JP4707642B2 - タイヤ空気圧異常検出装置、方法およびプログラム - Google Patents

タイヤ空気圧異常検出装置、方法およびプログラム Download PDF

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    • B60C23/061Signalling devices actuated by deformation of the tyre, e.g. tyre mounted deformation sensors or indirect determination of tyre deformation based on wheel speed, wheel-centre to ground distance or inclination of wheel axle by monitoring wheel speed

Description

本発明は、タイヤ空気圧異常検出装置、方法およびプログラムに関する。
タイヤのなかでもとくにランフラットタイヤのように、空気圧がゼロとなった場合でも走行可能なタイヤでは、空気圧の低下の判別が困難であり、空気圧が低下した状態で高速走行した場合、タイヤがバーストするという問題があった。
そのため、タイヤの空気圧低下を検知する種々の方法が、従来より検討されてきた。しかし、該方法のほとんどが、タイヤの空気圧が完全にゼロとなる場合、加速度のバラツキの影響で悪路と判定してしまい、全てのデータがリジェクトされるという理由により検出できないものであった。
また、特許文献1には、タイヤ空気圧低下警報装置(DWS)を用いることにより、車両に装着された4輪タイヤの車輪速度からタイヤの減圧を検出する方法が開示されている。しかし、この方法でも、タイヤ空気圧がゼロであることを検知することはできなかった。
特開昭63−305011号公報
本発明は、タイヤの空気圧が完全にゼロになった場合でも、タイヤの異常を検知できるタイヤ空気圧異常警報装置、方法およびプログラムを提供することを目的とする。
本発明は、(1)回転車輪速度から算出したタイヤの加速度から、各タイヤの加速度バラツキを算出する手段、(2)算出した各タイヤの加速度バラツキを比較する手段、(3)比較の結果、あるタイヤの加速度バラツキが残りのタイヤの加速度バラツキよりも大きい場合に、該タイヤの空気圧異常を検出する手段を含むタイヤ空気圧異常警報装置に関する。
手段(3)は、あるタイヤの加速度バラツキが残りのタイヤの加速度バラツキよりも大きい場合に、該タイヤの加速度バラツキが、しきい値1以上、かつ、残りのタイヤの加速度バラツキのなかで最大の加速度バラツキに1以上の係数をかけたしきい値2よりも小さい場合にのみ、該タイヤの空気圧異常を検出する手段であることが好ましい。
手段(3)は、あるタイヤの加速度バラツキが残りのタイヤの加速度バラツキよりも大きい場合に、該タイヤの加速度バラツキが、しきい値3よりも大きく、かつ、残りのタイヤの加速度バラツキのなかで最大の加速度バラツキがしきい値4よりも小さい場合に、該タイヤの空気圧異常を検出する手段であることが好ましい。
手段(3)において、あるタイヤの空気圧がゼロであると判定された場合に、さらに
(4)該タイヤの回転車輪速度と、残りのタイヤの回転車輪速度を比較し、該タイヤの回転車輪速度が最速または最遅である場合にのみ、該タイヤの空気圧異常を判定する手段を含むことが好ましい。
また、本発明は、(1)回転車輪速度から算出したタイヤの加速度から、各タイヤの加速度バラツキを算出する工程、(2)算出した各タイヤの加速度バラツキを比較する工程、(3)比較の結果、あるタイヤの加速度バラツキが残りのタイヤの加速度バラツキよりも大きい場合に、該タイヤの空気圧異常を検出する工程を含むタイヤ空気圧異常警報方法に関する。
工程(3)は、あるタイヤの加速度バラツキが残りのタイヤの加速度バラツキよりも大きい場合に、該タイヤの加速度バラツキが、しきい値1以上、かつ、残りのタイヤの加速度バラツキのなかで最大の加速度バラツキに1以上の係数をかけたしきい値2よりも小さい場合にのみ、該タイヤの空気圧異常を検出する工程であることが好ましい。
工程(3)は、あるタイヤの加速度バラツキが残りのタイヤの加速度バラツキよりも大きい場合に、該タイヤの加速度バラツキが、しきい値3よりも大きく、かつ、残りのタイヤの加速度バラツキのなかで最大の加速度バラツキがしきい値4よりも小さい場合に、該タイヤの空気圧異常を検出する工程であることが好ましい。
工程(3)において、あるタイヤの空気圧がゼロであると判定された場合に、さらに
(4)該タイヤの回転車輪速度と、残りのタイヤの回転車輪速度を比較し、該タイヤの回転車輪速度が最速または最遅である場合にのみ、該タイヤの空気圧異常を判定する工程を含むことが好ましい。
さらに、本発明は、コンピュータに、(1)回転車輪速度から算出したタイヤの加速度から、各タイヤの加速度バラツキを算出する手順、(2)算出した各タイヤの加速度バラツキを比較する手順、(3)比較の結果、あるタイヤの加速度バラツキが残りのタイヤの加速度バラツキよりも大きい場合に、該タイヤの空気圧異常を検出する手順を実行させるタイヤ空気圧異常警報プログラムに関する。
手順(3)は、あるタイヤの加速度バラツキが残りのタイヤの加速度バラツキよりも大きい場合に、該タイヤの加速度バラツキが、しきい値1以上、かつ、残りのタイヤの加速度バラツキのなかで最大の加速度バラツキに1以上の係数をかけたしきい値2よりも小さい場合にのみ、該タイヤの空気圧異常を検出する手順であることが好ましい。
手順(3)は、あるタイヤの加速度バラツキが残りのタイヤの加速度バラツキよりも大きい場合に、該タイヤの加速度バラツキが、しきい値3よりも大きく、かつ、残りのタイヤの加速度バラツキのなかで最大の加速度バラツキがしきい値4よりも小さい場合に、該タイヤの空気圧異常を検出する手順であることが好ましい。
手順(3)において、あるタイヤの空気圧異常が判定された場合に、さらに
(4)該タイヤの回転車輪速度と、残りのタイヤの回転車輪速度を比較し、該タイヤの回転車輪速度が最速または最遅である場合にのみ、該タイヤの空気圧異常を判定する手順を含むことが好ましい。
本発明によれば、各タイヤの加速度バラツキを比較した結果、あるタイヤの加速度バラツキが残りのタイヤの加速度バラツキよりも大きいことを検出することで、該タイヤの空気圧がゼロであると検出することができるタイヤ空気圧異常警報装置、方法およびプログラムを提供することができる。
本発明の一実施の形態にかかわるタイヤ空気圧低下警報装置は、(1)回転車輪速度から算出したタイヤの加速度から、各タイヤの加速度バラツキを算出する手段、(2)算出した各タイヤの加速度バラツキを比較する手段、(3)比較の結果、あるタイヤの加速度バラツキが残りのタイヤの加速度バラツキよりも大きい場合に、該タイヤの空気圧異常を検出する手段を含む。
以下、添付図面に基づいて、本発明のタイヤ空気圧異常警報装置を説明する。
図1は本発明のタイヤ空気圧低下警報装置の一実施の形態を示すブロック図である。
図1に示すように、本発明の一実施の形態にかかわるタイヤの空気圧低下警報装置は、たとえば車両にそなえられた4つのタイヤ(前左タイヤ(FLタイヤ)、前右タイヤ(FRタイヤ)、後左タイヤ(RLタイヤ)および後右タイヤ(RR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、各タイヤにそれぞれ関連して設けられた通常の速度検出手段である車輪速度センサ1を備えている。なお、車輪速度センサ1の出力は制御ユニット2に与えらえる。制御ユニット2には、空気圧が低下したタイヤ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などで構成された警報器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。
制御ユニット2は、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(図2)。
前記車輪速度センサ1では、タイヤ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、車輪速度センサ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秒ごとに各タイヤの回転角速度Fi(F1〜F4)が算出される。なお、F1〜F4はそれぞれ、FLタイヤ、FRタイヤ、RLタイヤおよびRRタイヤの回転角速度である。
ここで、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(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として取得される。
そして、前記F1iに基づき、回転車輪速度Viを算出する。
算出した回転車輪速度Viのなかから、最も回転速度の遅いタイヤ車輪(slower wheel)、および最も回転速度の速いタイヤ車輪(Faster wheel)は、以下の式により算出される。
DEL(1)={(V1+V4)/2−(V2+V3)/2}/{(V1+V2
+V3+V4)/4}×100(%)
DEL(2)={(V1+V2)/2−(V3+V4)/2}/{(V1+V2
+V3+V4)/4}×100(%)
DEL(3)={(V1+V3)/2−(V2+V4)/2}/{(V1+V2
+V3+V4)/4}×100(%)
ここで、前記式において、V1〜V4は、それぞれ前左タイヤ(FLタイヤ)、前右タイヤ(FRタイヤ)、後左タイヤ(RLタイヤ)および後右タイヤ(RRタイヤ)の車輪速度である。
算出した判定値DEL(1)〜(3)の符号より、表1および2に示すようにしてslower wheelおよびFaster wheelを判定する。
Figure 0004707642
Figure 0004707642
そして、工程(1)におけるタイヤの車輪加速度は、前記回転車輪速度から算出される。
加速度バラツキとは、40m秒ごとに求められた加速度の絶対値の25個分(1秒分)の積算値のことをいい、あるタイヤの積算値が他のタイヤの積算値と差異がある場合は、そのタイヤの空気圧異常(とくに、空気圧ゼロ)と判定するものである(手段(1))。
算出した各タイヤの加速度バラツキは、得られたそれぞれの加速度バラツキの比をとる、あるいは差をとることにより比較される(手段(2))。
前記比較の結果、あるタイヤの加速度バラツキが残りのタイヤの加速度バラツキよりも大きい場合に、該タイヤの空気圧異常を検出する(手段(3))。従来、加速度がゼロ以外では、加速度がばらつくことがなかったため(悪路以外)、空気圧が低下していることは検出できたが、空気圧異常、とくに空気圧がゼロであると検出することはできなかった。それに対して、本発明の装置では、空気圧がゼロのタイヤのみ加速度がばらつく(悪路の場合は2輪以上加速度がばらつく)ことを利用して、タイヤ1輪だけ空気圧がゼロであっても検出することができる。
手段(3)は、あるタイヤの加速度バラツキが残りのタイヤの加速度バラツキよりも大きい場合に、該タイヤの加速度バラツキが、しきい値1以上、かつ、残りのタイヤの加速度バラツキのなかで最大の加速度バラツキに1以上の係数をかけたしきい値2よりも小さい場合にのみ、該タイヤの空気圧がゼロであると検出する手段であることが好ましい。このようなしきい値の設定は、例えば、正常空気圧のタイヤを装着した試験車輌と空気圧が0barであるタイヤを装着した試験車輌とを用いて、実際に走行試験をおこなうことにより得られる結果より行われる。
また、手段(3)は、あるタイヤの加速度バラツキが残りのタイヤの加速度バラツキよりも大きい場合に、該タイヤの加速度バラツキが、しきい値3よりも大きく、かつ、残りのタイヤの加速度バラツキのなかで最大の加速度バラツキがしきい値4よりも小さい場合に、該タイヤの空気圧異常を検出することが好ましい。このようなしきい値の設定は、例えば、正常空気圧のタイヤを装着した試験車輌と空気圧が0barであるタイヤを装着した試験車輌とを用いて、実際に走行試験をおこなうことにより得られる結果より行われる。
本発明のタイヤ空気圧異常警報装置は、手段(3)において、あるタイヤの空気圧異常が判定された場合に、さらに(4)該タイヤの回転車輪速度と、残りのタイヤの回転車輪速度を比較し、該タイヤの回転車輪速度が最速または最遅である場合にのみ、該タイヤの空気圧異常、とくに空気圧ゼロを判定する手段を含むことが好ましい。なんらかの理由によって、最も大きい加速度バラツキを示すタイヤと、回転車輪速度が最速または最遅であるタイヤとが一致していない場合があり、その場合、空気圧がゼロになっていないなど、空気圧異常が生じていないことがある。手段(4)は、上記の場合に生じる誤報を防ぐものである。
本発明のタイヤ空気圧異常警報装置は、車輌の高速走行時(時速100km/hより大)において、手段(3)の空気圧ゼロ検出を中止することができる。高速走行時では空気圧ゼロを検出できないためである。
本発明の一実施の形態は、(1)回転車輪速度から算出したタイヤの加速度から、各タイヤの加速度バラツキを算出する工程、(2)算出した各タイヤの加速度バラツキを比較する工程、(3)比較の結果、あるタイヤの加速度バラツキが残りのタイヤの加速度バラツキよりも大きい場合に、該タイヤの空気圧がゼロであると検出する工程を含むタイヤ空気圧異常警報方法であり、本発明のタイヤ空気圧異常警報装置で説明したように行うことができる。
また、本発明の一実施の形態は、コンピュータに、(1)回転車輪速度から算出したタイヤの加速度から、各タイヤの加速度バラツキを算出する手順、(2)算出した各タイヤの加速度バラツキを比較する手順、(3)比較の結果、あるタイヤの加速度バラツキが残りのタイヤの加速度バラツキよりも大きい場合に、該タイヤの空気圧がゼロであると検出する手順を実行させるためのタイヤ空気圧低下警報プログラムであり、本発明のタイヤ空気圧異常警報装置で説明したように行うことができる。
実施例にもとづいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
本発明のタイヤ空気圧低下警報方法の性能を確認するための実走行試験条件をテストコースを含めて合わせて示す。
(試験条件)
実験車輌の型式:2人乗りのFR車
前輪タイヤサイズ:245/40ZR18
後輪タイヤサイズ:265/35ZR18
実験場所:住友ゴム工業(株)岡山テストコースおよび周辺一般道における直線路
(試験車輌)
正常空気圧のタイヤを装着した試験車輌A、および空気圧が0barであるFLタイヤを装着した試験車輌B(残りのタイヤの空気圧は正常空気圧)を用いて実車試験を行った。
<実車走行試験>
以下に試験車輌AおよびBを用いた走行試験を示す。なお、走行試験は、試験開始から1秒ごとに130秒間データを算出した。<試験車輌Aの走行試験>
(FLタイヤ)
まず、試験開始から1秒目のデータの算出法について示す。
試験車輌AにおけるFLタイヤの回転車輪速度を、1秒間の間に40m秒ごとに25回検出し、得られた回転車輪速度から25回分の車輪加速度を算出し、その絶対値をそれぞれ求めた。そして、25回分の絶対値の合計値を算出して、試験開始から1秒目のFLタイヤの加速度の絶対値の合計値とした(Σ|FL Acc|1)。
また、25回分のFLタイヤの回転車輪速度をそれぞれ、車輌速度センサの出力であるパルス信号とサンプリング周期を使用することによって、試験開始から1秒目のFLの回転車輪速度を算出した(FL1)。
以上のように得られた(FL1)および(Σ|FL Acc|1)について、横軸が回転車輪速度、および縦軸が加速度の絶対値の合計値をグラフ中にプロットした(プロット(FL1))。
1秒目における前記算出方法と同様にして、試験開始から2〜130秒目までのデータをグラフ中にプロットして、試験車輌AにおけるFLタイヤのプロットデータを作成した。
(FR、RLおよびRRタイヤ)
「試験車輌Aの走行試験におけるFLタイヤ」の場合と同様にして、試験開始から1秒ごとにプロットをおこない(試験開始1〜130秒目)、試験車輌AにおけるFR、RLおよびRRタイヤのプロットデータを作成した。
以上のようにして作成した試験車輌Aのプロットデータを図3に示す。
<試験車輌Bの走行試験>
「試験車輌Aの走行試験」の場合と同様にして、試験車輌BにおけるFL、FR、RLおよびRRタイヤのプロットデータを作成した。なお、試験は試験開始から130秒目まで行った。該プロットデータを図4に示す。
<試験結果>
図3において、試験車輌Aにおける(Σ|FL Acc|)のバラツキは約20、(Σ|FR Acc|)のバラツキは約30、(Σ|RL Acc|)のバラツキは約40、および(Σ|RR Acc|)のバラツキは約20であり、ほぼ等しいものであった。
一方、図4において、(Σ|FR Acc|)のバラツキは約30、(Σ|RL Acc|)のバラツキは約30、および(Σ|RR Acc|)のバラツキは約20とほぼ等しいものであるのに対して、(Σ|FL Acc|)のバラツキは約70であり、バラツキの大きさが相違するものであった。
以上より、バラツキのしきい値を45とし、さらに係数を1.5とすることで、空気圧が0のタイヤを検出できることがわかる。
本発明のタイヤ空気圧低下警報装置の一実施の形態を示すブロック図である。 図1に示されるタイヤ空気圧低下警報装置の電気的構成を示すブロック図である。 正常空気圧のタイヤを装着した試験車輌Aにおける、各タイヤの回転車輪速度、および加速度の絶対値の合計値を示す図である。 正常空気圧のタイヤを装着した試験車輌Bにおける、各タイヤの回転車輪速度、および加速度の絶対値の合計値を示す図である。
符号の説明
1 車輪速度センサ
2 制御ユニット
3 警報器
4 初期化スイッチ

Claims (12)

  1. (1)回転車輪速度から算出したタイヤの加速度から、各タイヤの加速度バラツキを算出する手段、
    (2)算出した各タイヤの加速度バラツキを比較する手段、
    (3)比較の結果、あるタイヤの加速度バラツキが残りのタイヤの加速度バラツキよりも大きい場合に、該タイヤの加速度バラツキが、しきい値1以上、かつ、残りのタイヤの加速度バラツキのなかで最大の加速度バラツキに1以上の係数をかけたしきい値2よりも小さい場合にのみ、該タイヤの空気圧がゼロであると検出する手段を含むタイヤ空気圧異常警報装置。
  2. 手段(3)が、あるタイヤの加速度バラツキが残りのタイヤの加速度バラツキよりも大きい場合に、該タイヤの加速度バラツキが、しきい値3よりも大きく、かつ、残りのタイヤの加速度バラツキのなかで最大の加速度バラツキがしきい値4よりも小さい場合に、該タイヤの空気圧がゼロであると検出する手段である請求項1記載のタイヤ空気圧異常警報装置。
  3. 手段(3)において、あるタイヤの空気圧がゼロであると判定された場合に、さらに
    (4)該タイヤの回転車輪速度と、残りのタイヤの回転車輪速度を比較し、該タイヤの回転車輪速度が最速または最遅である場合にのみ、該タイヤの空気圧がゼロであると判定する手段
    を含む請求項1または2記載のタイヤ空気圧異常警報装置。
  4. 手段(3)において、各しきい値が、正常空気圧のタイヤを装着した試験車輌と空気圧がゼロであるタイヤを装着した試験車輌とを用いて、実際に走行試験をおこなうことにより得られる結果に基づいて予め設定されたしきい値である請求項1、2または3記載のタイヤ空気圧異常警報装置。
  5. (1)回転車輪速度から算出したタイヤの加速度から、各タイヤの加速度バラツキを算出する工程、
    (2)算出した各タイヤの加速度バラツキを比較する工程、
    (3)比較の結果、あるタイヤの加速度バラツキが残りのタイヤの加速度バラツキよりも大きい場合に、該タイヤの加速度バラツキが、しきい値1以上、かつ、残りのタイヤの加速度バラツキのなかで最大の加速度バラツキに1以上の係数をかけたしきい値2よりも小さい場合にのみ、該タイヤの空気圧がゼロであると検出する工程を含むタイヤ空気圧異常警報方法。
  6. 工程(3)が、あるタイヤの加速度バラツキが残りのタイヤの加速度バラツキよりも大きい場合に、該タイヤの加速度バラツキが、しきい値3よりも大きく、かつ、残りのタイヤの加速度バラツキのなかで最大の加速度バラツキがしきい値4よりも小さい場合に、該タイヤの空気圧がゼロであると検出する工程である請求項5記載のタイヤ空気圧異常警報方法。
  7. 工程(3)において、あるタイヤの空気圧がゼロであると判定された場合に、さらに
    (4)該タイヤの回転車輪速度と、残りのタイヤの回転車輪速度を比較し、該タイヤの回転車輪速度が最速または最遅である場合にのみ、該タイヤの空気圧がゼロであると判定する工程
    を含む請求項5または6記載のタイヤ空気圧異常警報方法。
  8. 工程(3)において、各しきい値が、正常空気圧のタイヤを装着した試験車輌と空気圧がゼロであるタイヤを装着した試験車輌とを用いて、実際に走行試験をおこなうことにより得られる結果に基づいて予め設定されたしきい値である請求項5、6または7記載のタイヤ空気圧異常警報方法。
  9. コンピュータに、
    (1)回転車輪速度から算出したタイヤの加速度から、各タイヤの加速度バラツキを算出する手順、
    (2)算出した各タイヤの加速度バラツキを比較する手順、
    (3)比較の結果、あるタイヤの加速度バラツキが残りのタイヤの加速度バラツキよりも大きい場合に、該タイヤの加速度バラツキが、しきい値1以上、かつ、残りのタイヤの加速度バラツキのなかで最大の加速度バラツキに1以上の係数をかけたしきい値2よりも小さい場合にのみ、該タイヤの空気圧がゼロであると検出する手順を実行させるタイヤ空気圧異常警報プログラム。
  10. 手順(3)が、あるタイヤの加速度バラツキが残りのタイヤの加速度バラツキよりも大きい場合に、該タイヤの加速度バラツキが、しきい値3よりも大きく、かつ、残りのタイヤの加速度バラツキのなかで最大の加速度バラツキがしきい値4よりも小さい場合に、該タイヤの空気圧がゼロであると検出する手順である請求項9記載のタイヤ空気圧異常警報プログラム。
  11. 手順(3)において、あるタイヤの空気圧がゼロであると判定された場合に、さらに
    (4)該タイヤの回転車輪速度と、残りのタイヤの回転車輪速度を比較し、該タイヤの回転車輪速度が最速または最遅である場合にのみ、該タイヤの空気圧がゼロであると判定する手順
    を含む請求項9または10記載のタイヤ空気圧異常警報プログラム。
  12. 手順(3)において、各しきい値が、正常空気圧のタイヤを装着した試験車輌と空気圧がゼロであるタイヤを装着した試験車輌とを用いて、実際に走行試験をおこなうことにより得られる結果に基づいて予め設定されたしきい値である請求項9、10または11記載のタイヤ空気圧異常警報プログラム。
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