JP4232821B2

JP4232821B2 - 空気圧制御システムおよび空気圧制御装置

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Publication number: JP4232821B2
Application number: JP2006329048A
Authority: JP
Inventors: 秀樹楠; 澄靖 ▲高▼森
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-12-06
Filing date: 2006-12-06
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2026-12-06
Also published as: US8132607B2; WO2008068599A3; EP2089242A2; EP2089242B1; US20100024939A1; JP2008143197A; ATE476305T1; CN101557948A; CN101557948B; WO2008068599A2; DE602007008283D1

Description

本発明は、車両に装着されたタイヤ内の空気圧を調整する空気圧制御装置、およびこれを含む空気圧制御システムに関する。

従来より、車輪側にタイヤ内の空気圧を検出する空気圧センサを設置する一方、車体側の制御装置にてその空気圧情報を取得し、空気圧が低下している場合に車体側から空気圧を補充する装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

この装置は、車体側に空気圧を生成するコンプレッサ、生成された空気圧を貯留するリザーバ、タイヤ内に給排される空気圧を調整する電磁弁等を備え、車輪側に上記空気圧センサ等を備える。また、車輪側の配管と車体側の配管との接続部には、気密性を保持するためのシール部材が配設されている。各車輪の空気圧センサによる検出信号は、所定の通信ラインを介して車体側の制御装置に伝送される。
特開２００３−３２６９２８号公報

ところで近年、各車輪のタイヤ内の空気圧を検出してその空気圧情報を無線にて送信する車輪側装置と、各車輪側装置から送信された空気圧情報を取得して各車輪の空気圧を監視する車体側装置とを備えたタイヤ空気圧監視システム（Tire Pressure Monitoring System：以下「ＴＰＭＳ」という）も普及してきている。このＴＰＭＳにおいては、各車輪にその空気圧情報を含む車輪情報を送信するための送信機が設置され、車体側にはその車輪情報を受信して所定の演算処理を行い、空気圧不足情報等をインジケータ等に表示させる電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）が搭載されている。

したがって、ＴＰＭＳを搭載した車両においては、その車輪側装置から無線送信された空気圧情報を利用して空気圧制御を行うのが効率的とも考えられるが、仮に車体側装置においてその空気圧情報を受信できなくなった場合、その空気圧の補充が困難となる。

たとえば、各国の電波法による規制を考慮する必要がある。たとえば北米と日本では電波法の規定が異なり、北米で許可される電波の出力レベルが日本では認められない場合がある。そうした場合、北米仕様のＴＰＭＳが搭載された車両は、たとえば日本国内の車両組立工場において所定のツールを介して送信停止指令がなされ、その送信機からの送信が一時的に停止される。このとき、各車輪の送信機はそれ以降送信しないことを示すスリープ信号を車体側装置へ送信して送信停止状態に移行する。ＥＣＵは、そのスリープ信号を受信すると、その旨を表すインジケータランプを数回点滅させたりするが、その後は送信機からの電波が受信できないことを異常とは認識せずに他の処理を継続する。このため、この送信機の送信停止中に仮に空気圧が低下しても、ＥＣＵはその空気圧を調整制御しない。また、運転者もそれを認識することができない。この送信機は、その車両が輸出等によって北米に到達した後に所定のツールを用いて再度起動され、そのとき初めて空気圧の異常が検出されることになる。

また、市場には多種多様なノイズが存在し、その中には上述したツールの送信停止指令と似たパターンのノイズも存在する。送信機は、そのようなノイズを受信すると、送信停止指令を受けたと誤判定して送信動作を停止してしまう。そうなると、仮に空気圧が低下しても、ＥＣＵはこれを認識しなくなる。また、たとえば市場で発生した他のノイズや妨害電波により送信機の送信電波が車体側装置側で正常に受信できなくなった場合にも、ＥＣＵは空気圧情報を処理できなくなる。

さらに、ＴＰＭＳそのものに故障が発生した場合には、それ以降、車体側装置側で空気圧情報を正常に受信できなくなるため、仮に空気圧が低下しても、ＥＣＵはこれを認識できなくなる。このようにＴＰＭＳの故障が想定される場合には、その旨を表すインジケータランプが点灯されることもあるが、一般の運転者がそのインジケータランプの意味を理解していないことも想定される。その場合、運転者は、タイヤの調子に違和感を覚えてもディーラまではそのＴＰＭＳが機能していない状態で車両を走行させてしまう可能性がある。

一方、空気圧の低下の有無にかかわらず、空気圧調整装置を常時作動させ、タイヤ内の空気圧が規定値を超えると、調整弁によりその超過分の空気圧を外部へリリーフするようなシステムも考えられる。しかしながら、このようなシステムでは不要に空気圧調整装置が駆動されるために効率が悪く、また、上述した気密性保持用のシール部材が摺動により摩耗し易くなるなど、耐久性の問題も生じる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、車両において空気圧調整装置を適切に作動させることにより、車両の走行安全性を向上させることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の空気圧制御システムは、車両の各車輪に装着されたタイヤ内の空気圧を制御する。この空気圧制御システムは、各車輪に設置されてタイヤ内の空気圧を検出する車輪側圧力センサと、各車輪に設置され、検出された空気圧を表す空気圧情報を無線にて送信する送信部と、車体側に設置されて送信部から送信された空気圧情報を受信する受信部と、車体側に設置され、タイヤ内へ空気を給排してその空気圧を調整可能な空気圧調整装置と、受信部にて受信された空気圧情報に基づいて空気圧調整装置を駆動し、タイヤ内の空気圧を目標値に近づけるように制御するとともに、空気圧情報の取得不能状態を表す予め設定した受信不能条件が成立した場合には、空気圧情報の未受信にかかわらず空気圧調整装置を駆動する制御部と、を備える。

ここでいう「受信不能条件」については、受信部を介して認識可能な空気圧情報が取得できない時間が所定時間以上継続したことをその条件としてもよいし、受信部を介して送信部からその送信停止を予告する送信停止情報を取得したことをその条件としてもよい。前者については、たとえば市場のノイズや妨害電波等によって送信部から送信された空気圧情報を受信部側で正常に受信できない場合が想定される。後者については、たとえば電波法の規定による送信停止指令があったりノイズによる誤認があったりして、送信部から送信停止情報が送信された場合が想定される。なお、「受信不能条件」として、これら以外の条件が適宜設定されてもよいことは言うまでもない。

この態様によれば、各車輪において車輪側圧力センサにより取得された空気圧情報が、送信部を介して無線にて送信される。車体側では、受信部がその空気圧情報を受信し、制御部がその空気圧情報に基づいて空気圧調整装置を駆動し、タイヤ内の空気圧を目標値に近づけるように制御する。制御部は、何らかの要因により空気圧情報を取得できなくなっても、予め設定した受信不能条件の成立により、空気圧情報の未受信にかかわらず空気圧調整装置を駆動する。このため、車体側にて空気圧情報が得られない状況においてタイヤ内の空気圧が低下しても、受信不能条件が成立していれば空気圧が補充される。これにより、車両の走行安全性を向上させることができる。

ただし、このように空気圧情報が得られない状況においてもタイヤ内の空気圧が十分に高い場合も想定され、その場合に空気圧調整装置の駆動を継続すると、空気圧超過となる可能性もある。あるいは、当初空気圧が不足していたとしても、空気圧調整装置の駆動継続により空気圧が適正値を超えて高くなる可能性もある。

そこで、タイヤ内の空気圧が予め設定したリリーフ圧を超えたときに、タイヤ内の空気をリリーフしてその空気圧をリリーフ圧以下に保持するリリーフ手段を設けてもよい。
この態様によれば、空気圧調整装置の駆動が継続されても、タイヤ内の空気圧がリリーフ圧以下に保持されるので、タイヤ内の圧力が過剰に高まるのを防止することができる。

その場合、制御部が、空気圧情報が得られている場合に、タイヤ内の空気圧が予め設定した上限圧以下になるように空気圧調整装置を制御するものであり、上記リリーフ圧がその上限圧よりも高い値に設定されているとよい。つまり、上記リリーフ圧が通常の空気圧制御において設定された上限値よりも高く設定されているとよい。

これにより、空気圧情報が得られている通常状態においてリリーフ手段が不要に動作することを防止できる。その結果、タイヤ内の空気圧が正常な空気圧制御時の範囲内に保持される。

また、各車輪に送信部からの空気圧情報の送信タイミングを調整する制御回路がさらに設けられていてもよい。そして、その制御回路が、車輪側圧力センサにより空気圧の変動が検出された場合に、送信部からの空気圧情報の送信時間間隔を短くするようにしてもよい。

すなわち、送信部から空気圧情報が送信されているものの、たとえば所定周期の妨害電波等により受信側でこれを正常に受信できないような場合、その送信部からの送信周期が短ければ、受信部に到達できる可能性が高い。

そこで、車輪側圧力センサにより空気圧の変動が検出される場合、つまり受信不能条件の成立により空気圧調整装置が駆動されている可能性がある場合に、送信部からの空気圧情報の送信時間間隔を短くして、受信部での空気圧情報の受信確率を高める。これにより受信部にて空気圧情報を正常に受信できれば、制御部は、その空気圧情報に基づいた本来の空気圧制御を実行することができる。

より具体的には、空気圧調整装置は、車体側に設けられて空気圧を生成する空気圧生成手段と、空気圧生成手段からタイヤ内に通じる空気通路と、空気通路とタイヤ内とを連通または遮断させる切替弁と、車体側に設けられて空気通路の空気圧を検出する車体側圧力センサと、を備えてもよい。そして、制御部は、受信不能条件が成立したと判定した場合に、切替弁を開弁させて空気通路とタイヤ内とを連通状態にし、車体側圧力センサから取得した空気圧情報に基づいて空気圧調整装置を駆動するようにしてもよい。

この態様によれば、空気通路に車体側圧力センサが設けられている。切替弁が開弁して空気通路とタイヤ内とが連通状態になると、タイヤ内の空気圧と空気通路内の空気圧とが実質的に等しくなるため、車体側圧力センサによりタイヤ内の空気圧を検出できるか、少なくともその検出値からタイヤ内の空気圧を推定することができる。このため、その車体側圧力センサから取得した空気圧情報に基づいて空気圧調整装置を駆動することにより、車輪側からの空気圧が直接得られなくても、その空気圧を目標値に近づける空気圧制御を行うことができる。ただし、車輪側の送信機からタイヤ内の空気圧情報が得られる場合には、タイヤ内の空気圧を直接検出するため、より空気圧検出精度が高い、車輪側圧力センサによる空気圧情報を用いるのがよい。

このように車体側圧力センサを用いる場合、制御部は、車体に配線された所定の通信ラインを介して車体側圧力センサからの空気圧情報を取得してもよい。すなわち、車体側であるから有線により通信を行うことも容易であり、無線通信でないため電波状態によらず安定した情報伝達が可能となる。

また、空気圧調整装置は、切替弁と空気圧生成手段との間に配設されて、空気圧生成手段により生成された空気圧を貯留する空気圧タンクと、空気圧タンク内の空気圧を検出するタンク圧力センサと、を備えてもよい。そして、制御部は、受信不能条件が成立したと判定した場合に、切替弁を開弁させて空気通路とタイヤ内とを連通状態にし、タンク圧力センサの空気圧情報を車体側圧力センサの空気圧情報として取得するようにしてもよい。

この空気圧タンクは、空気圧調整装置の駆動に際して空気圧生成手段にて生成した空気圧を一旦貯めおく。すなわち、この空気圧タンクは、空気圧生成手段による空気圧の生成能力を補助する役割を担い、相当量の空気を貯めおくことで必要時に大きな空気圧の供給を可能にする。そのため、空気圧タンク内の空気圧は所定圧に保持されるのが好ましく、その空気圧の状態を監視するためにタンク圧力センサが設けられることがある。この態様では、そのタンク圧力センサが有効利用される。

なお、送信部は、各車輪の空気圧情報を含む車輪情報を車体側に送信し、制御部は、空気圧調整装置を制御するとともに、車輪情報に基づいて各車輪の状態を監視するものでもよい。この態様は、ＴＰＭＳを搭載した車両において取得される車輪情報に含まれる空気圧情報を有効利用するものである。

本発明の別の態様である空気圧制御装置は、各車輪に設置されてタイヤ内の空気圧を検出する車輪側圧力センサと、各車輪に設置されて空気圧を表す空気圧情報を無線により送信する送信部と、車体側に設置されてタイヤ内へ空気を給排してその空気圧を調整可能な空気圧調整装置とを備えた車両に搭載され、各車輪のタイヤ内の空気圧を制御する。この空気圧制御装置は、送信部から送信された空気圧情報に基づき、空気圧調整装置に対してタイヤ内の空気圧を目標値に近づけるための制御信号を出力するとともに、空気圧情報が取得不能状態であることを表す予め設定した受信不能条件が成立したと判定した場合には、空気圧情報の未受信にかかわらず空気圧調整装置を駆動させる制御信号を出力する。

この態様によれば、何らかの要因により空気圧情報を取得できなくなっても、予め設定した受信不能条件の成立により、空気圧情報の未受信にかかわらず空気圧調整装置を駆動する制御信号が出力される。このため、車体側にて空気圧情報が得られない状況においてタイヤ内の空気圧が低下しても、受信不能条件が成立していれば空気圧が補充される。これにより、車両の走行安全性を向上させることができる。

本発明の空気圧制御システムによれば、車両において空気圧調整装置を適切に作動させて車両の走行安全性を向上させることができる。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係る空気圧制御システムが搭載された車両の概略構成図である。この空気圧制御システムは、タイヤ内の空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システム（ＴＰＭＳ）とともに機能する。

車両１０の車体１２には、その前後左右に車輪１４が装着されている。各車輪１４は、そのタイヤの空気圧調整用のバルブとして機能するＴＰＭＳバルブ１６を内蔵している。なお、車体１２には、駆動輪の駆動源となるエンジン、駆動力を所定の変速比で伝達するトランスミッション、各車輪を操舵するステアリング装置、各車輪１４に制動力を付与するブレーキ装置なども搭載されているが、これらの図示および説明については省略する。

車体１２には、また、各車輪１４のそれぞれに対応した４つの通信機１８、各車輪１４のタイヤ内の空気圧を調整する空気圧調整装置２０、車両１０に搭載された各種装置を駆動制御する電子制御装置（ＥＣＵ）２２、所定条件下で運転者に警報を発する警報装置２４、車速センサ等を含むセンサ群２６等が設けられている。

空気圧調整装置２０は、所定の空気圧を生成するコンプレッサ３２、コンプレッサ３２の吐出室から各車輪１４のタイヤ内に延びるエア配管３４、コンプレッサ３２により昇圧された空気圧を一時的に貯留する空気圧タンク３６、エア配管３４に空気圧を給排する圧力給排弁３８、各車輪１４のタイヤ内の空気圧を増圧または減圧する増減圧弁４０、エア配管３４の空気圧を検出する圧力センサ４１等を備えている。

圧力給排弁３８は、エア配管３４における空気の通路を切り替えるたとえば三方電磁弁からなり、コンプレッサ３２とエア配管３４とを連通する空気通路を開閉する吸気弁と、エア配管３４から図示しない排出口につながる空気通路を開閉する排気弁を有する。増減圧弁４０は、対応する車輪１４のタイヤ内の空気圧を調整する電磁弁である。この増減圧弁４０は、コンプレッサ３２の作動中に開弁してタイヤ内へ空気を導出してその空気圧を増圧する増圧弁と、コンプレッサ３２が非動作の状態で開弁されることによりタイヤ内の空気を逃がし、その空気圧を減圧する減圧弁とを有する。

各車輪１４には、対応する増減圧弁４０にエア配管３４を介して連結される調整弁４２が設けられている。この調整弁４２は、タイヤ内への空気の流入出を制御するたとえば電磁式または機械式の三方弁からなり、車輪１４とともに回転する。調整弁４２は、その開閉によりタイヤ内とエア配管３４とを連通または遮断し、増減圧弁４０から送られてくる空気を対応するタイヤの内に封入し、また、対応するタイヤ内の空気を増減圧弁４０に送る。また、調整弁４２は、タイヤ内の空気圧が所定のリリーフ圧を超えると開弁し、タイヤ内の空気の一部を外部にリリーフして減圧する。本実施の形態では、通常の空気圧制御時においてタイヤ内の空気圧が予め設定した上限圧以下になるように空気圧調整装置２０が制御されるが、上記リリーフ圧はその上限圧よりも高い値に設定されている。このため、通常の空気圧制御時において調整弁４２が開弁してタイヤ内の空気が外部にリリーフされることはない。

増減圧弁４０と調整弁４２との間には、回転エアシール４４が配設されている。この回転エアシール４４は、ゴム等のシール部材からなり、エア配管３４において車体１２側の回転しない部分と車輪１４側の回転する部分とを摺動可能かつ気密に接続するものである。この回転エアシール４４を設けたことにより、エア配管３４内の空気圧を回転する車輪１４のタイヤ内に供給することが可能となっている。

図２は、空気圧制御システムの制御ブロック図である。

ＴＰＭＳバルブ１６は、車輪１４の図示しないホイールリムに取り付けられており、タイヤ内に突出したハウジングを有する。このＴＰＭＳバルブ１６のホイールリムの外側に突出したバルブキャップを取り外して、その弁口に空気供給装置のホースを接続することにより、外部からタイヤ内に空気を供給することが可能になる。ＴＰＭＳバルブ１６のハウジング内には、バッテリ５２、空気圧センサ５４、加速度センサ５６、ＴＰＭＳ送信機５８、および制御回路６０等が収容されている。また、タイヤ内には、前述した調整弁４２がＴＰＭＳバルブ１６とは別体で配設されている。

バッテリ５２は、空気圧センサ５４、加速度センサ５６、ＴＰＭＳ送信機５８および制御回路６０等に電源電圧を供給する。

空気圧センサ５４は、たとえば半導体センサであり、車輪状態の一つであるタイヤ内部空間内の空気圧を検出し、空気圧に応じた空気圧検出信号を車輪情報として出力する。空気圧センサ５４は、空気圧の大きさに応じた出力電圧を発生する圧電素子を備えたものでもよい。各空気圧センサ５４は、対応するタイヤ内の空気圧を定期的に検出して、検出結果を制御回路６０に送る。検出されたタイヤ内の空気圧はＴＰＭＳによる状態監視に用いられるが、空気圧制御システムによる後述する空気圧制御にも用いられる。

加速度センサ５６は、車輪１４が回転して所定値以上の遠心力が負荷されたときにオンになるいわゆる遠心力スイッチであり、車両の走行状態を検出する。なお、本実施の形態では、空気圧センサ５４および加速度センサ５６がＴＰＭＳバルブ１６のハウジング内に配置された例を示したが、車輪状態を検出する他のセンサがさらに配設されていてもよい。たとえば、タイヤ内の空気の温度を検出する温度センサや、バッテリ５２の電源電圧を検出するセンサなどの各種センサが設けられていてもよい。

ＴＰＭＳ送信機５８は、空気圧センサ５４の検出値や加速度センサ５６の検出値を示す信号を含む車輪情報を車体１２側に無線送信可能な送信部として機能する。

制御回路６０は、ＩＣチップ等の形態で基板に実装されており、ＴＰＭＳ送信機５８による車輪情報の送信タイミングを制御したりする。制御回路６０は、設定された条件に基づいて調整弁４２を電磁駆動するように構成されていてもよい。本実施の形態では、後述する電波妨害等の対策のため、制御回路６０が、空気圧センサ５４から送られてくる検出結果に基づいて、ＴＰＭＳ送信機５８における送信モードを設定変更する。制御回路６０は、空気圧センサ５４の検出結果から求められる所定時間あたりの空気圧の変化量と予め定められている送信モード判定用閾値とを比較して、ＴＰＭＳ送信機５８における送信モードを決定する。本実施の形態では、この送信モード判定用閾値を、コンプレッサ３２の駆動の有無を判定するための閾値として設定している。すなわち、空気圧調整装置２０が駆動されてコンプレッサ３２が動作すると、その間、コンプレッサ３２の吐出圧によってエア配管３４を流れる空気が脈動するため、タイヤ内の空気圧が所定量変動する。したがって、タイヤ内の空気圧の変化量がある程度大きくなると、コンプレッサ３２ひいては空気圧調整装置２０の駆動状態を推定することができるのである。具体的には、１分に１回の割合という低頻度で空気圧センサ５４の検出結果を送信する通常送信モードと、１５秒に１回の割合という高頻度で空気圧センサ５４の検出結果を送信する非常送信モードとによって、ＴＰＭＳ送信機５８における送信モードが構成されている。所定時間あたりのタイヤ内の空気圧の変化量が送信モード判定用閾値以下の値を示す場合には、車体１２側での受信状態が正常であると判断され、制御回路６０は送信モードとして通常送信モードを選択する。一方、所定時間あたりの空気圧の変化量が送信モード判定用閾値よりも大きな値を示す場合には、制御回路６０は送信モードとして非常送信モードを選択する。

一方、車体１２側に設けられた各通信機１８は、対応する車輪１４のＴＰＭＳ送信機５８から送信された信号を受信する受信部として機能する。各通信機１８は、ＴＰＭＳ送信機５８から受信した情報をＥＣＵ２２に出力する。

ＥＣＵ２２は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ、所定のデータの記憶を保持しておくための不揮発性のバックアップＲＡＭ、入出力インターフェース等を備える。ＥＣＵ２２には、上述した空気圧調整装置２０を構成するコンプレッサ３２、圧力給排弁３８、増減圧弁４０等のアクチュエータや警報装置２４が所定の通信ラインを介して接続されている。ＥＣＵ２２には、また、空気圧調整装置２０に設置された圧力センサ４１、車速センサ等を含むセンサ群２６等のセンサ・スイッチ類が所定の通信ラインを介して接続されている。ＥＣＵ２２は、各センサ・スイッチ類や通信機１８を介して取得した情報に基づいて所定の演算処理を行い、各アクチュエータを駆動制御したり、警報装置２４に所定の警報を発生させたりする。

ＥＣＵ２２は、各通信機１８と各車輪１４の位置とを対応づけて記憶しているため、各通信機１８から入力された車輪情報がどの車輪１４からのものであるかを識別することができる。なお、このように車体１２に各車輪１４ごとの複数の通信機１８を設けるのではなく、各ＴＰＭＳ送信機５８からの信号を受信可能な１つの通信機を設けるようにしてもよい。その場合には、各ＴＰＭＳ送信機５８が送信する信号に、いずれの車輪１４であるかを特定するための識別情報を含めるようにすればよい。ＴＰＭＳ送信機５８からの車輪情報は、ＥＣＵ２２のバックアップＲＡＭ等の所定の記憶領域に格納される。ＥＣＵ２２は、各通信機１８から受け取った情報を用いて各車輪１４の状態を監視する。

警報装置２４は、ＥＣＵ２２の制御のもと、所定条件下で運転者に警報を発するものであり、たとえば車両１０のインストルメントパネルに設けられている表示装置等に車両の異常情報を表示したり、音声により報知したりする。

次に、本実施の形態の空気圧調整装置２０の動作について説明する。図３〜図６は、空気圧調整装置の動作の概要を表す説明図である。この動作は、ＥＣＵ２２による制御指令に基づいて行われる。

図３は、タイヤ内への空気圧導入時の状態を表している。
タイヤ圧を補充するときなど、タイヤ内への空気圧導入時においては、コンプレッサ３２が駆動されるとともに、圧力給排弁３８の吸気弁、増減圧弁４０の増圧弁、調整弁４２が開弁される。コンプレッサ３２は外気を吸引して圧縮し、これを昇圧する。コンプレッサ３２から吐出された高圧の空気は、空気圧タンク３６に貯留された空気とともに増減圧弁４０、回転エアシール４４、調整弁４２を介して対応する車輪１４のタイヤ内に導入される。これにより、タイヤ内の空気圧が増圧される。

図４は、シール部空気圧調整時の状態を表している。
シール部空気圧調整時においては、回転エアシール４４の耐久性を保持するために、その回転エアシール４４の部分の圧力を大気圧に戻す。すなわち、たとえば上記タイヤ内への空気圧導入時においては、タイヤ内へ圧力を導入するためにエア配管３４内の空気圧が高圧になっている。この状態で回転エアシール４４の摺動が継続されると、回転エアシール４４が摩耗してしまうおそれがある。このため、タイヤ内の空気圧の調整が終わった後は、調整弁４２を閉じてタイヤ内との圧力の導通を遮断した状態で回転エアシール４４の部分の空気圧を減圧する。すなわち、コンプレッサ３２が停止されるとともに、調整弁４２は閉じられたまま、増減圧弁４０の減圧弁および圧力給排弁３８の排気弁が開弁される。これにより、タイヤ内の空気圧は保持されたまま、エア配管３４内の空気が排気口から排出され、回転エアシール４４の部分の空気圧が大気圧程度に減圧される。

図５は、タイヤ内への空気圧の給排のない通常制御時の状態を表している。
通常制御時においては、次回のタイヤ内への空気圧導入時に備え、空気圧タンク３６内の空気圧を所定圧に高めておく。すなわち、空気圧タンク３６内の空気圧が低下していることを条件にコンプレッサ３２が間欠的に駆動されるとともに、圧力給排弁３８の吸気弁が開弁される。増減圧弁４０および調整弁４２は閉じたままである。これにより、コンプレッサ３２により昇圧された空気は空気圧タンク３６に貯留される。空気圧タンク３６内の空気圧が所定圧に達すると、コンプレッサ３２の駆動は停止される。なお、増減圧弁４０が閉弁状態にあるので、回転エアシール４４は大気圧となっている。

図６は、タイヤ内からの空気圧排出時の状態を表している。
タイヤ内からの空気圧排出時においては、コンプレッサ３２が停止された状態で、調整弁４２、増減圧弁４０の減圧弁および圧力給排弁３８の排気弁が開弁される。これにより、タイヤ内の空気がエア配管３４を通って排出口から排出され、タイヤ内の空気圧が減圧される。このような空気圧の排出は、たとえば車両１０が砂漠や雪道などを走行するような場合に、タイヤ内の空気圧を通常の設定圧力よりもあえて低くしたいときに行われたりする。なお、このようなタイヤ内の空気圧の排出は、たとえば調整弁４２の排出口を開弁させて行うことも考えられる。本実施の形態では、外部に排出される空気の湿気を取り除くために、圧力給排弁３８側の排気口に設けられたドライヤを介して空気を排出するようにしている。

次に、本実施の形態の空気圧制御方法について説明する。
本実施の形態においては、ＥＣＵ２２が、ＴＰＭＳバルブ１６からの空気圧情報を一定の周期で取得する。そして、いずれかの車輪１４のタイヤ内の空気圧が予め設定した基準値よりも低いと判定された場合、ＥＣＵ２２は、空気圧調整装置２０を駆動して図３の態様で空気圧の補充を行う。その際、必要に応じて図４、図５の態様で空気圧の調整を行ったりもしつつ、タイヤ内の空気圧を設定された目標値に近づけていく。

しかし、たとえば市場のノイズや電波妨害等によってＴＰＭＳ送信機５８から送信された空気圧情報を車体１２側の通信機１８にて正常に受信できない場合、ＥＣＵ２２は、その空気圧情報に基づく空気圧制御を行うことができない。その結果、車輪１４の空気圧が基準値を下回ってもこれに対処することができない。

そこで、本実施の形態では、ＥＣＵ２２は、通信機１８を介して認識可能な空気圧情報を含む車輪情報が取得できない時間が所定時間以上継続した場合には、強制的に空気圧調整装置２０を駆動して、各タイヤ内の空気圧を補充する。このとき、増減圧弁４０の増圧弁と調整弁４２が開弁されているため、タイヤ内の空気圧とエア配管３４の空気通路の空気圧とが実質的に等しくなる。このため、圧力センサ４１によりタイヤ内の空気圧を検出でき、それに基づいてタイヤ内の空気圧を目標値に近づける空気圧制御を実行することができる。

一方、車輪１４側では、ＴＰＭＳバルブ１６においてこのときの空気圧調整装置２０の駆動を空気圧センサ５４が検出した空気圧の変動の大きさにより検知し、その変動の大きさが所定値を超えると、制御回路６０が送信モードを非常送信モードに設定し、ＴＰＭＳ送信機５８からの車輪情報の送信周期を短くする。

すなわち、空気圧調整装置２０の駆動時においてはコンプレッサ３２の吐出圧の脈動により空気圧が変動する。このため、逆にこの空気圧の変動を検出することにより、空気圧調整装置２０が駆動されていると判断される。ここでは、その原因として、ＴＰＭＳ送信機５８から送信された空気圧情報に対して外部のノイズが重畳したり電波妨害が発生している可能性があると判断し、空気圧情報を高頻度で送信させる。これにより、一部の空気圧情報はその妨害電波をくぐり抜けて通信機１８にて正常に受信される可能性を高めることができる。これにより通信機１８にて空気圧情報を正常に受信できれば、ＥＣＵ２２は、その空気圧情報に基づいた本来の空気圧制御を実行する。

次に、本実施の形態の空気圧制御処理の流れについて説明する。
図７は、ＥＣＵが実行する空気圧制御処理の主要部の流れを表すフローチャートである。この処理は、車両１０の図示しないイグニッションスイッチがオンにされた後に、ＥＣＵ２２が所定の周期で繰り返し実行する。

ＥＣＵ２２は、通信機１８を介してＴＰＭＳバルブ１６からの車輪情報が取得されたか否かを判断する（Ｓ１２）。このとき、車輪状態が得られていなければ（Ｓ１２のＮ）、ＥＣＵ２２は、続いてその車輪情報が得られない状態が所定時間Δｔ以上経過したか否かを判定する（Ｓ１４）。この所定時間Δｔとしては、車輪側装置と車体側装置との通信状態が正常であれば車輪情報が確実に得られるであろう時間が実験等により求められ、予め設定されている。

このとき、車輪情報の未受信状態が所定時間Δｔ以上経過したと判定されると（Ｓ１４のＹ）、空気圧調整装置２０が駆動中（コンプレッサ３２が動作中）でなければ（Ｓ１６のＮ）、ＥＣＵ２２は、空気圧調整装置２０の駆動を開始する（Ｓ１８）。一方、Ｓ１６において空気圧調整装置２０が駆動中であれば（Ｓ１６のＹ）、Ｓ１８をスキップする。そして、ＥＣＵ２２は、圧力センサ４１の出力値に基づきタイヤ内の空気圧が設定範囲内にあるか否かを判定する（Ｓ２０）。このとき、その空気圧が設定範囲にあれば（Ｓ２０のＹ）、空気圧調整装置２０の駆動を停止する（Ｓ２２）。一方、その空気圧が設定範囲になければ（Ｓ２０のＮ）、Ｓ２２をスキップして空気圧調整装置２０の駆動を継続させる。

一方、Ｓ１４において、車輪情報の未受信状態が所定時間Δｔ未満であると判定されると（Ｓ１４のＮ）、Ｓ１６〜Ｓ２２の処理をスキップする。このようにして、車輪状態が取得されない状態においても、各車輪１４のタイヤ内の空気圧が設定値に保持される。

また、Ｓ１２において、ＴＰＭＳバルブ１６からの車輪情報が取得されていると判断すると（Ｓ１２のＹ）、ＥＣＵ２２は、通常の空気圧制御を実行する。すなわち、ＥＣＵ２２は、まず、受信された車輪情報に含まれる空気圧情報に基づき、タイヤ内の空気圧が設定範囲内にあるか否かを判定する（Ｓ２４）。このとき、その空気圧が設定範囲になく（Ｓ２４のＮ）、空気圧調整装置２０が駆動中でなければ（Ｓ２６のＮ）、ＥＣＵ２２は、空気圧調整装置２０の駆動を開始する（Ｓ２８）。一方、Ｓ２６において空気圧調整装置２０が駆動中であれば（Ｓ２６のＹ）、Ｓ２８をスキップする。

一方、Ｓ２４においてタイヤ内の空気圧が設定範囲にあり（Ｓ２４のＹ）、空気圧調整装置２０が駆動中であれば（Ｓ３０のＹ）、ＥＣＵ２２は、空気圧調整装置２０の駆動を停止する（Ｓ３２）。一方、Ｓ３０において、空気圧調整装置２０が駆動中でなければ（Ｓ３０のＮ）、Ｓ３２の処理をスキップする。

図８は、ＴＰＭＳバルブの制御回路が実行する処理の流れを表すフローチャートである。この処理は、図７のＥＣＵ２２による処理に並行して実行される。
制御回路６０は、まず、空気圧センサ５４の出力値に基づき空気圧が変動しているか否かを判定する（Ｓ４２）。すなわち、制御回路６０は、空気圧センサ５４の検出結果から得られた所定時間あたりの空気圧の変化量が上述した送信モード判定用閾値以下である場合には、空気圧は変動していないと判定する。一方、その所定時間あたりの空気圧の変化量が送信モード判定用閾値よりも大きな値を示す場合には、制御回路６０は、空気圧は変動していると判定する。このとき、空気圧が変動していると判定されると（Ｓ４２のＹ）、制御回路６０は、現在の車輪情報の送信タイミングが通常送信モードに設定されていれば（Ｓ４４のＹ）、非常送信モードに設定変更して送信時間間隔を短縮する（Ｓ４６）。一方、通常送信モードでなく非常送信モードに設定されていれば（Ｓ４４のＮ）、Ｓ４６をスキップする。

一方、Ｓ４２において、空気圧が変動していないと判定されると（Ｓ４２のＮ）、制御回路６０は、現在の車輪情報の送信タイミングが非常送信モードに設定されていれば（Ｓ４８のＹ）、通常送信モードに設定変更して送信時間間隔を通常に戻す（Ｓ５０）。一方、非常送信モードでなく通常送信モードに設定されていれば（Ｓ４８のＮ）、Ｓ５０をスキップする。

そして、制御回路６０は、そのときの送信モードに対応した送信タイミングになると（Ｓ５２のＹ）、ＴＰＭＳ送信機５８を介して空気圧情報を含む車輪情報を送信する（Ｓ５４）。すなわち、通常送信モードが設定されている場合には、１分に１回の割合という低頻度で車輪情報が送信される。一方、非常送信モードが設定されている場合には、１５秒に１回の割合という高頻度で車輪情報が送信される。Ｓ５２において、送信タイミングでなければ（Ｓ５２のＮ）、Ｓ５４をスキップする。

以上に説明したように、本実施の形態においては、ＥＣＵ２２が、通信機１８を介して認識可能な空気圧情報が取得できない時間が所定時間以上継続すると、車輪１４側のＴＰＭＳバルブ１６からの空気圧情報の未受信にかかわらず空気圧調整装置２０を駆動する。そして、車体１２側の圧力センサ４１による空気圧情報を用いた空気圧制御が実行される。このため、車体側にて空気圧情報が得られない状況において仮にタイヤ内の空気圧が低下しても空気圧が補充されるため、車両の走行安全性を確保することができる。
また、このように空気圧調整装置２０が駆動された場合に、車輪１４側では車輪情報の送信周期が短縮される。このため、仮に市場のノイズや妨害電波が原因して車体１２側との間で通信不良が発生していたとしても、一部の車輪情報はその妨害電波等をくぐり抜けて通信機１８に到達できる可能性がある。そうなれば、車輪１４側から送信された空気圧情報に基づく正規の空気圧制御が実行可能となる。また、そのように送信周期を短縮することで車輪情報が得られるか否かにより、車輪情報の未受信状態が一時的なものであるのか、永続的なものであるのかを推測することもできる。

なお、本実施の形態において、ＥＣＵ２２が制御部および空気圧制御装置に該当する。また、コンプレッサ３２が空気圧生成手段に、調整弁４２がリリーフ手段に、圧力センサ４１が車体側圧力センサに、空気圧センサ５４が車輪側圧力センサにそれぞれ該当する。さらに、増減圧弁４０が切替弁を構成する。

本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

たとえば、上記実施の形態では、市場におけるノイズや妨害電波の影響を想定し、ＥＣＵ２２側で車輪情報が所定時間以上受信できない場合に、空気圧調整装置２０を駆動する例を示した。変形例においては、ＴＰＭＳ送信機５８が所定のツールから送信停止指令を受け取るか、あるいは市場からその送信停止指令に似たパターンのノイズを受け取ることにより、送信停止を予告するスリープ信号等の送信停止情報を送信し、ＥＣＵ２２側でこれを受け取った場合にも、空気圧調整装置２０を駆動するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、エア配管３４に圧力センサ４１を設置してタイヤ内の空気圧情報を取得する例を示した。変形例においては、空気圧タンク３６にその内部の空気圧を検出するタンク圧力センサを配設し、そのタンク圧力センサによる検出値を空気圧情報として利用するようにしてもよい。このタンク圧力センサは、通常制御時において空気圧タンク３６の圧力が所定圧に達しているか、あるいはその所定圧に保持されているかを監視するために用いられるものを利用してもよい。空気圧導入時においてはエア配管３４とともに空気圧タンク３６内の空気圧も実質的に同じになるため、このタンク圧力センサを介して各車輪１４のタイヤ内の空気圧情報を得ることができる。
さらに、上記実施の形態では述べなかったが、ＥＣＵ２２において車輪情報が正常に受信できない場合に、空気圧調整装置２０を連続的に駆動するのではなく、間欠的に駆動するようにしてもよい。これにより、回転エアシール４４等の耐久性を向上させることができる。また、それにより調整弁４２のリリーフ手段としての機能が不要になれば、これを省略することもできる。
なお、上記実施の形態では、図７に示したように、空気圧が設定範囲内にあることをコンプレッサ３２の駆動停止条件とした。変形例においては、たとえばイグニッションスイッチがオフにされた場合、運転者やディーラの作業者等によりＥＣＵ２２に対してコンプレッサ３２の駆動停止条件につながる信号が入力された場合、あるいはＴＰＭＳ送信機５８から空気圧情報を含む信号を受信した場合に、コンプレッサ３２の駆動を停止させるようにしてもよい。

実施の形態に係る空気圧制御システムが搭載された車両の概略構成図である。空気圧制御システムの制御ブロック図である。空気圧調整装置の動作の概要を表す説明図である。空気圧調整装置の動作の概要を表す説明図である。空気圧調整装置の動作の概要を表す説明図である。空気圧調整装置の動作の概要を表す説明図である。ＥＣＵが実行する空気圧制御処理の主要部の流れを表すフローチャートである。ＴＰＭＳバルブの制御回路が実行する処理の流れを表すフローチャートである。

符号の説明

１０車両、１２車体、１４車輪、１６ＴＰＭＳバルブ、１８通信機、２０空気圧調整装置、２２ＥＣＵ、２４警報装置、３２コンプレッサ、３４エア配管、３６空気圧タンク、３８圧力給排弁、４０増減圧弁、４１圧力センサ、４２調整弁、４４回転エアシール、５４空気圧センサ、５８ＴＰＭＳ送信機、６０制御回路。

Claims

車両の各車輪に装着されたタイヤ内の空気圧を制御する空気圧制御システムであって、
各車輪に設置されてタイヤ内の空気圧を検出する車輪側圧力センサと、
各車輪に設置され、検出された空気圧を表す空気圧情報を無線にて送信する送信部と、
車体側に設置されて前記送信部から送信された空気圧情報を受信する受信部と、
車体側に設置され、前記タイヤ内へ空気を給排してその空気圧を調整可能な空気圧調整装置と、
前記受信部にて受信された空気圧情報に基づいて前記空気圧調整装置を駆動し、前記タイヤ内の空気圧を目標値に近づけるように制御するとともに、前記空気圧情報の取得不能状態を表す予め設定した受信不能条件が成立した場合には、前記空気圧情報の未受信にかかわらず前記空気圧調整装置を駆動する制御部と、
を備えたことを特徴とする空気圧制御システム。
前記タイヤ内の空気圧が予め設定したリリーフ圧を超えたときに、前記タイヤ内の空気をリリーフしてその空気圧をリリーフ圧以下に保持するリリーフ手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の空気圧制御システム。
前記制御部は、前記空気圧情報が得られている場合に、前記タイヤ内の空気圧が予め設定した上限圧以下になるように前記空気圧調整装置を制御し、
前記リリーフ圧は、前記上限圧よりも高い値に設定されていること、
を特徴とする請求項２に記載の空気圧制御システム。
各車輪に設置されて前記送信部からの前記空気圧情報の送信タイミングを調整する制御回路がさらに設けられ、
前記制御回路は、車輪側圧力センサにより空気圧の変動が検出された場合に、前記送信部からの前記空気圧情報の送信時間間隔を短くすること、
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気圧制御システム。
前記空気圧調整装置は、
車体側に設けられて空気圧を生成する空気圧生成手段と、
前記空気圧生成手段から前記タイヤ内に通じる空気通路と、
前記空気通路と前記タイヤ内とを連通または遮断させる切替弁と、
車体側に設けられて前記空気通路の空気圧を検出する車体側圧力センサと、
を備え、
前記制御部は、前記受信不能条件が成立したと判定した場合に、前記切替弁を開弁させて前記空気通路と前記タイヤ内とを連通状態にし、前記車体側圧力センサから取得した空気圧情報に基づいて前記空気圧調整装置を駆動すること、
を特徴とする請求項１に記載の空気圧制御システム。
前記制御部は、車体に配線された所定の通信ラインを介して車体側圧力センサからの空気圧情報を取得することを特徴とする請求項５に記載の空気圧制御システム。
前記空気圧調整装置は、
前記切替弁と前記空気圧生成手段との間に配設されて、前記空気圧生成手段により生成された空気圧を貯留する空気圧タンクと、
前記空気圧タンク内の空気圧を検出するタンク圧力センサと、
を備え、
前記制御部は、前記受信不能条件が成立したと判定した場合に、前記切替弁を開弁させて前記空気通路と前記タイヤ内とを連通状態にし、前記タンク圧力センサの空気圧情報を前記車体側圧力センサの空気圧情報として取得すること、
を特徴とする請求項５または６に記載の空気圧制御システム。
前記制御部は、前記受信部を介して認識可能な空気圧情報が取得できない時間が所定時間以上継続することを、前記受信不能条件として保持することを特徴とする請求項１に記載の空気圧制御システム。
前記制御部は、前記受信部を介して前記送信部からその送信停止を予告する送信停止情報を取得したことを、前記受信不能条件として保持することを特徴とする請求項１に記載の空気圧制御システム。
前記送信部は、各車輪の空気圧情報を含む車輪情報を車体側に送信し、
前記制御部は、前記空気圧調整装置を制御するとともに、前記車輪情報に基づいて各車輪の状態を監視すること、
を特徴とする請求項１に記載の空気圧制御システム。
各車輪に設置されてタイヤ内の空気圧を検出する車輪側圧力センサと、各車輪に設置されて前記空気圧を表す空気圧情報を無線により送信する送信部と、車体側に設置されて前記タイヤ内へ空気を給排してその空気圧を調整可能な空気圧調整装置とを備えた車両に搭載され、各車輪のタイヤ内の空気圧を制御する空気圧制御装置であって、
前記送信部から送信された空気圧情報に基づき、前記空気圧調整装置に対して前記タイヤ内の空気圧を目標値に近づけるための制御信号を出力するとともに、前記空気圧情報が取得不能状態であることを表す予め設定した受信不能条件が成立したと判定した場合には、前記空気圧情報の未受信にかかわらず前記空気圧調整装置を駆動させる制御信号を出力することを特徴とする空気圧制御装置。