタイヤにおいて振動
周波数成分のうちランダム加振状態でない周波数成分を
検出すれば、この振動周波数成分をノイズ周波数成分と
して特定することができる。すなわち、この第１実施例
では、上述のようなノイズ周波数成分は、路面状態によ
ってタイヤに生じるランダム加振のタイヤ振動周波数と
異なり、左右両側のタイヤに所定の位相あるいは同位相
にて伝達されているとし、これに基づいてノイズ周波数
成分を特定する。

【００２３】図３及び図４は、図１のＥＣＵ４が実行す
る処理内容を詳細に表した第１の実施例に係るフローチ
ャートである（その１、２）。なお、ＥＣＵ４は前輪１
ａ、１ｂ、後輪１ｃ、１ｄに対して同様の処理を実行す
るため後輪２車輪に対しての処理のみを示している。本
図のステップＳ１０Ａ、１０Ｂにおいて、各出力手段４
１ａ、４１ｂは、ピックアップコイル３ｃ、３ｄから出
力された交流信号を波形成形してパルス信号とした後
に、そのパルス間隔をその間の時間で除算することによ
り車輪速度ＶL、ＶR を演算する。

【００２４】ステップＳ２０において、左右輪のどちら
かの一方を入力側、他方を出力側として、周波数応答関
数を演算し、各周波数ｆでの位相遅れ（以後、位相差と
いう）θｆを算出する。ステップＳ３０Ａ、３０Ｂにお
いて、第１の出力手段４１ａ及び第２の出力手段４１ｂ
はそれぞれ左右の車輪速度センサからの信号に対して周
波数解析するが、この実施例においてはＦＦＴ演算を実
行して周波数ｆ（Ｈｚ）に対してパワースペクトル（Ｐ
Ｌｆ、ＰＲｆ）を求めるとともに、その演算回数をカウ
ント（Ｎ＝Ｎ＋１）する。

【００２５】ステップＳ４０Ａ、４０Ｂにおいて、ノイ
ズ周波数成分が検知され、且つノイズ除去が実行され
る。これらの処理は、左右輪とも同様であるため、左の
処理Ｓ４０Ａについて説明する。ステップＳ４１Ａにお
いてノイズ処理を行う周波数ｆの下限値をｆMIN として
以下のように設定する。

【００２６】ｆの下限値＝ｆMIN ステップＳ４２Ａにおいて、この周波数ｆでの位相差θ
ｆが所定のしきい値と以下の関係が成立するか否か判断
を行う。 θth1 ≦θｆ≦θth2 この判断が成立し、θｆがしきい値θth1 とθth2 との
範囲にあれば、この周波数ｆでのパワースペクトルＰＬ
ｆはノイズが多いとされステップＳ４３Ａに進み、この
判断が不成立で、θｆがしきい値θth1 とθth2 との範
囲以外にあれば、パワースペクトルＰＬｆはステップＳ
３０Ａの値のままとしてステップＳ４４Ａに進む。

【００２７】ステップＳ４３Ａにおいて、周波数ｆのパ
ワースペクトルＰＬｆに所定の補正係数Ｋを乗算し新た
なＰＬｆとする。ステップＳ４４Ａにおいて、周波数ｆ
がノイズ低減処理対象とする周波数の上限値ｆMAX より
も、以下のように、 ｆ≧ｆMAX 大きいか否かを判断する。この判断で周波数が上限値ｆ
MAX よりも小さいときにはステップＳ４５Ａに進み、逆
の場合にはステップＳ５０Ａに進む。

【００２８】ステップＳ４５Ａにおいて、周波数ｆをＦ
ＦＴの最小分解周波数Δｆだけ、以下のように、 ｆ＝ｆ＋Δｆ 大きくしてステップＳ４２Ａに戻る。周波数が上限値ｆ
MAX 以上となるまで前記処理を繰り返し、ノイズ処理を
実行する。

【００２９】ステップＳ５０Ａにおいて、ノイズ処理を
行ったＦＦＴ結果を複数回加算平均するため、ステップ
Ｓ３０ＡにおけるＦＦＴ演算回数Ｎが所定回数Ｎthに、
以下のように、 Ｎ≦Ｎth 達したか否かを判断する。この判断で演算回数ＮがＮth
に達していないときにはさらにステップＳ１０Ａからス
テップＳ４０Ａを繰り返し実行する。演算回数ＮがＮth
に達しているときにはステップＳ６０Ａに進む。

【００３０】ステップＳ６０Ａにおいて、平均化処理を
行う。この平均化処理は、各ＦＦＴ結果でのパワースペ
クトルを各周波数毎に加算平均するもので、周波数ｆで
の平均処理したパワースペクトルＰｆは、ＦＦＴ演算Ｎ
回時の周波数ｆでのパワースペクトルをＰｆN とすれ
ば、 より算出される。

【００３１】ステップＳ７０Ａにおいて、タイヤ共振周
波数検出手段４４は、タイヤの共振周波数ｆk とタイヤ
空気圧Ｐとの関係、 Ｐ＝Ｆ（ｆk ） より空気圧Ｐを算出する。ステップＳ９０Ａにおいて、
空気圧Ｐがタイヤ空気圧の許容加減値Ｐ0 よりも、以下
のように、 Ｐ≦Ｐ0 小さいか否かを判断する。この判断で空気圧ＰがＰ0 よ
りも小さければ、ステップＳ１００Ａに進み、逆の判断
の場合にはステップＳ１０Ａに進む。

【００３２】ステップＳ１００Ａにおいて、表示部５に
より、運転者に警報表示を行う。図５は、後輪が駆動輪
である車両に第１の実施例を用いた効果を示すグラフで
ある。駆動輪には、パワートレイン系の歯車の偏心に起
因しプロペラシャフトの回転数に比例する振動が生じ
る。この振動はドライブシャフトを介して左右輪同時
（同相）に伝わり、車輪速度の変動を生じピックアップ
コイルに検出される。この結果、図５の従来の斜線部に
示すノイズ周波数成分が発生していた。

【００３３】これに対して、本実施例により設けられた
ステップＳ４０Ａ、ステップＳ４０Ｂのノイズ処理を基
に、図５の実線に示すように上記のノイズを低減するこ
とができるようになる。本実施例では、周波数範囲をｆ
MIN からｆMAX に１つとしたが、周波数範囲を２つ以上
に分類し、且つその周波数範囲に応じ、位相差判断のし
きい値を決定するようにしてもよい。

【００３４】また、ステップＳ４３Ａ、ステップＳ４４
Ａ、ステップＳ４５Ａ等においてノイズ周波数成分のパ
ワースペクトルを補正してノイズ周波数成分の除去を実
行しているが、この際、ノイズ周波数成分のパワースペ
クトルのレベルを低減し、タイヤ共振周波数の検出の際
のノイズ周波数成分を影響を低減するようにしてもよい
し、ノイズ周波数成分のパワースペクトルのレベルを０
にするようにし、特定したノイズ周波数成分をカットす
るようにしてもよい。

【００３５】また、上述まででは、前記しきい値θth1
、θth2 にある所定の値を定めてノイズ周波数成分の
各タイヤへの伝達位相すなわちノイズ周波数成分と特定
するための判定範囲をある程度設けていたが、前記しき
い値θth1 、θth2 の値をどちらも０にすれば、厳密に
左右同位相成分のみがノイズ周波数成分として検知され
ることとなる。このようにしても、駆動系すなわちデフ
ァレンシャルギャ装置等によって左右の両タイヤに同位
相にて伝達されるノイズ周波数成分は十分特定すること
ができ、且つ真のタイヤ共振周波数を含む振動周波数成
分をノイズ周波数成分と検知する可能性も非常に少な
い。

【００３６】次に、第１の実施例のステップＳ４０Ａ、
ステップＳ４０Ｂのノイズ除去演算後の周波数成分に基
づいて、タイヤのばね定数を推定演算し、タイヤ空気圧
を検知する点を特徴する第２の実施例について説明す
る。ノイズ除去に関わる処理は、第１の実施例と同様で
あり、この説明は省略される。以下、タイヤばね定数の
推定演算方法について、概略を説明する。

【００３７】図６はタイヤモデルを示す図である。本図
に示すように、タイヤ・ねじり振動の運動方程式は、以
下の式で表される。 Ｊ1 ・（ｄω1 ／ｄｔ）＝−ｋ（θ1 −θ2 ） ω1 ＝ｄθ1 ／ｄｔ ここで、ω1 は図１のピックアップコイル３ａ〜３ｄで
検出し演算される車輪速度（角速度）であり、θ1 はそ
の角度である。Ｊ1 はばね下回転重量部( ホイールやア
クセルシャフト等) の慣性モーメントである。ｋはタイ
ヤのねじりばね定数であり、θ2 はタイヤ外周スチール
ベルト部やトレッド部のねじれ角である。

【００３８】上記式におけるθ2 はθ2 ≒０と近似可能
となるため、次式にてタイヤのねじりばね定数ｋを算出
することができる。 ｋ＝−Ｊ1 ・（ｄω1 ／ｄｔ）／θ1 ＝−Ｊ1 ・（ｄω1 ／ｄｔ）／（∫ω1 ｄｔ） ここで、ω1 はピックアップコイルにて検出可能であ
り、Ｊ1 は、前述のように、車両の諸元で決定される値
であるので、ねじりばね定数ｋは上記式により演算され
ることになる。

【００３９】すなわち、図３のステップＳ４０Ａ、ステ
ップＳ４０Ｂにおいて、ノイズ除去処理を実行した後の
振動周波数成分より前記ω1 を、図４のステップＳ７０
Ａ、ステップＳ７０Ｂにおいて、演算し、ねじりばね定
数を求める。そしてステップＳ８０Ａ、ステップＳ８０
Ｂにおいて、このねじりばね定数ｋを用いて既知の方法
によってタイヤ空気圧を演算する。

【００４０】なお、ねじりはね定数を求める他の方法と
しては、第１の実施例のタイヤの共振周波数から間接的
に求めてもよい。この共振周波数ｆは一般的には以下の
式により表される。 ｆ∝（ｋ／ｍ）^1/2 ｍは車両諸元が決まれば決定される定数であるため、前
記関係から求めることが可能になる。

【００４１】図７はねじりばね定数の平均値Ｋとタイヤ
空気圧の関係を示す図である。本図に示す関係をマップ
として記憶し、ねじりばね定数の平均値を算出した後
に、マップを用いて直接タイヤ空気圧を推定するように
してもよい。なお、本図のマップを用いる方法のときに
は、表示部５の表示形態を代えて、マップを用いて推定
したタイヤ空気圧を各輪毎に直接表示するようにしても
よい。

【００４２】次に左右輪の相関関係として、周波数解析
で公知であるコヒーレンス関数の値によりノイズ判別を
行い、ノイズ低減を行うものである。図８、図９、図１
０は図１のＥＣＵ４が実行する処理内容を表した第３の
実施例に係るフローチャートである（その１、２および
３）。ステップＳ１５０において、左右輪の車輪速演算
のステップＳ１０Ａ、１０Ｂ後、それらの車輪速かコヒ
ーレンス関数の演算を行う。その後、ステップＳ３０
Ａ、３０Ｂで、ＦＦＴ演算を行い、ステップＳ５０Ａ、
５０Ｂで、所定の回数であるか否かの判断を行い、Ｎth
まで上記ステップを繰り返す。前述のステップＳ６０
Ａ、６０ＢでＦＦＴの結果を平均化する処理を行う。

【００４３】ステップＳ１７０において、コヒーレンス
演算結果についても平均化処理を行う。この平均化処理
は、前述のステップＳ６０Ａ、６０Ｂでのパワースペク
トルの代わりに、各周波数でのコヒーレンス関数値γ
（ｆ）を加算平均するものである。ステップＳ１６０Ａ
以下の処理について左輪についてのみ説明する。ステッ
プＳ１６１Ａにおいて、ノイズ処理を行う周波数の下限
値ｆMIN を、 ｆ＝ｆMIN として設定する。

【００４４】ステップＳ１６２Ａにおいて、この周波数
での、平均化処理後のコヒーレンス関数値γ（ｆ）が所
定のしきい値γ1 、γ2 に対して、以下のような範囲
に、 γ1 ≦γ（ｆ）≦γ2 あるか否かを判断する。この判断が「ＹＥＳ」で上記範
囲内にあれば、この周波数ｆにはノイズが多いと判断
し、ステップＳ１６３Ａに進み、周波数ｆの平均化処理
後のパワースペクトルＰＬｆに所定の補正係数Ｋ（０≦
Ｋ＜１）を乗算し、新たにＰＬｆとする。さらにこの判
断が「ＮＯ」で上記範囲外であれば、パワースペクトル
ＰＬｆはステップＳ６０Ａでの値のままとしステップＳ
１６４Ａに進む。

【００４５】ステップＳ１６４Ａは、図２のステップＳ
４４Ａと同一であり、ステップＳ１６５ＡはステップＳ
４５Ａと同一であり、周波数の上限値ｆMAX まで上記処
理を繰り返しノイズ処理を行う。ステップＳ７０Ａ以降
は前述の処理と同じであるので説明を省略する。本実施
例は、ばね下の振動を含む信号の出力手段としてピック
アップコイルよりなる車輪速センサの例を示したが、前
記出力手段としては、車輪のばね下部材（例えば、ロア
アーム等）に配置された加速度センサ、あるいは車体と
タイヤの相対変位を検出できるように配置された変位セ
ンサあるいは車体とタイヤとの間の荷重を検出できるよ
うに配置された荷重センサでもよい。

【００４６】なお、前記ノイズ除去手段４３によってノ
イズ周波数成分が除去された各タイヤの振動周波数成分
から検出されたタイヤ共振周波数成分に基づいて各タイ
ヤの空気圧を検知するタイヤ空気圧検知手段４５を具備
するタイヤ共振周波数検出装置をタイヤ空気圧検知装置
に適用してもよい。また、前記タイヤ共振周波数に対応
するタイヤばね定数を前記ノイズ除去手段４３によって
ノイズ周波数成分が除去されたタイヤ振動周波数成分か
ら検出し、該タイヤばね定数に基づいてタイヤ空気圧を
検知するタイヤ空気圧検知手段４５を具備するタイヤ共
振周波数検出装置をタイヤ空気圧検知装置に適用しても
よい。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、タ
イヤの振動に起因して発生する振動成分以外のものを除
去するノイズ除去手段が設けられるので、タイヤの系以
外により発生する共振周波数に起因するノイズを除去
し、空気圧の検知精度を向上できる。前輪の左右両方、
又は後輪の左右両方に配置された前記出力手段からのタ
イヤの振動成分を含む信号から左右のタイヤの振動成分
以外の振動成分がもつ固有の相関関係に基づきタイヤの
振動成分とタイヤの振動成分以外の他の振動成分を判定
し、その判定に基づきタイヤの振動成分以外の振動成分
を除去するので、例えば、パワートレイン系の歯車のわ
ずかな偏心に起因するノイズの除去が可能になる。ノイ
ズ判定手段の基礎となる固有の相関関係として、各周波
数におけるタイヤの振動成分を含む左右の信号の位相
差、各周波数におけるタイヤの振動成分を含む左右の信
号のコヒーレンス関数が用いられるので、左右輪のタイ
ヤに路面の凹凸に起因するランダム加振が同時に加わる
確率が低いため、位相差がある固有の値となる場合、コ
ヒーレンス関数が一定の範囲にある場合にはノイズ有り
との判定できる。周波数領域の判定に基づき、各周波数
のパワースペクトルを補正してタイヤの振動成分以外の
振動成分を除去することによりタイヤの系以外により発
生する共振周波数に起因するノイズが除去される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るタイヤ空気圧検知装置の
全体の構成を示す図である。

【図２】図１のＥＣＵ４の構成を示す図である。

【図３】図１のＥＣＵ４が実行する処理内容を詳細に表
した第１の実施例に係るフローチャートである（その
１）。

【図４】図１のＥＣＵ４が実行する処理内容を詳細に表
した第１の実施例に係るフローチャートである（その
２）。

【図５】後輪が駆動輪である車両に第１の実施例を用い
た効果を示すグラフである。

【図６】タイヤモデルを示す図である。

【図７】第２の実施例に係るねじりばね定数の平均値Ｋ
とタイヤ空気圧の関係を示す図である。

【図８】図１のＥＣＵ４が実行する処理内容を表した第
３の実施例に係るフローチャートである（その１）。

【図９】図１のＥＣＵ４が実行する処理内容を表した第
３の実施例に係るフローチャートである（その２）。

【図１０】図１のＥＣＵ４が実行する処理内容を表した
第３の実施例に係るフローチャートである（その３）。

【符号の説明】 １…タイヤ ２…歯車 ３…ピックアップコイル ４…ＥＣＵ ５…表示部 ４１…出力手段 ４２…ノイズ検知手段 ４３…ノイズ除去手段 ４４…タイヤ共振周波数検出手段 ４５…タイヤ空気圧検知手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田口 健康 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−330322（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−297923（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01L 17/00 B60C 23/00 - 23/06 G01H 13/00 G01M 17/02

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の走行時にタイヤの振動に起因する
   タイヤ振動周波数成分からタイヤ共振周波数を検出する
   タイヤ共振周波数検出装置において、 車両の左側におけるタイヤの振動周波数成分を出力する
   第１の出力手段と、 車両の右側におけるタイヤの振動周波数成分を出力する
   第２の出力手段と、 前記第１及び第２の出力手段によって出力された左右の
   タイヤの振動周波数成分の相関関数から、前記各々の振
   動周波数成分中に含まれる前記タイヤに起因する共振周
   波数以外のノイズ周波数成分を検知するノイズ検知手段
   と、 該ノイズ検知手段によって検知されたノイズ周波数成分
   を前記各タイヤの振動周波数成分から除去するノイズ除
   去手段と、 前記ノイズ除去手段によってノイズ周波数成分が除去さ
   れた各タイヤの振動周波数成分からタイヤの共振周波数
   を求めるタイヤ共振周波数検出手段とを備えることを特
   徴とするタイヤ共振周波数検出装置。
2. 【請求項２】 前記ノイズ検知手段は、前記第１の出力
   手段によって出力された振動周波数成分と第２の出力手
   段によって出力された振動周波数成分との相関関係が統
   計的に所定の固有値となっている場合にはその振動周波
   数成分をノイズ周波数成分と判定することを特徴とす
   る、請求項１に記載のタイヤ共振周波数検出装置。
3. 【請求項３】 前記相関関係として、前記第１の出力手
   段によって出力された振動周波数成分と前記第２の出力
   手段によって出力された振動周波数成分との各周波数の
   位相差が用いられることを特徴とする、請求項２に記載
   のタイヤ共振周波数検出装置。
4. 【請求項４】 前記ノイズ検知手段は、前記相関関係と
   しての前記第１および第２の出力手段によって出力され
   た各振動周波数成分における位相差が、所定範囲内に収
   まっている場合に、前記各振動周波数成分をノイズ振動
   周波数成分とし検知することを特徴とする、請求項３に
   記載のタイヤ共振周波数検出装置。
5. 【請求項５】 前記ノイズ検知手段は、前記相関関係と
   しての前記第１および第２の出力手段によって出力され
   た各振動周波数成分が同位相である場合、前記各振動周
   波数成分をノイズ振動周波数成分として検知することを
   特徴とする、請求項３に記載のタイヤ共振周波数検出装
   置。
6. 【請求項６】 前記相関関係として、各周波数における
   タイヤの振動成分を含む左右のコヒーレンス関数が用い
   られることを特徴とする、請求項２に記載のタイヤ共振
   周波数検出装置。
7. 【請求項７】 前記ノイズ除去手段は、前記ノイズ検知
   手段のノイズ周波数成分の検知に基づいて、ノイズ周波
   数成分に対応する各周波数のパワースペクトルを補正し
   てノイズ周波数成分の影響を抑制することを特徴とす
   る、請求項１に記載のタイヤ共振周波数検出装置。
8. 【請求項８】 前記第１の出力手段および前記第２の出
   力手段は、車両の各々のタイヤに対応して設置された車
   輪速度センサからの車輪速度信号に含まれる各々のタイ
   ヤの振動周波数を高速フーリエ変換演算することによっ
   て、前記各々のタイヤの振動周波数成分に成分分離して
   出力することを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ共
   振周波数検出装置。
9. 【請求項９】 前記ノイズ除去手段は、前記ノイズ検知
   手段のノイズ周波数成分の検知に基づいて、ノイズ周波
   数成分に対応する各周波数のパワースペクトルを削除し
   てノイズ周波数成分を除去することを特徴とする、請求
   項１に記載のタイヤ共振周波数検出装置。
10. 【請求項１０】 前記ノイズ除去手段によってノイズ周
    波数成分が除去された各タイヤの振動周波数成分から検
    出されたタイヤ共振周波数成分に基づいて各タイヤの空
    気圧を検知するタイヤ空気圧検知手段を具備することを
    特徴とする、請求項１に記載のタイヤ共振周波数検出装
    置を用いたタイヤ空気圧検知装置。
11. 【請求項１１】 前記タイヤ共振周波数に対応するタイ
    ヤばね定数を前記ノイズ除去手段によってノイズ周波数
    成分が除去されたタイヤ振動周波数成分から検出し、該
    タイヤばね定数に基づいてタイヤ空気圧を検知するタイ
    ヤ空気圧検知手段を具備した請求項１に記載のタイヤ共
    振周波数検出装置を用いたタイヤ空気圧検知装置。
12. 【請求項１２】 前記ノイズ検知手段は、前記第１およ
    び前記第２の出力手段によって出力された左右のタイヤ
    における各振動周波数成分の位相の相関関係に基づい
    て、前記ノイズ周波数成分を検知するようになっている
    ことを特徴とす る請求項１に記載のタイヤ共振周波数検
    出装置。
13. 【請求項１３】 前記ノイズ検知手段は、前記第１およ
    び前記第２の出力手段が共に、各々のタイヤの各振動周
    波数成分を発生しているときに、前記ノイズ周波数成分
    を検知するようになっていることを特徴とする請求項１
    に記載のタイヤ共振周波数検出装置。