JP3626076B2 - タイヤ空気圧低下警報装置および方法 - Google Patents
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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、コーナリング補正を正確に行ない、タイヤ減圧の検出精度を向上させ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】
従来のタイヤの空気圧の低下を検出する装置（ＤＷＳシステム）は、４つのＡＢＳ車輪速センサの情報から、タイヤの減圧判定を行なっている。車が曲がるとき、横方向加速度が働くために荷重が外側へ移動する。このとき、縦荷重およびスリップ率が左右のタイヤで異なるため、減圧判定ができなくなる。それを防ぐために、従来のＤＷＳでは、従動輪（ＦＦ車の場合は後輪であり、ＦＲ車の場合は前輪である）の内輪と外輪の車輪速比からコーナリング半径（旋回半径）を求め、この値から荷重移動に伴う縦荷重変化量およびスリップ率変化量を計算してコーナリング補正を行なっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、もし従動輪にタイヤ減圧が生じた場合、従動輪の左右の回転差が生じるが、この回転差がタイヤ減圧によるものなのか、コーナリングによるものなのかが、すぐには区別することができない。コーナリングの場合は、一般道では普通、コーナーが数十秒以上続くことはあまりないため、約１分間の従動輪と駆動輪の左右輪比をとり、両者の差がある値をこえたときには、従動輪にタイヤ減圧が生じたと判定している。
【０００４】
したがって、このタイヤの減圧判定の場合、コーナリングによる回転差か減圧による回転差かの判定に１分ほどの時間を要することになる。また、極希ではあるが、縦荷重およびスリップ率によってこの判定がうまくできず、タイヤが減圧しているのにコーナリングによる回転差と判定したり、逆にコーナリング走行しているのにタイヤ減圧と判定したために、誤報が発生したりする惧れがある。
【０００５】
本発明は、叙上の事情に鑑み、コーナリング補正を正確に行ない、タイヤ減圧の検出精度を向上させ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。
【０００６】
【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、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、舵角を検知する舵角検知手段と、前記各タイヤの回転情報および舵角を記憶するメモリ手段と、前記タイヤの回転情報から旋回半径を演算する旋回半径演算処理手段と、前記各タイヤの回転情報から判定値を演算する判定値演算処理手段と、前記回転情報から得られた旋回半径により車両走行状態が旋回状態であるのに、前記舵角検知手段により直進状態であると判断された場合、前記旋回半径を補正する補正手段と、該補正手段により得られた旋回半径の逆数の補正係数がしきい値以上である場合は、タイヤが減圧していると判定する減圧判定手段とを備え、前記旋回半径の逆数の補正係数が所定時間の積算値であり、前記判定値を一定時間の平均値をとってさらに移動平均することを特徴とする。
【０００８】
さらに本発明のタイヤ空気圧低下警報方法は、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、舵角を検知する工程と、前記各タイヤの回転情報および舵角を記憶する工程と、前記タイヤの回転情報から旋回半径の逆数を演算する工程と、前記各タイヤの回転情報から判定値を演算する工程と、コーナリングによる減圧の判定値の補正を行なう際に、前記回転情報から得られた旋回半径により車両走行状態が旋回状態であるのに、前記舵角により直進状態であると判断された場合、前記旋回半径を補正する工程と、該補正する工程により得られた旋回半径の逆数の補正係数がしきい値以上である場合は、タイヤが減圧していると判定する工程とを含み、前記旋回半径の逆数の補正係数が所定時間の積算値であり、前記判定値を一定時間の平均値をとってさらに移動平均することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
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。
【００１１】
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は判定値（ＤＥＬ）の補正を示す図、図４は本発明のフローチャート、図５は本発明の他のフローチャートである。
【００１２】
図１に示すように、本発明の一実施の形態にかかわるタイヤの空気圧低下警報装置は、たとえば４輪車両に備えられた４つのタイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲ（Ｗｉ、ｉ＝１〜４、１：前左タイヤ、２：前右タイヤ、３：後左タイヤ、４：後右タイヤ）の空気圧が低下しているか否かを検出するもので、各タイヤＷｉにそれぞれ関連して設けられた通常の回転情報検知手段１を備えるとともに、車輪の舵角を検出する舵角検知手段Ｓを備えている。
【００１３】
前記回転情報検知手段１としては、電磁ピックアップなどを用いて回転パルスを発生させてパルスの数から車輪速度（回転速度）を測定する車輪速センサまたはダイナモのように回転を利用して発電を行ない、この電圧から車輪速度を測定するものを含む角速度センサなどを用いることができる。また舵角検知手段Ｓとしては、通常の舵角センサなどを用いることができる。前記回転情報検知手段１および舵角検知手段の出力はＡＢＳなどの制御ユニット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Ｗｉ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。
【００１４】
制御ユニット２は、図２に示されるように、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。本実施の形態における旋回半径演算処理手段、判定値検算手段および旋回半径補正手段は、前記制御ユニット２に含まれている。
【００１５】
前記回転情報検知手段１では、タイヤＷｉの回転数に対応したパルス信号（以下、車輪速パルスという）が出力される。またＣＰＵ２ｂでは、回転情報検知手段１から出力された車輪速パルスに基づき、所定のサンプリング周期ΔＴ（ｓｅｃ）、たとえばΔＴ＝１秒ごとに各タイヤＷｉの回転角速度Ｆｉが算出される。
【００１６】
ここで、タイヤＷｉは、規格内でのばらつき（初期差異）が含まれて製造されるため、各タイヤＷｉの有効転がり半径（一回転により進んだ距離を２πで割った値）は、すべてのタイヤＷｉがたとえ正常内圧であっても、同一とは限らない。そのため、各タイヤＷｉの回転角速度Ｆｉはばらつくことになる。そこで、初期差異によるばらつきを打ち消すために補正した回転角速度Ｆ１ｉを算出する。具体的には、
Ｆ１１＝Ｆ１
Ｆ１２＝ｍＦ２
Ｆ１３＝Ｆ３
Ｆ１４＝ｎＦ４
と補正される。前記補正係数ｍ、ｎは、たとえば車両が直線走行していることを条件として回転角速度Ｆｉを算出し、この算出された回転角速度Ｆｉに基づいて、ｍ＝Ｆ１／Ｆ２、ｎ＝Ｆ３／Ｆ４として得られる。
【００１７】
そして、前記Ｆ１ｉに基づき、車両の速度Ｖをつぎの式により算出する。
Ｖ＝（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４）／４
ここで、Ｖ（ｉ）：タイヤの車輪速度（ｍ／ｓｃｅ）
ｉ ：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。
【００１８】
またタイヤＷｉの空気圧低下の検出のための減圧判定値（ＤＥＬ）は、たとえば前輪タイヤと後輪タイヤとの２つの対角和の差を比較するものであって、対角線上にある一対の車輪からの信号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算し、その結果と２つの合計の平均値との比率として、つぎの式（１）から求められる。
【００１９】
【数１】
【００２０】
ここで、車がコーナーを曲がっているときには、コーナー外側に向けて横Ｇが発生するため、外側のタイヤに荷重が多くかかり、逆に内側のタイヤの荷重は少なくなる。このときの荷重移動量は、コーナーリングによって発生した横Ｇに比例する。また荷重移動によって、タイヤの回転半径も変化し、その変化量はほぼ荷重移動量に比例している。
【００２１】
したがって、タイヤの回転半径の変化量は、横Ｇの一次式として表わすことができる。
【００２２】
一方、駆動輪においては、タイヤの荷重が減少するとスリップが増大する。したがって、コーナー外側での駆動輪のタイヤはスリップが減り、内側ではスリップが増大する。コーナーによる左右タイヤの平均スリップ量はほぼ等しく、スリップ率の移動量は、荷重移動量に比例するため、スリップ率の移動量は平均スリップ量に比例しているとみなすことができる。
【００２３】
したがって、横Ｇにより生じるＤＥＬの値の変動成分は、横Ｇの一次式と平均スリップ量の一次式によって、つぎの式（２）で表わすことができる。
【００２４】
ＤＥＬの変動成分＝横Ｇ×（定数１＋ＤＦＲ×定数２） ・・・（２）
ここで、定数１は、荷重移動の影響による横Ｇの一次係数であるが、荷重移動量は前後軸で等しくはないため、荷重移動による回転半径の影響の前後の差という形で表現されている。
【００２５】
したがって、補正ＤＥＬ（コーナリング補正）はつぎの式（３）として与えることができる。
【００２６】
補正ＤＥＬ＝ＤＥＬ−横Ｇ×（定数１＋ＤＦＲ×定数２） ・・・（３）
なお、ＤＦＲは駆動輪のスリップ率であり、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）の場合およびＦＦベースの４ＷＤの場合、
（Ｖ１＋Ｖ２）／（Ｖ３＋Ｖ４）−１
であり、ＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）の場合、
（Ｖ３＋Ｖ４）／（Ｖ１＋Ｖ２）−１
である。
【００２７】
前記横Ｇ（横方向加速度Ｇ）は車両旋回時の遠心力との釣り合いから式（４）で表わされる。
【００２８】
横Ｇ＝Ｖ２／Ｒ／９．８ ・・・（４）
この式（４）における車体の旋回半径Ｒの逆数（ＲＥＣＰＲ）は、前輪駆動車の場合、つぎの式（５）から求めることができる。
【００２９】
ＲＥＣＰＲ＝｛（Ｖ３−Ｖ４）／（Ｖ３＋Ｖ４）×ＲＴＷＤ｝／（１＋４×Ｖ２×定数３／（２×９．８×ＲＴＷＤ））・・・（５）
ここで、ＲＴＷＤはリアのトレッド幅（ｍ）である。
【００３０】
前記式（３）および式（５）における定数１、定数２および定数３は、たとえば車両をタイヤの正常内圧にてカーブを走行させつつ、車両の速度センサから測定される車輪速度から測定される横Ｇ、ＤＥＬおよびＤＦＲをそれぞれ制御ユニットにより算出して求めることができる。なお、横ＧおよびＤＦＲの値によって、定数１〜３はバラツキを生じるので、それぞれのバラツキの中間値とするのが好ましい。
【００３１】
ここで、ＲＥＣＰＲを後輪から計算しているのは、従動輪の方が、駆動の影響を受けにくいためである。前記式（５）を用いることでコーナリングの影響はかなり少なくすることができる。しかし、この式（５）は後輪が正常内圧であるという条件のもとで成り立っている。したがって、仮に後輪が減圧していると、間違った旋回半径を計算してしまい、誤動作を起こす惧れがある。また、仮に左右輪のうちの片側の２輪が減圧した場合、前記式（１）のＤＥＬでは判定できない。たとえば左側２輪が減圧した場合、車輪速度Ｖ１と車輪速度Ｖ３が同程度増加するので、式（１）のＤＥＬの値は変化しない。
【００３２】
そこで、本発明においては、舵角検知手段から得られる情報を取り込み、その情報から車両の走行状態が直進状態にあると判断できるとき、仮に前記式（５）によるＲＥＣＰＲが０でなければ、このＲＥＣＰＲの値は誤差とみなしてＲＥＣＰＲを補正している。すなわち図３に示されるように、まず回転情報検知手段から車輪の車輪速度を検出したのち、これを補正する（ステップＳ１〜２）。ついで前記式（５）によりＲＥＣＰＲを計算し、記憶する（ステップＳ３）。そして舵角検知手段から得られた情報、たとえば舵角検知手段からの舵角情報を２５６段階のデジタル情報として、これが１２６〜１２９の範囲内にある（車両が直進状態にある）か否かを判断する（ステップＳ４）。ついで車両が直進状態にあると判断できるときに、前記ＲＥＣＰＲがｃ（実数）であれば（ステップＳ５）、このｃはタイヤの減圧などの理由で生じた誤差と判断し、図３〜４に示されるように、補正ＲＥＣＰＲ＝ＲＥＣＰＲ−ｃと補正する（ステップＳＳ）。
【００３３】
ついで通常のステップである、横Ｇを前記式（４）を計算し（ステップＳ１０）、たとえばつぎの６つの場合には、車輪速情報の精度低下、外乱による誤報をなくすため、ＤＥＬの計算には使用しないリジェクト処理を行なう（ステップＳ１１）。
▲１▼センサの精度が低下するため、１５ｋｍ／ｈ以下での低速走行の場合、▲２▼コーナリング補正ができないため、旋回半径Ｒ＝３０ｍ以下での走行の場合、▲３▼コーナリング補正ができないため、横Ｇが０．２ｇ以上の走行の場合、▲４▼急加速・急減速である、前後Ｇが０．１ｇ以上の走行の場合、▲５▼砂利道、雪路などの悪路走行の場合または▲６▼ブレーキを踏んでいるあいだ。
【００３４】
ついで前記式（１）によりＤＥＬの値を計算するとともに、前記横Ｇの値と前記補正ＲＥＣＰＲを用いてこのＤＥＬの値を前記式（３）により補正する（ステップＳ１２〜１３）。そして前記補正ＤＥＬの値を積算して、たとえば５回分溜まったか否かを判断する（ステップＳ１４〜１５）。
【００３５】
ついで本発明では、この補正ＤＥＬの値によりタイヤの減圧判定を行なうことができるが、本実施の形態では、サンプリング時間で得られたばらつきの大きいＤＥＬのデータを移動平均することにより、データの数を減らさずにデータのばらつきを小さくし、さらに判定の精度を向上させるために、このＤＥＬの値をサンプリング時間、たとえば５秒ごとに平均し（ステップＳ１６）、さらにこの５秒平均値の過去１２個分の移動平均化処理を行なったのち（ステップＳ１７）、この移動平均値を用いて減圧判定を行なう（ステップＳ１８）。
【００３６】
実施の形態２
つぎに本発明においては、図５に示されるようにステップ５のつぎのステップに前記ｃ値によるタイヤの減圧判定を行なうこともできる。すなわち前記舵角検知手段が検知する舵角により直進状態と判断されたときに（ステップ４）、計算結果のＲＥＣＰＲ＝ｃを積算する（ステップＳ５〜６）。そしてｃの積算を所定時間内に、たとえば１０回行なったか否かを判断し（ステップ７）、１０回積算したとき、このｃの積算値（増加量）の絶対値がしきい値、たとえば０．０２以上である場合は、タイヤが減圧していると判定することができる（ステップ８）。そののちｃの積算値を初期化する（ステップＳ９）。なお、本実施の形態では、しきい値が所定時間の積算値にされているが、本発明においては、しきい値を積算することなく、所定の大きさ、たとえば０．００２とすることもできる。
【００３７】
なお、タイヤの減圧を判定する場合、前記ＲＥＣＰＲを従動輪からだけではなく、駆動輪から計算することもできる。この場合の計算式は前記式（５）と同様にして、つぎの式（６）で与えられる。
ＲＥＣＰＲ２＝｛（ＶＥＬ１−ＶＥＬ２）／（ＶＥＬ１＋ＶＥＬ２）×ＦＴＷＤ｝／（１＋４×Ｖ２×定数４／（２×９．８×ＦＴＷＤ））・・・（６）
ここで、ＦＴＷＤはフロントのトレッド幅（ｍ）であり、定数４は走行試験により求めることができる。
【００３８】
ついで前述と同様にして、補正ＲＥＣＰＲ２＝ＲＥＣＰＲ２−ｃ２と補正し、このｃ２（実数）の絶対値が所定のしきい値以上または一定時間でのｃ２の積算値（増加量）の絶対値が所定のしきい値以上のときはタイヤが減圧していると判定する。
【００３９】
【実施例】
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に限定されるものではない。
【００４０】
実施例１
まず国産の１６００ｃｃＦＦ車を用意し、サマータイヤ（タイヤ寸法：１８５／６５Ｒ１４）を装着した。舵角センサを取り付けた車両で、４車輪の回転情報と舵角情報をパソコンに取り込めるようにした。なお、舵角検知手段からの舵角情報は、０（左いっぱいに切った状態）〜２５５（右いっぱいに切った状態）の２５６段階のデジタル情報として、１秒間の平均値をパソコンに取り込むようにした。この車両では、１２６〜１２９のときに直進状態とみなすことにした。
【００４１】
ついで車両の右後輪タイヤの空気圧を５０％減圧して、左カーブの旋回半径Ｒが１５０ｍおよび１１０ｍであるとわかっているテストコースを走行した。
【００４２】
比較例１
従来のＤＷＳシステムを用いて、実施例１と同じテストコースを走行させた。そして図４〜５における範囲Ｈのステップを行なわないで、４輪の車輪速度のみをパソコンで計算した。
【００４３】
実施例１では、直進時において従動輪から割り出した旋回半径４００ｍから旋回半径の逆数ＲＥＣＰＲ（１／４００）を計算するとともに、舵角検知手段から直進状態を割り出し、ＲＥＣＰＲ（旋回半径の逆数）を補正することで正確なＲＥＣＰＲを計算できることがわかった。
【００４４】
ついで直進時において従動輪から割り出した旋回半径Ｒは４００ｍ（ＲＥＣＰＲは１／４００＝０．００２５）であり、しきい値の旋回半径Ｒ＝５００ｍ（ＲＥＣＰＲは１／５００＝０．００２）よりきつい旋回半径Ｒを算出したため減圧とみなして警報を発した。
【００４５】
これに対し、比較例１では、同様に走行したが、間違った旋回半径を算出し警報を発しなかった。
【００４６】
実施例２
前記実施例１と同じ車両の左前輪タイヤおよび左後輪タイヤの空気圧をそれぞれ５０％減圧し、市街地を走行した。ついで前記実施例１と同様の処理を行なった。
【００４７】
比較例２
従来のＤＷＳシステムを用いて、実施例２と同じ市街地を走行させた。そして図４〜５における範囲Ｈのステップを行なわないで、４輪の車輪速度のみをパソコンで計算した。
【００４８】
実施例２では、従動輪のＲＥＣＰＲおよび駆動輪のＲＥＣＰＲ２とも、補正係数ｃ、ｃ２がしきい値をこえたため、警報を発した。
【００４９】
これに対し、比較例２では、判定値（ＤＥＬの値）に変化がなく、警報がでなかった。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、回転情報から得られる旋回半径を舵角情報から補正することにより、従動輪タイヤが減圧している場合でも、正確な旋回半径を計算できるため、ＤＥＬの値を従来よりも正確に求めることができる。また左右輪のうちの片側２輪タイヤが同時に減圧した場合でも、減圧を検知し警報を発することができる。
【００５１】
さらに本発明によれば、回転情報から得られる旋回半径のしきい値により、従動輪タイヤまたは駆動輪タイヤが減圧している場合でも、タイヤの減圧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】判定値（ＤＥＬ）の補正を示す図である。
【図４】本発明のフローチャートである。
【図５】本発明の他のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 回転情報検知手段
２ 制御ユニット
３ 表示器
４ 初期化スイッチ
Ｓ 舵角検知手段
【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、コーナリング補正を正確に行ない、タイヤ減圧の検出精度を向上させ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】
従来のタイヤの空気圧の低下を検出する装置（ＤＷＳシステム）は、４つのＡＢＳ車輪速センサの情報から、タイヤの減圧判定を行なっている。車が曲がるとき、横方向加速度が働くために荷重が外側へ移動する。このとき、縦荷重およびスリップ率が左右のタイヤで異なるため、減圧判定ができなくなる。それを防ぐために、従来のＤＷＳでは、従動輪（ＦＦ車の場合は後輪であり、ＦＲ車の場合は前輪である）の内輪と外輪の車輪速比からコーナリング半径（旋回半径）を求め、この値から荷重移動に伴う縦荷重変化量およびスリップ率変化量を計算してコーナリング補正を行なっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、もし従動輪にタイヤ減圧が生じた場合、従動輪の左右の回転差が生じるが、この回転差がタイヤ減圧によるものなのか、コーナリングによるものなのかが、すぐには区別することができない。コーナリングの場合は、一般道では普通、コーナーが数十秒以上続くことはあまりないため、約１分間の従動輪と駆動輪の左右輪比をとり、両者の差がある値をこえたときには、従動輪にタイヤ減圧が生じたと判定している。
【０００４】
したがって、このタイヤの減圧判定の場合、コーナリングによる回転差か減圧による回転差かの判定に１分ほどの時間を要することになる。また、極希ではあるが、縦荷重およびスリップ率によってこの判定がうまくできず、タイヤが減圧しているのにコーナリングによる回転差と判定したり、逆にコーナリング走行しているのにタイヤ減圧と判定したために、誤報が発生したりする惧れがある。
【０００５】
本発明は、叙上の事情に鑑み、コーナリング補正を正確に行ない、タイヤ減圧の検出精度を向上させ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。
【０００６】
【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、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、舵角を検知する舵角検知手段と、前記各タイヤの回転情報および舵角を記憶するメモリ手段と、前記タイヤの回転情報から旋回半径を演算する旋回半径演算処理手段と、前記各タイヤの回転情報から判定値を演算する判定値演算処理手段と、前記回転情報から得られた旋回半径により車両走行状態が旋回状態であるのに、前記舵角検知手段により直進状態であると判断された場合、前記旋回半径を補正する補正手段と、該補正手段により得られた旋回半径の逆数の補正係数がしきい値以上である場合は、タイヤが減圧していると判定する減圧判定手段とを備え、前記旋回半径の逆数の補正係数が所定時間の積算値であり、前記判定値を一定時間の平均値をとってさらに移動平均することを特徴とする。
【０００８】
さらに本発明のタイヤ空気圧低下警報方法は、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、舵角を検知する工程と、前記各タイヤの回転情報および舵角を記憶する工程と、前記タイヤの回転情報から旋回半径の逆数を演算する工程と、前記各タイヤの回転情報から判定値を演算する工程と、コーナリングによる減圧の判定値の補正を行なう際に、前記回転情報から得られた旋回半径により車両走行状態が旋回状態であるのに、前記舵角により直進状態であると判断された場合、前記旋回半径を補正する工程と、該補正する工程により得られた旋回半径の逆数の補正係数がしきい値以上である場合は、タイヤが減圧していると判定する工程とを含み、前記旋回半径の逆数の補正係数が所定時間の積算値であり、前記判定値を一定時間の平均値をとってさらに移動平均することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
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。
【００１１】
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は判定値（ＤＥＬ）の補正を示す図、図４は本発明のフローチャート、図５は本発明の他のフローチャートである。
【００１２】
図１に示すように、本発明の一実施の形態にかかわるタイヤの空気圧低下警報装置は、たとえば４輪車両に備えられた４つのタイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲ（Ｗｉ、ｉ＝１〜４、１：前左タイヤ、２：前右タイヤ、３：後左タイヤ、４：後右タイヤ）の空気圧が低下しているか否かを検出するもので、各タイヤＷｉにそれぞれ関連して設けられた通常の回転情報検知手段１を備えるとともに、車輪の舵角を検出する舵角検知手段Ｓを備えている。
【００１３】
前記回転情報検知手段１としては、電磁ピックアップなどを用いて回転パルスを発生させてパルスの数から車輪速度（回転速度）を測定する車輪速センサまたはダイナモのように回転を利用して発電を行ない、この電圧から車輪速度を測定するものを含む角速度センサなどを用いることができる。また舵角検知手段Ｓとしては、通常の舵角センサなどを用いることができる。前記回転情報検知手段１および舵角検知手段の出力はＡＢＳなどの制御ユニット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Ｗｉ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。
【００１４】
制御ユニット２は、図２に示されるように、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。本実施の形態における旋回半径演算処理手段、判定値検算手段および旋回半径補正手段は、前記制御ユニット２に含まれている。
【００１５】
前記回転情報検知手段１では、タイヤＷｉの回転数に対応したパルス信号（以下、車輪速パルスという）が出力される。またＣＰＵ２ｂでは、回転情報検知手段１から出力された車輪速パルスに基づき、所定のサンプリング周期ΔＴ（ｓｅｃ）、たとえばΔＴ＝１秒ごとに各タイヤＷｉの回転角速度Ｆｉが算出される。
【００１６】
ここで、タイヤＷｉは、規格内でのばらつき（初期差異）が含まれて製造されるため、各タイヤＷｉの有効転がり半径（一回転により進んだ距離を２πで割った値）は、すべてのタイヤＷｉがたとえ正常内圧であっても、同一とは限らない。そのため、各タイヤＷｉの回転角速度Ｆｉはばらつくことになる。そこで、初期差異によるばらつきを打ち消すために補正した回転角速度Ｆ１ｉを算出する。具体的には、
Ｆ１１＝Ｆ１
Ｆ１２＝ｍＦ２
Ｆ１３＝Ｆ３
Ｆ１４＝ｎＦ４
と補正される。前記補正係数ｍ、ｎは、たとえば車両が直線走行していることを条件として回転角速度Ｆｉを算出し、この算出された回転角速度Ｆｉに基づいて、ｍ＝Ｆ１／Ｆ２、ｎ＝Ｆ３／Ｆ４として得られる。
【００１７】
そして、前記Ｆ１ｉに基づき、車両の速度Ｖをつぎの式により算出する。
Ｖ＝（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４）／４
ここで、Ｖ（ｉ）：タイヤの車輪速度（ｍ／ｓｃｅ）
ｉ ：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。
【００１８】
またタイヤＷｉの空気圧低下の検出のための減圧判定値（ＤＥＬ）は、たとえば前輪タイヤと後輪タイヤとの２つの対角和の差を比較するものであって、対角線上にある一対の車輪からの信号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算し、その結果と２つの合計の平均値との比率として、つぎの式（１）から求められる。
【００１９】
【数１】
ここで、車がコーナーを曲がっているときには、コーナー外側に向けて横Ｇが発生するため、外側のタイヤに荷重が多くかかり、逆に内側のタイヤの荷重は少なくなる。このときの荷重移動量は、コーナーリングによって発生した横Ｇに比例する。また荷重移動によって、タイヤの回転半径も変化し、その変化量はほぼ荷重移動量に比例している。
【００２１】
したがって、タイヤの回転半径の変化量は、横Ｇの一次式として表わすことができる。
【００２２】
一方、駆動輪においては、タイヤの荷重が減少するとスリップが増大する。したがって、コーナー外側での駆動輪のタイヤはスリップが減り、内側ではスリップが増大する。コーナーによる左右タイヤの平均スリップ量はほぼ等しく、スリップ率の移動量は、荷重移動量に比例するため、スリップ率の移動量は平均スリップ量に比例しているとみなすことができる。
【００２３】
したがって、横Ｇにより生じるＤＥＬの値の変動成分は、横Ｇの一次式と平均スリップ量の一次式によって、つぎの式（２）で表わすことができる。
【００２４】
ＤＥＬの変動成分＝横Ｇ×（定数１＋ＤＦＲ×定数２） ・・・（２）
ここで、定数１は、荷重移動の影響による横Ｇの一次係数であるが、荷重移動量は前後軸で等しくはないため、荷重移動による回転半径の影響の前後の差という形で表現されている。
【００２５】
したがって、補正ＤＥＬ（コーナリング補正）はつぎの式（３）として与えることができる。
【００２６】
補正ＤＥＬ＝ＤＥＬ−横Ｇ×（定数１＋ＤＦＲ×定数２） ・・・（３）
なお、ＤＦＲは駆動輪のスリップ率であり、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）の場合およびＦＦベースの４ＷＤの場合、
（Ｖ１＋Ｖ２）／（Ｖ３＋Ｖ４）−１
であり、ＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）の場合、
（Ｖ３＋Ｖ４）／（Ｖ１＋Ｖ２）−１
である。
【００２７】
前記横Ｇ（横方向加速度Ｇ）は車両旋回時の遠心力との釣り合いから式（４）で表わされる。
【００２８】
横Ｇ＝Ｖ２／Ｒ／９．８ ・・・（４）
この式（４）における車体の旋回半径Ｒの逆数（ＲＥＣＰＲ）は、前輪駆動車の場合、つぎの式（５）から求めることができる。
【００２９】
ＲＥＣＰＲ＝｛（Ｖ３−Ｖ４）／（Ｖ３＋Ｖ４）×ＲＴＷＤ｝／（１＋４×Ｖ２×定数３／（２×９．８×ＲＴＷＤ））・・・（５）
ここで、ＲＴＷＤはリアのトレッド幅（ｍ）である。
【００３０】
前記式（３）および式（５）における定数１、定数２および定数３は、たとえば車両をタイヤの正常内圧にてカーブを走行させつつ、車両の速度センサから測定される車輪速度から測定される横Ｇ、ＤＥＬおよびＤＦＲをそれぞれ制御ユニットにより算出して求めることができる。なお、横ＧおよびＤＦＲの値によって、定数１〜３はバラツキを生じるので、それぞれのバラツキの中間値とするのが好ましい。
【００３１】
ここで、ＲＥＣＰＲを後輪から計算しているのは、従動輪の方が、駆動の影響を受けにくいためである。前記式（５）を用いることでコーナリングの影響はかなり少なくすることができる。しかし、この式（５）は後輪が正常内圧であるという条件のもとで成り立っている。したがって、仮に後輪が減圧していると、間違った旋回半径を計算してしまい、誤動作を起こす惧れがある。また、仮に左右輪のうちの片側の２輪が減圧した場合、前記式（１）のＤＥＬでは判定できない。たとえば左側２輪が減圧した場合、車輪速度Ｖ１と車輪速度Ｖ３が同程度増加するので、式（１）のＤＥＬの値は変化しない。
【００３２】
そこで、本発明においては、舵角検知手段から得られる情報を取り込み、その情報から車両の走行状態が直進状態にあると判断できるとき、仮に前記式（５）によるＲＥＣＰＲが０でなければ、このＲＥＣＰＲの値は誤差とみなしてＲＥＣＰＲを補正している。すなわち図３に示されるように、まず回転情報検知手段から車輪の車輪速度を検出したのち、これを補正する（ステップＳ１〜２）。ついで前記式（５）によりＲＥＣＰＲを計算し、記憶する（ステップＳ３）。そして舵角検知手段から得られた情報、たとえば舵角検知手段からの舵角情報を２５６段階のデジタル情報として、これが１２６〜１２９の範囲内にある（車両が直進状態にある）か否かを判断する（ステップＳ４）。ついで車両が直進状態にあると判断できるときに、前記ＲＥＣＰＲがｃ（実数）であれば（ステップＳ５）、このｃはタイヤの減圧などの理由で生じた誤差と判断し、図３〜４に示されるように、補正ＲＥＣＰＲ＝ＲＥＣＰＲ−ｃと補正する（ステップＳＳ）。
【００３３】
ついで通常のステップである、横Ｇを前記式（４）を計算し（ステップＳ１０）、たとえばつぎの６つの場合には、車輪速情報の精度低下、外乱による誤報をなくすため、ＤＥＬの計算には使用しないリジェクト処理を行なう（ステップＳ１１）。
▲１▼センサの精度が低下するため、１５ｋｍ／ｈ以下での低速走行の場合、▲２▼コーナリング補正ができないため、旋回半径Ｒ＝３０ｍ以下での走行の場合、▲３▼コーナリング補正ができないため、横Ｇが０．２ｇ以上の走行の場合、▲４▼急加速・急減速である、前後Ｇが０．１ｇ以上の走行の場合、▲５▼砂利道、雪路などの悪路走行の場合または▲６▼ブレーキを踏んでいるあいだ。
【００３４】
ついで前記式（１）によりＤＥＬの値を計算するとともに、前記横Ｇの値と前記補正ＲＥＣＰＲを用いてこのＤＥＬの値を前記式（３）により補正する（ステップＳ１２〜１３）。そして前記補正ＤＥＬの値を積算して、たとえば５回分溜まったか否かを判断する（ステップＳ１４〜１５）。
【００３５】
ついで本発明では、この補正ＤＥＬの値によりタイヤの減圧判定を行なうことができるが、本実施の形態では、サンプリング時間で得られたばらつきの大きいＤＥＬのデータを移動平均することにより、データの数を減らさずにデータのばらつきを小さくし、さらに判定の精度を向上させるために、このＤＥＬの値をサンプリング時間、たとえば５秒ごとに平均し（ステップＳ１６）、さらにこの５秒平均値の過去１２個分の移動平均化処理を行なったのち（ステップＳ１７）、この移動平均値を用いて減圧判定を行なう（ステップＳ１８）。
【００３６】
実施の形態２
つぎに本発明においては、図５に示されるようにステップ５のつぎのステップに前記ｃ値によるタイヤの減圧判定を行なうこともできる。すなわち前記舵角検知手段が検知する舵角により直進状態と判断されたときに（ステップ４）、計算結果のＲＥＣＰＲ＝ｃを積算する（ステップＳ５〜６）。そしてｃの積算を所定時間内に、たとえば１０回行なったか否かを判断し（ステップ７）、１０回積算したとき、このｃの積算値（増加量）の絶対値がしきい値、たとえば０．０２以上である場合は、タイヤが減圧していると判定することができる（ステップ８）。そののちｃの積算値を初期化する（ステップＳ９）。なお、本実施の形態では、しきい値が所定時間の積算値にされているが、本発明においては、しきい値を積算することなく、所定の大きさ、たとえば０．００２とすることもできる。
【００３７】
なお、タイヤの減圧を判定する場合、前記ＲＥＣＰＲを従動輪からだけではなく、駆動輪から計算することもできる。この場合の計算式は前記式（５）と同様にして、つぎの式（６）で与えられる。
ＲＥＣＰＲ２＝｛（ＶＥＬ１−ＶＥＬ２）／（ＶＥＬ１＋ＶＥＬ２）×ＦＴＷＤ｝／（１＋４×Ｖ２×定数４／（２×９．８×ＦＴＷＤ））・・・（６）
ここで、ＦＴＷＤはフロントのトレッド幅（ｍ）であり、定数４は走行試験により求めることができる。
【００３８】
ついで前述と同様にして、補正ＲＥＣＰＲ２＝ＲＥＣＰＲ２−ｃ２と補正し、このｃ２（実数）の絶対値が所定のしきい値以上または一定時間でのｃ２の積算値（増加量）の絶対値が所定のしきい値以上のときはタイヤが減圧していると判定する。
【００３９】
【実施例】
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に限定されるものではない。
【００４０】
実施例１
まず国産の１６００ｃｃＦＦ車を用意し、サマータイヤ（タイヤ寸法：１８５／６５Ｒ１４）を装着した。舵角センサを取り付けた車両で、４車輪の回転情報と舵角情報をパソコンに取り込めるようにした。なお、舵角検知手段からの舵角情報は、０（左いっぱいに切った状態）〜２５５（右いっぱいに切った状態）の２５６段階のデジタル情報として、１秒間の平均値をパソコンに取り込むようにした。この車両では、１２６〜１２９のときに直進状態とみなすことにした。
【００４１】
ついで車両の右後輪タイヤの空気圧を５０％減圧して、左カーブの旋回半径Ｒが１５０ｍおよび１１０ｍであるとわかっているテストコースを走行した。
【００４２】
比較例１
従来のＤＷＳシステムを用いて、実施例１と同じテストコースを走行させた。そして図４〜５における範囲Ｈのステップを行なわないで、４輪の車輪速度のみをパソコンで計算した。
【００４３】
実施例１では、直進時において従動輪から割り出した旋回半径４００ｍから旋回半径の逆数ＲＥＣＰＲ（１／４００）を計算するとともに、舵角検知手段から直進状態を割り出し、ＲＥＣＰＲ（旋回半径の逆数）を補正することで正確なＲＥＣＰＲを計算できることがわかった。
【００４４】
ついで直進時において従動輪から割り出した旋回半径Ｒは４００ｍ（ＲＥＣＰＲは１／４００＝０．００２５）であり、しきい値の旋回半径Ｒ＝５００ｍ（ＲＥＣＰＲは１／５００＝０．００２）よりきつい旋回半径Ｒを算出したため減圧とみなして警報を発した。
【００４５】
これに対し、比較例１では、同様に走行したが、間違った旋回半径を算出し警報を発しなかった。
【００４６】
実施例２
前記実施例１と同じ車両の左前輪タイヤおよび左後輪タイヤの空気圧をそれぞれ５０％減圧し、市街地を走行した。ついで前記実施例１と同様の処理を行なった。
【００４７】
比較例２
従来のＤＷＳシステムを用いて、実施例２と同じ市街地を走行させた。そして図４〜５における範囲Ｈのステップを行なわないで、４輪の車輪速度のみをパソコンで計算した。
【００４８】
実施例２では、従動輪のＲＥＣＰＲおよび駆動輪のＲＥＣＰＲ２とも、補正係数ｃ、ｃ２がしきい値をこえたため、警報を発した。
【００４９】
これに対し、比較例２では、判定値（ＤＥＬの値）に変化がなく、警報がでなかった。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、回転情報から得られる旋回半径を舵角情報から補正することにより、従動輪タイヤが減圧している場合でも、正確な旋回半径を計算できるため、ＤＥＬの値を従来よりも正確に求めることができる。また左右輪のうちの片側２輪タイヤが同時に減圧した場合でも、減圧を検知し警報を発することができる。
【００５１】
さらに本発明によれば、回転情報から得られる旋回半径のしきい値により、従動輪タイヤまたは駆動輪タイヤが減圧している場合でも、タイヤの減圧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】判定値（ＤＥＬ）の補正を示す図である。
【図４】本発明のフローチャートである。
【図５】本発明の他のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 回転情報検知手段
２ 制御ユニット
３ 表示器
４ 初期化スイッチ
Ｓ 舵角検知手段
Claims (2)
- 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、舵角を検知する舵角検知手段と、前記各タイヤの回転情報および舵角を記憶するメモリ手段と、前記タイヤの回転情報から旋回半径を演算する旋回半径演算処理手段と、前記各タイヤの回転情報から判定値を演算する判定値演算処理手段と、前記回転情報から得られた旋回半径により車両走行状態が旋回状態であるのに、前記舵角検知手段により直進状態であると判断された場合、前記旋回半径を補正する補正手段と、該補正手段により得られた旋回半径の逆数の補正係数がしきい値以上である場合は、タイヤが減圧していると判定する減圧判定手段とを備え、前記旋回半径の逆数の補正係数が所定時間の積算値であり、前記判定値演算処理手段では前記判定値を一定時間の平均値をとってさらに移動平均することを特徴とするタイヤ空気圧低下警報装置。
- 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、舵角を検知する工程と、前記各タイヤの回転情報および舵角を記憶する工程と、前記タイヤの回転情報から旋回半径の逆数を演算する工程と、前記各タイヤの回転情報から判定値を演算する工程と、コーナリングによる減圧の判定値の補正を行なう際に、前記回転情報から得られた旋回半径により車両走行状態が旋回状態であるのに、前記舵角により直進状態であると判断された場合、前記旋回半径を補正する工程と、該補正する工程により得られた旋回半径の逆数の補正係数がしきい値以上である場合は、タイヤが減圧していると判定する工程とを含み、前記旋回半径の逆数の補正係数が所定時間の積算値であり、前記判定値を演算する工程では前記判定値を一定時間の平均値をとってさらに移動平均することを特徴とするタイヤ空気圧低下警報方法。
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