JP3563187B2

JP3563187B2 - Tire pressure detector

Info

Publication number: JP3563187B2
Application number: JP01225296A
Authority: JP
Inventors: 真和竹市; 育生林
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1996-01-26
Filing date: 1996-01-26
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2016-01-26
Also published as: JPH09203680A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、タイヤ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タイヤ空気圧検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
安価で信頼性の高いタイヤ空気圧検知装置としては、特開平５−１３３８３１号公報に記載されているものがある。この開示例は、タイヤの振動周波数成分を含む信号からタイヤの共振周波数を抽出し、この共振周波数の変化から空気圧を検知するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このタイヤの振動周波数成分を含む信号にはタイヤの共振振動や、路面等からの外乱による振動などが存在する。車両が走行する場合、タイヤの共振振動は約４０Ｈｚ付近に現れ、これを周波数解析（例えばＦＦＴ演算）することで共振周波数が求められ、その結果タイヤ空気圧が検知できる。しかし、前記信号には、路面等からの外乱による振動が多く存在し、前記４０Ｈｚ付近の共振振動の強度と比較すると、路面等からの外乱による振動は無視できない程に大きい。その結果、外乱振動のランダムな信号の影響によって検出精度が低下するという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたものであって、その目的とするところは、路面等からの外乱による影響を排除し、タイヤ空気圧を精度良く検知することができるタイヤ空気圧検知装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
車両が走行する場合、タイヤの共振振動は一般に約４０Ｈｚ付近に現れるが、その共振信号の振動強度は車両毎に所定の車輪速度で最大値を有し、この車輪速度から遠ざかるほど減少傾向を示す。より具体的には、図４に示すように、タイヤを含む振動系の共振振動のパワースペクトル（信号強度）のピーク値は、図中の車輪速度Ｖ０で最大値を呈し、同車輪速度Ｖ０から遠ざかるほど小さくなる。かかる場合、車輪速度Ｖ０から遠ざかり共振振動のパワースペクトルのピーク値が小さくなることは、路面等からの外乱（ノイズ）の影響を受け易いことを意味する。このことから、本発明では、タイヤの共振振動が発生し易い車輪速度帯（例えば、図４のＶα〜Ｖβ）が存在することを見いだし、車輪速度に応じてタイヤの共振振動の信号に対する重み付け量を設定する。
【０００６】
つまり、本発明のタイヤ空気圧検知装置では、車両走行時におけるタイヤの振動周波数成分を検出すると共に、タイヤ振動周波数成分の検出結果を用いて前記タイヤの共振周波数を演算する。さらに、前記演算されたタイヤの共振周波数に基づいて前記タイヤの空気圧を検知する。このとき、タイヤを含む振動系の共振振動のパワースペクトルのピーク値が最大値を呈する車輪速度Ｖ０を中心として、当該車輪速度に近づくほど大きくなる、重み付け量を設定する（重み付け量設定手段）。前記重み付け量設定手段により設定された重み付け量を用いて、その時のタイヤ振動周波数成分の検出結果に対して重み付け演算を実施する（重み付け演算手段）。さらに、前記重み付け量に応じた平均処理にて共振周波数を演算する（共振周波数演算手段）。
【０００７】
上記構成によれば、路面等からの外乱による影響が少ない場合（車輪速度が図４のＶ０付近にある場合）には重み付け量が大きい値に設定され、同じく路面等からの外乱による影響が多い場合（車輪速度が図４のＶ０から遠ざかる場合）には重み付け量が小さい値に設定される。その結果、外乱等のノイズの影響が排除でき、タイヤ空気圧を精度良く検知することが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、この発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。
【０００９】
図１は本実施の形態におけるタイヤ空気圧検知装置の全体構成を示す概略図である。本図に示すように、車両のタイヤ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの回転軸（図示せず）には、各々のタイヤ１ａ〜１ｄに対応する車輪速度センサ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが設けられており、同センサ２ａ〜２ｄはタイヤ１ａ〜１ｄの振動周波数成分を含む信号を出力する。より具体的には、各車輪速度センサ２ａ〜２ｄは、歯車３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ及びピックアップコイル４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄにて構成されている。歯車３ａ〜３ｄは、各タイヤ１ａ〜１ｄの回転軸に同軸に取り付けられており、円盤状の磁性体より成る。ピックアップコイル４ａ〜４ｄは、歯車３ａ〜３ｄ、即ちタイヤ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。
【００１０】
車輪速度センサ２ａ〜２ｄから出力される交流信号は、波形整形回路、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等によりなる公知の電子制御装置（以下、ＥＣＵという）５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６に入力され、表示部６は、各タイヤ１ａ〜１ｄの空気圧の状態を運転者に報知する。この表示部６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１つのタイヤの空気圧が基準値以下になった時に点灯させて、それを警告するようにしてもよい。なお、本実施の形態では、車輪速度センサ２ａ〜２ｄが車両走行時におけるタイヤの振動周波数成分を検出する手段として構成されている。また、ＥＣＵ５により重み付け量設定手段、重み付け演算手段、共振周波数演算手段、重み付け量加算手段及び共振周波数平均値演算手段が構成されている。
【００１１】
図２は、ＥＣＵ５の構成を作用毎に示す機能ブロック図であり、その概要を略述する。図２において、車輪速演算部１１は車輪速度センサ２ａ〜２ｄ（ピックアップコイル３ａ〜３ｄ）から出力された交流信号を波形整形してパルス信号とすると共に、そのパルス間隔及びタイヤ径から車輪速度Ｖ〔ｋｍ／ｈ〕を演算する。なお、車輪速度Ｖは、車両走行方向に対するタイヤの進む速度であって、車体速度（車速）に一致する。
【００１２】
また、周波数解析部１２は、車輪速演算部１１により演算された車輪速度Ｖに対して周波数解析（例えばＦＦＴ演算）を行って各周波数毎の信号強度を演算する。また、４０Ｈｚ付近に現れるタイヤの共振周波数を算出する。重み付け量設定部１３は、複数の重み付け量を予め有しており、車輪速度Ｖに応じて重み付け量を選択的に設定する。空気圧検知部１４は、前記周波数解析部１２により得られたタイヤの共振周波数（或いは、ばね定数）、及び前記重み付け量設定部１３により設定された重み付け量に基づいてタイヤの空気圧を検知する。
【００１３】
次に、上記の如く構成されるタイヤ空気圧検知装置の作用について、ＥＣＵ５の処理動作を中心に詳しく説明する。図３はＥＣＵ５により実行されるタイヤ空気圧判定ルーチンを示すフローチャートである。なお、ＥＣＵ５は各タイヤ１ａ〜１ｄに対して同様の処理を行うため、ここではタイヤ１ａに対する処理のみを示す。
【００１４】
さて、図３のルーチンがスタートすると、ステップ１０１では、車輪速度センサ２ａの検出信号に応じたパルス信号に対し、そのパルス間隔（回転角）をその所要時間で除算すると共にタイヤ径を乗算することにより車輪速度Ｖ〔ｋｍ／ｈ〕を演算する。ステップ１０２では、演算された車輪速度Ｖに対して周波数解析（ＦＦＴ演算）を行って各周波数毎の信号強度を求める。ステップ１０３では、４０Ｈｚ付近に現れるタイヤの共振振動を検出対象とすべく周波数範囲をｆ１〜ｆ２とし、同ｆ１〜ｆ２の範囲内にて共振周波数Ｆｋを求める。
【００１５】
一方、一般にタイヤの共振振動は以下の特徴を有することが、本発明者の実験結果から確認された。即ち、図５に示すように、タイヤの共振振動は主として約４０Ｈｚ付近に現れる。また、車輪速度Ｖの信号強度は図４のように、所定の車輪速度Ｖ０（本実施の形態では、５０ｋｍ／ｈ）でピークとなり、Ｖ０以下又はＶ０以上の車輪速度においては減少傾向を示す。このことから、タイヤの共振振動は車輪速度と相関関係があり、共振振動の発生し易い車輪速度帯（Ｖα〜Ｖβ）が存在することを見い出した。
【００１６】
言い加えれば、タイヤの振動周波数成分を含む信号には、路面等からの外乱による振動成分（ノイズ）も含まれる。このとき、車輪速度ＶがＶα〜Ｖβの車輪速度帯にあれば、共振振動による車輪速度Ｖの信号強度は充分大きいため、路面等からの外乱による振動成分の影響を受けにくい。これに対して、車輪速度ＶがＶα〜Ｖβの車輪速度帯から外れる場合には、共振振動による車輪速度Ｖの信号強度は小さくなるため、路面等からの外乱による振動成分の影響を大きく受けることになる。この時、得られる共振周波数Ｆｋには路面などからの外乱振動によるランダムな信号の影響が大きく反映してしまい、そのため、安定したタイヤの共振振動による周波数が得られにくくなる。
【００１７】
そこで、本実施の形態では、車輪速度ＶがＶα〜Ｖβの車輪速度帯にあるか否かに応じて、共振周波数Ｆｋに対して２種類の重み付け処理を行うこととした。つまり、車輪速度ＶがＶα〜Ｖβの車輪速度帯にあれば、比較的大きな重み付け量Ｊαを設定し、車輪速度ＶがＶα〜Ｖβの車輪速度帯になければ、比較的小さな重み付け量Ｊβを設定することとした（即ち、Ｊα＞Ｊβ）。
【００１８】
図３の処理で示せば、ステップ１０４では、車輪速度ＶがＶα〜Ｖβの車輪速度帯にあるか否かを判別し、以下のステップ１０５〜１０８ではステップ１０４の判別結果に応じた重み付け演算を実施する。即ち、車輪速度ＶがＶα〜Ｖβの車輪速度帯にあれば、ステップ１０４を肯定判別し、ステップ１０５で重み付け量を「Ｊα」とする。また、続くステップ１０６では、重み付け量Ｊαに基づいて前記ステップ１０３で抽出された共振周波数Ｆｋに対して重み付け処理Ｆｋｎ＝Ｆｋ・Ｊαを行う。
【００１９】
車輪速度ＶがＶα〜Ｖβの車輪速度帯になければ、ステップ１０４を否定判別し、ステップ１０７で重み付け量を「Ｊβ」とする（Ｊβ＜Ｊα）。また、続くステップ１０８では、設定された重み付け量Ｊβに基づいて前記ステップ１０３で抽出された共振周波数Ｆｋに対して重み付け処理Ｆｋｎ＝Ｆｋ・Ｊβを行う。このように、重み付け量は車輪速度が変わる度に設定変更される。
【００２０】
重み付け演算の実施後において、ステップ１０９では、これまでに抽出された複数の共振周波数（Ｆｋ１〜Ｆｋｎ）毎に設定した重み付け量（Ｊ１〜Ｊｎ）を全て加算し、それまでの総重み付け量Ｊｔを算出する（Ｊｔ＝Ｊ１＋Ｊ２＋Ｊ３＋・・・＋Ｊｎ）。また、ステップ１１０では、総重み付け量Ｊｔが予め設定しておいた判定量Ｊｒｅｆよりも大きくなったか否かを判別し、総重み付け量Ｊｔが判定量Ｊｒｅｆ以下であればステップ１０１に戻り前述のステップ１０１〜１０９を再度実行する。
【００２１】
総重み付け量Ｊｔが判定量Ｊｒｅｆよりも大きくなると、ステップ１１１に進み、重み付け処理後の共振周波数Ｆｋ１〜Ｆｋｎを平均化処理することにより、所定回数における共振周波数の平均値Ｆｋａｖｅを算出する｛Ｆｋａｖｅ＝（Ｆｋ１＋Ｆｋ２＋Ｆｋ３＋・・・＋Ｆｋｎ）／Ｊｔ｝。
【００２２】
その後、ステップ１１２では、図６に示す共振周波数と空気圧の関係から、前記ステップ１１１で検出した共振周波数Ｆｋａｖｅを基に空気圧Ｐを演算する。また、ステップ１１３では、求められた空気圧Ｐが予め設定された許容下限値Ｐｄ以下であるか否かを判別し、空気圧Ｐが許容下限値Ｐｄ以下であればステップ１１４に進み、表示部６より運転者に警報表示を行わせる。
【００２３】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下に示す効果が得られる。
（ａ）路面等からの外乱による影響が少ない場合（車輪速度が図４のＶ０付近にある場合）には重み付け量を比較的大きい値「Ｊα」に設定し、同じく路面等からの外乱による影響が多い場合（車輪速度が図４のＶ０から遠ざかる場合）には重み付け量を比較的小さい値「Ｊβ」に設定するようにした。そして、前記重み付け量をその時の共振周波数に乗算して重み付け演算を行うようにした。その結果、外乱等のノイズの影響が排除でき、タイヤ空気圧を精度良く検知することが可能となる。
【００２４】
（ｂ）本実施の形態では、タイヤを含む振動系の共振振動のパワースペクトルのピーク値が最大値を呈する車輪速度Ｖ０を中心として複数の車輪速度帯（Ｖα〜Ｖβ）を設けると共に、同車輪速度帯とそれ以外とで２種類の重み付け量を用意し、その時の車輪速度に応じた重み付け量を選定するようにした。かかる場合、車輪速度が前記車輪速度帯（Ｖα〜Ｖβ）にあるか否かに応じて重み付け量を変更することにより、高精度なタイヤ空気圧検知をより簡易的な手法にて実現できる。
【００２５】
（ｃ）さらに、本実施の形態では、重み付け量を逐次加算し、その総和を用いてタイヤの共振周波数の平均値を演算した。そして、共振周波数の平均値からタイヤの空気圧を演算するようにした。この場合、重み付け演算を行わない場合に比べて、タイヤ空気圧の演算精度が高められる。
【００２６】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。但し、本実施の形態の構成において、上述した第１の実施の形態と同等であるものについてはその説明を省略する。そして、以下には第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００２７】
上記第１の実施の形態では、抽出された共振周波数に対して重み付け処理を行っていたが、本第２の実施の形態では、周波数解析により得られる周波数特性の波形に対して重み付け処理を実施する。以下、本実施の形態におけるタイヤ空気圧判定処理を図７のフローチャートに従って説明する。
【００２８】
さて、図７のルーチンがスタートすると、ステップ２０１では車輪速度Ｖ〔ｋｍ／ｈ〕を演算し、続くステップ２０２では、演算された車輪速度Ｖに対して周波数解析（ＦＦＴ演算）を行って各周波数毎の信号強度を求める。ステップ２０３では、ｆ１〜ｆ２の周波数範囲内にて共振周波数を抽出する以前の周波数特性波形Ｗｋを求める。
【００２９】
その後、ステップ２０４では、車輪速度ＶがＶα〜Ｖβの車輪速度帯にあるか否かを判別し、以下のステップ２０５〜２０８ではステップ２０４の判別結果に応じた重み付け演算を実施する。即ち、車輪速度ＶがＶα〜Ｖβの車輪速度帯にあれば、ステップ２０４を肯定判別し、ステップ２０５で重み付け量を「Ｊα」とする。また、続くステップ２０６では、重み付け量Ｊαに基づいて前記ステップ２０３で抽出された周波数特性波形Ｗｋに対して重み付け処理Ｗｋｎ＝Ｗｋ・Ｊαを行う。車輪速度ＶがＶα〜Ｖβの車輪速度帯になければ、ステップ２０４を否定判別し、ステップ２０７で重み付け量を「Ｊβ」とする（但し、Ｊβ＜Ｊα）。また、続くステップ２０８では、設定された重み付け量Ｊβに基づいて前記ステップ２０３で抽出された周波数特性波形Ｗｋに対して重み付け処理Ｗｋｎ＝Ｗｋ・Ｊβを行う。
【００３０】
重み付け演算後において、ステップ２０９では、これまでに抽出された複数の周波数特性波形（Ｗｋ１〜Ｗｋｎ）毎に設定した重み付け量（Ｊ１〜Ｊｎ）を全て加算し、それまでの総重み付け量Ｊｔを算出する（Ｊｔ＝Ｊ１＋Ｊ２＋Ｊ３＋・・・＋Ｊｎ）。また、ステップ２１０では、総重み付け量Ｊｔが予め設定しておいた判定量Ｊｒｅｆよりも大きくなったか否かを判別し、総重み付け量Ｊｔが判定量Ｊｒｅｆ以下であればステップ２０１に戻り前述のステップ２０１〜２０９を再度実行する。
【００３１】
総重み付け量Ｊｔが判定量Ｊｒｅｆよりも大きくなると、ステップ２１１に進み、重み付け処理後の周波数特性波形Ｗｋ１〜Ｗｋｎを平均処理することにより、所定回数における平均周波数特性波形Ｗｋａｖｅを算出する｛Ｗｋａｖｅ＝（Ｗｋ１＋Ｗｋ２＋Ｗｋ３＋・・・＋Ｗｋｎ）／Ｊｔ｝。なお、前記ステップ２０６，２０８の重み付け処理、及びステップ２１１の平均周波数特性波形の算出処理に関する処理内容は図８に示す通りである。
【００３２】
その後、ステップ２１２では、平均周波数特性波形Ｗｋａｖｅから平均共振周波数Ｆｋａｖｅを抽出し、続くステップ２１３では、図６に示す関係から平均共振周波数Ｆｋａｖｅを基に空気圧Ｐを演算する。また、ステップ２１４では、空気圧Ｐが予め設定された許容下限値Ｐｄ以下であるか否かを判別し、空気圧Ｐが許容下限値Ｐｄ以下であればステップ２１５に進み、表示部６より運転者に警報表示を行わせる。
【００３３】
以上第２の実施の形態においても、前記第１の実施の形態と同様の作用・効果を得ることができ、結果として路面等からの外乱による影響を排除し、タイヤ空気圧を精度良く検知することができる。
【００３４】
（第３の実施の形態）
以下、第３の実施の形態について、前述の第１，第２の実施の形態との相違点を中心に説明する。上記第１，第２の実施の形態では、車輪速度ＶがＶα〜Ｖβの車輪速度帯にある場合には重み付け量を「Ｊα」、車輪速度ＶがＶα〜Ｖβの車輪速度帯にない場合には重み付け量を「Ｊβ」とし、２種類の重み付け量を設定していたが、本第３の実施の形態では、その時々の車輪速度毎に応じてその度に異なる重み付け量を設定する。以下、図９に示すフローチャートを用いて本実施の形態の空気圧判定処理を説明する。
【００３５】
要するに、図９のルーチンは、第１の実施の形態における図３のステップ１０４〜１０８をステップ３０１，３０２に置き換えたことが相違する。即ち、図９のステップ３０１では、図１０に示す車輪速度と重み付け量の関係を用いて、その時の車輪速度Ｖに対応した重み付け量Ｊを設定する。ここで、図１０では、タイヤを含む振動系の共振振動のパワースペクトルが最大値を呈する車輪速度Ｖ０を中心として、当該車輪速度Ｖ０にて最大の重み付け量（Ｊ＝１）が設定されている。また、車輪速度Ｖ０から遠ざかるほど、重み付け量が小さくなるように設定されている。
【００３６】
そして、続くステップ３０２では、ステップ１０３で抽出された共振周波数Ｆｋに対して重み付け処理Ｆｋｎ＝Ｆｋ・Ｊを行う。他の処理は既述したため省略する。
【００３７】
本第３の実施の形態においても、前記第１，第２の実施の形態と同様に、路面等からの外乱による影響を排除し、タイヤ空気圧を精度良く検知することができる。特に、本実施の形態では、重み付け量が精密に求められ、タイヤ空気圧の検知精度をより高めることが可能となる。
【００３８】
なお、本発明は上記実施の形態の他に次の様態にて具体化できる。
（１）上記第１，第２の実施の形態では、車輪速度に応じて２種類の重み付け量を設定したが、これを変更してもよい。例えば前記図４のＶα〜Ｖβの車輪速度帯において、それよりも幅の狭い車輪速度Ｖ０を中心とするＶγ１〜Ｖγ２の車輪速度帯を設ける（図１１参照）。そして、各々の車輪速度帯に応じて３種類の重み付け量を設定する。つまり、車輪速度ＶがＶγ１〜Ｖγ２の車輪速度帯にある場合は、最も大きい重み付け量Ｊα’を与え、車輪速度ＶがＶα〜Ｖγ１又はＶγ２〜Ｖβの車輪速度帯にある場合は、中間の重み付け量Ｊβ’を与え、車輪速度ＶがＶα以下又はＶβ以上の車輪速度帯にある場合は、最も小さい重み付け量Ｊγ’を与える（即ち、Ｊα’＞Ｊβ’＞Ｊγ’）。かかる場合、より細かく重み付け量を設定することで、共振周波数の検出精度が向上する。他に４種類以上の車輪速度帯を設け、各々に異なる重み付け量を設定するようにしてもよい。
【００３９】
（２）上記各実施の形態では、車輪速度センサ２ａ〜２ｄの検出結果から車輪速度（＝車体速度〔ｋｍ／ｈ〕）を求め、同車輪速度に応じて重み付け量を設定するようにしたが、これを変更してもよい。例えば、タイヤ１ａ〜１ｄの回転速度〔ｄｅｇ／単位時間〕を求め、同回転速度に応じて重み付け量を設定するようにしてもよい。かかる場合、前記図４の横軸がタイヤの回転速度となり、共振振動のパワースペクトルのピーク値が最大値となる回転速度を基準に重み付け量が設定される。
【００４０】
（３）上記各実施の形態では、重み付け量の値を特に指定しなかったが、例えば「Ｊα＝１．０、Ｊβ＝０」のように重み付け量を設定すれば、ノイズ成分の少ないデータ、即ち車輪速度帯Ｖα〜Ｖβの共振周波数データのみを用いて平均共振周波数Ｆｋａｖｅを算出することができる。
【００４１】
（４）本発明におけるパワースペクトルとは、振動周波数成分の信号強度を示すためのものであって、それと同意に用いられる他の信号強度（エネルギスペクトルやインテンシティスペクラル等）を用いても上記実施の形態と同等の作用・効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態におけるタイヤ空気圧検知装置の概要を示す構成図。
【図２】ＥＣＵの構成を作用毎に示す機能ブロック図。
【図３】第１の実施の形態におけるタイヤ空気圧判定ルーチンを示すフローチャート。
【図４】共振振動のパワースペクトルピークを車輪速度に対応させて示す線図。
【図５】車輪速度のパワースペクトルと周波数との関係を示す波形図。
【図６】共振周波数とタイヤ空気圧との関係を示す線図。
【図７】第２の実施の形態におけるタイヤ空気圧判定ルーチンを示すフローチャート。
【図８】周波数特性波形の重み付け処理を説明するための波形図。
【図９】第３の実施の形態におけるタイヤ空気圧判定ルーチンを示すフローチャート。
【図１０】第３の実施の形態における重み付け量と車輪速度との関係を示す線図。
【図１１】共振振動のパワースペクトルピークを車輪速度に対応させて示す線図。
【符号の説明】
１ａ〜１ｄ…タイヤ、２ａ〜２ｄ…車輪速度センサ、５…重み付け量設定手段，重み付け演算手段，共振周波数演算手段，重み付け量加算手段，共振周波数平均値演算手段としてのＥＣＵ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a tire pressure detecting device that detects a state of a tire pressure based on a resonance frequency of the tire.
[0002]
[Prior art]
An inexpensive and highly reliable tire pressure detecting device is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-133831. In the disclosed example, a tire resonance frequency is extracted from a signal including a tire vibration frequency component, and air pressure is detected from a change in the resonance frequency.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The signal containing the vibration frequency component of the tire includes resonance vibration of the tire and vibration due to disturbance from a road surface or the like. When the vehicle travels, the resonance vibration of the tire appears at about 40 Hz, and the resonance frequency is obtained by performing frequency analysis (for example, FFT operation) on the resonance vibration. As a result, the tire pressure can be detected. However, the signal contains a large amount of vibration due to disturbance from the road surface or the like, and the vibration due to disturbance from the road surface or the like is so large that it cannot be ignored compared to the intensity of the resonance vibration at around 40 Hz. As a result, there is a problem that the detection accuracy is reduced due to the influence of random signals of disturbance vibration.
[0004]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to eliminate the influence of disturbance from a road surface or the like and to provide a tire pressure detection device capable of accurately detecting tire pressure. To provide.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
When a vehicle is running, the resonance vibration of the tire generally appears around 40 Hz, but the vibration intensity of the resonance signal has a maximum value at a predetermined wheel speed for each vehicle, and shows a decreasing tendency as the distance from the wheel speed increases. . More specifically, as shown in FIG. 4, the peak value of the power spectrum (signal intensity) of the resonance vibration of the vibration system including the tire exhibits a maximum value at the wheel speed V0 in the figure, The further away, the smaller. In such a case, a decrease in the peak value of the power spectrum of the resonance vibration away from the wheel speed V0 means that the vehicle is easily affected by disturbance (noise) from a road surface or the like. From this, the present invention finds that there is a wheel speed band (for example, Vα to Vβ in FIG. 4) in which resonance vibration of the tire is likely to occur, and weights the signal of the resonance vibration of the tire according to the wheel speed. Set.
[0006]
That is, the tire pressure detection device of the present invention detects the vibration frequency component of the tire when the vehicle is running, and calculates the resonance frequency of the tire using the detection result of the tire vibration frequency component. Further, the tire pressure is detected based on the calculated tire resonance frequency. At this time, a weighting amount is set such that the peak value of the power spectrum of the resonance vibration of the vibration system including the tire has a maximum value, and the weighting amount increases as the wheel speed approaches the wheel speed V0 (weighting amount setting means). Using the weighting amount set by the weighting amount setting means, a weighting calculation is performed on the detection result of the tire vibration frequency component at that time (weighting calculation means). Further, a resonance frequency is calculated by an averaging process according to the weighting amount (resonance frequency calculation means).
[0007]
According to the above configuration, when the influence of disturbance from the road surface or the like is small (when the wheel speed is near V0 in FIG. 4), the weighting amount is set to a large value, and similarly, the influence of disturbance from the road surface or the like is large. In this case (when the wheel speed moves away from V0 in FIG. 4), the weighting amount is set to a small value. As a result, the influence of noise such as disturbance can be eliminated, and the tire pressure can be accurately detected.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(First Embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0009]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of the tire pressure detecting device according to the present embodiment. As shown in the figure, wheel rotation sensors 2a, 2b, 2c, 2d corresponding to the respective tires 1a to 1d are provided on the rotation axes (not shown) of the tires 1a, 1b, 1c, 1d of the vehicle. The sensors 2a to 2d output signals including vibration frequency components of the tires 1a to 1d. More specifically, each of the wheel speed sensors 2a to 2d includes gears 3a, 3b, 3c, 3d and pickup coils 4a, 4b, 4c, 4d. The gears 3a to 3d are coaxially attached to the rotation axes of the tires 1a to 1d, and are made of a disk-shaped magnetic material. The pickup coils 4a to 4d output AC signals having a cycle corresponding to the rotation speed of the gears 3a to 3d, that is, the tires 1a to 1d.
[0010]
AC signals output from the wheel speed sensors 2a to 2d are input to a known electronic control unit (hereinafter referred to as an ECU) 5 including a waveform shaping circuit, a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and are subjected to a predetermined signal processing including waveform shaping. Is performed. This signal processing result is input to the display unit 6, and the display unit 6 notifies the driver of the state of the air pressure of each of the tires 1a to 1d. The display unit 6 may independently display the state of the air pressure of each of the tires 1a to 1d, or may be provided with one warning lamp and turned on when the air pressure of any one of the tires becomes lower than a reference value. May be warned. In the present embodiment, the wheel speed sensors 2a to 2d are configured as means for detecting a vibration frequency component of a tire when the vehicle is running. Further, the ECU 5 constitutes weighting amount setting means, weighting calculating means, resonance frequency calculating means, weighting amount adding means and resonance frequency average value calculating means.
[0011]
FIG. 2 is a functional block diagram showing the configuration of the ECU 5 for each operation, and its outline will be briefly described. In FIG. 2, a wheel speed calculation unit 11 shapes the waveform of an AC signal output from the wheel speed sensors 2a to 2d (pickup coils 3a to 3d) into a pulse signal, and calculates a wheel speed V based on a pulse interval and a tire diameter. [Km / h] is calculated. Note that the wheel speed V is the speed at which the tire advances in the vehicle running direction, and matches the vehicle speed (vehicle speed).
[0012]
Further, the frequency analysis unit 12 performs frequency analysis (for example, FFT calculation) on the wheel speed V calculated by the wheel speed calculation unit 11 to calculate a signal strength for each frequency. In addition, the resonance frequency of the tire that appears around 40 Hz is calculated. The weighting amount setting unit 13 has a plurality of weighting amounts in advance, and selectively sets the weighting amount according to the wheel speed V. The air pressure detection unit 14 detects the tire air pressure based on the tire resonance frequency (or spring constant) obtained by the frequency analysis unit 12 and the weight set by the weight setting unit 13.
[0013]
Next, the operation of the tire pressure detecting device configured as described above will be described in detail focusing on the processing operation of the ECU 5. FIG. 3 is a flowchart showing a tire pressure determination routine executed by the ECU 5. Since the ECU 5 performs the same processing for each of the tires 1a to 1d, only the processing for the tire 1a is shown here.
[0014]
When the routine shown in FIG. 3 starts, in step 101, the pulse interval (rotation angle) of the pulse signal corresponding to the detection signal of the wheel speed sensor 2a is divided by the required time and multiplied by the tire diameter. To calculate the wheel speed V [km / h]. In step 102, a frequency analysis (FFT calculation) is performed on the calculated wheel speed V to obtain a signal strength for each frequency. In step 103, the frequency range is set to f1 to f2 in order to detect the resonance vibration of the tire appearing in the vicinity of 40 Hz, and the resonance frequency Fk is obtained within the range of f1 to f2.
[0015]
On the other hand, it was confirmed from the experimental results of the present inventors that the resonance vibration of the tire generally has the following characteristics. That is, as shown in FIG. 5, the resonance vibration of the tire mainly appears at about 40 Hz. Further, as shown in FIG. 4, the signal intensity of the wheel speed V peaks at a predetermined wheel speed V0 (50 km / h in the present embodiment) and shows a decreasing tendency at a wheel speed equal to or lower than V0 or equal to or higher than V0. From this, it has been found that the resonance vibration of the tire has a correlation with the wheel speed, and there is a wheel speed band (Vα to Vβ) where resonance vibration is easily generated.
[0016]
In addition, the signal including the vibration frequency component of the tire also includes a vibration component (noise) due to disturbance from a road surface or the like. At this time, if the wheel speed V is in the wheel speed range of Vα to Vβ, the signal intensity of the wheel speed V due to the resonance vibration is sufficiently large, so that it is hardly affected by a vibration component due to disturbance from a road surface or the like. On the other hand, when the wheel speed V deviates from the wheel speed range of Vα to Vβ, the signal intensity of the wheel speed V due to the resonance vibration becomes small, so that it is greatly affected by the vibration component due to disturbance from the road surface or the like. become. At this time, the obtained resonance frequency Fk largely reflects the influence of a random signal due to disturbance vibration from a road surface or the like. Therefore, it is difficult to obtain a stable frequency due to resonance vibration of the tire.
[0017]
Therefore, in the present embodiment, two types of weighting processing are performed on the resonance frequency Fk depending on whether the wheel speed V is in the wheel speed range of Vα to Vβ. That is, if the wheel speed V is in the wheel speed band of Vα to Vβ, a relatively large weighting amount Jα is set. If the wheel speed V is not in the wheel speed band of Vα to Vβ, a relatively small weighting amount Jβ is set. (That is, Jα> Jβ).
[0018]
In the process of FIG. 3, in step 104, it is determined whether or not the wheel speed V is in the wheel speed range of Vα to Vβ. In steps 105 to 108, weighting calculation according to the determination result in step 104 is performed. carry out. That is, if the wheel speed V is in the wheel speed range of Vα to Vβ, the determination in step 104 is affirmative, and the weighting amount is set to “Jα” in step 105. In the subsequent step 106, weighting processing Fkn = Fk · Jα is performed on the resonance frequency Fk extracted in step 103 based on the weighting amount Jα.
[0019]
If the wheel speed V is not in the wheel speed range of Vα to Vβ, a negative determination is made in step 104 and the weighting amount is set to “Jβ” in step 107 (Jβ <Jα). In the subsequent step 108, weighting processing Fkn = Fk · Jβ is performed on the resonance frequency Fk extracted in step 103 based on the set weighting amount Jβ. Thus, the weighting amount is changed every time the wheel speed changes.
[0020]
After the weighting calculation is performed, in step 109, all the weighting amounts (J1 to Jn) set for each of the plurality of resonance frequencies (Fk1 to Fkn) extracted so far are added, and the total weighting amount Jt up to that time is added. Calculated (Jt = J1 + J2 + J3 +... + Jn). In step 110, it is determined whether or not the total weight Jt has become larger than a preset determination amount Jref. If the total weight Jt is equal to or less than the determination amount Jref, the process returns to step 101 and returns to step 101. Steps 101 to 109 are executed again.
[0021]
If the total weight Jt is larger than the determination amount Jref, the process proceeds to step 111, where the resonance frequencies Fk1 to Fkn after the weighting process are averaged to calculate an average value Fkave of the resonance frequencies at a predetermined number of times. (Fk1 + Fk2 + Fk3 +... + Fkn) / Jt}.
[0022]
Thereafter, in step 112, the air pressure P is calculated based on the resonance frequency Fkave detected in step 111 from the relationship between the resonance frequency and the air pressure shown in FIG. In step 113, it is determined whether or not the obtained air pressure P is equal to or lower than a preset allowable lower limit value Pd. If the air pressure P is equal to or lower than the allowable lower limit value Pd, the process proceeds to step 114, and the display unit 6 Cause the driver to display an alarm.
[0023]
According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(A) When the influence of disturbance from the road surface or the like is small (when the wheel speed is near V0 in FIG. 4), the weighting amount is set to a relatively large value “Jα”, and the influence of the disturbance from the road surface or the like is also used. When there is a large amount (when the wheel speed moves away from V0 in FIG. 4), the weighting amount is set to a relatively small value “Jβ”. Then, a weighting operation is performed by multiplying the resonance frequency at that time by the weighting amount. As a result, the influence of noise such as disturbance can be eliminated, and the tire pressure can be accurately detected.
[0024]
(B) In the present embodiment, a plurality of wheel speed bands (Vα to Vβ) are provided around the wheel speed V0 at which the peak value of the power spectrum of the resonance vibration of the vibration system including the tire exhibits the maximum value. Two kinds of weights are prepared for the speed zone and the other, and the weights according to the wheel speed at that time are selected. In such a case, by changing the weighting amount according to whether or not the wheel speed is in the wheel speed band (Vα to Vβ), highly accurate tire pressure detection can be realized by a simpler method.
[0025]
(C) Further, in the present embodiment, the weighting amounts are sequentially added, and the average value of the tire resonance frequencies is calculated using the sum. Then, the tire pressure is calculated from the average value of the resonance frequencies. In this case, the calculation accuracy of the tire air pressure is improved as compared with the case where the weighting calculation is not performed.
[0026]
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. However, in the configuration of the present embodiment, the description of the same components as those of the above-described first embodiment will be omitted. The following description focuses on the differences from the first embodiment.
[0027]
In the first embodiment, the weighting process is performed on the extracted resonance frequency. In the second embodiment, the weighting process is performed on the frequency characteristic waveform obtained by the frequency analysis. I do. Hereinafter, the tire pressure determination process in the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0028]
When the routine shown in FIG. 7 starts, a wheel speed V [km / h] is calculated in step 201. In a subsequent step 202, a frequency analysis (FFT calculation) is performed on the calculated wheel speed V to calculate each frequency. Find the signal strength for each. In step 203, the frequency characteristic waveform Wk before the resonance frequency is extracted within the frequency range of f1 to f2 is obtained.
[0029]
Thereafter, in step 204, it is determined whether or not the wheel speed V is in the wheel speed range of Vα to Vβ, and in steps 205 to 208 described below, a weighting calculation is performed according to the determination result of step 204. That is, if the wheel speed V is in the wheel speed range of Vα to Vβ, a positive determination is made in step 204 and the weighting amount is set to “Jα” in step 205. In the subsequent step 206, weighting processing Wkn = Wk · Jα is performed on the frequency characteristic waveform Wk extracted in step 203 based on the weighting amount Jα. If the wheel speed V is not in the wheel speed range of Vα to Vβ, a negative determination is made in step 204 and the weighting amount is set to “Jβ” in step 207 (however, Jβ <Jα). In the following step 208, weighting processing Wkn = Wk · Jβ is performed on the frequency characteristic waveform Wk extracted in step 203 based on the set weighting amount Jβ.
[0030]
After the weighting calculation, in step 209, all the weighting amounts (J1 to Jn) set for each of the plurality of frequency characteristic waveforms (Wk1 to Wkn) extracted so far are added, and the total weighting amount Jt up to that is calculated. (Jt = J1 + J2 + J3 +... + Jn). In step 210, it is determined whether or not the total weight Jt is larger than a predetermined determination amount Jref. If the total weight Jt is equal to or less than the determination amount Jref, the process returns to step 201 and returns to the above-described step 201. Steps 201 to 209 are executed again.
[0031]
When the total weighting amount Jt is larger than the determination amount Jref, the process proceeds to step 211, where the frequency characteristic waveforms Wk1 to Wkn after the weighting processing are averaged to calculate an average frequency characteristic waveform Wkave for a predetermined number of times ｛Wkave = ( Wk1 + Wk2 + Wk3 +... + Wkn) / Jt}. The contents of the weighting processing in steps 206 and 208 and the calculation processing of the average frequency characteristic waveform in step 211 are as shown in FIG.
[0032]
Then, in step 212, the average resonance frequency Fkave is extracted from the average frequency characteristic waveform Wkave, and in the following step 213, the air pressure P is calculated based on the average resonance frequency Fkave from the relationship shown in FIG. In step 214, it is determined whether or not the air pressure P is equal to or lower than a preset allowable lower limit value Pd. If the air pressure P is equal to or lower than the allowable lower limit value Pd, the process proceeds to step 215, and the display unit 6 informs the driver. Make an alarm display.
[0033]
As described above, also in the second embodiment, the same operation and effect as those in the first embodiment can be obtained, and as a result, the influence of disturbance from the road surface or the like can be eliminated, and the tire pressure can be accurately detected. Can be.
[0034]
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described focusing on differences from the above-described first and second embodiments. In the first and second embodiments, when the wheel speed V is in the wheel speed band of Vα to Vβ, the weighting amount is “Jα”, and when the wheel speed V is not in the wheel speed band of Vα to Vβ, Sets the weighting amount to “Jβ” and sets two types of weighting amounts. In the third embodiment, different weighting amounts are set each time according to each wheel speed. Hereinafter, the air pressure determination process of the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
[0035]
In short, the routine shown in FIG. 9 is different from the first embodiment in that steps 104 to 108 in FIG. That is, in step 301 of FIG. 9, the weighting amount J corresponding to the wheel speed V at that time is set using the relationship between the wheel speed and the weighting amount shown in FIG. Here, in FIG. 10, the maximum weighting amount (J = 1) is set at the wheel speed V0, centering on the wheel speed V0 at which the power spectrum of the resonance vibration of the vibration system including the tire exhibits the maximum value. . Further, the weighting amount is set to decrease as the distance from the wheel speed V0 increases.
[0036]
Then, in the subsequent step 302, weighting processing Fkn = Fk · J is performed on the resonance frequency Fk extracted in step 103. The other processing has already been described and thus will not be described.
[0037]
Also in the third embodiment, similarly to the first and second embodiments, it is possible to exclude the influence of disturbance from the road surface or the like and accurately detect the tire air pressure. In particular, in the present embodiment, the weighting amount is precisely obtained, and the detection accuracy of the tire air pressure can be further improved.
[0038]
The present invention can be embodied in the following modes in addition to the above embodiment.
(1) In the first and second embodiments, two types of weights are set according to the wheel speeds, but these may be changed. For example, in the wheel speed range of Vα to Vβ in FIG. 4, a wheel speed band of Vγ1 to Vγ2 centered on a wheel speed V0 having a smaller width is provided (see FIG. 11). Then, three types of weights are set according to the respective wheel speed bands. That is, when the wheel speed V is in the wheel speed band of Vγ1 to Vγ2, the largest weighting amount Jα ′ is given, and when the wheel speed V is in the wheel speed band of Vα to Vγ1 or Vγ2 to Vβ, the intermediate weighting is applied. When the wheel speed V is in the wheel speed range equal to or lower than Vα or equal to or higher than Vβ, the smallest weight Jγ ′ is provided (that is, Jα ′> Jβ ′> Jγ ′). In such a case, by setting the weight more finely, the detection accuracy of the resonance frequency is improved. In addition, four or more types of wheel speed zones may be provided, and different weights may be set for each.
[0039]
(2) In the above embodiments, the wheel speed (= vehicle speed [km / h]) is obtained from the detection results of the wheel speed sensors 2a to 2d, and the weighting amount is set according to the wheel speed. This may be changed. For example, the rotation speed [deg / unit time] of the tires 1a to 1d may be obtained, and the weighting amount may be set according to the rotation speed. In such a case, the horizontal axis in FIG. 4 indicates the rotation speed of the tire, and the weighting amount is set based on the rotation speed at which the peak value of the power spectrum of the resonance vibration becomes the maximum value.
[0040]
(3) In the above embodiments, the value of the weighting amount is not particularly specified. However, if the weighting amount is set as, for example, “Jα = 1.0, Jβ = 0”, data having a small noise component can be obtained. That is, the average resonance frequency Fkave can be calculated using only the resonance frequency data of the wheel speed bands Vα to Vβ.
[0041]
(4) The power spectrum in the present invention is for indicating the signal strength of the vibration frequency component, and the above-mentioned power spectrum is used even when another signal strength (energy spectrum, intensity spectrum, etc.) used in agreement with the power spectrum is used. The same operation and effect as in the embodiment can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an outline of a tire pressure detection device according to an embodiment of the invention.
FIG. 2 is a functional block diagram showing a configuration of an ECU for each operation.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a tire air pressure determination routine according to the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a power spectrum peak of resonance vibration corresponding to a wheel speed.
FIG. 5 is a waveform diagram showing a relationship between a power spectrum of a wheel speed and a frequency.
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a resonance frequency and a tire pressure.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a tire air pressure determination routine according to the second embodiment.
FIG. 8 is a waveform chart for explaining weighting processing of a frequency characteristic waveform.
FIG. 9 is a flowchart illustrating a tire pressure determination routine according to a third embodiment.
FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between weighting amounts and wheel speeds according to a third embodiment.
FIG. 11 is a diagram showing a power spectrum peak of resonance vibration corresponding to a wheel speed.
[Explanation of symbols]
1a to 1d: tires, 2a to 2d: wheel speed sensors, 5: weighting amount setting means, weighting calculation means, resonance frequency calculation means, weighting amount addition means, ECU as resonance frequency average value calculation means.

Claims

While detecting the vibration frequency component of the tire when the vehicle is traveling, the resonance frequency of the tire is calculated using the detection result of the tire vibration frequency component, and further, the air pressure of the tire is calculated based on the calculated resonance frequency of the tire. A tire pressure detection device for detecting
Weighting amount setting means for setting a weighting amount, which increases as the wheel speed approaches the wheel speed where the peak value of the power spectrum of the resonance vibration of the vibration system including the tire exhibits the maximum value, and approaches the wheel speed.
Using a weighting amount set by the weighting amount setting means, weighting calculating means for performing a weighting calculation on the detection result of the tire vibration frequency component at that time,
A tire frequency detecting device comprising: a resonance frequency calculating means for calculating a resonance frequency by an averaging process according to the weighting amount.

A plurality of wheel speed bands are provided around the wheel speed at which the peak value of the power spectrum of the resonance vibration of the vibration system including the tire exhibits the maximum value, and a weighting amount is set in advance for each wheel speed band, and the weighting is performed. The tire pressure detecting device according to claim 1, wherein the amount setting means selects a weighting amount of the wheel speed band according to the wheel speed at that time.

Weighting amount adding means for sequentially adding the weighting amount,
The tire pressure detecting device according to claim 1 or 2, further comprising: resonance frequency average value calculating means for calculating an average value of the resonance frequency of the tire using the addition result when the result of adding the weight amount reaches a predetermined value. .