JP3289312B2 - タイヤ空気圧検知装置 - Google Patents

タイヤ空気圧検知装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両のタイヤの空気圧
を検知するタイヤ空気圧検知装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、タイヤの空気圧を検知する装
置としては、タイヤの空気圧に応じてタイヤ半径が変化
することを利用して、各車輪の車輪速度を検出する車輪
速度センサの検出信号に基づいて、車両のタイヤの空気
圧を間接的に検知する装置が提案されている。
【0003】
【発明は解決しようとする課題】しかしながら、検出対
象であるタイヤ半径は、摩耗等による個体差があった
り、旋回、制動、発信等の走行状態の影響を受けやす
い。さらに、近年普及が著しいラジアルタイヤは、タイ
ヤ空気圧の変化によるタイヤ半径の変形量が小さい(例
えば、タイヤの空気圧が1kg/cm低下したとき、
タイヤ半径の変形量は約1mmである。)。このような
理由から、タイヤ半径の変形量からタイヤ空気圧の変化
を間接的に検知する方式は、検知精度が充分に確保でき
ないという問題がある。
【0004】そこで本願発明者らは上記問題に鑑み、ば
ね下の上下方向あるいは前後方向の共振周波数fKを抽
出し、この共振周波数fKに基づく低下偏差(f0
K)と所定偏差△fを比較することにより、タイヤの
空気圧の状態を検知する装置を発明し、これを出願した
(特願平3−294622号)。しかしながら上記装置
は、前記低下偏差(f0−fK)が所定偏差△f以上にな
ると、直ちにタイヤ空気圧の低下警報を運転者に報知す
るようにしたものであるため誤判定の虞れがある。本発
明は上記した点に鑑みて、誤判定の虞れのない信頼性の
高いタイヤ空気圧検知装置を提供することを目的とする
ものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるタイヤ空気圧検知装置は、車両の走行
時に、タイヤの振動周波数成分を含む信号を出力する出
力手段と、前記信号から共振周波数成分の信号を抽出す
る抽出手段と、前記共振周波数成分の信号を第1判定値
と比較することによりタイヤ空気圧の低下状態を検知す
る検知手段と、前記検知手段により前記タイヤ空気圧の
低下が検知されたとき、単位時間当りにおける前記タイ
ヤ空気圧の低下変化を示す低下変化率を前記第1判定値
とは異なる第2判定値と比較することにより前記タイヤ
空気圧の低下変化率が前記第2判定値以下か否かを判定
する判定手段と、前記判定手段により前記タイヤ空気圧
の低下変化率が前記第2判定値以下であると判定され、
かつそれが所定回数継続して検知されたとき、タイヤ空
気圧低下警報を出力する警報手段とを備えることを特徴
とする。
【0006】
【作用】上記構成により、判定手段によりタイヤ空気圧
の低下変化が小と判定され、かつそれが所定回数継続す
ると、警報手段がタイヤ空気圧低下警報を出力する。
【0007】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図1は第1実施例の概略構成図である。車両に装着され
る前後左右の4個のタイヤ1a〜1dに対応して、それ
ぞれ車輪速度センサが設置される。車輪速度センサは、
磁性体よりなる歯車形状のパルサ2a〜2d及びピック
アップコイル3a〜3dにより構成される。パルサ2a
〜2dは、各タイヤ1a〜1dの回転車軸(図示せず)
に固定される。ピックアップコイル3a〜3dは、パル
サ2a〜2dと所定の間隔を置いて取り付けられ、パル
サ2a〜2dの回転、即ち前記各タイヤ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。
【0008】ピックアップコイル3a〜3dから出力さ
れる交流信号は、電子制御装置(以下ECUという)4に
入力される。ECU4は、CPU、波形整形回路、RO
M,RAM等から構成され、所定のプログラムに従い入
力される各種信号を処理する。そして、その信号処理結
果は表示部5に入力され、該表示部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。報知態
様は、各タイヤ1a〜1dの空気圧の状態を格別に表示
するようにしてもよく、また1個の警告ランプにより、
いずれか1個のタイヤの空気圧が基準空気圧よりも低下
したとき、前記警告ランプを点灯して警告するようにし
てもよい。
【0009】ここで、本実施例におけるタイヤ空気圧の
検知原理について説明する。車両が舗装されたアスファ
ルト路面を走行した場合、その路面表面の微小な凹凸に
より上下及び前後方向の力を受け、その力によってタイ
ヤは上下及び前後方向に振動する。このタイヤ振動時の
車両のばね下の加速度の周波数特性は、図2に示すよう
にa点、b点でピーク値を示す。a点は車両のばね下に
おける上下方向の共振周波数であり、b点は車両のばね
下における前後方向の共振周波数である。
【0010】タイヤの空気圧が変化すると、タイヤゴム
部のばね定数も変化するため、上記の上下方向及び前後
方向の共振周波数がともに変化する。例えば、図3に示
すように、タイヤの空気圧が低下すると、タイヤゴム部
のばね定数も低下するので、上下方向及び前後方向の共
振周波数が全体的に低周波側に移行し、ピーク値a点は
a′点にピーク値b点はb′点に移行する。従って、タ
イヤの振動周波数より、車両のばね下における上下方向
及び前後方向の共振周波数の少なくとも一方を抽出すれ
ば、この共振周波数に基づいてタイヤの空気圧の状態を
検知することができる。
【0011】一方、本発明者らの詳細な検討の結果、車
輪速度センサの検出信号には、タイヤの振動周波数成分
が含まれていることが解明された。即ち、車輪速度セン
サの検出信号を周波数解析した結果は、図4に示すよう
に2点でピーク値を示すとともに、タイヤの空気圧の低
下に伴い、その2点のピーク値も低下することが明らか
となった。このため、本実施例では車輪速度センサの検
出信号から、車両のばね下における上下方向及び前後方
向の共振周波数を抽出することで、タイヤ空気圧を検知
しようとするものである。
【0012】上記により、本実施例によれば、近年搭載
車両の増加しているアンチスキッド制御装置(ABS)
を備える車両等は、既に各タイヤに車輪速度センサが装
備されているため、何ら新たなセンサ類を追加しなくと
もタイヤ空気圧の検知が可能となる。車両の実用範囲で
は、上記共振周波数の変化量は殆どタイヤ空気圧の変化
に起因するタイヤゴム部のばね定数の変化に基づくもの
であり、タイヤの摩擦等の他の要因の影響を受けること
なく安定した空気圧検知が可能となる。
【0013】以下図5のフローチャートを参照して、E
CU4が行う信号処理について説明する。尚、ECU4
は各車輪1a〜1dに対して同様の処理を行うため、図
5のフローチャートは何れかの1車輪に対しての処理の
みを示している。このため、以後の説明では各符号の添
字は省略する。また、特にタイヤの空気圧が基準値以下
に低下したことを検知し、運転者に対して警告を行う例
について示す。そして、以下の信号処理は4個のタイヤ
毎に独立して行う。
【0014】イグニッションスイッチオンにより処理が
スタートすると、ステップ101で、ピックアップコイ
ル3から出力された交流信号(図6)を波形整形してパル
ス信号とした後、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vを演算する。この車輪速度v
は図7に示すように、通常タイヤの振動周波数成分を含
む多くの高周波成分を含んでいる。
【0015】ステップ102では、演算された車輪速度
vの変動幅△vが基準値v0以上か否かを判定する路面
状態判定処理を行う。このとき、車輪速度vの変動幅△
vが基準値v0以上と判定されるとステップ103に進
む。ステップ103では、車輪速度vの変動幅△vが基
準値v0以上となっている時間△Tが、所定時間t0以上
か否かを判定する路面長判定処理を行う。ステップ10
2の路面状態判定処理、及びステップ103の路面長判
定処理は、車両が走行している路面が、本実施例の検知
手法によってタイヤ空気圧の検知が可能な路面か否かを
判定するために行うものである。つまり、本実施例では
タイヤの空気圧の検知を、タイヤの振動周波数成分に含
まれる共振周波数の変化に基づいて行うため、車輪速度
vがある程度変動し、かつそれが継続されなければ、上
記共振周波数を算出するための充分なデータを得ること
ができない。尚、前記ステップ103における判定で
は、車輪速度vの変動幅△vが基準値v0以上となった
時点で所定時間△tが設定される。また、この所定時間
△t内に再び車輪速度vの変動幅△vが基準値v0以上
になると、時間△Tの計測が継続される。
【0016】前記ステップ102及びステップ103に
おいて、ともに肯定判断されるとステップ104に進
み、とちらか一方において否定判断されると、ステップ
101に戻る。ステップ104では、演算された車輪速
度vに対して周波数解析(以下FFTという)演算により
周波数解析を行うとともに、その演算回数Nを積算す
る。実際に車両が一般道を走行して得られる車輪速度に
対してFFT演算を実施すると、図8に示すように非常
にランダムな周波数特性となることが通常である。これ
は、路面に存在する微妙な凹凸の形状(大きさや高さ)
が全く不規則なためであり、車輪速度データ毎にその周
波数特性は変動することとなる。従って、本実施例で
は、この周波数特性の変動をできるだけ低減するため
に、複数回のFFT演算結果の平均値を求める。
【0017】このため、ステップ105では、ステップ
104におけるFFT演算の回数Nが所定回数n0に達
したか否かを判定する。演算回数Nが所定回数n0に達
っしていないときは、前記ステップ101からステップ
104の処理を繰り返し実行する。一方、演算回数Nが
所定回数n0に達っしたときには、ステップ106に進
んで平均化処理を行う。この平均化処理は図9に示すよ
うに、各FFT演算結果の平均値を求めるものであり、
各周波数成分のゲインの平均値が算出される。この平均
化処理によって、路面によるFFT演算結果の変動を低
減することが可能となる。
【0018】しかし、上述の平均化処理だけでは、ノイ
ズ等によって車両のばね下の上下方向及び前後方向の共
振周波数のゲインが、その近辺の周波数のゲインに比較
して必ずしも最大ピーク値になるとは限らないという問
題がある。そこで、上述の平均化処理に引き続き、ステ
ップ107において移動平均処理を実施する。この移動
平均処理は、n番目の周波数のゲインYを以下の演算
式によって求めることにより実施される。
【0019】
【数1】Yn=(yn+1+Yn-1)/2 つまり、移動平均処理では、n番目の周波数のゲインY
が、前回の演算結果におけるn+1番目のゲインy
n+1 と既に演算されたn−1番目の周波数のゲインY
n-1 との平均値とされる。これにより、FFT演算結果
は、滑からに変化する波形を示すことになる。この移動
平均処理により求められた演算結果を図10に示す。
【0020】尚、ここでの波形処理は上記移動平均処理
に限らず、平均化処理後のFFT演算結果に対してロー
パスフィルタ処理を施しても良いし、或いは前記ステッ
プ105のFFT演算を実施する前に、車輪速度vの微
分演算を行い、その微分演算結果に対してFFT演算を
実施してもよい。
【0021】続くステップ108では、上記移動平均処
理によりスムージングされたFFT演算結果に基づい
て、車両のばね下の前後方向の共振周波数fKを算出す
る。そして、ステップ109では、算出された共振周波
数fKと予め設定されている空気圧低下判定値fL以下と
なるか否かの判定を行う。次にステップ110では、前
記共振周波数fKの時間当たりの変化率dfKを判定値
(△fK/△t)と比較することにより、タイヤ空気圧の
低下の程度(度合い)を判定する。ここで△fKは、今回
の共振周波数の演算結果と前回の演算結果との差であ
り、△tはその間の時間である。この変化率が前記判定
値以下の場合、即ち急激なタイヤ空気圧の低下でない場
合は、ステップ111へ進みカウンタを設定する。続く
ステップ112では、算出される共振周波数fKの変化
率が前記判定値以下となり、且つ連続してm0回以上前
記空気圧低下判定値fL以下となるか否かの判定を行
う。ステップ112で肯定されると、ステップ113へ
進んで検知対象のタイヤの空気圧が低下した旨の警告が
表示部5に表示される。
【0022】また、前記ステップ109で否定される
と、ステップ109以下の連続処理回数をカウントする
ため、カウンタ値を「0」に初期化する。さらに、前記
ステップ110で共振周波数fKの変化率が前記判定値
以上の場合は、タイヤ空気圧の洩れが急激に発生してタ
イヤ空気圧が低下したものと判断し、ステップ113へ
ジャンプして直ちに前記内容の警告表示を行う。
【0023】尚、上記実施例は一旦ステップ113で警
告表示を行うと、車両停止まではその警告表示を継続す
る。そして、車両再スタート後又はイグニッションスイ
ッチがオンされ再スタートした後、最初に演算される共
振周波数fKの値が前記空気圧低下判定値より大であれ
ば、タイヤ空気圧低下判定状態を解除し警告表示を中止
する。前記最初に演算される共振周波数fKの値が前記
空気圧低下判定値以下であれば、次の車両停止までその
警告表示を継続するものとし、上記ステップを繰り返す
ものとする。
【0024】上記実施例は、共振周波数fKの時間当た
りの変化率を求め、この変化率が判定値以下となり、且
つ連続してm0回以上前記空気圧低下判定値fL以下とな
るか否かの判定を行う2段階の判定結果により、タイヤ
の空気圧が低下した旨の警告を行うものであるので、誤
判定を回避でき信頼性を向上できる。
【0025】
【発明の効果】本発明は上記構成を有し、タイヤ空気圧
の低下変化率が第2判定値以下であると判定されたとき
には、この状態が所定回数継続すると、警報手段がタイ
ヤ空気圧低下警報を出力するものであるから、誤判定の
虞れのない信頼性の高いタイヤ空気圧検知装置を提供で
きる優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るタイヤ空気圧検知装置の概略構成
図である。
【図2】車両のばね下の加速度の周波数特性を示す特性
図である。
【図3】タイヤ空気圧の変化に伴う車両のばね下の上下
方向及び前後方向の共振周波数の変化の様子を示す特性
図である。
【図4】タイヤ空気圧の検知原理を示す説明図である。
【図5】ECUの処理内容を示すフローチャートであ
る。
【図6】車輪速度センサの出力電圧波形を示す波形図で
ある。
【図7】車輪速度センサの検出信号に基づいて演算され
た車輪速度vの変動状態を示す波形図である。
【図8】図7に示す波形の車輪速度vに対するFFT演
算結果を示す特性図である。
【図9】平均化処理を説明するための説明図である。
【図10】移動平均処理を行った後のFFT演算結果を
示す特性図である。
【符号の説明】
1a〜1d...タイヤ 2a〜2d...パルサ 3a〜3d...ピックアップコイル 4...ECU(電子制御装置) 5...表示部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−149503(JP,A) 特開 平5−133831(JP,A) 「自動車技術ハンドブック」<第1分 冊>基礎・理論編,第1版,社団法人, 自動車技術会,1990年12月 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60C 23/00 - 23/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両の走行時に、タイヤの振動周波数成
    分を含む信号を出力する出力手段と、前記信号から共振
    周波数成分の信号を抽出する抽出手段と、前記共振周波
    数成分の信号を第1判定値と比較することによりタイヤ
    空気圧の低下状態を検知する検知手段と、前記検知手段
    により前記タイヤ空気圧の低下が検知されたとき、単位
    時間当りにおける前記タイヤ空気圧の低下変化を示す
    下変化率を前記第1判定値とは異なる第2判定値と比較
    することにより前記タイヤ空気圧の低下変化率が前記第
    2判定値以下か否かを判定する判定手段と、前記判定手
    段により前記タイヤ空気圧の低下変化率が前記第2判定
    値以下であると判定され、かつそれが所定回数継続して
    検知されたとき、タイヤ空気圧低下警報を出力する警報
    手段とを備えることを特徴とするタイヤ空気圧検知装
    置。
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