JP4210583B2 - タイヤ走行限界警報方法および装置、ならびにタイヤ走行限界警報プログラム - Google Patents

Description

本発明はタイヤ走行限界警報方法および装置、ならびにタイヤ走行限界警報プログラムに関する。さらに詳しくはランフラットタイヤの走行限界をドライバーに知らせることができるタイヤ走行限界警報方法および装置、ならびにタイヤ走行限界警報プログラムに関する。

従来より、タイヤ空気圧低下検出装置を用いて、低扁平タイヤであるランフラットタイヤなど種々のタイヤの内圧低下を検知する技術は確立されている（特許文献１参照）が、かかる従来のタイヤ空気圧低下検出装置では、ランフラットタイヤが内圧低下後にどれだけ走行できるかの走行限界は、内圧の保持量や、車両速度、車両荷重などの走行条件により異なっているため、正確に判定することができなかった。そのため、タイヤ表面などにランフラット後の可能走行距離として目安が示されているにすぎなかった。

そこで、走行中のバーストを事前に検知する方法として、従来よりタイヤ回転ムラの変化からバーストを事前に検知する方法が提案されている（特許文献２参照）。

特公平５−５５３２２号公報 特開２００３−６３２２１号公報

しかしながら、特許文献２記載の検出方法は、４輪の回転ムラを常に監視するため、データ記憶用などのＩＣの容量が大きくなるという問題がある。

本発明は、かかる問題を解消するためになされたものであり、メモリを増設することなく、ランフラットタイヤなどのタイヤの走行限界をドライバーに知らせることができるタイヤ走行限界警報方法を提供することを目的とする。

本発明のタイヤ走行限界警報方法は、車両の車輪に装着したタイヤの空気圧低下を検出する工程と、前記タイヤの所定の空気圧低下が検出された場合にタイヤの回転ムラを検出する工程と、前記回転ムラを予め設定したしきい値と比較する工程と、当該比較の結果に基づいて内圧低下後のランフラットタイヤの走行が限界であることを知らせる工程とを含むタイヤ走行限界警報方法であって、前記回転ムラを検出する工程が、車両の加速度｜Ｇ｜＜０．１の場合に回転ムラを蓄積し、前記走行が限界であることを知らせる工程が、現行の速度が判定実行基準速度以上のときに実行されることを特徴とする。

前記タイヤの回転ムラを検出する工程が、前記タイヤに関す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手順からなり、
該タイヤ異常検出手順が、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含むのが好ましい。

前記タイヤの空気圧低下の検出する工程が、前記タイヤに関する回転情報に基づいてタイヤの空気圧低下を検出するタイヤ空気圧低下検出手順からなり、
該タイヤ空気圧低下検出手順が、各車輪の角速度を検出する工程と、前記角速度に比例した信号を発生する工程と、前記信号を演算処理装置によって演算処理する工程とを含み、
前記演算処理装置が、車両の対角線上にある一組の車輪からの信号の和の平均値から対角線上にある他の一組の車輪からの信号の和の平均値を引き算し、その結果と２つの合計の平均値との比率である判定値を、予め設定されたしきい値と比較してタイヤの空気圧低下を検出するのが好ましい。

本発明のタイヤ走行限界警報装置は、車両の車輪に装着したタイヤの空気圧低下を検出する手段と、前記タイヤの所定の空気圧低下が検出された場合にタイヤの回転ムラを検出する手段と、前記回転ムラを予め設定したしきい値と比較する比較手段と、当該比較の結果に基づいて内圧低下後のランフラットタイヤの走行が限界であることを知らせる警報手段とからなるタイヤ走行限界警報装置であって、前記回転ムラを検出する手段が、車両の加速度｜Ｇ｜＜０．１の場合に回転ムラを蓄積し、前記走行が限界であることを知らせる警報手段が、現行の速度が判定実行基準速度以上のときに実行されることを特徴とする。

本発明のタイヤ走行限界警報プログラムは、タイヤ走行限界を警報するためにコンピュータを、車両の車輪に装着したタイヤの空気圧低下を検出する手段、前記タイヤの所定の空気圧低下が検出された場合にタイヤの回転ムラを検出する手段、前記回転ムラを予め設定したしきい値と比較する比較手段、当該比較の結果に基づいて内圧低下後のランフラットタイヤの走行が限界であることを知らせる警報手段として機能させるためのタイヤ走行限界警報プログラムであって、前記回転ムラを検出する手段が、車両の加速度｜Ｇ｜＜０．１の場合に回転ムラを蓄積し、前記走行が限界であることを知らせる手段が、現行の速度が判定実行基準速度以上のときに実行されるものであることを特徴とする。

本発明によれば、メモリを増設することなく、ランフラットタイヤなどのタイヤの走行限界をドライバーに知らせることができる。

以下、添付図面に基づいて、本発明のタイヤ走行限界警報方法および装置、ならびにタイヤ走行限界警報プログラムを説明する。

図１は本発明の一実施の形態にかかわるタイヤ走行限界警報装置を示すブロック図、図２は図１におけるタイヤ走行限界警報装置の電気的構成を示すブロック図、図３は本発明のタイヤ空気圧低下検出手順のフローチャートの一例、図４は本発明のタイヤ異常検出手順のフローチャートの一例、図４は本発明のタイヤ異常検出手順のフローチャートの他の例、図５は本発明のタイヤ異常検出手順のフローチャートのさらに他の例である。

図１に示されるように、本発明のタイヤ走行限界警報装置は、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したのち、タイヤの走行限界をドライバーに知らせるものであり、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個の歯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か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手段である警報装置３が接続されている。

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。

本発明のタイヤ走行限界警報方法は、車両の車輪に装着したタイヤの空気圧低下を検出する工程と、前記タイヤの所定の空気圧低下が検出された場合にタイヤの回転ムラを検出する工程と、前記回転ムラを予め設定したしきい値と比較する工程と、当該比較の結果に基づいて走行が限界であることを知らせる工程とを含むことを特徴としている。具体的には、たとえば従来公知の空気圧低下検出装置により、ランフラットタイヤの内圧低下を検知したのちに、そのタイヤの回転ムラを監視し、異常の発生を事前に検知する。このことにより、プログラム容量をさほど増やすことなく、ランフラットタイヤの走行限界をドライバーに警報することができる。

タイヤの空気圧低下の検出工程は、たとえば、タイヤに関する回転情報に基づいてタイヤの空気圧低下を検出するタイヤ空気圧低下検出手順からなる。タイヤ空気圧低下検出手順は、各車輪の角速度を検出する工程と、前記角速度に比例した信号を発生する工程と、前記信号を演算処理装置によって演算処理する工程とを含み、前記演算処理装置が、車両の対角線上にある一組の車輪からの信号の和の平均値から対角線上にある他の一組の車輪からの信号の和の平均値を引き算し、その結果と２つの合計の平均値との比率である判定値を、予め設定されたしきい値と比較してタイヤの空気圧低下を検出する。

タイヤの回転ムラを検出する工程は、たとえば、タイヤに関す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手順からなる。タイヤ異常検出手順は、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含む。

また、本発明のタイヤ走行限界警報装置は、車両の車輪に装着したタイヤの空気圧低下を検出する手段と、前記タイヤの所定の空気圧低下が検出された場合にタイヤの回転ムラを検出する手段と、前記回転ムラを予め設定したしきい値と比較する比較手段と、当該比較の結果に基づいて走行が限界であることを知らせる警報手段とから構成されている。

本発明のタイヤ走行限界警報プログラムは、タイヤ走行限界を警報するためにコンピュータを、車両の車輪に装着したタイヤの空気圧低下を検出する手段、前記タイヤの所定の空気圧低下が検出された場合にタイヤの回転ムラを検出する手段、前記回転ムラを予め設定したしきい値と比較する比較手段、当該比較の結果に基づいて走行が限界であることを知らせる警報手段として機能させるためのものである。

本実施の形態のタイヤの回転ムラを検出する手段は、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。

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。

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。

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。

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輪それぞれについて検出し、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する。そして、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。

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。

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分間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分間走行させたとき（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。

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監視してもよい。

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。

つぎに本発明のタイヤ走行限界警報方法を図３〜６に基づいて説明する。

まず、タイヤの空気圧低下検出手順を行なう。図３に示されるように、まず、車輪速センサを用いて各車輪の角速度を検出する（ステップＳ１）。ついで、得られた角速度に比例した信号を発生させ、演算処理を行なうＣＰＵに送信する（ステップＳ２）。そののち、送信された信号をＣＰＵによって演算処理する。ＣＰＵでは、車両の対角線上にある一組の車輪からの信号の和の平均値から対角線上にある他の一組の車輪からの信号の和の平均値を引き算し、その結果と２つの合計の平均値との比率である判定値を求め（ステップＳ３）、そののち判定値を予め設定されたしきい値と比較してタイヤの空気圧低下を検出する。

タイヤが所定の空気圧低下をしたと判定された場合に、タイヤの回転ムラを検出するために、以下のタイヤ異常検出手順を実行し、空気圧低下が判定されなかった場合は初期化されて図３のスタートへ戻る。

本実施の形態のタイヤ異常検出手順は、まず図４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Ｓ１１）。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Ｓ１２、Ｓ１３）。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Ｓ１４）。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Ｓ１５、Ｓ１６）。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。

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しているか、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Ｓ１７、Ｓ１８、Ｓ１９）。

または図５に示されるように、前記図４の手順のステップＳ１１〜Ｓ１４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Ｓ２１〜Ｓ２４）。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２５）。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され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Ｓ２６、Ｓ２７）。

また、図６に示されるように、前記図４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。

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Ｓ１１〜Ｓ１７）、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Ｓ１８、Ｓ１９と同様にタイヤに異常が発生しているか、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。

なお、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。

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。

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。

車両として、本実施の形態にかかわるタイヤ走行限界警報プログラムが内蔵されたタイヤ走行限界警報装置を搭載したＢＭＷ３２８ｉを用意した。そして、タイヤとして、ＳＲＩ株式会社製のＣＴＴランフラットタイヤを装着した。

ついで住友ゴム工業株式会社の岡山テストコース周回路にて走行試験を行なった。

走行試験は、時速８０ｋｍ走行において、４輪のタイヤの回転速度情報を取り込み、内圧低下を検知した場合にそのタイヤの回転速度情報について、１輪用バーストセンサロジックがプログラミングされたタイヤ走行限界警報プログラムにより空気圧低下を検出したのち、タイヤの回転ムラを検出するように設定した。内圧のコントロールは、住友電気工業株式会社製の内圧調整装置にて、走行中の車内より後輪左タイヤＦＬの内圧を走行中に減圧することにした。そして、３つのタイヤＡ、ＢおよびＣについて３水準（１．０ｋＰａ、０．５ｋＰａ、０．ｌｋＰａ）で実施した。タイヤＡ（水準：１．０ｋＰａ）、タイヤＢ（水準：０．５ｋＰａ）およびタイヤＣ（水準：０．ｌｋＰａ）のいずれのタイヤについても１分以内に内圧低下を検知した。そののち、タイヤＡ、Ｂ、Ｃでの異常発生検知までの走行距離を計測した。その結果、タイヤＡは５００ｋｍ走行でも未検知、タイヤＢは２００ｋｍで検知、タイヤＣは１００ｋｍで検知した。前述のごとく、内圧の低い場合ほどその異常発生を検知するまでの時間が短く、本発明にかかわるロジックの有効性が確認できた。

本発明のタイヤ走行限界警報装置の一実施の形態を示すブロック図である。 図１におけるタイヤ走行限界警報装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明のタイヤ空気圧低下検出手順のフローチャートの一例である。 本発明のタイヤ異常検出手順のフローチャートの一例である。 本発明のタイヤ異常検出手順のフローチャートの他の例である。 本発明のタイヤ異常検出手順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 (5)

1. 車両の車輪に装着したタイヤの空気圧低下を検出する工程と、前記タイヤの所定の空気圧低下が検出された場合にタイヤの回転ムラを検出する工程と、前記回転ムラを予め設定したしきい値と比較する工程と、当該比較の結果に基づいて内圧低下後のランフラットタイヤの走行が限界であることを知らせる工程とを含むタイヤ走行限界警報方法であって、
   前記回転ムラを検出する工程が、車両の加速度｜Ｇ｜＜０．１の場合に回転ムラを蓄積し、
   前記走行が限界であることを知らせる工程が、現行の速度が判定実行基準速度以上のときに実行されることを特徴とするタイヤ走行限界警報方法。
2. 前記タイヤの回転ムラを検出する工程が、前記タイヤに関す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手順からなり、
   該タイヤ異常検出手順が、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含む請求項１記載のタイヤ走行限界警報方法。
3. 前記タイヤの空気圧低下の検出する工程が、前記タイヤに関する回転情報に基づいてタイヤの空気圧低下を検出するタイヤ空気圧低下検出手順からなり、
   該タイヤ空気圧低下検出手順が、各車輪の角速度を検出する工程と、前記角速度に比例した信号を発生する工程と、前記信号を演算処理装置によって演算処理する工程とを含み、
   前記演算処理装置が、車両の対角線上にある一組の車輪からの信号の和の平均値から対角線上にある他の一組の車輪からの信号の和の平均値を引き算し、その結果と２つの合計の平均値との比率である判定値を、予め設定されたしきい値と比較してタイヤの空気圧低下を検出する請求項１または２記載のタイヤ走行限界警報方法。
4. 車両の車輪に装着したタイヤの空気圧低下を検出する手段と、前記タイヤの所定の空気圧低下が検出された場合にタイヤの回転ムラを検出する手段と、前記回転ムラを予め設定したしきい値と比較する比較手段と、当該比較の結果に基づいて内圧低下後のランフラットタイヤの走行が限界であることを知らせる警報手段とからなるタイヤ走行限界警報装置であって、前記回転ムラを検出する手段が、車両の加速度｜Ｇ｜＜０．１の場合に回転ムラを蓄積し、
   前記走行が限界であることを知らせる警報手段が、現行の速度が判定実行基準速度以上のときに実行されることを特徴とするタイヤ走行限界警報装置。
5. タイヤ走行限界を警報するためにコンピュータを、車両の車輪に装着したタイヤの空気圧低下を検出する手段、前記タイヤの所定の空気圧低下が検出された場合にタイヤの回転ムラを検出する手段、前記回転ムラを予め設定したしきい値と比較する比較手段、当該比較の結果に基づいて内圧低下後のランフラットタイヤの走行が限界であることを知らせる警報手段として機能させるためのタイヤ走行限界警報プログラムであって、前記回転ムラを検出する手段が、車両の加速度｜Ｇ｜＜０．１の場合に回転ムラを蓄積し、
   前記走行が限界であることを知らせる手段が、現行の速度が判定実行基準速度以上のときに実行されることを特徴とするタイヤ走行限界警報プログラム。

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