JP3834261B2 - タイヤ空気圧低下検出方法および装置、ならびにタイヤ減圧判定のプログラム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はタイヤ空気圧低下検出方法および装置、ならびにタイヤ減圧判定のプログラムに関する。さらに詳しくは、前輪または後輪の2輪タイヤの同時減圧を判定することができるタイヤ空気圧低下検出方法および装置、ならびにタイヤ減圧判定のプログラムに関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来より、車両に装着された4輪タイヤの回転(車輪速)情報からタイヤの減圧を検出するタイヤ空気圧低下検出装置(DWS)がある。この装置は、タイヤが減圧すると正常空気圧のタイヤより外径(タイヤの動荷重半径)が減少するため、他の正常なタイヤに比べると回転速度や回転角速度が増加するという原理を用いている。たとえばタイヤの回転角速度の相対的な差から内圧低下を検出する方法(特開昭63−305011号公報参照)では、判定値DELとして、
を用いている。ここで、F1〜F4は、それぞれ前左タイヤ、前右タイヤ、後左タイヤおよび後右タイヤの回転角速度である。
【0003】
また、各タイヤは、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、各タイヤの有効転がり半径は、すべてのタイヤ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、各タイヤの回転角速度はばらつくことになる。そこで、たとえば特開平10−206460号公報に記載される技術では、回転角速度に及ぼす有効転がり半径の差を排除するための初期補正係数を求めたのち、かかる初期補正係数を用いて各タイヤの速度を補正して、前記判定値DELによりタイヤの減圧の判定を行なうようにしている。
【0004】
しかしながら、この方法は4輪の対角にある回転角速度の和同士の差から減圧判定しているため、前輪2輪タイヤの同時減圧または後輪2輪タイヤの同時減圧を判定することができない。このため、タイヤが減圧しているとわからずに、走行を続けることにより、タイヤの転がり抵抗の増加による燃費の悪化、ひいてはバーストにつながるという問題がある。
【0005】
本発明は、叙上の事情に鑑み、前輪2輪タイヤの同時減圧または後輪2輪タイヤの同時減圧を判定することができるタイヤ空気圧低下検出方法および装置、ならびにタイヤ減圧判定のプログラム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検出方法は、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検出するタイヤ空気圧低下検出方法であって、前記各タイヤの回転情報を検出する工程と、前記各タイヤの回転情報を記憶する工程と、走行中のタイヤと路面とのあいだのスリップ率を求める工程と、該スリップ率と予め求めておいた正常内圧のときのスリップ率とを比較する工程と、該2つのスリップ率の比較値と所定のしきい値との関係に基づいて、前輪2輪タイヤの同時減圧または後輪2輪タイヤの同時減圧を判定する工程とを含むを含むことを特徴とする。
【0007】
また、本発明のタイヤ空気圧低下検出装置は、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検出するタイヤ空気圧低下検出装置であって、前記各タイヤの回転情報を検出する回転情報検出手段と、前記各タイヤの回転情報を記憶する回転情報記憶手段と、走行中のタイヤと路面とのあいだのスリップ率を求めるスリップ率算出手段と、該スリップ率と予め求めておいた正常内圧のときのスリップ率とを比較するスリップ率比較手段と、該2つのスリップ率の比較値と所定のしきい値との関係に基づいて、前輪2輪タイヤの同時減圧または後輪2輪タイヤの同時減圧を判定する減圧判定手段とを備えてなることを特徴とする。
【0008】
さらに本発明のタイヤ減圧判定のプログラムは、タイヤの空気圧低下を判定するためにコンピュータを、各タイヤの回転情報を記憶する回転情報記憶手段、車両の加減速度を求める加減速度算出手段、前記各タイヤの回転情報を記憶する回転情報記憶手段、走行中のタイヤと路面とのあいだのスリップ率を求めるスリップ率算出手段と、該スリップ率と予め求めておいた正常内圧のときのスリップ率の値とを比較するスリップ率比較手段、該2つのスリップ率の比較値と所定のしきい値との関係に基づいて、前輪2輪タイヤの同時減圧または後輪2輪タイヤの同時減圧を判定する減圧判定手段として機能させることを特徴とする。
【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検出方法および装置、ならびにタイヤ減圧判定のプログラムを説明する。
【0010】
図1に示されるように、本発明の一実施の形態にかかわるタイヤ空気圧低下検出装置は、4輪車両に備えられた4つのタイヤFL、FR、RLおよびRR(以下、総称してWiという。ここで、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、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出手段1を備えている。
【0011】
前記回転情報検出手段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。前記回転情報検出手段1の出力はABSなどのコンピュータである制御ユニット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。
【0012】
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、初期学習値および更新初期値が書き込まれるEEPROM2eとから構成されている。
【0013】
前記回転情報検出手段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、回転情報検出手段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。
【0014】
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がたとえ正常空気圧であっても、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。そして、前記F1iに基づき、各車輪のタイヤの車輪速度Viを算出する。
【0015】
一般に短い時間の走行でのスリップ率(車両の加減速度がゼロ近傍のスリップ率)は、路面の勾配を判定するのに用いられるが、長い時間、たとえば1時間位走行すると、登りも下りも走行するため、求められたスリップ率の平均は、平坦路走行時のスリップ率(前輪と後輪の車輪速度比)になる。もし減圧した場合、減圧したタイヤはタイヤ径が小さくなって、車輪速度が大きくなるため、前輪と後輪の車輪速度比も正常空気圧時のスリップ率と変わる。したがって、スリップ率を監視することにより、減圧を判定することができる。
【0016】
そこで、本実施の形態では、前記各タイヤWiの回転情報を検出する回転情報検出手段1と、該各タイヤWiの回転情報を記憶する回転情報記憶手段と、前記各タイヤWiの回転情報を記憶する回転情報記憶手段と、走行中のタイヤWiと路面とのあいだのスリップ率を求めるスリップ率算出手段と、該スリップ率と予め求めておいた正常内圧のときのスリップ率とを比較するスリップ率比較手段と、該2つのスリップ率の比較値と所定のしきい値との関係に基づいて、前輪2輪タイヤの同時減圧または後輪2輪タイヤの同時減圧を判定する減圧判定手段とを備えている。
【0017】
また、本実施の形態では、走行中の車体加速度を求める加速度演算手段と、該車体加速度がゼロ近傍の所定の範囲外にある車体加速度における前記スリップ率との関係を求める関係算出手段と、該車体加速度とスリップ率の関係から、該車体加速度がゼロのときのスリップ率を推定し、それらの平均値を算出する平均値演算手段とを備えている。
【0018】
そして、本実施の形態におけるタイヤ減圧判定のプログラムは、制御ユニット2を、前記各タイヤWiの回転情報を記憶する回転情報記憶手段と、走行中のタイヤWiと路面とのあいだのスリップ率を求めるスリップ率算出手段と、該スリップ率と予め求めておいた正常内圧のときのスリップ率とを比較するスリップ率比較手段と、該2つのスリップ率の比較値と所定のしきい値との関係に基づいて、前輪2輪タイヤの同時減圧または後輪2輪タイヤの同時減圧を判定する減圧判定手段手段として機能させる。また、本実施の形態では、制御ユニット2を、走行中の車体加速度を求める加速度演算手段、該車体加速度がゼロ近傍の所定の範囲外にある車体加速度における前記スリップ率との関係を求める関係算出手段、該車体加速度とスリップ率の関係から、該車体加速度がゼロのときのスリップ率を推定し、それらの平均値を算出する平均値演算手段として機能させる。
【0019】
前記回転情報検出手段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、回転情報検出手段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。
【0020】
タイヤ空気圧低下検出装置におけるタイヤ空気圧低下検出処理は、CPU2bがROM2cに格納された所定のプログラムに従って動作することによって、制御ユニット2によってサンプリング周期ΔTごとに実行される。
【0021】
タイヤと路面のスリップ率を求め、そのスリップ率が正常内圧時のスリップ率と異なる場合、前輪か後輪のタイヤが同時に2輪減圧していると判断する。
【0022】
平均値演算手段は、車体加速度がゼロ近傍の所定の範囲外にある場合、スリップ率と車体加速度から、この車体加速度がゼロのときのスリップ率を推定し、前輪か後輪のタイヤが同時に2輪減圧していると判断する。
【0023】
正常内圧時のスリップ率は、タイヤが正常内圧とわかっている状態で所定の時間走行し、そのときの車体加速度がゼロ近傍にない場合のスリップ率を何点か求め、それらを平均して(たとえば1時間走行したデータを利用するなど)算出する。
【0024】
また、求められた正常内圧時のスリップ率は、EEPROMに保存するなどし、車両のイグニッションキーを切っても覚えておけるようにする。
【0025】
以下、本実施の形態のタイヤ空気圧低下検出装置の動作を一例として手順(1)〜(9)に沿って説明する。
【0026】
(1) 車両の4輪タイヤWiのそれぞれの回転速度から車輪速度(V1n、V2n、V3n、V4n)を算出する。
たとえば、ABSセンサなどのセンサから得られた車両の各車輪タイヤWiのある時点の車輪速データを車輪速度V1n、V2n、V3n、V4nとする。
【0027】
(2) ついで従動輪および駆動輪の平均車輪速度(Vfn、Vdn)を演算する。
前輪駆動の場合、ある時点の従動輪および駆動輪の平均車輪速度Vfn、
Vdnをつぎの式(1)、(2)により求める。
Vfn=(V3n+V4n)/2 ・・・(1)
Vdn=(V1n+V2n)/2 ・・・(2)
【0028】
(3) ついで前記車両の車体加速度(すなわち従動輪の平均車輪加速度)Afnを演算する。
前記従動輪の平均車輪速度Vfnより1つ前の車輪速データから、平均車輪速度Afn-1とすると、車両の車体加速度Afnはそれぞれつぎの式(3)で求められる。
Afn=(Vfn−Vfn-1)/Δt/g ・・・(3)
【0029】
ここで、Δtは車輪速データから算出される車輪速度VfnとVfn-1の時間間隔(サンプリング時間)であり、gは重力加速度である。前記サンプリング時間としては、データのばらつきを小さくし、かつ短時間で判別するためには、本実施の形態では、1秒としたが、これに限るものではない。
【0030】
(4) ついで前記車輪速度のうち、駆動輪の平均車輪速度Vdnと車体速度(従動輪の平均車輪速度Vfn)の前後輪の比から、スリップ率Snを、たとえばつぎの式(4)で演算する。
Sn=Vdn/Vfn ・・・(4)
【0031】
(5) ついで所定のデータ数、たとえば5個のデータが集まった場合に、その中に車体加速度の絶対値が、たとえば0.005G以上、すなわち車体加速度がゼロ近傍にないデータがあるか否かを判断する。
【0032】
(6) ついで車体加速度がゼロ近傍にないデータがある場合、スリップ率と車体加速度について直線回帰を行ない、この車体加速度がゼロのときのスリップ率を推定する。
【0033】
(7) ついで前記スリップ率がある程度集まった時点で車体加速度がゼロのときのスリップ率を推定し、それらの平均値を求める。
【0034】
(8) ついで手順(7)の現在のスリップ率を推定し、それらの平均値と、正常内圧のときのスリップ率に差があるか否か(所定の範囲外にあるか否か)を判断する。たとえば差の絶対値が、しきい値0.002以上にあるか否かを判断する。なお、差以外の比較値として、比による比較値とすることもできる。
【0035】
(9) ついでかかる比較値である差がしきい値より大きい場合、前輪2輪タイヤの同時減圧または後輪2輪タイヤの同時減圧を判定する。
【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
車両として、正常空気圧(2.2×105Pa)のタイヤが装着されたFF(フロントエンジン・フロントドライブ)車を用意した。前記タイヤのタイヤサイズは215/50R17である。また、車両の走行条件としては、搭乗者2名にて1時間程、一般道を走行する条件とした。
【0038】
まず走行中4輪の車輪速度をサンプリングする。車輪の車輪速度のサンプリング時間に関し、データ数を多く、かつばらつきや測定誤差を排除するために、1秒とした。
【0039】
そして、図3に示されるように、従動輪の平均車輪速度を車体速度としたのち、この車体速度をサンプリング時間で微分して車体加速度を求め、車輪速度からスリップ率を求めた(ステップS1)。
【0040】
ついでデータが5個集まったか否かを判断し(ステップS2)。集まった場合には、集まったデータの中に車体加速度がゼロ近傍にないデータ、たとえば車体加速度の絶対値が0.005G以上のデータがあるか否かを判断する(ステップS3)。
【0041】
ついで車体加速度の絶対値が0.005G以上のデータについて、直線回帰により車体加速度がゼロのときのスリップ率を推定する(ステップS4)。そして、推定したスリップ率が、たとえば1時間分集まれば、車体加速度がゼロのスリップ率の平均値を求める(ステップS5〜6)。
【0042】
これまでのステップにおいて、予め求めた正常内圧でのスリップ率は1.001であった。そして、前輪2輪タイヤの空気圧を30%減圧させたのち、車両を1時間程度一般道を走行させたときのデータから現在のスリップ率を推定し、それらの平均値1.0035を求めた。
【0043】
ついで現在のスリップ率の平均値と正常内圧時におけるスリップ率の値との差が、所定の範囲である±0.002外にあるか否かを判断する。または差の絶対値が0.002以上であるか否かを判断する(ステップS7)。そして、所定の範囲外にある(2つのスリップ率の差の絶対値0.0025(|1.0035−1.001|)が所定のしきい値0.002以上である)と判断されるので、前輪2輪タイヤが同時に減圧していると判定することができた(ステップS8)。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、車体加速度がゼロ近傍になくても、タイヤと路面のスリップ率と正常内圧時のスリップ率とを比較して、当該比較値がしきい値をこえる場合、前輪2輪タイヤまたは後輪2輪タイヤの同時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検出装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図2】図1のタイヤ空気圧低下検出装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図3】本発明のフローチャートの一例である。
【符号の説明】
1 回転情報検出手段
2 制御ユニット
3 表示器
4 初期化スイッチ
Claims (3)
- 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検出するタイヤ空気圧低下検出方法であって、前記各タイヤの回転情報を検出する工程と、前記各タイヤの回転情報を記憶する工程と、走行中のタイヤと路面とのあいだのスリップ率を求める工程と、該スリップ率と予め求めておいた正常内圧のときのスリップ率とを比較する工程と、該2つのスリップ率の比較値と所定のしきい値との関係に基づいて、前輪2輪タイヤの同時減圧または後輪2輪タイヤの同時減圧を判定する工程とを含むタイヤ空気圧低下検出方法であって、
走行中の車体加速度を求める工程と、該車体加速度がゼロ近傍の所定の範囲外にある車体加速度における当該車体加速度と前記スリップ率との関係を求める工程と、該車体加速度とスリップ率の関係から、該車体加速度がゼロのときのスリップ率を推定し、それらの平均値を算出する工程とを含むタイヤ空気圧低下検出方法。 - 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検出するタイヤ空気圧低下検出装置であって、前記各タイヤの回転情報を検出する回転情報検出手段と、前記各タイヤの回転情報を記憶する回転情報記憶手段と、走行中のタイヤと路面とのあいだのスリップ率を求めるスリップ率算出手段と、該スリップ率と予め求めておいた正常内圧のときのスリップ率とを比較するスリップ率比較手段と、該2つのスリップ率の比較値と所定のしきい値との関係に基づいて、前輪2輪タイヤの同時減圧または後輪2輪タイヤの同時減圧を判定する減圧判定手段とを備えてなるタイヤ空気圧低下検出装置であって、
走行中の車体加速度を求める加速度演算手段と、該車体加速度がゼロ近傍の所定の範囲外にある車体加速度における当該車体加速度と前記スリップ率との関係を求める関係算出手段と、該車体加速度とスリップ率の関係から、該車体加速度がゼロのときのスリップ率を推定し、それらの平均値を算出する平均値演算手段とを備えてなるタイヤ空気圧低下検出装置。 - タイヤの空気圧低下を判定するためにコンピュータを、各タイヤの回転情報を検出する回転情報検出手段と、前記各タイヤの回転情報を記憶する回転情報記憶手段と、走行中のタイヤと路面とのあいだのスリップ率を求めるスリップ率算出手段と、該スリップ率と予め求めておいた正常内圧のときのスリップ率とを比較するスリップ率比較手段と、該2つのスリップ率の比較値と所定のしきい値との関係に基づいて、前輪2輪タイヤの同時減圧または後輪2輪タイヤの同時減圧を判定する減圧判定手段として機能させるためのタイヤ減圧判定のプログラムであって、
走行中の車体加速度を求める加速度演算手段、該車体加速度がゼロ近傍の所定の範囲外にある車体加速度における当該車体加速度と前記スリップ率との関係を求める関係算出手段、該車体加速度とスリップ率の関係から、該車体加速度がゼロのときのスリップ率を推定し、それらの平均値を算出する平均値演算手段として機能させるタイヤ減圧判定のプログラム。
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