JP4609228B2

JP4609228B2 - タイヤ状態判定装置およびタイヤ状態判定方法

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Publication number: JP4609228B2
Application number: JP2005222828A
Authority: JP
Inventors: 和弘小谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-08-01
Filing date: 2005-08-01
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2025-08-01
Also published as: JP2007038730A

Description

本発明は、タイヤ状態判定装置およびタイヤ状態判定方法に関し、特に、タイヤの状態量を検出する検出手段を備えるタイヤ状態判定装置およびタイヤ状態判定方法に関する。

近年、車両のより安全な走行を実現するために、タイヤの空気圧などの情報を無線で車体側に送信してドライバーに知らせるタイヤ空気圧監視システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）を車両に設ける技術の開発が進められている。しかし、タイヤはその種類によって構造や材質などが異なるため、タイヤに異常が生じたとされる空気圧もタイヤの種類によってそれぞれ異なる。このため、たとえば特許文献１では、タイヤの自己識別情報や検出した圧力の異常を判定するための閾値などを記憶するトランスポンダをタイヤと一体的に設けたタイヤ管理システムが提案されている。また、たとえば特許文献２では、夏タイヤ、冬タイヤ、およびランフラットタイヤのうち指定されたタイヤに合った閾値に切り替えるタイヤ状態判定装置が提案されている。また、たとえば特許文献３では、車両に装着されているタイヤのタイヤ特性に関する情報を、車両内外と相互に通信して受け渡しを行い、タイヤの空気圧検出装置等によるタイヤの空気圧の低下の的確な検出を図るタイヤ情報システムが提案されている。
特開２００３−１５９９１８号公報特開２００４−９８８７７号公報特開２００５−２２６０２号公報

しかし、タイヤの複数の状態量が、タイヤの異常の検出または予測に影響を与える場合がある。このような場合、タイヤの空気圧などの単一の状態量だけでなく、複数の状態量を検出しなければ、タイヤの異常を正確に判定しまたは予測することは困難である。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両に装着されるタイヤの異常を正確に検出し、または予測することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のタイヤ状態判定装置は、タイヤの温度を検出する温度検出手段と、タイヤの振動を検出する振動検出手段と、タイヤの外形変化量を検出する外形検出手段と、タイヤに発生し得る複数種類の異常の各々に対応付けられ、対応する種類の異常がタイヤに発生した、または発生するおそれがあると判定されるために満たすべきタイヤ温度の範囲、タイヤ振動範囲、およびタイヤの外形変化量の範囲の組み合わせを含むタイヤ状態判定情報を格納する記憶手段と、検出されたタイヤ温度、タイヤの振動、およびタイヤの外形変化量の各々が、前記タイヤ状態判定情報に含まれる前記組み合わせにおけるタイヤ温度の範囲、タイヤ振動範囲、およびタイヤの外形変化量の範囲にあるときに、当該組み合わせに前記タイヤ状態判定情報において対応付けられた種類の異常がタイヤに発生した、または発生するおそれがあると判定するタイヤ状態判定手段と、を備える。この態様によれば、タイヤの異常を正確に判定し、または予測することができる。したがって、この判定結果を利用することにより、車両走行時の安全性を向上することが可能となる。

前記温度検出手段、前記振動検出手段、および前記外形検出手段は、車体に設けられていてもよい。この態様によれば、車輪に検出手段を設ける必要がないことから、車輪のコストを低減することができる。

タイヤ状態判定情報には、タイヤの振動周波数、タイヤの振幅、およびタイヤの振動継続時間の各々の範囲が前記タイヤ振動範囲として含められ、タイヤ状態判定手段は、検出されたタイヤの振動を利用してタイヤの振動周波数、タイヤの振幅、およびタイヤの振動継続時間を算出してもよい。

タイヤ状態判定情報には、タイヤのトレッド部の膨れ量の範囲が前記タイヤの外形変化量の範囲として含められ、外形検出手段は、タイヤのトレッド部の膨れ量をタイヤの外形変化量として検出してもよい。

タイヤ状態判定情報には、タイヤのサイドウォール部のたわみ量の範囲が前記タイヤの外形変化量の範囲として含められ、外形検出手段は、タイヤのサイドウォール部のたわみ量をタイヤの外形変化量として検出してもよい。

本態様のタイヤ状態判定装置は、記憶手段が車輪に設けられ、タイヤ状態判定手段が車体に設けられていてもよい。本態様のタイヤ状態判定装置は、車輪に設けられ、格納されたタイヤ状態判定情報を車体に送信する送信手段と、車体に設けられ、送信されたタイヤ状態判定情報を受信する受信手段と、をさらに備えてもよい。この態様によれば、車輪を交換しても、車輪に設けられたタイヤ状態判定情報を車体に送信することにより、交換した車輪におけるタイヤの状態を正確に判定することができる。

記憶手段およびタイヤ状態判定手段は、車体に設けられてもよい。この態様によれば、記憶手段を各々の車輪に設ける必要がなくなり、車輪のコストを低減することができる。

本態様のタイヤ状態判定装置は、タイヤ状態判定手段により判定されたタイヤの状態に基づいて、タイヤの状態を運転者に報知する報知手段をさらに備えてもよい。この態様によれば、運転者はタイヤの状態に応じてタイヤの状態を報知されるので、車両走行時の安全性を向上させることができる。

本態様のタイヤ状態判定装置は、タイヤ状態判定手段により判定されたタイヤの状態に基づいて、エンジントルクを制御するエンジントルク制御手段をさらに備えてもよい。この態様によれば、タイヤの状態に応じて車両の速度を低減させることができ、車両走行時の安全性を向上させることができる。

本態様のタイヤ状態判定装置は、タイヤ状態判定手段により判定されたタイヤの状態に基づいて、車両を制動する制動制御手段をさらに備えてもよい。この態様によれば、タイヤの状態に応じて車両の速度を低減させることができ、車両走行時の安全性を向上させることができる。

本発明の別の態様は、タイヤ状態判定方法である。この方法は、温度検出手段によりタイヤの温度を検出するステップと、振動検出手段によりタイヤの振動を検出するステップと、外形検出手段によりタイヤの外形変化量を検出するステップと、タイヤに発生し得る複数種類の異常の各々に対応付けられ、対応する種類の異常がタイヤに発生したまたは発生するおそれがあると判定されるために満たすべきタイヤ温度の範囲、タイヤ振動範囲、およびタイヤの外形変化量の範囲の組み合わせを含み記憶手段に格納されたタイヤ状態判定情報を参照し、検出されたタイヤ温度、タイヤの振動、およびタイヤの外形変化量の各々が、前記タイヤ状態判定情報に含まれる前記組み合わせにおけるタイヤ温度の範囲、タイヤ振動範囲、およびタイヤの外形変化量の範囲にあるときに、当該組み合わせに前記タイヤ状態判定情報において対応付けられた種類の異常がタイヤに発生した、または発生するおそれがあると判定するステップと、を備える。この態様によれば、タイヤの異常を正確に判定し、または予測することができる。したがって、この判定結果を利用することにより、車両走行時の安全性を向上することが可能となる。

本発明のタイヤ状態判定装置およびタイヤ状態判定方法によれば、車両に装着されるタイヤの異常を正確に判定し、または予測することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、「実施形態」という。）について詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る車両１０の全体構成図である。車両１０は、車体１２および車輪１４を有している。車輪１４には、無線ＩＣタグ１６が設けられている。車体１２には、ＩＣタグリーダ１８、非接触温度センサ２０、振動センサ２２、ＣＣＤセンサ２４、エンジン４０、油圧システム３０、電子制御ユニット１００（以下「ＥＣＵ１００」という）などが設けられている。無線ＩＣタグ１６、ＩＣタグリーダ１８、非接触温度センサ２０、振動センサ２２、ＣＣＤセンサ２４、ディスプレイ５０、エンジン４０、油圧システム３０、ＥＣＵ１００などにより、タイヤ状態判定装置が構成される。

非接触温度センサ２０、振動センサ２２、およびＣＣＤセンサ２４は、４個の車輪の各々に対応して、車輪１４近傍に設けられている。非接触温度センサ２０、振動センサ２２、およびＣＣＤセンサ２４は、それぞれＥＣＵ１００に接続されており、それぞれのセンサの検出結果はＥＣＵ１００に入力される。

無線ＩＣタグ１６は、車輪１４のそれぞれのタイヤに埋設されている。ＩＣタグリーダ１８は、ＥＣＵ１００に接続されており、無線ＩＣタグ１６から取得したタイヤのＩＤやタイヤ状態判定情報をＥＣＵ１００に入力する。

車体１２の車両室内には、ディスプレイ５０が設けられている。ディスプレイ５０はＥＣＵ１００に接続されている。ディスプレイ５０は液晶画面により構成され、車両に関する様々な情報を表示して、運転者および車両室内にいる他の者へ報知を行う。また、ディスプレイ５０には、タッチパネルが採用されており、ユーザは、ディスプレイ５０を押すことにより、ＥＣＵ１００に入力を行うことができる。

エンジン４０は、吸気通路４６、スロットル弁モータ４２、スロットル弁４４を有している。アクセルペダル３４はＥＣＵ１００に接続されており、アクセルペダル３４が操作されるとその操作量を示す情報がＥＣＵ１００に出力される。スロットル弁モータ４２はＥＣＵ１００に接続されており、ＥＣＵ１００は、アクセルペダル３４の操作量に応じてスロットル弁モータ４２に駆動信号を出力してスロットル弁４４を開弁または閉弁する。ＥＣＵ１００はこのようにスロットル弁４４の開度を制御することによって、エンジン４０のエンジントルクを制御する。

油圧システム３０は、車輪１４の各々に設けられたホイールシリンダ３２に連通されており、ブレーキ液圧であるホイールシリンダ圧を増圧することにより、車輪１４に制動力を与える。本実施形態に係る油圧システム３０は、電子制御ブレーキシステムが採用されている。ＥＣＵ１００は、ブレーキペダル２６の操作量および車速などの各種の情報に基づいて、油圧システム３０の後述する増圧用リニアバルブや減圧用リニアバルブなどを制御することにより、ブレーキ液圧としてのホイールシリンダ圧を制御する。

図２は、本実施形態に係る車輪１４およびその周辺の車体１２の構成を示す図である。本図は車体１２のタイヤハウス８２内に車輪１４が取り付けられている状態を示している。本図では、理解を容易にするため、車輪１４の上部の断面のみを示す。車輪１４は、タイヤ６０およびホイールリム６２、バルブ６４などを有している。バルブ６４は、タイヤ気室内にエアを吸入する場合などに使用される。タイヤ６０はホイールリム６２の径方向外側に取り付けられている。

タイヤ６０は、カーカス６６、ベルト６８、ビードワイヤ７０、ビードエイペックス７２を有している。カーカス６６は、タイヤの骨格を形成し、荷重や衝撃、空気圧に耐えてタイヤの形状を維持する。ベルト６８は、径方向内側へカーカス６６を締め上げ、タイヤのトレッド部７４を平面に保つ。ビードワイヤ７０は、タイヤ６０をホイールリム６２に固定し、またカーカス６６を支持するために設けられている。カーカス６６はビード部８０においてビードワイヤ７０を内包するように折り返される。このとき、折り返されたカーカス６６によって、断面が三角形形状のビードエイペックス７２が形成される。ビードエイペックス７２は、一般的にタイヤ６０の他の部分より硬いゴムにより形成され、タイヤの変形を抑制する。

タイヤ６０は、トレッド部７４、ショルダー部７６、サイドウォール部７８、ビード部８０の各部分に分けられる。タイヤ６０はトレッド部７４において路面と接する。トレッド部７４には、タイヤ６０の排水性能やスリップ性能を向上させるためのトレッドパターンが形成される。ショルダー部７６は厚いゴム層により形成され、カーカス６６を保護し、タイヤ６０に発生した熱を放散させる。ショルダー部７６とホイールリム６２との間には、サイドウォール部７８が形成される。このサイドウォール部７８が変形する程度は、乗り心地や走行性能に影響を与える。

タイヤ６０は、たとえば、トレッド部７４のベルト６８とその周囲のゴム部分にとの境界において、セパレーション（はく離）が発生する場合がある。また、ビード部８０またはサイドウォール部７８において、吹抜けが発生する場合がある。吹抜けとは、連続高速走行などによってタイヤ内部が損傷を受けることをいう。このようなトレッド部７４におけるセパレーション、およびビード部８０またはサイドウォール部７８における吹抜けは、一般的に、車両１０が連続高速走行することなどにより発生する可能性が高くなる。たとえば、トレッド部７４のセパレーションは、車両１０が連続高速走行することなどにより、トレッド部７４のベルト６８とその周囲のゴム部分にとの境界の温度が上昇することなどにより発生する。また、サイドウォール部７８の吹抜けは、車両１０が連続高速走行することなどにより連続的にサイドウォール部７８がたわみ、サイドウォール部７８の内部が疲労による損傷を受けることによって発生する。また、ビード部８０の吹抜けは、車両１０が連続高速走行することなどにより、ビードエイペックス７２とカーカス６６の境界が疲労による損傷を受けることによって発生する。これに対して、タイヤ６０のベルト６８とその周囲のゴム部分との境界における温度、タイヤ６０の振動、およびトレッド部７４またはサイドウォール部７８の膨れ量などを検出することにより、タイヤ６０におけるこれらの異常を検出することが可能である。

またサイドウォール部７８において、カーカス切れが発生する場合がある。また、ビード部８０が損傷を受ける場合がある。サイドウォール部７８における吹抜け、カーカス切れ、およびビード部８０の損傷は、一般的に、タイヤ６０の空気圧が低下したり、車両１０に人や物が積載されることにより大きな重量が積載され、サイドウォール部７８が大きくたわむことなどによって発生する可能性が高くなる。たとえば、サイドウォール部７８における吹抜け、およびカーカス切れは、サイドウォール部７８が大きくたわむことなどにより、サイドウォール部７８の内部およびカーカス６６が大きく変形することにより発生する。また、ビード部８０の損傷は、サイドウォール部７８が大きくたわむことなどにより、ビード部８０が大きく変形し、またビード部８０とホイールリム６２との接触状態が連続的に変化することから発生する。これに対して、タイヤ６０のサイドウォール部７８の温度、サイドウォール部７８における振動や音、およびサイドウォール部７８のたわみ量などを検出することにより、タイヤ６０におけるこれらの異常を検出することが可能である。

車輪１４を内包するように、車体１２にタイヤハウス８２が設けられる。このタイヤハウス８２には、温度検出手段としての非接触温度センサ２０、振動検出手段としての振動センサ２２、および外形検出手段としてのＣＣＤセンサ２４が取り付けられる。非接触温度センサ２０は、赤外線によりタイヤ６０の表面の温度を検出する。非接触温度センサ２０は、ＥＣＵ１００に接続されており、検出されたタイヤ６０の表面の温度情報は、ＥＣＵ１００に入力される。また、振動センサ２２は、光学センサにより構成され、時間の経過によるタイヤ６０の表面の変位の変化を非接触で検出することにより、タイヤ６０の表面の振動を検出する。振動センサ２２もＥＣＵ１００に接続されており、検出されたタイヤ６０の表面の振動情報は、ＥＣＵ１００に入力される。また、ＣＣＤセンサ２４は、タイヤ６０の表面を撮影する。ＣＣＤセンサ２４もＥＣＵ１００に接続されており、ＣＣＤセンサ２４によって撮影されたタイヤ６０の表面の画像データは、ＥＣＵ１００に入力される。ＥＣＵ１００は、入力されたタイヤ６０の表面の画像データを利用して、異常の種類に対応する箇所の膨れ量、およびサイドウォール部７８のたわみ量を算出する。したがって、ＣＣＤセンサ２４は、タイヤ６０の外形を検出する外形検出手段として機能する。

タイヤ６０のトレッド部７４の内部には、無線ＩＣタグ１６が埋設されている。無線ＩＣタグ１６には、タイヤ６０を識別するための識別情報としてのＩＤが格納されている。また、無線ＩＣタグ１６には、タイヤの発生する異常の種類と、タイヤに異常が発生するおそれがあると判定される複数の状態量の範囲が対応付けられたタイヤ状態テーブルが格納されている。このタイヤ状態テーブルは、複数の状態量とタイヤの状態との関係を示すタイヤ状態判定情報として利用される。このため、無線ＩＣタグ１６は、タイヤＩＤおよびタイヤ状態テーブルを格納する記憶手段として機能する。

車体１２には、この無線ＩＣタグ１６から情報を読み取るＩＣタグリーダ１８が、４個の車輪１４の各々に対応して、車輪１４近傍に設けられている。無線ＩＣタグ１６は、ＩＣタグリーダ１８から電磁波を照射されることにより、無線ＩＣタグ１６に格納されたタイヤＩＤおよびタイヤ状態テーブルをＩＣタグリーダ１８に送信する。このため、無線ＩＣタグ１６は、タイヤＩＤおよびタイヤ状態テーブルを車体１２に送信する送信手段としても機能する。ＩＣタグリーダ１８は、無線ＩＣタグ１６から送信されたタイヤＩＤおよびタイヤ状態テーブルを受信する。このため、ＩＣタグリーダ１８は、タイヤＩＤおよびタイヤ状態テーブルを受信する受信手段として機能する。ＩＣタグリーダ１８はＥＣＵ１００に接続されている。ＩＣタグリーダ１８は、無線ＩＣタグ１６から受信したタイヤＩＤおよびタイヤ状態テーブルをＥＣＵ１００に入力する。

図３は、本実施形態に係るタイヤ状態テーブルの例を示す図である。タイヤ状態テーブルには、タイヤ６０に発生し得る複数種類の異常の各々に対応付けられた複数の状態量の範囲であって、タイヤ６０にその種類の異常が発生した、または発生するおそれがあると判定されるために満たすべき複数の状態量の範囲が含まれている。

具体的には、タイヤ状態テーブルには、まずタイヤの種類およびタイヤに発生し得る複数の異常の種類が含まれている。本実施形態に係るタイヤ状態テーブルでは、判定の対象となるタイヤの異常として、トレッド部７４のセパレーション、ビード部８０の吹抜け、サイドウォール部７８の吹抜け、サイドウォール部７８のカーカス切れ、およびビード部８０の損傷が含められている。なお、タイヤに発生し得る他の種類の異常が判定の対象とされてもよいことは勿論である。また、このタイヤに発生し得る複数の異常の種類の各々に対して、タイヤ温度の範囲、タイヤ振動範囲、外形変化量の範囲の組合せが対応付けられている。この外形変化量には、異常の種類に対応する箇所の膨れ量、およびサイドウォール部７８のたわみ量が含まれる。各状態量の範囲は、タイヤ状態テーブルに含まれた閾値によって画定される。本実施形態においては、異常の種類に対応する箇所の膨れ量およびサイドウォール部７８のたわみ量のいずれかが、このタイヤ状態テーブルに含まれる膨れ量およびたわみ量の範囲にある場合は、外形変化量の範囲にあるとして取り扱われる。したがって、サイドウォール部７８の吹抜けについては、タイヤ６０のタイヤ温度とタイヤ振動が、タイヤ状態テーブルに含まれるタイヤ温度の範囲およびタイヤ振動の範囲にあり、さらにタイヤ６０のサイド部の膨れ量とサイドウォール部７８のたわみ量のいずれかがタイヤ状態テーブルに含まれる膨れ量の範囲またはたわみ量の範囲にあるときに、ＥＣＵ１００は、サイドウォール部７８に吹抜けのおそれがあると判定することができる。

このタイヤ状態テーブルによって、現在のタイヤ６０の状態量の各々が、このタイヤ状態テーブルに含まれる複数の状態量の範囲にあるときに、ＥＣＵ１００は、その複数の状態量の組合せに対応する種類の異常が発生した、または発生するおそれがあると判定することが可能となる。たとえば、このタイヤ状態テーブルにおいて、Ｔ_４℃からＴ_５℃というタイヤ温度の範囲と、周波数がＦ_３以上、振幅Ｗ_３以上のタイヤの振動がＳ_３秒以上継続した場合という振動の範囲と、Ｘ_５以上というサイド部の膨れ量の範囲の組合せが、ビード部の吹抜けという種類のタイヤの異常に対応付けられている。このため、検出されたタイヤ温度がＴ_４℃からＴ_５℃の間であり、さらに周波数がＦ_３以上、振幅Ｗ_３以上のタイヤの振動がＳ_３秒以上継続して検出された場合であり、さらに検出されたサイド部の膨れ量がＸ_５以上である場合には、ＥＣＵ１００は、タイヤ６０のビード部８０に吹抜けが発生したと判定することができる。

タイヤ状態テーブルに含まれる各状態量の範囲は、一般的にタイヤの種類によって異なる。これらの状態量の範囲を画定するための試験が実施されることにより、タイヤ状態テーブルに含まれる各状態量の範囲が決定される。たとえば、トレッド部７４のセパレーション、ビード部８０の吹抜け、およびサイドウォール部７８の吹抜けに対応付けられる各状態量の範囲は、タイヤ６０の連続高速試験が実施されることにより決定される。また、サイドウォール部７８の吹抜け、サイドウォール部７８のカーカス切れ、およびビード部８０の損傷に対応付けられる各状態量の範囲は、タイヤ６０の過負荷耐久試験が実施されることにより決定される。この場合の過負荷耐久試験とは、低内圧耐久試験をいう。

これらの試験により決定されたタイヤ状態テーブルに含まれる各状態量の範囲は、タイヤに発生し得る異常の種類によって異なっていてもよく、同じでもよく、または相互に重複していてもよい。タイヤ状態テーブルに含まれる各状態量の範囲が、タイヤに発生し得る異常の種類によって同じまたは相互に重複する場合、タイヤ６０の各状態量がこの重複する範囲にあるときは、ＥＣＵ１００は、この重複する状態量の範囲の各々に対応する種類の異常が発生するおそれがあると判定することができる。

なお、タイヤ状態テーブルに含まれる各状態量の範囲は、一般的にタイヤの種類によって異なるため、タイヤの種類によって発生しやすい異常の種類は異なる場合がある。たとえば、ある種類のタイヤは、トレッド部７４のセパレーションが発生しやすい傾向を有し、またある種類のタイヤは、サイドウォール部７８のカーカス切れが発生しやすい傾向を有する場合などがある。本実施形態のタイヤ状態テーブルを参照することにより、このようにタイヤの種類によって発生しやすい異常の種類が異なる場合においても、タイヤ６０の異常について正確に判定を行うことができる。

図４は、本実施形態に係るＥＣＵ１００の機能ブロック図である。ＥＣＵ１００は、主制御部１０２、エンジントルク制御部１１０、制動制御部１１２、報知制御部１１４、および記憶部１２０を有する。

主制御部１０２は、マイクロコンピュータによる演算ユニット１０４、プログラムなどが格納されたＲＯＭ１０６、データを一時的に格納するＲＡＭ１０８などを含む主制御部１０２を有している。主制御部１０２は、アクセサリ電源またはイグニッション電源に接続されることにより車両１０の電源がオンにされたときに、ＩＣタグリーダ１８によってタイヤ状態テーブルを無線ＩＣタグ１６から取得し、ＲＡＭ１０８に格納する。

また、主制御部１０２は、車両の電源がオンにされている間、所定時間毎に非接触温度センサ２０、振動センサ２２、およびＣＣＤセンサ２４のそれぞれから検出結果の入力を受ける。演算ユニット１０４は、ＲＯＭ１０６に格納されたプログラムを使用し、振動センサ２２から入力された振動情報を利用して、タイヤ６０の振動周波数および振幅を算出する。また、演算ユニット１０４は、ＲＯＭ１０６に格納されたプログラムを使用し、ＣＣＤセンサ２４から入力された画像データを利用して、タイヤ６０のトレッド部７４およびサイドウォール部７８における膨れ量、およびサイドウォール部７８のたわみ量を算出する。ＥＣＵ１００は、タイヤ状態テーブルを参照し、タイヤ状態テーブルに含まれる各状態量の範囲に、検出された温度、振動、膨れ量、およびサイドウォール部７８のたわみ量があるか否かを判断する。

主制御部１０２は、ＲＡＭ１０８に格納されたタイヤ状態テーブルを参照し、非接触温度センサ２０、振動センサ２２、およびＣＣＤセンサ２４の結果に基づいて、タイヤ状態テーブルに含まれる種類の異常がタイヤ６０に発生するおそれがあるか否かを判定する。このため、主制御部１０２は、タイヤ６０に異常が発生したかまたは発生するおそれがあるか否かを判定するタイヤ異常判定手段として機能する。

主制御部１０２の演算ユニット１０４は、前述の判定結果に基づいて、目標エンジントルクを算出する。このため、演算ユニット１０４は、エンジントルク演算手段としても機能する。主制御部１０２はエンジントルク制御部１１０に接続されており、算出された目標エンジントルクはエンジントルク制御部１１０に出力される。エンジントルク制御部１１０は、スロットル弁モータ４２に接続されている。目標エンジントルクの入力を受けたエンジントルク制御部１１０は、エンジン４０のスロットル弁モータ４２に駆動信号を出力することにより、スロットル弁モータ４２を作動させ、スロットル弁４４を開弁または閉弁する。エンジン４０は、スロットル弁４４が開弁されることにより、エンジントルクが増加され、スロットル弁４４が閉弁されることにより、エンジントルクが低下される。エンジントルク制御部１１０は、このようにエンジントルクを目標エンジントルクに制御する。

また、主制御部１０２の演算ユニット１０４は、前述の判定結果に基づいて、目標ホイールシリンダ圧を算出する。このため、演算ユニット１０４は、ホイールシリンダ圧演算手段としても機能する。ＥＣＵ１００の主制御部１０２は、制動制御部１１２に接続されており、算出された目標ホイールシリンダ圧は制動制御部１１２に出力される。油圧システム３０は、増圧用リニアバルブ１１６および減圧用リニアバルブ１１８を有している。増圧用リニアバルブ１１６は、開弁されることによりホイールシリンダ圧を増圧する増圧弁として機能する。また減圧用リニアバルブ１１８は、開弁されることによりホイールシリンダ圧を減圧する減圧弁として機能する。増圧用リニアバルブ１１６および減圧用リニアバルブ１１８は、それぞれリニアソレノイドを有している。制動制御部１１２は、増圧用リニアバルブ１１６のリニアソレノイド、または減圧用リニアバルブ１１８のリニアソレノイドに接続されている。目標ホイールシリンダ圧の入力を受けた制動制御部１１２は、これらのリニアソレノイドに駆動信号を出力することにより、増圧用リニアバルブ１１６および減圧用リニアバルブ１１８を開弁または閉弁させる。増圧用リニアバルブ１１６が開弁し、減圧用リニアバルブ１１８が閉弁することにより、ホイールシリンダ圧は増加し、車輪１４に制動力が与えられる。増圧用リニアバルブ１１６が閉弁し、減圧用リニアバルブ１１８が開弁することにより、ホイールシリンダ圧は減少し、車輪１４に与えられている制動力が低減または解除される。制動制御部１１２は、このようにホイールシリンダ圧を目標ホイールシリンダ圧に制御する。

また、ＥＣＵ１００は、報知制御部１１４を有している。報知制御部１１４は、ディスプレイ５０に接続されている。報知制御部１１４は、ディスプレイ５０に、タイヤ６０の状態を表示して警告することにより、運転者にタイヤ６０の状態を報知する。

図５は、本実施形態に係るタイヤ状態判定装置がタイヤ６０の状態を判定する処理を示すフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、車両１０の電源がオンにされることにより開始される。

車両１０の電源がオンにされると、ＥＣＵ１００は、ＩＣタグリーダ１８から、無線ＩＣタグ１６に格納されたタイヤＩＤおよびタイヤ状態テーブルを取得する（Ｓ１１）。ＥＣＵ１００は、取得したタイヤＩＤを使用して、個々のタイヤを識別する（Ｓ１２）。具体的には、ＥＣＵ１００は、４個の車輪１４に埋設された無線ＩＣタグ１６の各々から、異なるタイミングで順次タイヤＩＤおよびタイヤ状態テーブルを取得する。ＥＣＵ１００は、タイヤの位置を示す情報と、タイヤＩＤおよびタイヤ状態テーブルを対応付けてＲＡＭ１０８に格納する。

個々のタイヤが識別されると、非接触温度センサ２０、振動センサ２２、およびＣＣＤセンサ２４は、それぞれ温度、振動、および外形の検出を開始する（Ｓ１３）。ＥＣＵ１００は、非接触温度センサ２０、振動センサ２２、およびＣＣＤセンサ２４から検出結果の入力を受ける。ＥＣＵ１００は、振動センサ２２から入力された振動情報を利用して、タイヤ６０の振動周波数および振幅を算出する。また、ＥＣＵ１００は、ＣＣＤセンサ２４から入力された画像データを利用して、タイヤ６０のトレッド部７４およびサイドウォール部７８における膨れ量、およびサイドウォール部７８のたわみ量を算出する。

取得したタイヤ状態テーブルを参照し、入力された状態量または入力された検出結果から算出した状態量に基づいて、タイヤ６０に異常が発生するおそれがあるか否かを判定する（Ｓ１４）。具体的には、ＥＣＵ１００は、タイヤ状態テーブルを参照し、いずれかの異常の種類に対応付けられた各状態量の範囲に、検出された温度、振動、膨れ量、およびサイドウォール部７８のたわみ量があるか否かを判断する。いずれかの異常の種類に対応付けられた各状態量の範囲に、検出されたこれらの状態量があれば、ＥＣＵ１００は、タイヤ６０に異常が発生するおそれがあると判定する。いずれかの異常の種類に対応付けられた各状態量の範囲に、検出されたこれらの状態量がなければ、ＥＣＵ１００は、タイヤ６０に異常が発生するおそれがないと判定する。また、複数の異常の種類の各々に対応付けられた各状態量の範囲に、検出されたこれらの状態量があれば、ＥＣＵ１００は、タイヤ６０に複数の異常が発生するおそれがあると判定する。これによって、複数の状態量を検出してタイヤに発生するおそれのある異常を判定することができ、タイヤに異常が発生するおそれがあることを正確に判定することができる。さらに、タイヤ６０に複数種類の異常が発生し得る場合においても、タイヤ６０にいずれかの種類の異常が発生した、または発生するおそれがあると判定されるために満たすべき複数の状態量の範囲をあらかじめタイヤ状態判定情報に含めることにより、タイヤ６０に発生し得るこのような複数種類の異常の各々において、異常が発生するまたは発生するおそれがあるかを判定することが可能となる。

検出された複数の状態量からは、タイヤ６０に異常が発生するおそれがないと判断された場合（Ｓ１４のＮ）、非接触温度センサ２０、振動センサ２２、およびＣＣＤセンサ２４は、再び温度、振動、およびタイヤ６０の外形を検出し、ＥＣＵ１００はこれらの検出結果に基づいてタイヤに異常が発生するおそれがあるかの判定を再び行う。ＥＣＵ１００は、車両１０の電源がオフにされるか、タイヤ６０に異常が発生するおそれがあると判定されるまで、この処理を繰り返す。

検出された複数の状態量から、タイヤ６０に異常が発生するおそれがあると判断された場合（Ｓ１４のＹ）、まず、報知制御部１１４は、ディスプレイ５０に、タイヤ６０に異常が発生するおそれがある旨を表示して警告することにより、運転者にその旨を報知する（Ｓ１５）。この場合、報知制御部１１４は、たとえば「トレッド部７４のセパレーションが発生するおそれがあります。」など、どの種類の異常がタイヤ６０に発生するおそれがあるのかもディスプレイ５０に表示する。また、報知制御部１１４は、たとえば「速やかに車両速度を減速してください。」など、タイヤ６０に発生するおそれがある異常に対して運転者がとるべき措置も表示する。これにより、運転者は、タイヤ６０に発生するおそれのある異常に対して、速やかに対処することができる。なお、報知制御部１１４は、車両１０の室内に設けられたスピーカ（図示せず）に、タイヤ６０に異常が発生するおそれがある旨を音声出力して警告することにより、運転者にその旨を報知してもよい。

また、エンジントルク制御部１１０は、タイヤ６０に異常が発生するおそれがあるか否かの判定結果に応じて、エンジン４０のエンジントルクを制御する。制動制御部１１２は、タイヤ６０に異常が発生するおそれがあるか否かの判定結果に応じて、車両１０に適度な制動力を与えるように、油圧システム３０を制御する。これによって、ＥＣＵ１００は、判定結果に応じて車両１０の速度を減速または停止させることができる。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。また、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形態も本発明の範囲に含まれうる。以下、そうした例をあげる。

車輪１４から発せられる音を検出するマイクが設けられていてもよい。マイクは車体１２に設けられていてもよい。また、マイクは車輪１４に設けられていてもよい。マイクが車輪１４に設けられている場合、マイクにより検出された検出結果を車体１２に送信する送信装置が車輪１４に設けられていてもよい。また、この送信装置により送信された検出結果を受信する受信装置が車体１２に設けられていてもよい。さらに、ＥＣＵ１００は、このようなマイクの検出結果を利用して、タイヤ６０の状態の判定を行ってもよい。これによって、タイヤ６０から発せられる音を状態量の一つとしてタイヤ６０の状態を判定することができ、タイヤ６０の状態をより正確に判定することができる。

エンジントルク制御部１１０は、タイヤ６０に異常が発生するおそれがあるか否かの判定結果に応じて、エンジン４０への燃料の噴出量を制御してもよい。これによっても、エンジントルク制御部１１０は、タイヤ６０に異常が発生するおそれがあるか否かの判定結果に応じて、エンジントルクを制御することができる。

タイヤ６０のサイドウォール部７８やビード部８０に無線ＩＣタグ１６が設けられてもよい。これによって、車両１０およびタイヤ６０の設計の自由度を高めることができる。この場合、サイドウォール部７８やビード部８０に設けられた無線ＩＣタグ１６の位置に対応して、ＩＣタグリーダ１８が車体１２に取り付けられる位置が決定される。

タイヤ６０は、一般的に４個同種のものが使われる。このため、４個の車輪１４のうち、１個の車輪１４近傍にのみＩＣタグリーダ１８が設けられてもよい。この場合、ＥＣＵ１００は、このＩＣタグリーダ１８を使って無線ＩＣタグ１６からタイヤ状態テーブルを取得する。ＥＣＵ１００は、残りの３個の車輪１４のタイヤ状態を判定する場合においても、取得したタイヤ状態テーブルを参照する。これにより、ＩＣタグリーダ１８の数を低減することができることから、コストを低減することができる。

タイヤ気室内には、空気圧検出装置が設けられていてもよい。また、この空気圧検出装置の検出結果を車体１２に送信する送信装置が車輪１４に設けられていてもよい。また、車輪１４の送信装置から送信された、空気圧検出装置の検出結果を受信する受信装置が車体１２に設けられていてもよい。これによって、タイヤ気室内の空気圧を状態量の一つとしてタイヤ６０の状態を判定することができ、タイヤ６０の状態をより正確に判定することができる。

温度センサは、車輪１４に設けられていてもよい。この場合、温度センサは熱電対などが使用されてもよい。空気圧検出装置が設けられている場合と同様に、空気圧検出装置の検出結果を車体１２に送信する送信装置が車輪１４に設けられていてもよく、また、車輪１４の送信装置から送信された検出結果を受信する受信装置が車体１２に設けられていてもよい。これによって、たとえばタイヤ気室内の温度を状態量の一つとしてタイヤ６０の状態を判定することができ、タイヤ６０の状態をより正確に判定することができる。

振動センサ２２は、車輪１４に設けられてもよい。これによって、振動センサ２２は車輪１４の振動を直接検出することができる。この場合、振動センサ２２として荷重センサや加速度センサなどが使用されてもよい。空気圧検出装置が設けられている場合と同様に、空気圧検出装置の検出結果を車体１２に送信する送信装置が車輪に設けられていてもよく、また、車輪１４の送信装置から送信された検出結果を受信する受信装置が車体１２に設けられていてもよい。

ＥＣＵ１００の主制御部１０２は、無線ＩＣタグ１６から取得したタイヤ状態テーブルを記憶部１２０に格納してもよい。この場合、タイヤが交換されることなどにより、再び記憶部１２０にタイヤ状態テーブルが格納されるまで、ＥＣＵ１００は、記憶部１２０に格納されたタイヤ状態テーブルを参照する。ユーザは、たとえばディスプレイ５０に表示されたタイヤ交換を示すボタンを押すなどにより、ディスプレイ５０に、タイヤが交換されたことの入力を行うことができる。ＥＣＵ１００は、ユーザによりタイヤが交換されたことの入力がされた場合、ＩＣタグリーダ１８を使って無線ＩＣタグ１６に格納されたタイヤ状態テーブルを取得する。これによって、常に無線ＩＣタグ１６に格納されたタイヤ状態テーブルを取得する必要がなくなり、ＥＣＵ１００の処理負担を低減することができる。

また、タイヤ交換時に、ケーブルまたは通信によってＥＣＵ１００に外部のデータ入力装置を接続することにより、タイヤ状態テーブルを記憶部１２０に格納してもよい。これによって、無線ＩＣタグ１６およびＩＣタグリーダ１８が不要となり、タイヤ状態テーブルを取得するためのコストを低減することができる。

記憶部１２０に、あらかじめ各種のタイヤのタイヤ状態テーブルが格納されていてもよい。この場合、ＥＣＵ１００は、ディスプレイ５０にタイヤの選択ボタンなどの選択入力手段を表示してもよく、ユーザにより選択されたタイヤのタイヤ状態テーブルを参照することを決定してもよい。記憶部１２０に格納された各種のタイヤのタイヤ状態テーブルは、ケーブルまたは通信によってＥＣＵ１００に外部のデータ入力装置を接続することにより、更新し、新たなタイヤのタイヤ状態テーブルを追加して記憶部１２０に格納してもよい。

車両の全体構成図である。車輪およびその周辺の車体の構成を示す図である。タイヤ状態テーブルの例を示す図である。ＥＣＵの機能ブロック図である。タイヤ状態判定装置がタイヤの状態を判定する処理を示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、１６無線ＩＣタグ、１８ＩＣタグリーダ、２０非接触温度センサ、２２振動センサ、２４ＣＣＤセンサ、３０油圧システム、４０エンジン、５０ディスプレイ、６０タイヤ、６６カーカス、６８ベルト、７０ビードワイヤ、７２ビードエイペックス、７４トレッド部、７８サイドウォール部、８０ビード部、１００ＥＣＵ、１０２主制御部、１１０エンジントルク制御部、１１２制動制御部、１１４報知制御部、１２０記憶部。

Claims

タイヤの温度を検出する温度検出手段と、
タイヤの振動を検出する振動検出手段と、
タイヤの外形変化量を検出する外形検出手段と、
タイヤに発生し得る複数種類の異常の各々に対応付けられ、対応する種類の異常がタイヤに発生した、または発生するおそれがあると判定されるために満たすべきタイヤ温度の範囲、タイヤ振動範囲、およびタイヤの外形変化量の範囲の組み合わせを含むタイヤ状態判定情報を格納する記憶手段と、
検出されたタイヤ温度、タイヤの振動、およびタイヤの外形変化量の各々が、前記タイヤ状態判定情報に含まれる前記組み合わせにおけるタイヤ温度の範囲、タイヤ振動範囲、およびタイヤの外形変化量の範囲にあるときに、当該組み合わせに前記タイヤ状態判定情報において対応付けられた種類の異常がタイヤに発生した、または発生するおそれがあると判定するタイヤ状態判定手段と、
を備えることを特徴とするタイヤ状態判定装置。
前記温度検出手段、前記振動検出手段、および前記外形検出手段は、車体に設けられたことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ状態判定装置。
前記記憶手段が車輪に設けられ、前記タイヤ状態判定手段が車体に設けられたタイヤ状態判定装置であって、
車輪に設けられ、前記格納されたタイヤ状態判定情報を車体に送信する送信手段と、
車体に設けられ、前記送信されたタイヤ状態判定情報を受信する受信手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ状態判定装置。
前記記憶手段および前記タイヤ状態判定手段が車体に設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ状態判定装置。
前記タイヤ状態判定手段により判定されたタイヤの状態に基づいて、タイヤの状態を運転者に報知する報知手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のタイヤ状態判定装置。
前記タイヤ状態判定手段により判定されたタイヤの状態に基づいて、エンジントルクを制御するエンジントルク制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のタイヤ状態判定装置。
前記タイヤ状態判定手段により判定されたタイヤの状態に基づいて、車両を制動する制動制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のタイヤ状態判定装置。
前記タイヤ状態判定情報には、タイヤの振動周波数、タイヤの振幅、およびタイヤの振動継続時間の各々の範囲が前記タイヤ振動範囲として含められ、
前記タイヤ状態判定手段は、検出されたタイヤの振動を利用してタイヤの振動周波数、タイヤの振幅、およびタイヤの振動継続時間を算出することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のタイヤ状態判定装置。
前記タイヤ状態判定情報には、タイヤのトレッド部の膨れ量の範囲が前記タイヤの外形変化量の範囲として含められ、
前記外形検出手段は、タイヤのトレッド部の膨れ量を前記タイヤの外形変化量として検出することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のタイヤ状態判定装置。
前記タイヤ状態判定情報には、タイヤのサイドウォール部のたわみ量の範囲が前記タイヤの外形変化量の範囲として含められ、
前記外形検出手段は、タイヤのサイドウォール部のたわみ量を前記タイヤの外形変化量として検出することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のタイヤ状態判定装置。
温度検出手段によりタイヤの温度を検出するステップと、
振動検出手段によりタイヤの振動を検出するステップと、
外形検出手段によりタイヤの外形変化量を検出するステップと、
タイヤに発生し得る複数種類の異常の各々に対応付けられ、対応する種類の異常がタイヤに発生したまたは発生するおそれがあると判定されるために満たすべきタイヤ温度の範囲、タイヤ振動範囲、およびタイヤの外形変化量の範囲の組み合わせを含み記憶手段に格納されたタイヤ状態判定情報を参照し、検出されたタイヤ温度、タイヤの振動、およびタイヤの外形変化量の各々が、前記タイヤ状態判定情報に含まれる前記組み合わせにおけるタイヤ温度の範囲、タイヤ振動範囲、およびタイヤの外形変化量の範囲にあるときに、当該組み合わせに前記タイヤ状態判定情報において対応付けられた種類の異常がタイヤに発生した、または発生するおそれがあると判定するステップと、
を備えることを特徴とするタイヤ状態判定方法。