JP5025981B2 - タイヤ内圧低下検出のためのタイヤ動荷重半径基準値初期化方法 - Google Patents

Description

本発明は、走行中の車両のタイヤ動荷重半径を測定し、基準内圧時における動荷重半径基準値からの変化の大きさによりタイヤの内圧低下を判定する際に、該基準値を初期化するための方法、および該方法を含むタイヤ内圧低下判定方法に関する。

従来、ＧＰＳ情報から算出した車両速度や距離とタイヤの回転数から、タイヤの内圧低下を検出する方法が、特許文献１〜３などに開示されている。しかしながら、ＧＰＳ情報から算出した車両の速度とタイヤ回転速度からタイヤの内圧低下を検出するためには、内圧の低下のみによるタイヤ回転速度変化を検出する必要がある。つまり車両の走行状態による回転速度変化を排除する必要がある。

特許文献３には、タイヤの回転情報から算出した車両の走行軌跡と、ＧＰＳなどによる車両位置情報から得た車両の走行軌跡とを比較してタイヤ空気圧の低下を検出する方法が開示されているが、車両の走行状態による回転速度変化を排除することについて示されていない。特許文献１や特許文献２では、タイヤ相互の回転状態の比較から走行状態を特定するものであるが、タイヤの内圧低下が発生したとき、すでに４輪相互の回転速度の関係はバランスがくずれており、正確な走行状態の特定ができない。また、ＧＰＳ情報から算出した移動距離とタイヤ回転数からタイヤの動荷重半径を算出することによりタイヤの空気圧の低下を検知する方法も知られているが、車両の走行状態による回転数変化の排除が充分でないため精度が不充分である。

そこで、車両の走行状態を限定し、そのときの動荷重半径測定値の有効値を選び出し、その平均値を走行中の動荷重半径とし、その動荷重半径が基準値より小さくなったとき、内圧低下を警報する方法が提案されている。さらに、この方法には路面μや荷重による動荷重半径測定値の影響を考慮し、それらの影響の可能性がある場合は内圧低下の警報と並行して路面あるいは荷重の影響がある旨の注意を促す方法が開示されている。しかしながら、この方法では内圧低下を判定する基準値が設定されている速度域でしか判定を行なうことができず、基準値が求まっていない速度域では判定が不可能であった。

特開２００５−１８６７３９号公報 特開２００３−１４６０３７号公報 特開２００３−９４９２０号公報

本発明は、走行中の車両のタイヤ動荷重半径を測定し、基準内圧時における動荷重半径基準値からの変化の大きさによりタイヤの内圧低下を判定する際に、少なくとも２つ以上の異なる速度領域におけるタイヤ動荷重半径基準値から、全速度領域における基準値の設定を行なうことが可能となるタイヤ動荷重半径の基準値初期化方法、および該方法を含むタイヤ内圧低下判定方法を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は、走行中の車両のタイヤ動荷重半径を測定し、基準内圧時における動荷重半径の基準値からの変化の大きさによりタイヤの内圧低下を判定する際に、該基準値を初期化するための方法であって、少なくとも２つ以上の異なる速度領域において、車両速度および基準内圧時の動荷重半径を測定し、得られたデータを各速度領域ごとに平均化して、車両速度に応じた動荷重半径の基準値を求める工程、および該車両速度と基準値との関係から、動荷重半径の車両速度に対する依存性を近似式を用いて求めることにより、全速度領域における基準値の設定を行なう工程を含むタイヤ動荷重半径の基準値初期化方法に関する。

前記基準値を、各速度領域によって異なるサンプリング個数のデータから算出することが好ましい。

また、本発明は、前記基準値初期化方法を含むタイヤ内圧低下判定方法であって、前記いずれかの速度領域における車両速度および動荷重半径を測定し、得られたデータの平均化により車両速度に応じた動荷重半径を求め、該車両速度において設定された基準値との比較を行なう工程を含むタイヤの内圧低下判定方法にも関する。

前記動荷重半径を、各速度領域によって異なるサンプリング個数のデータから算出することが好ましい。

さらに、本発明は、走行中の車両のタイヤ動荷重半径を測定し、基準内圧時における動荷重半径の基準値からの変化の大きさによりタイヤの内圧低下を判定する際に、該基準値を初期化するための装置であって、少なくとも２つ以上の異なる速度領域において、車両速度および基準内圧時の動荷重半径を測定し、得られたデータを各速度領域ごとに平均化して、車両速度に応じた動荷重半径の基準値を求める手段、および該車両速度と基準値との関係から、動荷重半径の車両速度に対する依存性を近似式を用いて求めることにより、全速度領域における基準値の設定を行なう手段を含むタイヤ動荷重半径の基準値初期化装置にも関する。

また、本発明は、コンピュータに、少なくとも２つ以上の異なる速度領域において、車両速度および基準内圧時の動荷重半径を測定し、得られたデータを各速度領域ごとに平均化して、車両速度に応じた動荷重半径の基準値を求める手順、および該車両速度と基準値との関係から、動荷重半径の車両速度に対する依存性を近似式を用いて求めることにより、全速度領域における基準値の設定を行なう手順を実行させることにより、タイヤ動荷重半径の基準値を初期化するためのプログラムにも関する。

本発明によると、走行中の車両のタイヤ動荷重半径を測定し、基準内圧時における動荷重半径基準値からの変化の大きさによりタイヤの内圧低下を判定する際に、少なくとも２つ以上の異なる速度領域において、車両速度に応じた基準値を求め、該基準値と車両速度との関係から、動荷重半径の車両速度に対する依存性を近似式を用いて求めることにより、全速度領域における基準値の設定を行なうことができる。したがって、基準値設定後は、任意の速度域で走行してもタイヤの減圧判定が可能となる。

以下、添付図面に基づいて、本発明のタイヤ動荷重半径の基準値初期化方法、装置およびタイヤ動荷重半径の基準値を初期化するためのプログラムについて説明する。

図１および２は、本発明の車両の初期化装置の一実施の形態を示すブロック図である。

図１に示されるように、本発明の一実施の形態にかかわる初期化装置において、４輪車両に備えられた４つのタイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲの車輪速回転情報を検出するため、各タイヤにそれぞれ関連して設けられた通常の車輪速検出手段１を備えられている。前記車輪速検出手段１としては、電磁ピックアップなどを用いて回転パルスを発生させてパルスの数から車輪速回転情報を測定する車輪速センサまたはダイナモのように回転を利用して発電を行ない、この電圧からタイヤ速回転情報を測定するものを含む角速度センサなどを用いることができる。

前記車輪速検出手段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、車輪速検出手段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、たとえばΔＴ＝０．０５（秒）ごとに各タイヤの回転角速度が算出される。

前記車輪速検出手段１の出力はＡＢＳなどのコンピュータである制御ユニット２に与えられる。この制御ユニット２には、車両速度検出装置としてＧＰＳ装置３が接続されている。

制御ユニット２は、図２に示されるように、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。

前記車両速度は、たとえばＧＰＳ速度計を利用することにより得られる。カーナビゲーションの普及によりＧＰＳ装置が多くの車両に取り付けられるようになった。このことでＧＰＳ装置による測位技術も向上し、現在では速度を算出することに特化した装置（英国Race Logic社製、ＧＰＳ式速度計ＶＢＯＸ）も販売されている。このＧＰＳ情報を用いた速度計による算出速度を前記車両速度として利用することができる。

車両走行中のタイヤ動荷重半径（Ｒ）は、その車両の絶対速度（Ｖ）とタイヤの回転角速度（ω）との関係から算出する（Ｖ＝Ｒ・ω）ことができる。そして、タイヤの動荷重半径（Ｒ）はタイヤ内圧が低下するにしたがって減少することが知られており、このことを利用してタイヤの内圧低下をタイヤの動荷重半径（Ｒ）の減少から推定することができる。

しかしながら、タイヤの動荷重半径（Ｒ）は車両速度（Ｖ）に対して依存性をもつ。すなわち、タイヤが高速で回転するほどタイヤトレッドのマスによって遠心力が増加し、速度の関数として（おおむね速度の２乗に比例して）動荷重半径は増加する。本発明の基準値初期化方法はこの点に着目することにより考案されたものであり、具体的には以下のような工程からなるものである。

１．基準内圧時におけるタイヤ動荷重半径基準値を求める際に、まず速度域を少なくとも２つ以上の異なる領域に分け（速度ウインドウの設定）、タイヤ動荷重半径が算出されるたびに各ウインドウに振り分けて動荷重半径を記憶してゆき、あるウインドウの動荷重半径が一定数（Ｎ個）集まったら速度および動荷重半径値の平均値を求める。

２．平均値が求まったウインドウが一定数（例えば、２個以上、好ましくは５個以上、より好ましくは８個以上）集まったら、速度の関数として設けた理論式に近似する。これにより、すべての速度域での基準値を決定することができる。前述したように、動荷重半径はおおむね速度の２乗に比例して増加する傾向があるため、理論式としては２次式を用いることにより、精度良く基準値を設定することができる。

なお、得られるデータの精度は、速度域毎に信頼性が異なることが考えられる。例えば、一定時間ごとに測定を行なった場合、高速であるほど移動距離が長いためデータ信頼性が高い。よって、平均化するサンプリングデータ数Ｎを速度ウインドウ毎に変えておく（具体的には、低速であるほどＮを大きくする）ほうが、基準値の初期化時間が短く、かつ精度良く設定できる。また、速度ウインドウの幅も各速度ウインドウ毎に変えておく（具体的には、低速であるほどウインドウ幅を大きくする）ほうが好ましい。

３．上記初期化が終了すれば、任意の速度域で走行しても、そのときのタイヤ動荷重半径が測定できれば減圧判定が可能となる。なお、このときの測定されたタイヤ動荷重半径のデータ数Ｎ’は、基準値の初期化における各速度域でのデータ数Ｎと同様に、速度ウインドウ毎に変えておくほうが好ましく、Ｎと同じであることがより好ましい。

ここに説明した技術的事項に基づいて、タイヤ動荷重半径の基準値を初期化するための計算プログラムの一実施の形態を、図３のフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ１、Ｓ２で車輪の回転速度検出装置の出力信号に基づいて、基準内圧時の各車輪の回転速度を取得（算出）する。

ステップＳ３、Ｓ４で、ＧＰＳ情報に基づく車両の走行速度を取得（算出）する。

ステップＳ５で、各車輪の回転速度と車両のＧＰＳ速度から各車輪の動荷重半径を算出する。

ステップＳ６では、各種の走行条件において、動荷重半径およびＧＰＳ速度の組み合わせを取得してデータベース化を行なう。

ステップＳ７では、取得した動荷重半径およびＧＰＳ速度について、あらかじめ設定された各速度ウインドウへ割り振りを行なう。

ステップＳ８では、各速度ウインドウ毎に蓄積されたデータ数Ｎを基準値と比較し、該基準値より小さい場合は再測定ルーチンに戻す。Ｎが基準値に達したら、ステップＳ９において、車両速度Ｖと動荷重半径Ｒの平均値を算出する。

次にステップＳ１０にて、蓄積データ数Ｎが基準値を超えた速度ウインドウ数Ｗを基準値と比較し、該基準値より小さい場合は再測定ルーチンに戻す。Ｗが基準値に達したら、ステップＳ１１において各速度ウインドウ毎の車両速度Ｖと動荷重半径Ｒの平均値Ｗ個により近似曲線を求める。これにより、全速度領域での動荷重半径基準値が決定される。

次に、前記基準値初期化方法を用いたタイヤの内圧低下判定のための計算プログラムの一実施の形態を、図４のフローチャートに基づいて説明する。

図３のタイヤ動荷重半径基準値の初期化プログラムと同様に、Ｓ１〜Ｓ９で、ある速度ウインドウにおける車両速度Ｖと動荷重半径Ｒの平均値を算出する。

Ｓ１０にて、車両速度Ｖにおいて、動荷重半径Ｒと前記初期化プログラムにより算出された基準値との差Ｄを算出する。Ｄがあらかじめ設定された閾値以上であれば、内圧低下警報を発する。Ｄが閾値より小さければ、内圧低下警報を発することなく、Ｓ１２にて計算した速度ウインドウ内の情報をクリアし、再測定ルーチンに戻す。

なお、以上のタイヤ内圧低下判定は、各輪個別に行なうことができる。

次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。

タイヤの回転角速度を検知するために、ＡＢＳ制御に用いる回転速度情報を用い、回転角速度に換算した。また車両の絶対速度を得るためにＧＰＳ速度計（Ｒａｃｅ Ｌｏｇｉｇ社製）を取り付けた。車両の速度はシリアルデータとして直接ＰＣに出力される。これら２つの情報を５０ｍｓｅｃ毎にデジタルデータとして同期してＰＣに取り込めるようにした。

それら２つの情報から動荷重半径を５０ｍｓｅｃ毎に計算し、１秒毎の平均値として算出するようにした。

＜テスト条件＞
車両：ＦＦ車
タイヤ：１８５／７０Ｒ１４ ＳＰ１０
路面：神戸市内の一般道ならびに高速道路走行
初期化走行条件：基準内圧（２１０ｋＰａ）で１名乗車
減圧判定実験：ＲＬ輪２５％減圧（１５８ｋＰａ）で１名乗車

＜速度ウインドウ＞
２０ｋｍ／ｈ〜５０ｋｍ／ｈ １０ｋｍ／ｈきざみ Ｎ数＝２００個
５０ｋｍ／ｈ〜１００ｋｍ／ｈ ５ｋｍ／ｈきざみ Ｎ数＝１２０個
１００ｋｍ／ｈ〜１５０ｋｍ／ｈ ２ｋｍ／ｈきざみ Ｎ数＝６０個
１５０ｋｍ／ｈ以上 １ｋｍ／ｈきざみ Ｎ数＝３０個

今回の実験では、３０〜４０ｋｍ／ｈ、５０〜５５ｋｍ／ｈ、５５〜６０ｋｍ／ｈ、７０〜７５ｋｍ／ｈ、１００〜１０２ｋｍ／ｈの５領域のデータが約３０分で集まった。

各速度領域における車両速度と動荷重半径のデータの平均値を算出し、近似式Ｙ＝ａＸ²＋ｂを用いて全速度領域について基準値の設定を行なった。結果を図５に示す。

この後、ＲＬ輪を減圧（２１０ｋＰａ→１５８ｋＰａ）し、走行したところ、４０〜５０ｋｍ／ｈのウインドウにおいて約３分で動荷重半径値の平均値が得られ、速度平均値＝４５．２１ｋｍ／ｈ、測定値は３００．０３ｍｍとなった。図５より、このときの基準値は３００．８７ｍｍである。この場合、両者の差異は０．８４ｍｍであり、閾値として０．６ｍｍを設けると明らかに減圧警報を発することができる。このように、タイヤ内圧の低下を約３分で検知できることがわかる。

本発明のタイヤ動荷重半径の基準値初期化装置の一実施の形態を示すブロック図である。 図１の基準値初期化装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明にかかわるタイヤ動荷重半径の基準値を初期化するための計算プログラムの一実施の形態を示すフローチャートである。 本発明にかかわるタイヤ内圧低下判定のための計算プログラムの一実施の形態を示すフローチャートである。 各車輪の動荷重半径の基準値初期化の結果を示すグラフである。

符号の説明

１ 車輪速検出手段
２ 制御ユニット
３ ＧＰＳ装置
３ａ ＧＰＳアンテナ

Claims (6)

1. 走行中の車両のタイヤ動荷重半径を測定し、基準内圧時における動荷重半径の基準値からの変化の大きさによりタイヤの内圧低下を判定する際に、該基準値を初期化するための方法であって、
   少なくとも２つ以上の異なる速度領域において、車両速度および車輪回転速度を測定し、得られた車両速度および車輪回転速度から基準内圧時の動荷重半径を算出し、得られた車両速度および基準内圧時の動荷重半径を各速度領域ごとに平均化して、車両速度に応じた動荷重半径の基準値を求める工程、および
   該車両速度と基準値との関係から、動荷重半径の車両速度に対する依存性を２次式を用いて求めることにより、全速度領域における基準値の設定を行なう工程
   を含むタイヤ動荷重半径の基準値初期化方法。
2. 前記基準値を、各速度領域によって異なるサンプリング個数のデータから算出する請求項１記載の方法。
3. 請求項１または２記載のタイヤ動荷重半径の基準値初期化方法を含むタイヤ内圧低下判定方法であって、
   前記いずれかの速度領域における車両速度および動荷重半径を測定し、得られたデータの平均化により車両速度に応じた動荷重半径を求め、該車両速度において設定された基準値との比較を行なう工程を含むタイヤの内圧低下判定方法。
4. 前記動荷重半径を、各速度領域によって異なるサンプリング個数のデータから算出する請求項３記載の方法。
5. 走行中の車両のタイヤ動荷重半径を測定し、基準内圧時における動荷重半径の基準値からの変化の大きさによりタイヤの内圧低下を判定する際に、該基準値を初期化するための装置であって、
   少なくとも２つ以上の異なる速度領域において、車両速度および車輪回転速度を測定し、得られた車両速度および車輪回転速度から基準内圧時の動荷重半径を算出し、得られた車両速度および基準内圧時の動荷重半径を各速度領域ごとに平均化して、車両速度に応じた動荷重半径の基準値を求める手段、および
   該車両速度と基準値との関係から、動荷重半径の車両速度に対する依存性を２次式を用いて求めることにより、全速度領域における基準値の設定を行なう手段
   を含むタイヤ動荷重半径の基準値初期化装置。
6. コンピュータに、
   少なくとも２つ以上の異なる速度領域において、
   車両速度および車輪回転速度を測定し、得られた車両速度および車輪回転速度から基準内圧時の動荷重半径を算出し、得られた車両速度および基準内圧時の動荷重半径を各速度領域ごとに平均化して、車両速度に応じた動荷重半径の基準値を求める手順、および
   該車両速度と基準値との関係から、動荷重半径の車両速度に対する依存性を２次式を用いて求めることにより、全速度領域における基準値の設定を行なう手順
   を実行させることにより、タイヤ動荷重半径の基準値を初期化するためのプログラム。

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