JP3960764B2

JP3960764B2 - タイヤ異常検出方法および装置、ならびにタイヤ異常検出プログラム

Info

Publication number: JP3960764B2
Application number: JP2001251549A
Authority: JP
Inventors: 幸夫中尾
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2001-08-22
Filing date: 2001-08-22
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2021-08-22
Also published as: JP2003063221A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタイヤ異常検出方法および装置、ならびにタイヤ異常検出プログラムに関する。さらに詳しくは、タイヤに異常が発生する危険性を予測し、安全走行を行なうことができるタイヤ異常検出方法および装置、ならびにタイヤ異常検出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、走行中の車両のタイヤのトラブルを未然に防ぐ方法として、タイヤの内圧低下を検知する方法や装置が提案されている。たとえば特開昭６３−３０５０１１号公報には、前輪タイヤと後輪タイヤの回転速度の２つの対角和の差から内圧低下を検出する方法が記載されている。また、特開２０００−１５８９２３公報には、センサで直接タイヤの内圧を測定し、異常と判断すると警報を出す装置が記載されている。
【０００３】
しかしながら、これらの方法または装置では、タイヤの内圧低下以外に、タイヤに緊急の異常が発生しているか、または発生する可能性があるという情報を走行中に取得することができない。たとえば突発的な損傷や荷重超過などにより、タイヤがバーストする危険性がある場合、早急にドライバーに知らせる必要がある。
【０００４】
本発明は、叙上の事情に鑑み、タイヤに異常が発生する危険性を予測し、安全走行を行なうことができるタイヤ異常検出方法および装置、ならびにタイヤ異常検出プログラムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のタイヤ異常検出方法は、車両の車輪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異常を検出するタイヤ異常検出方法であって、前記タイヤの車輪の回転パルスを検知する工程と、該回転パルスからタイヤの回転情報を演算し、記憶する工程と、該回転情報からタイヤの１回転における回転パルス間隔の変動量を算出し、処理する工程と、該１回転ごとの処理化されたデータを走行中蓄積し、該データの変化からタイヤの異常予測を行なう工程とを備えているタイヤ異常検出方法であって、前記データの変化を、回転に伴う次数解析を行ないその次数成分を予め設定しておいた次数成分の基準値と比較する波形処理工程を備えてなることを特徴とする。
【０００６】
また本発明のタイヤ異常検出装置は、車両の車輪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異常を検出するタイヤ異常検出装置であって、前記タイヤの車輪の回転パルスを検知する回転情報検知手段と、該回転パルスからタイヤの回転情報を演算し、記憶する演算記憶手段と、該回転情報からタイヤの１回転における回転パルス間隔の変動量を算出し、処理する処理化手段と、該１回転ごとの処理化されたデータを走行中蓄積し、該データの変化からタイヤの異常予測を行なう異常検出手段とを備えてなるタイヤ異常検出装置であって、前記異常検出手段が、データの変化を、回転に伴う次数解析を行ないその次数成分を予め設定しておいた次数成分の基準値と比較する波形処理手段を含んでなることを特徴とする。
【０００７】
また本発明のタイヤ異常検出プログラムは、タイヤの異常状態を予測するためにコンピュータを、前記タイヤの車輪の回転パルスからタイヤの回転情報を演算し、記憶する演算記憶手段、該回転情報からタイヤの１回転における回転パルス間隔の変動量を算出し、処理する処理化手段、該１回転ごとの処理化されたデータを走行中蓄積し、該データの変化からタイヤの異常予測を行なう異常検出手段として機能させるためのタイヤ異常検出プログラムであって、前記データの変化を、回転に伴う次数解析を行ないその次数成分を予め設定しておいた次数成分の基準値と比較する波形処理手段を機能させることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明のタイヤ異常検出方法および装置、ならびにタイヤ異常検出プログラムを説明する。
【０００９】
図１は本発明のタイヤ異常検出装置の一実施の形態を示すブロック図、図２は図１におけるタイヤ異常検出装置の電気的構成を示すブロック図、図３は本発明のフローチャートの一例、図４は本発明のフローチャートの他の例、図５は本発明のフローチャートのさらに他の例である。
【００１０】
図１に示すように、タイヤ異常検出装置は、車両の車輪に装着したタイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲから得られる回転情報に基づいてタイヤの異常を検出するもので、前記タイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲの車輪にそれぞれ関連して設けられた回転情報検知手段である通常の車輪速センサ１を備えている。この車輪速センサ１としては、電磁ピックアップなどが用いられる。また、車輪には、外周に多数の歯、たとえば４８個を有するロータが備えられている。これにより、４つの車輪のそれぞれに備えられる車輪速センサ１が発生する正弦波状のアナログ信号（周期的に変化する電圧信号）をそれぞれ専用の信号線で取り出したのち、波形整形器の２値化回路（図示せず）を通して矩形波に整形された回転速信号の回転パルスとして取り込む。車輪速センサ１は、波形整形器を経てコンピュータである制御ユニット２の入出力装置としてのＩ／Ｏインターフェイス２ａに接続されている。制御ユニット２には、異常が発生しているまたは発生する可能性があるタイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬまたはＲＲをドライバーに知らせるための液晶表示素子、プラズマ表示素子もしくはＣＲＴまたは音声回路などで構成された警報装置３が接続されている。
【００１１】
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。
【００１２】
本実施の形態は、前記車輪速センサ１と、前記タイヤの車輪の回転パルスからタイヤの回転情報である、ロータの歯数に相当する１回転における回転パルスを演算し、記憶する演算記憶手段と、該回転情報からタイヤの１回転における回転パルス間隔の変動量を算出し、処理する処理化手段と、該１回転ごとの処理化されたデータを走行中蓄積し、該データの変化からタイヤの異常予測を行なう異常検出手段とから構成されている。
【００１３】
そして、本実施の形態におけるタイヤの異常予測プログラムは、制御ユニット２を、前記車輪速センサ１からタイヤの回転情報を演算し、記憶する演算記憶手段、該回転情報からタイヤの１回転における回転パルス間隔の変動量を算出し、処理する処理化手段、該１回転ごとの処理化されたデータを走行中蓄積し、該データの変化からタイヤの異常予測を行なう異常検出手段として機能させる。
【００１４】
たとえば回転パルス間隔の変動量の算出手順としては、１つの回転パルスの立ち上りから、つぎの回転パルスの立ち上りまでの時間間隔ｔ_nを、たとえば０．１μｓｅｃの測定精度で測定し、ついでこの測定を１回転（４８歯）分行ない、タイヤ１回転内の回転速度の変動量を算出するようにしている。
【００１５】
また、前記回転パルス間隔の変動量を処理するとは、車輪の回転速信号の波形変動から、タイヤ１回転における回転速度のムラを検出することである。たとえばタイヤ１回転における回転ムラとして指数化する手順としては、１つ目のパルスの時間間隔ｔ₁を基準とし、２つ目以降の時間間隔（ｔ₂、……、ｔ₄₈）を除算し、その変動量をパーセント表示することで、回転ムラとして指数化するようにしている。
【００１６】
本実施の形態では、走行中の車両のタイヤの回転パルスを４輪それぞれ検出し、個々のタイヤの回転情報として取り込み、ついで該個々のタイヤの回転情報から、タイヤの１回転における回転パルス間隔の変動量を検出し、タイヤ１回転における回転ムラとして指数化したのち、走行中のタイヤにおける前記回転ムラを監視し、その回転ムラの変化から、タイヤに異常が発生しているか、または発生する兆候があると予測して、これをドライバーに知らせることにより安全走行を行なうことができる。これにより、タイヤの異常による事故を未然に防ぐことができる。また、前記車輪速センサ１としてＡＢＳ車輪速センサを用いることにより、該センサの回転パルスからタイヤの状態を検知できるため、付加的機器を必要としない。
【００１７】
なお、前記１回転ごとの処理化されたデータである回転ムラの情報は、正確に得るために定速走行、たとえば車両の加速度｜Ｇ｜＜０．１とみなされる条件で蓄積するのが好ましい。
【００１８】
また、前記回転ムラの変化は、たとえば▲１▼波形の比較による差の実効値を算出して基準値と比較する波形処理手段、▲２▼最大値と最小値の差の大きさを算出して比較する波形処理手段、または▲３▼回転に伴う次数解析を行ないその次数成分を比較する波形処理手段などを用いて行なうのが好ましい。前記次数解析とは、タイヤの１回転の周期成分を基準として、１回転で１回変動するサイン成分を１次成分とし、１回転で２回変動するサイン成分を２次成分とみなす解析であり、たとえばタイヤ（タイヤの寸法：２７５／７０Ｒ１６）の内圧を１４０ｋＰａに設定したのち、１２０ｋｍ／ｈで１０分走行させたときのタイヤの１回転における回転ムラの次数成分は、１次（約９Ｈｚ）が０．１３％、２次（約１８Ｈｚ）が０．０５％である。これに対し、１２０ｋｍ／ｈでさらに６０分走行させたとき（バースト直前（バーストの約２０秒前））の回転ムラの次数成分は、１次が０．２１％、２次が０．１２％となりともに増大している。
【００１９】
または前記回転ムラの変化は、予め設定しておいた数値、たとえばＰ−Ｐ値（ピークトゥピーク振幅値）または次数成分の規定値などと比較する比較手段を用いてもよい。
【００２０】
また、前記タイヤの異常予測を行なう場合、車両の走行速度による影響を加味することにより、さらに判定精度を向上させてタイヤ異常の発生の予測を正確に行なうことができる。これはタイヤの回転速度のばらつきが路面の影響を受けることを考慮し、高速走行が行なえるのは路面が比較的スムースな高速道路に限られるため、荒れた路面での誤報発生を防ぐことを目的としたものである。
【００２１】
つぎに本発明のタイヤ異常検出方法を図３〜５に基づいて説明する。まず図３に示されるように、車輪の車輪速信号を検出したのち、車両のタイヤの回転パルスをＣＰＵに取り込む（ステップＳ１）。ついで定速走行の状態であるか否かを判断して、車両の加速度が｜Ｇ｜＜０．１とみなされる場合には、タイヤ１回転における回転パルス間隔の変動量を検出する（ステップＳ２、Ｓ３）。ついで該変動値をタイヤ１回転における回転ムラとして指数化処理する（ステップＳ４）。そして、連続して回転ムラのデータが取得できた場合、たとえば１０回分のデータの平均化を行ない蓄積し、データが蓄積されるごとに前回の平均データとの差を算出する（ステップＳ５、Ｓ６）。たとえば各回転の４８歯分それぞれの回転ムラとしての指数値から、それぞれに対応する部分同士の前回値と今回値との差を求める。すると４８個の回転ムラの差が数値化される。その４８個分の差の絶対値を合計することで、回転ムラの差の実効値Ｅを算出する。
【００２２】
つぎに前記算出した差の実効値Ｅを基準値Ｅ₀、たとえば予め適正な内圧および適正な荷重にて種々路面を走行したときの差の実測値Ｅ₀と比較し、Ｅ≧Ｅ₀であると判断される場合、タイヤに異常が発生または発生の可能性ありと判断されて、警報装置がＯＮの状態になりドライバーに警報が発せられる（ステップＳ７、Ｓ８、Ｓ９）。
【００２３】
または図４に示されるように、前記図４の手順のステップＳ１〜Ｓ４と同様に、車両のタイヤの回転パルスを取り込んだのち、回転パルス間隔の変動量を回転ムラとして指数化処理する（ステップＳ１１〜Ｓ１４）。そして、得られた回転ムラが予め設定した範囲内の回転ムラかどうかの判定を行なう（ステップ１５）。たとえば得られた回転ムラの範囲、たとえば１回転分（４８個）の回転次数解析を行ない、１次から５次成分までの実効値を算出する。そのうちのいずれかが次数成分の規定値（基準値）である、予め適正な内圧および適正な荷重にて走行したときの次数成分のそれぞれの値から決定するしきい値をこえているか否かが比較され、こえている場合、タイヤに異常が発生または発生の可能性ありと判断されて、警報装置がＯＮの状態になりドライバーに警報が発せられる（ステップＳ１６、Ｓ１７）。
【００２４】
また、図５に示されるように、前記図３に示される手順Ａに車両の走行速度が判定の基準として加えられている。これはタイヤに異常が発生しやすいのは高速走行時であるため、危険察知と誤報排除の両面を考慮したものである。
【００２５】
前記手順Ａと同様にして、算出した差の実効値Ｅと基準値Ｅ₀を比較したのち（ステップＳ１〜Ｓ７）、現行の走行速度Ｖと判定実行基準速度Ｖ₀（たとえば１００ｋｍ／ｈ）を比較し、Ｖ≧Ｖ₀である場合、前記ステップＳ８、Ｓ９と同様にタイヤに異常が発生または発生の可能性ありと判断されて、警報装置がＯＮの状態になりドライバーに警報が発せられる。
【００２６】
なお、本発明においては、走行速度の影響を加味する方法は、算出した差の実効値Ｅを基準値Ｅ₀と比較するなどの手順Ａに限定されるものではなく、予め設定した範囲内の回転ムラかどうかの判定などを行なう手順Ｂに走行速度の影響を加味することもできる。
【００２７】
これらの演算を４輪それぞれのタイヤについて行ない、異常を検知すれば、異常警報に加えてそのタイヤが装着されている位置（ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲ）の別も合わせて信号を発することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、タイヤの回転から得られる回転パルスから、タイヤの異常（異常が起こりそう）を予測できる。すなわちタイヤ１回転における回転パルスの回転情報のムラを検知し、タイヤに異常が発生する危険性を予測し、安全走行を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のタイヤ異常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におけるタイヤ異常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。
【図４】本発明のフローチャートの他の例である。
【図５】本発明のフローチャートのさらに他の例である。
【符号の説明】
１車輪速センサ
２制御ユニット
３警報装置

Claims

車両の車輪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異常を検出するタイヤ異常検出方法であって、前記タイヤの車輪の回転パルスを検知する工程と、該回転パルスからタイヤの回転情報を演算し、記憶する工程と、該回転情報からタイヤの１回転における回転パルス間隔の変動量を算出し、処理する工程と、該１回転ごとの処理化されたデータを走行中蓄積し、該データの変化からタイヤの異常予測を行なう工程とを備えているタイヤ異常検出方法であって、前記データの変化を、回転に伴う次数解析を行ないその次数成分を予め設定しておいた次数成分の基準値と比較する波形処理工程を備えてなるタイヤ異常検出方法。
前記１回転ごとの処理化されたデータの情報は、定速走行とみなされる条件で蓄積する請求項１記載のタイヤ異常検出方法。
前記タイヤの異常予測を行なう場合、車両の走行速度による影響を加味する請求項１または２記載のタイヤ異常検出方法。
車両の車輪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異常を検出するタイヤ異常検出装置であって、前記タイヤの車輪の回転パルスを検知する回転情報検知手段と、該回転パルスからタイヤの回転情報を演算し、記憶する演算記憶手段と、該回転情報からタイヤの１回転における回転パルス間隔の変動量を算出し、処理する処理化手段と、該１回転ごとの処理化されたデータを走行中蓄積し、該データの変化からタイヤの異常予測を行なう異常検出手段とを備えてなるタイヤ異常検出装置であって、前記異常検出手段が、データの変化を、回転に伴う次数解析を行ないその次数成分を予め設定しておいた次数成分の基準値と比較する波形処理手段とを含んでなるタイヤ異常検出装置。
タイヤの異常状態を予測するためにコンピュータを、前記タイヤの車輪の回転パルスからタイヤの回転情報を演算し、記憶する演算記憶手段、該回転情報からタイヤの１回転における回転パルス間隔の変動量を算出し、処理する処理化手段、該１回転ごとの処理化されたデータを走行中蓄積し、該データの変化からタイヤの異常予測を行なう異常検出手段として機能させるためのタイヤ異常検出プログラムであって、前記データの変化を、回転に伴う次数解析を行ないその次数成分を予め設定しておいた次数成分の基準値と比較する波形処理手段として機能させるためのタイヤ異常検出プログラム。