JP4807047B2 - 時系列的パラメータ変化に基づく車輪異常検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車輌に於ける車輪に生じた異常を検出する車輪異常検出装置に係る。但し、本発明が対象とする車輪異常とは、車体に対する車輪の上下方向変位を検出するストロークセンサまたは車輪の上下方向加速度を検出する上下方向加速度センサの故障、タイヤのパンクまたは歪み、および常識的には車輪の異常とは言えないが、滑り止めチェーンの装着は車輪の常態とはいえないことから、滑り止めチェーンの装着を含むものとする。

前輪駆動車の前輪の振動に基づいて後輪のサスペンションの硬さを予見制御するが、前輪に滑り止めチェーンが装着されたときには上記の予見制御を禁止し、また前輪のサスペンションを柔らかくする制御を行なう車輌に於いて、前輪と後輪の上下動を検出し、その差に基づいて前輪に滑り止めチェーンが装着されているか否かを検出して上記の制御を行うことが下記の特許文献１に記載されている。この場合、前後左右の４輪に対する車高センサの各出力はＦＦＴへ導かれ、これより特定周波数帯の成分の大きさが算出され、前後左右の４輪に対するその値の比較に基づいて前輪に於ける滑り止めチェーンの装着の有無が判定されるようになっている。
特開平６−８０００６号公報

自動車の如くタイヤ付きの４輪を有する車輌の走行中に生ずる各車輪の上下方向変位や上下方向加速度は、左右の車輪が車幅方向にトレッド寸法だけ互いに隔たり、また前後の車輪が前後方向にホイールベース寸法だけ互いに隔たっていることから、同一の瞬間に同一の路面上には存在せず、またタイヤ付き車輪は固有のばね定数をもって振動的に変形することから、互いに異なったり相互にずれて時差的に発生したりするので、単に各車輪の上下方向変位や上下方向加速度の検出値或いはその特定周波数帯の成分を比較したのでは、相いの差や相互の時差に影響されて、いずれかの車輪についてストロークセンサまたは上下方向加速度センサに故障が生じているか、或いは何れかのタイヤがパンクしているか、または滑り止めチェーンが装着されているか否かの判定に誤りが生じやすい。

本発明は、上記の事情に鑑み、従来のストロークセンサや上下方向加速度センサに格別のハードウェア的装置の追加を要することなく、それらに故障が生じた時または車輪がパンクしたときにはそれを精度よく検出し、また滑り止めチェーンの装着時にはそれを誤りなく検出することができる車輪異常検出装置を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するものとして、本発明は、タイヤ付きの４輪またはそれ以上の車輪を有する車輌の各車輪に生ずる異常を検出する車輪異常検出装置にして、車体に対する各車輪の上下方向変位または各車輪の上下方向加速度のいずれかを時系列的に検出し、一の車輪について検出された時系列的変化値を他の複数の車輪について検出された時系列的変化値と比較し、その差が所定の限界値を越えるとき該一の車輪に異常があると判定することを特徴とする車輪異常検出装置を提案するものである。

前記時系列的変化値は、各車輪について所定の周期的検出により所定回数または所定期間検出された上下方向変位の最大値であってよい。

この場合、各車輪のうちの一の車輪の上下方向変位の最大値が他の複数の車輪の上下方向変位の最大値の平均値より所定値以上小さいとき該一の車輪のストロークセンサに異常はあると判定されてよい。

また、この場合、各車輪のうちの一の車輪の上下方向変位の最大値が他の複数の車輪の上下方向変位の最大値の平均値より所定値以上大きいとき該一の車輪のタイヤがパンクしたと判定されてよい。

また、この場合、各車輪のうちの駆動輪の上下方向変位の最大値が非駆動輪の上下方向変位の最大値より所定値以上大きいとき該駆動輪に滑り止めチェーンが装着されていると判定されてよい。

或はまた、前記時系列的変化値は、各車輪について所定の周期的検出により所定回数または所定期間検出された上下方向加速度の最大値であってよい。

この場合、各車輪のうちの一の車輪の上下方向加速度の最大値が他の複数の車輪の上下方向加速度の最大値の平均値より所定値以上小さいとき該一の車輪の上下方向加速度センサに異常があると判定されてよい。

また、この場合、各車輪のうちの一の車輪の上下方向加速度の最大値が他の複数の車輪の上下方向加速度の最大値の平均値より所定値以上大きいとき該一の車輪のタイヤがパンクしたと判定されてよい。

また、この場合、各車輪のうちの駆動輪の上下方向加速度の最大値が非駆動輪の上下方向加速度の最大値より所定値以上大きいとき該駆動輪に滑り止めチェーンが装着されていると判定されてよい。

更にまた、前記時系列的変化値は、各車輪について所定の周期的検出により所定回数または所定期間検出された上下方向変位の分布を周波数分布に置き換えたときの特定周波数に対する振幅であってよい。

この場合、各車輪のうちの一の車輪の前記周波数分布に於ける第一の特定周波数に対する振幅が他の複数の車輪の前記周波数分布に於ける前記第一の特定周波数に対する振幅の平均値より所定値以上大きいとき該一の車輪のタイヤがパンクしたと判定されてよい。

また、この場合、各車輪のうちの駆動輪の前記周波数分布に於ける第二の特定周波数に対する振幅が非駆動輪の前記周波数分布に於ける前記第二の特定周波数に対する振幅より所定値以上大きいとき該駆動輪に滑り止めチェーンが装着されていると判定されてよい。

或はまた、この場合、各車輪が全て駆動輪であって各車輪の前記周波数分布に於ける第三の特定周波数に対する振幅が所定値以上であるとき該駆動輪の全てにチェーンが装着されていると判定されてよい。

また、前記時系列的変化値は、各車輪について所定の周期的検出により所定回数または所定期間検出された上下方向加速度の分布を周波数分布に置き換えたときの特定周波数に対する振幅であってよい。

この場合、各車輪のうちの一の車輪の前記周波数分布に於ける第四の特定周波数に対する振幅が他の複数の車輪の前記周波数分布に於ける前記第四の特定周波数に対する振幅の平均値より所定値以上大きいとき該一の車輪のタイヤがパンクしたと判定されてよい。

また、この場合、各車輪のうちの駆動輪の前記周波数分布に於ける第五の特定周波数に対する振幅が非駆動輪の前記周波数分布に於ける前記第五の特定周波数に対する振幅より所定値以上大きいとき該駆動輪に滑り止めチェーンが装着されていると判定されてよい。

或はまた、この場合、各車輪が全て駆動輪であって各車輪の前記周波数分布に於ける第六の特定周波数に対する振幅が所定値以上であるとき該駆動輪の全てに滑り止めチェーンが装着されていると判定されてよい。

上記の如く、タイヤ付きの４輪またはそれ以上の車輪を有する車輌の各車輪に生ずる異常を検出する車輪異常検出装置に於いて、車体に対する各車輪の上下方向変位または各車輪の上下方向加速度のいずれかを時系列的に検出し、一の車輪について検出された時系列的変化値を他の複数の車輪について検出された時系列的変化値と比較し、その差が所定の限界値を越えるとき該一の車輪に異常があると判定されるようになっていれば、時系列的変化値が、ホイールベース距離を車輌が進行する間をカバーするような或る適当な時間にわたる値とされれば、各一の車輪についての上下方向変位または上下方向加速度の検出値を、同一の路面上を走行する他の複数の車輪についての上下方向変位または上下方向加速度の検出値と略同一の条件において比較することができ、比較に於ける各車輪の走行条件の違いや相互間の時差的ずれに起因する差により異常判定に誤りが生ずることを排除することができる。

前記時系列的変化値が、各車輪について所定の周期的検出により所定回数または所定期間検出された上下方向変位の最大値とされれば、上記の時系列的変化値に基づく判定の利点に加えて、車輪の上下方向変位の検出に異常が生じたとき、雑音に紛らわされることなく異常をより確実に判定することができる。

この場合、各車輪のうちの一の車輪の上下方向変位の最大値が他の複数の車輪の上下方向変位の最大値の平均値より所定値以上小さいとき該一の車輪のストロークセンサに異常はあると判定されれば、ストロークセンサの異常は通常その出力低下であるので、これにより、車輪異常をストロークセンサの故障と特定して検出することができる。

また、この場合、各車輪のうちの一の車輪の上下方向変位の最大値が他の複数の車輪の上下方向変位の最大値の平均値より所定値以上大きいとき該一の車輪のタイヤがパンクしたと判定されれば、タイヤがパンクすると車輪の外形が楕円化することにより車輪の上下方向の変位は増大するので、これにより車輪異常をタイヤのパンクと特定して検出することができる。

更にまた、この場合、各車輪のうちの駆動輪の上下方向変位の最大値が非駆動輪の上下方向変位の最大値より所定値以上大きいとき該駆動輪に滑り止めチェーンが装着されていると判定されれば、駆動輪に滑り止めチェーンが装着されたときにはチェーンの凹凸により駆動輪の上下方向変位は増大するので、これにより、車輪異常を駆動輪への滑り止めチェーンの装着と特定して検出することができる。

また、前記時系列的変化値が、各車輪について所定の周期的検出により所定回数または所定期間検出された上下方向加速度の最大値とされれば、上記の時系列的変化値に基づく判定の利点に加えて、車輪の上下方向加速度の検出に異常が生じたとき、雑音に紛らわされることなく異常をより確実に判定することができる。

この場合にも、各車輪のうちの一の車輪の上下方向加速度の最大値が他の複数の車輪の上下方向加速度の最大値の平均値より所定値以上小さいとき該一の車輪の加速度センサに異常はあると判定されれば、上下方向加速度センサの異常も通常その出力低下であるので、これにより、車輪異常を上下方向加速度センサの故障と特定して検出することができる。

また、この場合にも、各車輪のうちの一の車輪の上下方向変位の最大値が他の複数の車輪の上下方向変位の最大値の平均値より所定値以上大きいとき該一の車輪のタイヤがパンクしたと判定されれば、タイヤのパンクによる車輪外形の楕円化は車輪の上下方向加速度をも増大させるので、これにより車輪異常をタイヤのパンクと特定して検出することができる。

更にまた、この場合、各車輪のうちの駆動輪の上下方向加速度の最大値が非駆動輪の上下方向加速度の最大値より所定値以上大きいとき該駆動輪に滑り止めチェーンが装着されていると判定されれば、駆動輪への滑り止めチェーンの装着は駆動輪の上下方向加速度をも増大させるので、これにより車輪異常を駆動輪への滑り止めチェーンの装着と特定して検出することができる。

また、前記時系列的変化値が、各車輪について所定の周期的検出により所定回数または所定期間検出された上下方向変位の分布を周波数分布に置き換えたときの特定周波数に対する振幅とされれば、上記の時系列的変化値に基づく判定の利点に加えて、判定すべき異常の種類に応じて特定周波数を適当に設定することにより、異常の種類を特定しつつその発生をより顕著に判定することができる。

この場合、各車輪のうちの一の車輪の前記周波数分布に於ける第一の特定周波数に対する振幅が他の複数の車輪の前記周波数分布に於ける前記第一の特定周波数に対する振幅の平均値より所定値以上大きいとき該一の車輪のタイヤがパンクしたと判定されれば、タイヤのパンクを車輪の上下方向変位の増大に基づいて時系列的に検出する上記の利点に加えて、前記第一の特定周波数をタイヤのパンクにより生ずる車輪の上下方向変位の周期に対し適当に設定することにより、タイヤのパンクを特定しつつその発生をより顕著に判定することができる。

また、この場合、各車輪のうちの駆動輪の前記周波数分布に於ける第二の特定周波数に対する振幅が非駆動輪の前記周波数分布に於ける前記第二の特定周波数に対する振幅より所定値以上大きいとき該駆動輪に滑り止めチェーンが装着されていると判定されれば、滑り止めチェーンの装着により駆動輪の上下方向変位が非駆動輪の上下方向変位より増大することを時系列的に検出する上記の利点に加えて、前記第二の特定周波数を滑り止めチェーンの装着により生ずる車輪の上下方向変位の周期に対し適当に設定することにより、滑り止めチェーンの装着を特定しつつその装着をより顕著に判定することができる。

或はまた、この場合、各車輪が全て駆動輪であって各車輪の前記周波数分布に於ける第三の特定周波数に対する振幅が所定値以上であるとき該駆動輪の全てに滑り止めチェーンが装着されていると判定されれば、滑り止めチェーンの装着により車輪の上下方向変位の周波数は滑り止めチェーンが装着されていないときに比して格段に上昇するので、前記第三の特定周波数をそのような高い周波数の車輪上下方向変位に合わせた適当な値に設定しておくことにより、車輌が４輪駆動車であって全ての車輪にチェーンが装着されているときにも滑り止めチェーンの装着を検出することができる。

また、前記時系列的変化値が、各車輪について所定の周期的検出により所定回数または所定期間検出された上下方向加速度の分布を周波数分布に置き換えたときの特定周波数に対する振幅とされても、上記の時系列的変化値に基づく判定の利点に加えて、判定すべき異常の種類に応じて特定周波数を適当に設定することにより、異常の種類を特定しつつその発生をより顕著に判定することができる。

この場合、各車輪のうちの一の車輪の前記周波数分布に於ける第四の特定周波数に対する振幅が他の複数の車輪の前記周波数分布に於ける前記第四の特定周波数に対する振幅の平均値より所定値以上大きいとき該一の車輪のタイヤがパンクしたと判定されれば、タイヤのパンクを車輪の上下方向加速度の増大に基づいて時系列的に検出する上記の利点に加えて、前記第四の特定周波数をタイヤのパンクにより生ずる車輪の上下方向加速度の変化の周期に対し適当に設定することにより、タイヤのパンクを特定しつつその発生をより顕著に判定することができる。

また、この場合にも、各車輪のうちの駆動輪の前記周波数分布に於ける第五の特定周波数に対する振幅が非駆動輪の前記周波数分布に於ける前記第五の特定周波数に対する振幅より所定値以上大きいとき該駆動輪に滑り止めチェーンが装着されていると判定されれば、滑り止めチェーンの装着により駆動輪の上下方向加速度が非駆動輪の上下方向加速度より増大することを時系列的に検出する上記の利点に加えて、前記第五の特定周波数を滑り止めチェーンの装着により生ずる車輪の上下方向加速度の変化の周期に対し適当に設定することにより、滑り止めチェーンの装着を特定しつつその装着をより顕著に判定することができる。

或はまた、この場合、各車輪が全て駆動輪であって各車輪の前記周波数分布に於ける第六の特定周波数に対する振幅が所定値以上であるとき該駆動輪の全てに滑り止めチェーンが装着されていると判定されれば、滑り止めチェーンの装着により車輪の上下方向加速度の変化の周波数も滑り止めチェーンが装着されていないときに比して格段に上昇するので、前記第六の特定周波数をそのような高い周波数の車輪上下方向変位に合わせた適当な値に設定しておくことにより、車輌が４輪駆動車であって全ての車輪に滑り止めチェーンが装着されているときにも滑り止めチェーンの装着を検出することができる。

添付の図１は、本発明による車輪異常検出装置を、４輪自動車に於いて、ハードウエアとしてはその各車輪に対し設けられたストロークセンサまたは荷重センサとマイクロコンピュータを組み込んだ電子制御装置(ＥＣＵ)とにより実施する場合の、ハードウェア的構成を示す概略図である。４輪の各々に対しストロークセンサまたは荷重センサを設けること、および走行姿勢制御その他の自動制御のために車輌にマイクロコンピュータを組み込んだ電子制御装置を設けることは、現在の４輪自動車の於いては一般的に行われている。従って、ハードウェアとしては、図示の構成は公知である。本発明は、一般の４輪自動車に既設されているこれらのハードウェアを利用し、電子制御装置にソフトウェアとして組み込まれるものである。

図示の通り、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪のそれぞれに組み込まれたストロークセンサまたは荷重センサにより検出された各輪の車体対する上下方向変位または各輪に作用する荷重は、電子制御装置の一つの機能として構成された本発明による車輪異常検出部へ供給されるようになっている。

図２は、本発明の一つの実施の形態として、図１の電子制御装置に於ける車輪異常検出部に於いて行われる制御の一例を示すフローチャートである。かかるフローチャートに沿った制御は、車輌の運転中、数１０〜数１００ミリセカンドの周期にて繰り返されてよいものである。

制御が開始されると、ステップ１０に於いて、車輪を特定する数値nが制御開始時に０にリセットされ、或は前回のフローのステップ２６０に於いて０にリセットされた状態から始まって、１だけ増分される。ここでは、n＝1,2,3,4がそれぞれへ左前輪、右前輪、左後輪、右後輪を指定するものとする。従って、先ず最初にnが１とされた状態で進行する演算は左前輪についてのもとなる。

次いで、制御はステップ２０へ進み、カウント値mが同じく制御開始時に０にリセットされ、或は前回のフローのステップ８０に於いて０にリセットされた状態から１だけ増分される。カウント値mは各車輪についての車体に対する上下方向変位(サスペンションのストローク)の或る期間内に於ける最大値を検出するために繰り返される検出の回数を示す値である。

次いで、制御はステップ３０へ進み、n車輪についてのm回目の検出による上下方向変位Ｓ(n,m)の値が検出される。尚、図１に於いて括弧付にて示した如く、ストロークセンサに代えて荷重センサが使用されるときには、Ｓ(n,m)として荷重センサにより検出される各車輪の上下方向荷重（接地荷重）が用いられてよい。サスペンションに於ける車輪の上下方向変位と荷重とはサスペンションのばね定数を介して一義的に対応するので、ここでは明細書の記載が徒に煩雑化するのを避けるため、本発明の目的、作用、効果に関する限り、車輪の上下方向変位と荷重とは同義であるとする。

次いで、制御はステップは４０へ進み、今回のフローに於いて検出された上下方向変位Ｓ(n,m)が前回のフローに於いて検出された上下方向変位Ｓ(n,m-1) より大きいか否かが判断される。mが１である初回のフローに於いては、前回のフローは存在しないので、Ｓ(n,m-1)の値は制御開始時にセットされた０または前回のフローに於ける最終値である。答がイエス(Ｙ)であれば、制御はステップを５０へ進み、今回のＳ(n,m)がＳ(n)とされる。これに対し、答がノー(Ｎ)であれば、制御はステップ６０へ進み、前回のＳ(n,m-1)がＳ(n)とされる。

いずれにしても、次いで、制御はステップ７０へ進み、mがmo以上であるか否かが判断される。moは検出繰り返し回数mの上限値であり、このmoにフロー繰り返しの周期を乗じた値が車輪nについての１回の上下方向変位の最大値を検出する期間(時間)となる。ステップ７０の答がノーである間、制御はステップ２０へ戻り、ステップ２０〜７０の処理が繰り返され、その間のＳ(n)の検出値のうちの最大のものがＳ(n)とされ、こうしてＳ(n)についての最大値が検出される。ステップ７０の答がイエスになると,制御はステップ８０へ進み、mが０にリセットされる。

次いで、ステップ９０に於いて、nが４より大きいか否かが判断される。４輪の処理が終わるまで答はノーであり、制御はステップ１０へ戻り、nを１増大させ、検出値対象を次の車輪に変えて、ステップ２０〜８０が上述の要領にて繰り返される。こうしてn＝１〜４、即ち、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪の各々について、所定期間内に於ける上下方向変位の最大値Ｓ(1),Ｓ(2),Ｓ(3),Ｓ(4)が求められる。４輪についての上下方向変位の最大値の算出が終わり、ステップ９０の答がイエスになると、制御はステップ１００へ進む。

ステップ１００於いては、Ｓ(1),Ｓ(2),Ｓ(3),Ｓ(4)を足し合わせてＳtが算出される。

次いで、制御はステップ１１０へ進み、nが０にリセットされ、更に制御はステップ１２０へ進み、nが１だけ増分され、更に制御はステップ１３０へ進む。

ステップ１３０に於いては、ＳtよりＳ(n)を差し引いた値を３で割ってＳa(n)が算出される。Ｓa(n)は、n輪を除く他の３輪の上下方向変位の最大値の平均値である。

次いで、制御はステップ１４０へ進み、Ｓ(n)がＳa(n)よりある所定の偏差ΔＳ1以上に小さいか否かが判断される。ここでΔＳ1が或る適当な値に設定されれば、答がイエスであるときには、n輪について検出された上下方向変位の最大値がn輪を除く他の３輪の上下方向変位の最大値の平均値に比して際立って小さく、n輪に対するストロークセンサ(または荷重センサ)に異常が生じていると疑うことがでる。ただ、ステップ１４０の答が一度イエスになったことで直ちにn輪に対するストロークセンサ(または荷重センサ)に異常が生じと判定したのでは、誤判定が生ずる恐れがあるので、このとき制御はステップ１５０へ進み、n輪に関するセンサフェイルのカウント値Ｃf(n)を制御開始時または後述のステップ３４０にて０にリセットされた状態から１だけ増大させることが行われる。そして、この時には、更に制御はステップ１６０へ進み、カウント値Ｃf(n)が或る所定の限界値Ｃfoを越えたか否かが判断される。そして、答がイエスであれば、制御はステップ１７０へ進み、n輪に対するストロークセンサ(または荷重センサ)が故障したと判定される。これに対し、ステップ１４０の答がノーであるとき、またはステップ１６０の答がノーである間は、制御はステップ１７０をパイパスする。

続くステップ１８０に於いては、nが４を越えたか否かが判断される。そして答がノーである間、制御はステップ１２０へ戻り、４輪について順次同様の処理が繰り返され、４輪の何れかに対するストロークセンサ(または荷重センサ)に故障が生じたときには、そのことが判定される。

図示の実施の形態に於いては、これに続いて４輪のいずれかにパンクが生じたか否かの判定が行われる。先ず、制御はステップ１９０へ進み、再びnが０にリセットされ、以下のステップ２００〜２５０を繰り返す度にnが１ずつ増大されて４輪についての同様の処理が行われる。

この場合、続くステップ２１０に於いては、上に算出されたＳ(n)がＳa(n)に比して或る偏差ΔＳ2以上に大きいか否かが判断される。これは、タイヤがパンクしたときには車輪の上下方向変位が異常に増大するので、そのことを検出するものである。偏差ΔＳ2の値は、かかるパンク検出の目的に適した大きさとされる。この場合にも、ステップ２１０の答が一度イエスになっただけで、その車輪にパンクが生じたと判定したのでは誤判定が生ずる恐れがあるので、ステップ２１０の答がイエスとなる度に制御はステップ２２０へ進み、その回数が制御開始時または後述のステップ３４０にて０にリセットされたカウント値Ｃp(n)として計数される。そして、このカウント値が或る適当に設定された限界値Ｃpoを越えたとき、制御はステップ２４０へ進み、n輪のタイヤがパンクしたと判定される。ステップ２００〜２５０の処理が終了すると、制御はステップ２６０へ進み、nが０にリセットされる。

図示の実施の形態に於いては、これに続いて駆動輪に滑り止めチェーンが装着されているか否かを判定することが行われる。制御はステップ２７０へ進み、車輌は後輪駆動車であるとして、そのためステップ２７０に於いては、駆動輪である左右の後輪(n＝3,4)についての上に検出された車輪上下方向変位の最大値Ｓ(3)とＳ(4)の和がＳdrとして計算され、また非駆動輪である左右の前輪(n＝1,2)についての上に検出された車輪上下方向変位の最大値Ｓ(1)とＳ(2)の和がＳndとして計算される。

次いで、制御はステップ２８０へ進み、上に算出されたＳdrがＳndに比して或る偏差ΔＳ3以上に大きいか否かが判断される。これは、滑り止めチェーンを装着された駆動輪の上下方向変位が滑り止めチェーンを装着されない非駆動輪の上下方向変位に比して増大するので、そのことを検出するものである。偏差ΔＳ3の値は、かかる滑り止めチェーンの装着を検出する目的に適した大きさとされる。この場合にも、ステップ２８０の答が一度イエスになっただけで、駆動輪に滑り止めチェーンが装着されていると判定したのでは誤判定が生ずる恐れがあるので、ステップ２８０の答がイエスとなる度に制御はステップ２９０へ進み、その回数が制御開始時または後述のステップ３４０にてに０にリセットされたカウント値Ｃcとして計数される。そして、このカウント値が或る適当に設定された限界値Ｃcoを越えたとき、制御はステップ３１０へ進み、駆動輪に滑り止めチェーンが装着されていると判定される。

カウント値Ｃf(n)、Ｃp(n)、Ｃcは、以上のステップのままでは、フローが繰り返される間、引き続いて保持され、時として誤判断によりＣf(n)、Ｃp(n)、或いはＣcがカウントアップされると、運転時間が長引けば、これらの値がＣfo、Ｃpo、或いはＣcoに達し、ストロークセンサ(または荷重センサ)に故障がなくても故障があるかの如く誤判定され、車輪にパンクがなくても車輪にパンクがあるかの如く誤判定され、或いは駆動輪に滑り止めチェーンが装着されていなくてもそれが装着されているかの如く誤判定される恐れがある。そこで、ステップ２７０〜３１０の終了後、制御はステップ３２０へ進み、このフローを通った処理の回数がカウント値Ｃtとして制御開始時または後述のステップ３４０にて０にセットされた状態から計数される。

次いで、ステップ３３０に於いて、Ｃtが或る所定の限界値Ｃtoを越えたか否かが判断される。この限界値Ｃtoは、誤判断によりＣf(n)、Ｃp(n)、或いはＣcがカウントアップされたとしても、このフローを通る処理の回数がＣtoに達する迄に、それがＣfo、Ｃpo、或いはＣcoに達しないようであれば、ストロークセンサ(または荷重センサ)に故障はなく、車輪にパンクはなく、駆動輪に滑り止めチェーンは装着されていないとしてＣf(n)、Ｃp(n)、Ｃcを一度キャンセルして０にリセットするに適した値とされる。そして、ステップ３３０の答がイエスになると、制御はステップ３４０へ進み、Ｃf(n)、Ｃp(n)、Ｃcが０にリセットされると共にＣtもまた０にリセットされる。ステップ３３０の答がノーである間は、ステップ３４０はバイパスされる。その後、制御は所定の周期にてスタートに戻り、同様の制御が繰り返される。

こうして、図示の実施の形態に於いては、各回のフローに於いて、何れかの車輪に対するストロークセンサ(または荷重センサ)に故障があるか否かの判定と、何れかの車輪にパンクが生じたか否かの判定と、駆動輪に滑り止めチェーンが装着されているか否かの判定とが、一連の処理として行われる。

図３は、図１に於けるストロークセンサを上下方向加速度センサにより置き換えた本発明による車輪異常検出装置のハードウェア的構成を示す概略図である。この場合にも、４輪の各々に対し上下方向加速度センサを設けることは公知であり、従って、ハードウェアとしては、図示の構成は公知である。図示の通り、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪のそれぞれに組み込まれた上下方向加速度センサにより検出された各輪の上下方向加速度は、電子制御装置の一つの機能として構成された本発明による車輪異常検出部へ供給されるようになっている。

図４は、本発明の一つの実施の形態として、図３の電子制御装置に於ける車輪異常検出部に於いて行われる制御の一例を示すフローチャートである。図４のフローチャートに於いては、図２のフローチャートに於けるステップに対応するステップは、図２に於けると同じステップ番号により示されている。これらの対応するステップについての重複的説明は、明細書の冗長化を避けるため省略する。

図４のフローチャートに於いては、ステップ３５に於いて、各車輪に対し設けられた上下方向加速度センサ(Ｇセンサ)により、車輪nについての計測回mに於ける上下方向加速度Ｆs(n,m)が検出される。

次いで、制御はステップを４５へ進み、今回のフローに於いて検出された上下方向加速度Ｆs(n,m)が前回のフローに於いて検出された上下方向加速度Ｆs(n,m-1)より大きいか否かが判断される。答がイエスであれば、制御はステップを５５へ進み、今回のＦs(n,m)がＦs (n)とされる。これに対し、答がノーであれば、制御はステップ６５へ進み、前回のＦs (n,m-1)がＦs (n)とされる。

ステップ７０および９０の判断によりm回の検出を各車輪について繰り返した後、ステップ１０５に於いて、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪の各々について、所定期間内に於ける上下方向加速度の最大値Ｆs(1),Ｆs (2),Ｆs (3),Ｆs (4)を足し合わせてＦstが算出される。

ステップ１３５に於いては、ＦstよりＦs (n)を差し引いた値を３で割ってＦsa(n)が算出される。Ｆsa(n)は、n輪を除く他の３輪の上下方向加速度の最大値の平均値である。

次いで、制御はステップ１４５へ進み、Ｆs (n)がＦsa(n)よりある所定の偏差ΔＦ1以上に小さいか否かが判断される。ここでΔＦ1が或る適当な値に設定されれば、答がイエスであるときには、n輪について検出された上下方向加速度の最大値がn輪を除く他の３輪の上下方向加速度の最大値の平均値に比して際立って小さく、n輪に対する上下方向加速度センサに異常が生じていると疑うことがでる。この場合にも、ステップ１４５の答が一度イエスになったことで直ちにn輪に対する上下方向加速度センサに異常が生じと判定したのでは、誤判定が生ずる恐れがあるので、ステップ１５０および１６０による確認が行われる。そして、ステップ１６０の答がイエスになれば、制御はステップ１７５へ進み、n輪に対する上下方向加速度センサが故障したと判定される。

上記の処理が４輪について行われた後、この実施の形態に於いても、続いて４輪のいずれかにパンクが生じたか否かの判定が行われる。

この場合、ステップ２１５に於いては、Ｆs(n)がＦsa(n)に比して或る偏差ΔＦ2以上に大きいか否かが判断される。これも、タイヤがパンクしたときには車輪の上下方向加速度が異常に増大するので、そのことを検出するものであり、偏差ΔＦ2の値は、そのようなパンク検出の目的に適した大きさとされる。

この場合にも、ステップ２１５の答が一度イエスになっただけで、その車輪にパンクが生じたと判定したのでは誤判定が生ずる恐れがあるので、ステップ２２０と２３０による確認が行われ、カウント値Ｃp(n)が限界値Ｃpoを越えたとき、n輪のタイヤがパンクしたと判定される。

また、この実施の形態に於いても、続いて、車輌は後輪駆動車であるとして、駆動輪に滑り止めチェーンが装着されているか否かの判定が行われる。ステップ２７５に於いて、駆動輪である左右の後輪(n＝3,4)についての上に検出された車輪上下方向加速度の最大値Ｆs(3)とＦs(4)の和がＦsdrとして計算され、また非駆動輪である左右の前輪(n＝1,2)についての車輪上下方向加速度の最大値Ｆs(1)とＦs(2)の和がＦsndとして計算され、ステップ２８５に於いて、ＦsdrがＦsndに比して或る偏差ΔＦ3以上に大きいか否かが判断される。

この場合にも、ステップ２８５の答が一度イエスになっただけで、駆動輪に滑り止めチェーンが装着されていると判定したのでは誤判定が生ずる恐れがあるので、ステップ２９０と３００により同様の確認が行われる。

図５は、本発明の更に他の一つの実施の形態として、図１の電子制御装置に於ける車輪異常検出部に於いて行われる制御の他の一例を示すフローチャートである。かかるフローチャートに沿った制御もまた、車輌の運転中、数１０〜数１００ミリセカンドの周期にて繰り返されてよいものである。

制御が開始されると、ステップ４１０に於いて、車輪を特定する数値nが制御開始時に０にリセットされ、或は前回のフローのステップ５５０に於いて０にリセットされた状態から始まって１だけ増分される。n＝1,2,3,4もそれぞれへ左前輪、右前輪、左後輪、右後輪を指定するものとする。

次いで、制御はステップ４２０へ進み、n車輪についての現時点ｔに於ける上下方向変位Ｓ(n,ｔ)の値が検出される。

次いで、制御はステップを４３０ へ進み、Ｓ(n,ｔ)をＦＦＴ(Ｆast Ｆourier Transformer)にて処理することにより、n輪の上下方向変位の値の所定の期間にわたる分布を周波数に対する振幅Ｐ(n,ｆ)の分布に変換することが行われる。この各期間は次のステップ４４０に於ける時間ｔoによって設定される。かかる処理は、ステップ４５０に於ける判断に基づいて４輪のそれぞれについて行われる。

次いで、制御はステップ４６０へ進み、ここで一旦nを０にリセットした後、制御はステップ４７０へ進む。

ステップ４７０に於いては、４輪の各々についてのＰ(1,ｆ),Ｐ(2,ｆ),Ｐ(3,ｆ),Ｐ(4,ｆ)より或る第一の特定の周波数f1に於けるＰの値であるＰ(1,f1),Ｐ(2,f1),Ｐ(3,f1),Ｐ(4,f1) を選択して足し合わせ,特定周波数f1に対する振幅Ｐの４輪合計値Ｐf1tが算出される。この第一の特定周波数f1は、車輪がパンクしたとき車輪の上下方向変位の変化に生ずる周波数を見分けるものとして適当な周波数とされる。

次いで、制御はステップ４８０へ進み、nが１から始まって毎回１ずつ増大され、各車輪について以下の処理が行われる。

ステップ４９０に於いては、Ｐf1tよりＰ(n,f1)を差し引いた値を３にて割ることにより、n輪を除く他の３輪のＰ(n,f1)の平均値Ｐf1a(n)が算出される。

次いで、制御はステップ５００へ進み、Ｐ(n,f1)がＰf1a(n)よりある所定の偏差ΔＰf1以上に大きいか否かが判断される。これは、タイヤがパンクしたときには車輪の上下方向変位が異常に増大するので、そのことを検出するものであるが、特にこの場合、周波数f1が適切に選択されると、タイヤのパンクによる車輪の上下方向変位の異常増大が、誤判断されることなく、確実に判断されるようにすることができる。偏差ΔＰf1の値は、かかるパンク検出の目的に適した大きさとされる。

この場合にも、ステップ５００の答が一度イエスになっただけで、その車輪にパンクが生じたと判定したのでは、やはり誤判定が生ずる恐れがあるので、図２または図４のフローチャートに於けるステップ２２０および２３０と同様のステップ５１０および５２０により確認が行われた後、制御がステップ５３０に至ったときには、n輪のタイヤがパンクしたと判定される。ステップ４８０〜５４０の処理が終了すると、制御はステップ５５０へ進み、nが０にリセットされる。

この実施の形態に於いても、続いて制御はステップ５６０へ進み、車輌は後輪駆動車であるとして、駆動輪に滑り止めチェーンが装着されているか否かを判定することが行われる。そのため、ステップ５６０に於いては、上に算出された４輪の各々についてのＰ(1,ｆ),Ｐ(2,ｆ),Ｐ(3,ｆ),Ｐ(4,ｆ)より、或る第二の特定の周波数f2に於ける後輪(n＝3,4)のＰの値であるＰ(3,f2),Ｐ(4,f2)が選択されて足し合わされてＰf2drとされ、また前輪(n＝1,2)のＰの値であるＰ(1,f2),Ｐ(2,f2)が選択されて足し合わされてＰf2ndとされる。この第二の特定周波数f2は、駆動輪に滑り止めチェーンが装着されているとき車輪の上下方向変位に生ずる周波数を見分けるものとして適当な周波数とされる。

次いで、制御はステップ５７０へ進み、上に算出されたＰf2drがＰf2ndに比して或る偏差ΔＰf2以上に大きいか否かが判断される。偏差ΔＰf2は滑り止めチェーンを装着された駆動輪の上下方向変位が滑り止めチェーンを装着されない非駆動輪の上下方向変位に比して増大することを周波数f2に基づいて検出する目的に適した大きさとされる。この場合にも、ステップ５７０の答が一度イエスになっただけで、駆動輪に滑り止めチェーンが装着されていると判定したのでは、やはり誤判定が生ずる恐れがあるので、図２または図４のフローチャートに於けるステップ２９０および３００と同様のステップ５８０および５９０により確認が行われた後、制御がステップ６００に至ったときには、駆動輪に滑り止めチェーンが装着されていると判定される。

図６は、図５のフローチャートに於けるステップ５６０および５７０に代わる変更例を示すステップである。これは、４輪駆動車に於いて前輪および後輪の両方に滑り止めチェーンが装着される場合に、その装着を判定する場合に適用される。

この場合、ステップ５６２に於いては、チェーンの装着により車輪の上下方向変位の周波数はチェーンが装着されていないときに比して格段に上昇するので、そのような高い第三の特定周波数f3に於ける各輪のＰ値であるＰ(1,f3),Ｐ(2,f3),Ｐ(3,f3),Ｐ(4,f3)を選択してこれらを足し合わせてＰf3tが算出され、ステップ５７２に於いては、Ｐf3tが駆動輪への滑り止めチェーンの装着を示す適当な限界値Ｐf3o以上であるか否かが判断される。こうすることにより、車輌が４輪駆動車であって全ての車輪にチェーンが装着されているときにも、チェーンの装着を検出することができる。

この場合にも、滑り止めチェーンの装着判定のステップの実行後、図２または図４のフローチャートに於けるステップ３２０〜３４０と同様のステップ６１０〜６３０が行われ、適当なフロー回数を置いてカウント値Ｃp(n),Ｃc,Ｃtのリセットが行われる。

図７は、本発明の更に他の一つの実施の形態として、図３の電子制御装置に於ける車輪異常検出部に於いて行われる制御の他の一例を示すフローチャートである。図７のフローチャートに於いては、図５のフローチャートに於けるステップに対応するステップは、図５に於けると同じステップ番号により示されている。これらの対応するステップについての重複的説明は明細書の冗長化を避けるため省略する。

図７のフローチャートに於いては、ステップ４２５に於いて、各車輪に対し設けられた上下方向加速度センサ(Ｇセンサ)により、車輪nについて現時点ｔに於ける上下方向加速度Ｆs(n,ｔ)が検出される。そして、ステップ４３５に於いては、Ｆs(n,ｔ)をＦＦＴにて処理することにより、n輪の上下方向加速度の値の所定の期間にわたる分布を周波数に対する振幅Ｑ(n,f)の分布に変換することが行われる。

この場合にも、ステップ４５０に於ける判断に基づいて４輪のそれぞれについてＱ(n,f)の算出を行い、ステップ４６０にて一旦nを０にリセットした後、ステップ４７５に於いては、４輪の各々についてのＱ(1,ｆ),Ｑ(2,ｆ),Ｑ(3,ｆ),Ｑ(4,ｆ)より或る第四の特定の周波数f4に於けるＱの値であるＱ(1,f4),Ｑ(2,f4),Ｑ(3,f4),Ｑ(4,f4) を選択して足し合わせ,特定周波数f4に対するＱの４輪合計値Ｑf4tが算出される。この第四の特定周波数f4は、車輪のタイヤがパンクしたとき車輪の上下方向加速度の変化に生ずる周波数を見分けるものとして適当な周波数とされる。

次いで、制御はステップ４８０にてnを１から始まって毎回１ずつ増大しつつ各車輪について処理が行われるが、ステップ４９５に於いては、Ｑf4tよりＱ(n,f4)を差し引いた値を３にて割ることにより、n輪を除く他の３輪のＱ(n,f4)の平均値Ｑf4a(n)が算出される。

次いで、制御はステップ５０５へ進み、Ｑ(n,f4)がＱf4a(n)よりある所定の偏差ΔＱf4以上に大きいか否かが判断される。これは、タイヤがパンクしたときの車輪の上下方向加速度の異常増大を、特にそれが顕著に確認できる周波数f4を選択し、誤判断されることなく、確実に判断しようとするものである。

この場合にも、ステップ５０５の答が一度イエスになっただけで、その車輪にパンクが生じたと判定したのでは、やはり誤判定が生ずる恐れがあるので、図２または図４のフローチャートに於けるステップ２２０および２３０と同様のステップ５１０および５２０により確認が行われた後、制御がステップ５３０に至ったときには、n輪のタイヤがパンクしたと判定され、ステップ４８０〜５４０の処理が終了すると、制御はステップ５５０へ進み、nが０にリセットされる。

また、この実施の形態に於いても、続いて制御はステップ５６５へ進み、車輌は後輪駆動車であるとして、駆動輪に滑り止めチェーンが装着されているか否かを判定することが行われる。そのためステップ５６５に於いては、上に算出された４輪の各々についてのＱ(1,ｆ),Ｑ(2,ｆ),Ｑ(3,ｆ),Ｑ(4,ｆ)より、或る第五の特定の周波数f5に於ける後輪(n＝3,4)のＱの値であるＱ(3,f5),Ｑ(4,f5)が選択されて足し合わされてＱf5drとされ、また前輪(n＝1,2)のＱの値であるＱ(1,f5),Ｑ(2,f5)が選択されて足し合わされてＱf5ndとされる。この第五の特定周波数f5も、駆動輪に滑り止めチェーンが装着されているとき車輪の上下方向加速度の変化に生ずる周波数を見分けるものとして適当な周波数とされる。

次いで、制御はステップ５７５へ進み、上に算出されたＱf5drがＱf5ndに比して或る偏差ΔＱf5以上に大きいか否かが判断される。偏差ΔＱf5は滑り止め比チェーンを装着された駆動輪の上下方向加速度が滑り止めチェーンを装着されない非駆動輪の上下方向変位に比して増大することを周波数f5に基づいて検出する目的に適した大きさとされる。この場合にも、ステップ５７５の答が一度イエスになっただけで、駆動輪に滑り止めチェーンが装着されていると判定したのでは、やはり誤判定が生ずる恐れがあるので、図２または図４のフローチャートに於けるステップ２９０および３００と同様のステップ５８０および５９０により確認が行われた後、制御がステップ６００に至ったときには、駆動輪に滑り止めチェーンが装着されていると判定される。

図８は、図７のフローチャートに於けるステップ５６５および５７５に代わる変更例を示すステップである。これは、４輪駆動車に於いて前輪および後輪の両方に滑り止めチェーンが装着される場合に、その装着を判定する場合に適用される。

この場合、ステップ５６７に於いては、チェーンの装着により車輪の上下方向加速度の周波数もチェーンが装着されていないときに比して格段に上昇するので、そのような高い第六の特定周波数f6に於ける各輪のＱ値であるＱ(1,f6),Ｑ(2,f6),Ｑ(3,f6),Ｑ(4,f6)を選択してこれらを足し合わせてＱf6tが算出され、ステップ５７７に於いては、Ｑf6tが駆動輪への滑り止めチェーンの装着を示す適当な限界値Ｑf6o以上であるか否かが判断される。こうすることにより、車輌が４輪駆動車であって全ての車輪にチェーンが装着されているときにもチェーンの装着を検出することができる。

以上に於いては本発明をいくつかの実施の形態について詳細に説明したが、これらの実施の形態について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

本発明による車輪異常検出装置の一つのハードウェア的構成を示す概略図。 図１の電子制御装置に於ける車輪異常検出部に於いて行われる制御の一例を示すフローチャート。 本発明による車輪異常検出装置の他の一つのハードウェア的構成を示す概略図。 図３の電子制御装置に於ける車輪異常検出部に於いて行われる制御の一例を示すフローチャート。 図１の電子制御装置に於ける車輪異常検出部に於いて行われる制御の他の一例を示すフローチャート。 図５のフローチャートに於けるステップ５６０および５７０に代わる変更例を示すステップ。 図３の電子制御装置に於ける車輪異常検出部に於いて行われる制御の他の一例を示すフローチャート。 図５のフローチャートに於けるステップ５６５および５７５に代わる変更例を示すステップ。

Claims (16)

1. タイヤ付きの４輪またはそれ以上の車輪を有する車輌の各車輪に生ずる異常を検出する車輪異常検出装置にして、車体に対する各車輪の上下方向変位を周期的に検出し、一の車輪について所定の周期的検出により所定回数または所定期間検出された上下方向変位の最大値を他の複数の車輪について所定の周期的検出により所定回数または所定期間検出された上下方向変位の最大値と比較し、その差が所定の限界値を越えるとき該一の車輪に異常があると判定することを特徴とする車輪異常検出装置。
2. 前記各車輪のうちの一の車輪の上下方向変位の最大値が他の複数の車輪の上下方向変位の最大値の平均値より所定値以上小さいとき該一の車輪のストロークセンサに異常があると判定すること特徴とする請求項１に記載の車輪異常検出装置。
3. 前記各車輪のうちの一の車輪の上下方向変位の最大値が他の複数の車輪の上下方向変位の最大値の平均値より所定値以上大きいとき該一の車輪のタイヤがパンクしたと判定すること特徴とする請求項１に記載の車輪異常検出装置。
4. 前記各車輪のうちの駆動輪の上下方向変位の最大値が非駆動輪の上下方向変位の最大値より所定値以上大きいとき該駆動輪に滑り止めチェーンが装着されていると判定すること特徴とする請求項１に記載の車輪異常検出装置。
5. タイヤ付きの４輪またはそれ以上の車輪を有する車輌の各車輪に生ずる異常を検出する車輪異常検出装置にして、車体に対する各車輪の上下方向加速度を周期的に検出し、一の車輪について所定の周期的検出により所定回数または所定期間検出された上下方向加速度の最大値を他の複数の車輪について所定の周期的検出により所定回数または所定期間検出された上下方向加速度の最大値と比較し、その差が所定の限界値を越えるとき該一の車輪に異常があると判定することを特徴とする車輪異常検出装置。
6. 前記各車輪のうちの一の車輪の上下方向加速度の最大値が他の複数の車輪の上下方向加速度の最大値の平均値より所定値以上小さいとき該一の車輪の上下方向加速度センサに異常があると判定すること特徴とする請求項５に記載の車輪異常検出装置。
7. 前記各車輪のうちの一の車輪の上下方向加速度の最大値が他の複数の車輪の上下方向加速度の最大値の平均値より所定値以上大きいとき該一の車輪のタイヤがパンクしたと判定すること特徴とする請求項５に記載の車輪異常検出装置。
8. 前記各車輪のうちの駆動輪の上下方向加速度の最大値が非駆動輪の上下方向加速度の最大値より所定値以上大きいとき該駆動輪に滑り止めチェーンが装着されていると判定すること特徴とする請求項５に記載の車輪異常検出装置。
9. タイヤ付きの４輪またはそれ以上の車輪を有する車輌の各車輪に生ずる異常を検出する車輪異常検出装置にして、車体に対する各車輪の上下方向変位を周期的に検出し、一の車輪について所定の周期的検出により所定回数または所定期間検出された上下方向変位の分布を周波数分布に置き換えたときの特定周波数に対する振幅を他の複数の車輪について所定の周期的検出により所定回数または所定期間検出された上下方向変位の分布を周波数分布に置き換えたときの特定周波数に対する振幅と比較し、その差が所定の限界値を越えるとき該一の車輪に異常があると判定することを特徴とする車輪異常検出装置。
10. 前記各車輪のうちの一の車輪の前記周波数分布に於ける第一の特定周波数に対する振幅が他の複数の車輪の前記周波数分布に於ける前記第一の特定周波数に対する振幅の平均値より所定値以上大きいとき該一の車輪のタイヤがパンクしたと判定すること特徴とする請求項９に記載の車輪異常検出装置。
11. 前記各車輪のうちの駆動輪の前記周波数分布に於ける第二の特定周波数に対する振幅が非駆動輪の前記周波数分布に於ける前記第二の特定周波数に対する振幅より所定値以上大きいとき該駆動輪に滑り止めチェーンが装着されていると判定すること特徴とする請求項９に記載の車輪異常検出装置。
12. 前記各車輪が全て駆動輪であって各車輪の前記周波数分布に於ける第三の特定周波数に対する振幅が所定値以上であるとき該駆動輪の全てに滑り止めチェーンが装着されていると判定すること特徴とする請求項９に記載の車輪異常検出装置。
13. タイヤ付きの４輪またはそれ以上の車輪を有する車輌の各車輪に生ずる異常を検出する車輪異常検出装置にして、車体に対する各車輪の上下方向加速度を周期的に検出し、一の車輪について所定の周期的検出により所定回数または所定期間検出された上下方向加速度の分布を周波数分布に置き換えたときの特定周波数に対する振幅を他の複数の車輪について所定の周期的検出により所定回数または所定期間検出された上下方向加速度の分布を周波数分布に置き換えたときの特定周波数に対する振幅と比較し、その差が所定の限界値を越えるとき該一の車輪に異常があると判定することを特徴とする車輪異常検出装置。
14. 前記各車輪のうちの一の車輪の前記周波数分布に於ける第四の特定周波数に対する振幅が他の複数の車輪の前記周波数分布に於ける前記第四の特定周波数に対する振幅の平均値より所定値以上大きいとき該一の車輪のタイヤがパンクしたと判定すること特徴とする請求項１３に記載の車輪異常検出装置。
15. 前記各車輪のうちの駆動輪の前記周波数分布に於ける第五の特定周波数に対する振幅が非駆動輪の前記周波数分布に於ける前記第五の特定周波数に対する振幅より所定値以上大きいとき該駆動輪に滑り止めチェーンが装着されていると判定すること特徴とする請求項１３に記載の車輪異常検出装置。
16. 前記各車輪が全て駆動輪であって各車輪の前記周波数分布に於ける第六の特定周波数に対する振幅が所定値以上であるとき該駆動輪の全てに滑り止めチェーンが装着されていると判定すること特徴とする請求項１３に記載の車輪異常検出装置。

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