JP3561213B2 - タイヤ空気圧低下警報装置および方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタイヤ空気圧低下警報装置および方法に関する。さらに詳しくは、とくに差動制限装置（ＬＳＤ）を搭載した車両のタイヤの内圧低下を適確に判定し、誤報の発生を確実に防止することができるタイヤ空気圧低下警報装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、タイヤの空気圧が低下すると、タイヤの動荷重半径が小さくなり、正常な空気圧のタイヤと比較して、回転速度が速くなることが知られている。たとえば、特開平７−１４９１１９号公報では、タイヤの回転数の相対的な差から内圧低下を検出する方法が提案されている。また、タイヤの回転速度は、旋回や加減速、荷重、車両の速度などに影響されるため、これらの影響を取り除くために様々な工夫がなされている。
【０００３】
ところが、近年の車両の中には、コーナリングなどの走行性能の向上のため、駆動軸のディファレンシャルギアに差動制限装置を搭載したものがある。差動制限装置は、その機構上、差動トルクが設定をこえるまで差動が制限され、駆動輪が左右等速で回転する。このため、空気圧低下の影響が回転数に反映されないので、回転数の相対比較で減圧を検知することができない。
【０００４】
そこで、本出願人は、駆動軸から計算した旋回半径Ｒの逆数１／Ｒを横軸（Ｘ軸）にとることにより、図７に示すように後輪右ＲＲまたは前輪左ＦＬのタイヤが減圧したときおよび後輪左ＲＬまたは前輪右ＦＲのタイヤが減圧したときには、減圧の有無および位置によらず、差動が制限されているあいだは、判定値（ＤＥＬ値）は横軸＝０、すなわち縦軸（Ｙ軸）上に集まるため、ここを少し離れた水平部分で、判定値を比較すれば、容易に減圧を判定できることを見出した（特開平１１−１２３９１１号公報参照）。これにより、減圧時の判定値と正常空気圧のＤＥＬ値との差ＡまたはＢがある範囲をこえたときに、あるタイヤの空気圧が減圧していると判断して警報を発するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、クラッチ板式のＬＳＤなどにおいては、差動制限トルクが経時的に変化する場合がある。たとえばタイヤの空気圧を正常空気圧に設定し、空気圧警報装置を初期化した時点（正常時）と比べて、図８に示されるように、差動制限トルクが低下した場合（ＤＴＤ）または差動制限トルクが増加した場合（ＤＴＵ）、タイヤ空気圧は正常でも、ＤＥＬ値が変化し、正常空気圧ＤＳのＤＥＬ値との差ＤＴＤまたはＤＴＵがある範囲以上になった場合に誤った警報（誤報）を発生する惧れがある。
【０００６】
本発明は、叙上の事情に鑑み、とくに差動制限装置（ＬＳＤ）を搭載した車両のタイヤの内圧低下を適確に判定し、誤報の発生を確実に防止することができるタイヤ空気圧低下警報装置および方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のタイヤ空気圧低下警報装置は、差動制限装置を搭載する４輪車両に装着したタイヤから得られる回転情報に基づいてタイヤの内圧低下を警報するタイヤ空気圧低下警報装置であって、前記各タイヤの回転情報を検知する回転情報検知手段と、前記各タイヤの回転情報を記憶するメモリ手段と、各タイヤの回転情報のうち駆動軸に装着されているタイヤの回転情報から旋回半径の逆数および前記各タイヤの回転情報から判定値をそれぞれ演算する演算処理手段と、前記旋回半径の逆数と判定値との関係から、前記旋回半径の右旋回域と左旋回域の領域別に判定値と該判定値の基準値を比較して内圧低下を判定する内圧判定手段と、前記右旋回域と左旋回域のそれぞれの判定値から前記差動制限装置の差動制限トルクが低下したことを判定するトルク判定手段と、前記基準値の初期化を行ない、前記トルク判定手段が差動制限トルクが低下したことを判定したときに該基準値を更新する更新手段とを備えてなることを特徴としている。
【０００８】
また本発明のタイヤ空気圧低下警報方法は、差動制限装置を搭載する４輪車両に装着したタイヤから得られる回転情報に基づいてタイヤの内圧低下を警報するタイヤ空気圧低下警報方法であって、前記各タイヤの回転情報を検知する工程と、前記各タイヤの回転情報を記憶する工程と、各タイヤの回転情報のうち駆動軸に装着されているタイヤの回転情報から旋回半径の逆数および前記各タイヤの回転情報から判定値をそれぞれ演算する工程と、前記旋回半径の逆数と判定値との関係から、前記旋回半径の右旋回域と左旋回域の領域別に判定値と該判定値の基準値を比較して内圧低下を判定する工程と、前記右旋回域と左旋回域のそれぞれの判定値から前記差動制限装置の差動制限トルクが低下したことを判定する工程と、前記基準値の初期化を行ない、前記工程において、差動制限トルクが低下したことを判定したときに該基準値を更新する工程を備えていることを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明のタイヤ空気圧低下警報装置および方法を説明する。
【００１０】
図１は本発明のタイヤ空気圧低下警報装置の一実施の形態を示すブロック図、図２は図１におけるタイヤ空気圧低下警報装置の電気的構成を示すブロック図、図３は差動制限トルクの低下時におけるＤＥＬ値を示す模式図、図４は判定値の基準値を更新する説明を示す図、図５は本発明のフローチャートの一例、図６は実施例のフローチャートである。
【００１１】
図１に示すように、タイヤの空気圧低下警報装置は、４輪車両に備えられた４つのタイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲの空気圧が低下しているか否かを検出するもので、前記タイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲにそれぞれ関連して設けられた通常の車輪速センサ１を備えている。車輪速センサ１は、各タイヤの回転情報、たとえば回転数、回転速度または角速度などを検知する。そして、該車輪速センサ１の出力は制御ユニット２に与えられる。制御ユニット２には、空気圧が低下したタイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲを知らせるための液晶表示素子、プラズマ表示素子またはＣＲＴなどで構成された表示器３、およびドライバーなどによって操作することができる初期化スイッチ４が接続されている。また駆動軸５のディファレンシャルギア６に差動制限装置７を搭載している。なお、８は従動軸である。
【００１２】
前記制御ユニット２は、図２に示すように、外部装置との信号の受け渡しに必要なＩ／Ｏインターフェイス２ａと、演算処理の中枢として機能するＣＰＵ２ｂと、該ＣＰＵ２ｂの制御動作プログラムが格納されたＲＯＭ２ｃと、前記ＣＰＵ２ｂが制御動作を行なう際にデータなどが一時的に書き込まれたり、その書き込まれたデータなどが読み出されるＲＡＭ２ｄとから構成されている。
【００１３】
本発明においては、回転情報検知手段、メモリ手段、演算処理手段、内圧判定手段および更新手段を備えている。
【００１４】
前記メモリ手段は、回転情報検知手が検知した各タイヤの回転情報を記憶し、前記演算処理手段は、各タイヤの回転情報のうち駆動軸に装着されているタイヤの回転情報から旋回半径の逆数および前記各タイヤの回転情報から判定値をそれぞれ演算している。そして、前記内圧判定手段が、前記旋回半径の逆数と判定値との関係から、前記旋回半径の領域別に判定値と基準値を比較して内圧低下を判定している。
【００１５】
しかし、車両に搭載されるＬＳＤの差動制限トルクが経時的に変化する場合、タイヤの空気圧が正常でも、誤報を発生する惧れがある。
【００１６】
そこで、本発明では、車両走行の右旋回域と左旋回域のそれぞれの判定値から前記差動制限装置の差動制限トルクが低下したことを判定するトルク判定手段と、前記基準値の初期化を行ない、該基準値を更新する更新手段を備えていることを特徴としている。
【００１７】
前記更新手段における基準値の初期化は、前記低下した差動制限トルクにおける判定値の絶対値が第１のしきい値以下に低下した場合に行なうようにするか、または前記右旋回域と左旋回域の判定値の絶対値がほぼ等しく、かつ該判定値の絶対値が第２のしきい値以下である場合に行なわれるのが好ましい。
【００１８】
なお、本実施の形態では、前記車輪速センサ１が回転情報検知手段であり、前記制御ユニット２がメモリ手段、演算処理手段、内圧判定手段トルク判定手段および更新手段である。
【００１９】
つぎに対角線上にある一対の車輪からの合計から対角線上にある他の一対の車輪からの信号の合計を引き算し、その結果と２つの合計の平均値との比率を判定値（ＤＥＬ値）とした場合について、本発明における演算処理、内圧判定、トルク判定および更新を説明する。
【００２０】
まず決められた差動制限トルクをこえるトルクが発生するような旋回をするまで、駆動輪（タイヤ）の左右は等速で回転するため、つぎの式（１）から算出されるＤＥＬ値はそのあいだ、従動輪の左右差のみに比例する。
【００２１】
【数１】

【００２２】
ここで、Ｖ（Ｘ）：タイヤの回転速度（ｍ／ｓｃｅ）
ｘ ：１＝前左タイヤ、２＝前右タイヤ、３＝後左タイヤ、４＝ 後右タイヤである。
【００２３】
すなわち、特殊な路面を走行しない限り、差動トルクは、旋回半径に依存するため、従動輪の左右差からつぎの式（２）から算出される旋回半径Ｒ０の逆数１ ／Ｒ０を計算し、減圧の判定値として、ＤＥＬ値をとると、差動が制限されているあいだは、ＤＥＬ値は従動輪の左右差そのものになり、これをこえると、ＤＥＬ値はほぼ一定になることが知られている。
【００２４】
【数２】

【００２５】
ここで、ＴＷはトレッド幅であり、ＶＡＶＥは左右のタイヤの平均値である。
【００２６】
なお、ＤＥＬ値は、厳密には車両の速度や駆動力、横方向加速度（横Ｇ）などによって変動するため、たとえば旋回時の荷重移動や駆動力によるＤＥＬ値の変動や速度によるＤＥＬの感度補正などは車両チューニングによって事前に影響度を調査して補正を施すことで、ＤＥＬ値のバラツキを小さくし、精度を向上させておくのが好ましい。
【００２７】
かかる従動輪の旋回半径の逆数１／Ｒ０とＤＥＬ値との関係において、駆動輪が減圧すると、差動制限される中心旋回半径がずれること、および従動輪が減圧すると、旋回半径の計算自体がずれることから、ＤＥＬ値が従動輪左右差の線に沿って上下方向に平行移動する。このため、減圧の判定は、正常空気圧条件と減圧条件のそれぞれの水平部分を比較することで行なう必要がある。そのためには、両条件でどこからが水平かを識別しておく必要がある。しかしながら、水平部分はタイヤの材料、寸法、剛性などの特性やタイヤの減圧量などで変化するから、この水平部分（範囲）を特定するのは大変難しい。
【００２８】
そこで、本発明は従来と同様に、正常な空気圧（２２０ＫＰａ）にされたタイヤ（タイヤサイズ ２２５／４５Ｒ１７）が装着されたＬＳＤを搭載した車両をアウトバーンを含むドイツの一般道路を走行させるとともに、前記ＬＳＤ搭載車両に装着した４つのタイヤの空気圧をそれぞれ別個に４０％減圧にした車両を前記正常空気圧のタイヤの場合と同様に走行させた実験結果を用いて、前記内圧判定手段を行なう。すなわち、前記駆動輪の旋回半径Ｒの逆数１／ＲとＤＥＬ値をそれぞれ横軸と縦軸にそれぞれとり、旋回半径Ｒの逆数１／ＲとＤＥＬ値の関係を調べたのち、１／Ｒの値をつぎの３つの領域に分けて、データを単純平均する。
右旋回：１／Ｒ ＜ −０．００２
直 進：−０．００２ ≦ １／Ｒ ≦ ０．００２
左旋回：１／Ｒ ＞ ０．００２
【００２９】
これにより、水平部分の切り出しが容易になるため、正常空気圧での基準値（なお、平常内圧での初期化走行で、直線付近、左旋回および右旋回での判定値の平均を求め、これを基準値として予め、初期化のときに記憶されている。）との比較が容易になり、前記旋回半径１／Ｒの領域別にＤＥＬ値と基準値を比較して内圧低下を判定する。なお、直線部分のデータのバラツキが多い場合には、減圧判定しきい値を大きくすることなどにより減圧判定が可能である。
【００３０】
さらに本発明では、前記内圧判定手段により、空気圧が低下していると判定された場合、つぎのトルク判定および更新を行なう（図５参照）。すなわち、ＬＳＤの差動制限トルクの変動時、該差動制限トルクが低下しているときには、図３に示されるように、右旋回域および左旋回域のそれぞれの判定値Ｄ１、Ｄ２が正常時の基準判定値ＤＳ１、ＤＳ２に対する正常範囲（域）Ｒ１、Ｒ２から外れてしまうことがある（ステップＳ１）。
【００３１】
しかし、タイヤが正常空気圧である場合には、前記判定値Ｄ１、Ｄ２は、Ｄ１≒Ｄ２となるので、この条件Ｄ１≒Ｄ２を満たすときには、タイヤの空気圧が低下していないことがわかる。
【００３２】
したがって、前記低下した差動制限トルクにおける判定値Ｄ１≒Ｄ２の絶対値が第１のしきい値Ｐ１、Ｐ２以下に低下した場合には、判定値の基準値ＤＳ１、ＤＳ２に対して自動的に初期化を行ない、図４に示されるように該基準値ＤＳ１、ＤＳ２を新しい基準値ＤＳＳ１、ＤＳＳ２に設定し直す（更新する）。または基準値の初期化が、前記右旋回域と左旋回域の判定値の絶対値がほぼ等しく、かつ該判定値の絶対値が第２のしきい値以下である場合に行なわれる（ステップＳ２〜Ｓ４）。なお、前記右旋回域と左旋回域の判定値の絶対値がほぼ等しくない場合は、いずれかのタイヤの空気が低下していると判断されるため、減圧警報を発する（ステップＳ５）。
【００３３】
これにより、ＬＳＤの差動制限トルクが経時変化により低下した場合でも、誤判定などによる発生する前に適正な基準値に自動的に更新するので、判定精度を維持することができ、誤報の発生を防止し、正確に空気圧低下を判定することができる。
【００３４】
なお、冬タイヤにおける直線付近でのＤＥＬ値が夏タイヤにおける直線付近での判定値（ＤＥＬ値）より大きくなるとともに、左旋回域と右旋回域の判定値が違うこともわかっている。
【００３５】
そこで本発明では、タイヤを識別するために左右の旋回時の基準値の絶対値が共に０．１以上であれば冬タイヤとし、それ以外は夏タイヤとすることができるため、前記駆動軸に装着されているタイヤが夏タイヤまたは冬タイヤを識別したのち、旋回半径の逆数と判定値との関係から、該旋回半径の領域別に判定値と基準値を比較してタイヤの内圧低下を判定する。ついで右旋回域と左旋回域のそれぞれの判定値の絶対値がほぼ等しい場合には、前記第２判定手段により、内圧低下の判定を消去し、誤報の発生を防止する。なお、前記タイヤが夏タイヤまたは冬タイヤを識別するために、前記旋回半径の逆数と判定値との関係から求められる識別手段を備えておくのが好ましい。
【００３６】
つぎに本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
【００３７】
実施例
ＬＳＤを搭載した、排気量２５００ｃｃの車両を用意した。ついで本実施例では、図６に示されるように右旋回域または左旋回域の判定値の絶対値が正常範囲として０．１〜０．３のあいだにあるか否かを判断することにし、この範囲内にない場合には、さらに右旋回域と左旋回域の判定値の絶対値の差が０．０３以下であるか否かを判断させることにした。そして絶対値の差が０．０３をこえる場合には、いずれかのタイヤの空気圧が低下していると判断し、減圧警報の出力を発生させることにした。また絶対値の差が０．０３以下の場合には、ついで右旋回域、かつ左旋回域の判定値の絶対値が０．１以下であるか否かを判断し、判定値の絶対値が０．１以下の場合は、自動的にキャリブレーションモードを起動し、新しい基準値を求める。本実施例ではタイヤが正常空気圧であるときのＬＳＤの基準値０．２が新しい基準値０．０７５に自動的に設定し直された。
【００３８】
つぎに車両のタイヤの空気圧を２２０ＫＰａから４０％に減圧させたのち、走行実験を行なったが、誤報の発生がなく、正確に空気圧低下を判定することができることがわかった。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、差動制限トルクが経時変化により低下した場合でも、誤判定などによる発生する前に適正な基準値に自動的に更新するので、判定精度を維持することができる。このため、誤報の発生を防止し、正確に空気圧低下を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のタイヤ空気圧低下警報装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１におけるタイヤ空気圧低下警報装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】差動制限トルクの低下時におけるＤＥＬ値を示す模式図である。
【図４】判定値の基準値を更新する説明を示す図である。
【図５】本発明のフローチャートの一例である。
【図６】実施例のフローチャートである。
【図７】駆動輪の左右差から計算した旋回半径の逆数と判定値の関係を示す模式図である。
【図８】差動制限トルクの経時変化による判定値の変化を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 車輪速センサ
２ 制御ユニット
３ 表示器
４ 初期化スイッチ
５ 駆動軸
６ ディファレンシャルギア
７ 差動制限装置
８ 従動軸

Claims (6)

1. 差動制限装置を搭載する４輪車両に装着したタイヤから得られる回転情報に基づいてタイヤの内圧低下を警報するタイヤ空気圧低下警報装置であって、前記各タイヤの回転情報を検知する回転情報検知手段と、前記各タイヤの回転情報を記憶するメモリ手段と、各タイヤの回転情報のうち駆動軸に装着されているタイヤの回転情報から旋回半径の逆数および前記各タイヤの回転情報から判定値をそれぞれ演算する演算処理手段と、前記旋回半径の逆数と判定値との関係から、前記旋回半径の右旋回域と左旋回域の領域別に判定値と該判定値の基準値を比較して内圧低下を判定する内圧判定手段と、前記右旋回域と左旋回域のそれぞれの判定値から前記差動制限装置の差動制限トルクが低下したことを判定するトルク判定手段と、前記基準値の初期化を行ない、前記トルク判定手段が差動制限トルクが低下したことを判定したときに該基準値を更新する更新手段とを備えてなるタイヤ空気圧低下警報装置。
2. 前記更新手段における基準値の初期化が、前記低下した差動制限トルクにおける判定値の絶対値が第１のしきい値以下に低下した場合に行なわれる請求項１記載のタイヤ空気圧低下警報装置。
3. 前記更新手段における基準値の初期化が、前記右旋回域と左旋回域の判定値の絶対値がほぼ等しく、かつ該判定値の絶対値が第２のしきい値以下である場合に行なわれる請求項１記載のタイヤ空気圧低下警報装置。
4. 差動制限装置を搭載する４輪車両に装着したタイヤから得られる回転情報に基づいてタイヤの内圧低下を警報するタイヤ空気圧低下警報方法であって、前記各タイヤの回転情報を検知する工程と、前記各タイヤの回転情報を記憶する工程と、各タイヤの回転情報のうち駆動軸に装着されているタイヤの回転情報から旋回半径の逆数および前記各タイヤの回転情報から判定値をそれぞれ演算する工程と、前記旋回半径の逆数と判定値との関係から、前記旋回半径の右旋回域と左旋回域の領域別に判定値と該判定値の基準値を比較して内圧低下を判定する工程と、前記右旋回域と左旋回域のそれぞれの判定値から前記差動制限装置の差動制限トルクが低下したことを判定する工程と、前記基準値の初期化を行ない、前記工程において、差動制限トルクが低下したことを判定したときに該基準値を更新する工程を備えているタイヤ空気圧低下警報方法。
5. 前記更新手段における基準値の初期化が、前記低下した差動制限トルクにおける判定値の絶対値が第１のしきい値以下に低下した場合に行なわれる請求項４記載のタイヤ空気圧低下警報方法。
6. 前記更新手段における基準値の初期化が、前記右旋回域と左旋回域の判定値の絶対値がほぼ等しく、かつ該判定値の絶対値が第２のしきい値以下である場合に行なわれる請求項４記載のタイヤ空気圧低下警報方法。

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