JP5218445B2 - タイヤ状態判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に設けられたタイヤの状態を判定するタイヤ状態判定装置に関する。

車両に設けられたタイヤの状態を判定する方法、具体的にはタイヤ内部の空気圧を測定する方法としては、空気吸入口に計測器を設置し、測定する方法がある。また、タイヤの空気圧を直接検出することなく、タイヤの空気圧を判定する装置もある。例えば、特許文献１には、路面に設置され、タイヤ受け板上を通過したタイヤの空気圧を計測する計測装置が記載されている。しかしながら、特許文献１に記載の装置は、空気圧を計測するために、専用の装置の上を通過する必要がある。

これに対して、特許文献２には、車輪速センサと、車輪速センサで検出された車輪速からタイヤと路面との間の摩擦状態を表す摩擦状態推定値を推定する路面摩擦状態推定手段と、路面摩擦状態推定手段で推定された摩擦状態推定値に基づいて、タイヤの空気圧の低下を推定するタイヤ空気圧推定手段と、推定されたタイヤ空気圧の低下を表示する表示手段と、から構成されているタイヤ空気圧推定装置が記載されている。

実公昭６１−０５６５４６号公報 特開２００２−１７２９２０号公報

特許文献２に記載の装置を用いることで、路面に特定の測定装置を配置することなく、タイヤの状態を計測できる。これにより、任意の路面を走行中の車両のタイヤの状態を検出することができる。ここで、特許文献２に記載の装置は、走行している路面の状態を推定するが、路面状態（摩擦推定値）の推定結果が実際の路面状態とずれると、タイヤ空気圧の計測結果もずれる。そのため、タイヤ空気圧を高精度に計測するためには、路面状態を高い精度で推定する必要がある。しかしながら、路面の状態は、同じ舗装された道路でも位置によって変化するため、走行中に高精度に計測することは困難である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、路面の状態に関わらずタイヤの状態を検出することができるタイヤ状態判定装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のタイヤ状態判定装置は、タイヤの回転速度を検出する車輪速センサと、前記車輪速センサの検出結果を周波数解析し、出力の谷部分となる周波数を検出し、検出した谷部分の周波数からタイヤの空気圧を算出する制御部と、を有することを特徴とする。

ここで、前記制御部は、前記車輪速センサの検出結果の低周波成分を周波数解析して、車速を算出し、前記車速と、前記車輪速センサの検出結果の高周波成分を周波数解析した結果とに基づいて車速成分を取り除いた接地長を算出し、前記接地長に基づいてタイヤの空気圧を算出することが好ましい。

また、前記制御部は、前記車速に基づいて、前記谷部分となる候補の周波数領域を決定することが好ましい。

また、前記制御部は、設定された時間間隔で空気圧を算出することが好ましい。

また、タイヤの状態を報知する報知部をさらに有し、前記制御部は、算出した空気圧に基づいてタイヤの状態を判定し、前記タイヤの状態が予め設定された状態となったら、前記報知部により報知することが好ましい。

また、前記制御部は、空気圧が閾値以下であると判定したら、前記報知部から警告を出力させることが好ましい。

本発明にかかるタイヤ状態判定装置は、路面の状態に関わらずタイヤの状態を検出することができるという効果を奏する。

図１は、タイヤ状態判定装置を備える車両の概略構成を示す模式図である。 図２は、タイヤ状態判定装置の概略構成を示すブロック図である。 図３は、走行時のタイヤの一例を示す模式図である。 図４は、タイヤ状態判定装置の処理動作を示すフロー図である。 図５−１は、速度と時間との関係を示すグラフである。 図５−２は、出力と周波数との関係を示すグラフである。 図５−３は、周波数と時間との関係を示すグラフである。 図５−４は、接地長と時間との関係を示すグラフである。 図６−１は、走行時のタイヤの他の例を示す模式図である。 図６−２は、走行時のタイヤの他の例を示す模式図である。 図６−３は、走行時のタイヤの他の例を示す模式図である。 図７は、振幅レベルと接地長との関係を示すグラフである。 図８は、出力と周波数との関係を示すグラフである。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。以下に、本発明にかかるタイヤ状態判定装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

［実施の形態］
図１は、タイヤ状態判定装置を備える車両の概略構成を示す模式図である。また、図２は、タイヤ状態判定装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように車両１０は、車体１１と、右フロントタイヤ１２と、左フロントタイヤ１４と、右リヤタイヤ１６と、左リヤタイヤ１８と、タイヤ状態判定装置２０と、を有する。なお、図示は省略したが、車両１０は、上記構成以外にも、駆動源、動力伝達部、操作部、座席等、車両として必要な各種構成を備えている。

車体１１は、車両１０の筐体、いわゆるボディーである。車両１１の内部には、駆動源、動力伝達部、操作部、座席等が設けられている。

右フロントタイヤ１２と、左フロントタイヤ１４と、右リヤタイヤ１６と、左リヤタイヤ１８は、車体１１の四方に配置され、路面に接地している。右フロントタイヤ１２と、左フロントタイヤ１４と、右リヤタイヤ１６と、左リヤタイヤ１８は、駆動源及び動力伝達部により回転されることで、駆動力を路面に伝え、車体１１を路面に対して移動させる。

図１及び図２に示すように、タイヤ状態判定装置２０は、右フロント車輪速センサ２２と、左フロント車輪速センサ２４と、右リヤ車輪速センサ２６と、左リヤ車輪速センサ２８と、外気温センサ３０と、タイヤ空気圧ウォーニングランプ３２と、リセットスイッチ３４と、ストップランプスイッチ３６と、制御部４０と、を有する。

右フロント車輪速センサ２２は、右フロントタイヤ１２の車輪速（回転速度）を検出する検出器である。また、左フロント車輪速センサ２４は、左フロントタイヤ１４の車輪速（回転速度）を検出する検出器である。右リヤ車輪速センサ２６は、右リヤタイヤ１６の車輪速（回転速度）を検出する検出器である。左リヤ車輪速センサ２８は、左リヤタイヤ１８の車輪速（回転速度）を検出する検出器である。なお、各車輪速センサは、対応するタイヤの車軸等に配置されている。また、車輪速センサとしては、半導体式の車輪速センサを用いることができる。各車輪速センサは、検出した車輪速のデータを制御部４０に送る。

外気温センサ３０は、車体１１の外側の雰囲気の温度を検出する検出器である。外気温センサ３０は、検出した温度の情報を制御部４０に送る。また、外気温センサ３０としては、種々の温度検出器を用いることができる。また、外気温センサ３０で検出した情報は、車両１０の空調の制御にも用いるようにしてもよい。

タイヤ空気圧ウォーニングランプ３２は、タイヤの空気圧の異常を通知するランプであり、制御部４０により点灯と消灯が切り替えられる。なお、タイヤ空気圧ウォーニングランプ３２は、車体１１の種々の位置に配置することができるが、運転手が見やすい位置、例えば、ダッシュボード内に配置することが好ましい。

リセットスイッチ３４は、タイヤ状態の判定の基準の設定の指示を入力するスイッチである。リセットスイッチ３４は、タイヤ交換時等の初期設定の際にスイッチがＯＮとなると、その入力指示を制御部４０に送る。制御部４０は、リセットスイッチがＯＮであることを検出したら、設定条件の再設定を行う。なお、リセットスイッチ３４は、制御部４０に信号を送らずに、制御部４０がリセットスイッチ３４の状態を一定時間毎に、または常に検出するようにしてもよい。

ストップランプスイッチ３６は、制動時にタイヤ状態の判定を禁止するか否かを切り替えるスイッチである。つまり、ストップランプスイッチ３６は、ユーザの操作（スイッチング操作）により、制動時にタイヤ状態の判定を禁止する禁止モードを選択した状態が、制動時にタイヤ状態の判定を禁止しない（、つまり、制動時にタイヤ状態の判定を行う）判定実行モードを選択した状態かに切り替えられる。制御部４０は、ストップランプスイッチ３６の状態、つまりユーザによって禁止モードと判定実行モードのいずれが選択されているかを検出し、検出結果に基づいて制御を行う。

制御部４０は、各車輪速センサ、及び／または、外気温センサ３０で検出された検出結果に基づいて、タイヤ状態を算出し、判定する演算機能を備える。また、制御部４０は、リセットスイッチ３４、ストップランプスイッチ３６に入力される指示に基づいて、つまり各スイッチの状態に基づいて、検出条件を設定する。具体的には、制御部４０は、タイヤ接地長を算出する処理機能（プログラム）、内圧を推定する処理機能（プログラム）、警報を出力する処理機能（プログラム）等を備え、各種処理を行う。また、制御部４０は、タイヤ状態の判定結果に基づいて、タイヤ空気圧ウォーニングランプ３２の点灯と消灯を切り替える。

より具体的には、制御部４０は、各車輪速センサ、及び／または、外気温センサ３０で検出された検出結果に基づいて、接地長を算出する。制御部４０は、接地長、または、接地長から算出したタイヤ内の空気圧に基づいて、タイヤの状態を判定する。ここで、図３は、走行時のタイヤの一例を示す模式図である。なお、図３には、参考のために加重が付加されていない状態のタイヤを点線で示す。ここで、図３に示すように、タイヤの接地長Ｌは、走行時に、タイヤ１００が路面１０２に接触する部分の長さである。より具体的には、車両が、図中右から左（図中進行方向）に進んでいる場合は、タイヤ１００は、反時計周りに回転する。この時、タイヤ１００のうち、進行方向の前側の接地部の端を接地開始点１０４とし、進行方向の後ろ側の接地部の端を接地終了点１０６とすると、接地長Ｌは、接地開始点１０４から接地終了点１０６までの距離である。なお、各車輪速センサ等から接地長Ｌを算出する方法は、タイヤ状態判定装置２０の制御動作とともに、以下で説明する。

次に、図４を用いて、タイヤ状態判定装置２０の制御動作を説明する。ここで、図４は、タイヤ状態判定装置の処理動作を示すフロー図である。なお、制御部４０には、初期設定値として、装着タイヤ転がり径値ｒｅ［ｍ］、低周波数閾値ＬＦ［Ｈｚ］、高周波数閾値ＨＦ［Ｈｚ］、標準接地長設定マップ値Ｌ_ｆ［ｍ］、内圧低下率警告の閾値ｗＩＰ［ｄＢ］、測定サイクル周期ｐｔ［ｓ］が記憶されている。なお、制御部４０は、タイヤの状態の判定をタイヤ毎に別々に処理を行う。以下、１つのタイヤに対する制御動作として説明する。

まず、タイヤ状態判定装置２０の制御部４０は、ステップＳ１２として、対地車速を検出する。つまり、制御部４０は、右フロント車輪速センサ２２と、左フロント車輪速センサ２４と、右リヤ車輪速センサ２６と、左リヤ車輪速センサ２８のうち、タイヤの状態を判定する対象の車輪速センサから送られてくる検出結果の情報から対地車速を検出（算出）する。具体的には、制御部４０は、車輪速センサから検出結果として車輪回転速パルスを取得し、取得した車輪回転速パルスから車輪回転角速度値ω［ｒａｄ／ｓ］を算出する。なお、車輪回転角速度値ωは、車輪回転速パルスの検出結果と予め設定されている１回転あたりのパルス発生回数とに基づいて算出することができる。

さらに、制御部４０は、算出した車輪回転角速度値ωに、装着タイヤ転がり径値ｒｅをかけることで、車軸対地並進速度値ｖ［ｍ／ｓ］を算出する。つまり、「ω×ｒｅ＝ｖ」の計算を行うことで車軸対地並進速度値（対地車速）ｖを算出する。なお、装着タイヤ転がり径値ｒｅは、走行時のタイヤの径、つまり、自重によるタイヤの変形、走行による変形等も加味した径である。なお、装着タイヤ転がり径値ｒｅは、予め計測により算出して記憶させた値を用いても、走行時の変形等を加味して算出した値を用いてもよい。つまり、装着タイヤ転がり径値ｒｅは、条件に基づいてマップに記憶された値を読み出しても、条件に基づいてその都度算出してもよい。なお、装着タイヤ転がり径値ｒｅは、走行条件に関わらず１つの値としてもよい。

制御部４０は、ステップＳ１２で対地車速ｖを検出したら、ステップＳ１４として、車輪速の振動スペクトルを解析する。具体的には、制御部４０は、ステップＳ１２で検出した対地車速ｖを、２つのバンドパスフィルタを用いて、周波数帯域毎に分割する。つまり、制御部４０は、バンドパスフィルタにより低周波数閾値ＬＦ［Ｈｚ］以下の周波数を通過させ（低周波数閾値より高い周波数を通過させず）、一部の周波数成分だけを抽出することで、対地車速ｖの閾値ＬＦ以下の成分を抽出する。また、制御部４０は、バンドパスフィルタにより高周波数閾値ＨＦ［Ｈｚ］以上の周波数を通過させ（高周波数閾値より低い周波数を通過させず）、一部の周波数成分だけを抽出することで、対地車速ｖの閾値ＨＦ以上の成分を抽出する。なお、閾値ＬＦ以下の成分と閾値ＨＦ以上の成分は、別々に抽出され、別々に処理される。ここで、低周波数閾値ＬＦは、後述する車体速度を算出するために必要な成分を抽出するための閾値であり、高周波数閾値ＨＦは、後述する車輪速度の振動を算出するために必要な成分を抽出するための閾値である。なお、低周波数閾値ＬＦと、高周波数閾値ＨＦとの関係は特に限定されず、一定周波数分離間した値としてもよく、低周波数閾値ＬＦを高周波数閾値ＨＦよりも高くしてもよい。

次に、制御部４０は、ステップＳ１４でスペクトルを解析したら、ステップＳ１６として検出したスペクトルからスペクトルの谷部分を検出する。具体的には、まず、制御部４０は、対地車速ｖの閾値ＬＦ以下の成分から対地車体速度Ｕを算出する。制御部４０は、対地車体速度Ｕを算出したら、算出した探索の中心となる周波数（探索中心周波数）Ｆを算出する。ここで、探索中心周波数Ｆは、（対地車体速度Ｕ）／（標準接地長設定マップ値Ｌ_ｆ）で算出する。対地車体速度Ｕを、標準接地長設定マップ値Ｌ_ｆで割ることにより、接地長の長さに起因する出力が発生する周波数の帯域を絞り込むことができる。なお、標準接地長設定マップ値Ｌ_ｆは、基準となる条件（標準状態）での接地長である。標準接地長設定マップ値Ｌ_ｆは、マップを持っており、条件によって選択する値を変更しても、常に同一の値としてもよい。

また、制御部４０は、対地車速ｖの閾値ＨＦ以上の成分を対地車輪速度Ｖとする。ここで、対地車輪速度Ｖは、走行時の車輪の振動の成分を含んでいる。制御部４０は、対地車輪速度Ｖを周波数分析する。つまり、周波数毎の出力（振動パワーＶ^２［（ｍ／ｓ）^２］）を算出し、周波数と出力との関係を算出する。制御部４０は、周波数と出力との関係を算出したら、絞り込んだ周波数の帯域の中で、波形が谷形状となる周波数を検出する。なお、谷部分の出力（振動パワーの大きさ）は、凹凸がない（突起がない）路面を走行した場合に発生する出力に近い出力となる。このため、本実施形態では、谷部分をスペクトルの形状から判定しているが、谷部分であるかは、算出したスペクトルの形状に加え、その出力の大きさに基づいても判定することができる。このように、形状と出力の大きさで谷部分であるかを判定することで、谷部分をより正確に判定することが可能となる。

制御部４０は、ステップＳ１６でスペクトルの谷を検出したら、ステップＳ１８として、タイヤの接地長を算出する。具体的には、対地車体速度Ｕを算出した周波数で割ることで、接地長Ｌ´を算出する。なお、算出した周波数と出力との関係の周波数軸を接地長（この場合は、１／Ｌ）の軸に変換し、変換した接地長と出力との関係に基づいて、出力の谷の接地長を算出し、接地長Ｌ´を算出してもよい。

制御部４０は、ステップＳ１８でタイヤの接地長Ｌ´を算出したら、ステップＳ２０として、内圧変動率ｄＩＰを算出する。ここで、内圧変動率ｄＩＰは、接地長Ｌ´を接地長Ｌ_ｆで割ることで、つまりｄＩＰ＝Ｌ´／Ｌ_ｆで算出することができる。制御部４０は、ステップＳ２０で内圧変動率ｄＩＰを算出したら、ステップＳ２２として、内圧変動率は、設定値以上であるかを判定する。具体的には、制御部４０は、内圧変動率ｄＩＰが内圧低下率警告の閾値ｗＩＰ以上、つまり、ｗＩＰ≦ｄＩＰであるかを判定する。ここで、内圧低下率警告の閾値ｗＩＰは、上述したように予め設定された閾値であり、使用目的に応じて種々の値とすることができる。

制御部４０は、ステップＳ２２で内圧変動率ｄＩＰが内圧低下率警告の閾値ｗＩＰ以上ではない（Ｎｏ）、つまり、ｗＩＰ＞ｄＩＰであると判定したら、ステップＳ２４として、設定時間経過したか、つまり、経過時間が設定時間以上であるかを判定する。ここで、設定時間は、測定サイクル周期ｐｔである。また、経過時間は、直前の内圧変動率を算出した時点から経過した時間としても、対地車速ｖを検出した時点から経過した時間としてもよい。

制御部４０は、ステップＳ２４で設定時間経過していない（Ｎｏ）と判定したら、ステップＳ２４に進む。つまり、制御部４０は、設定時間経過するまで、ステップＳ２４の判定を繰り返す。また、制御部４０は、ステップＳ２４で設定時間経過している（Ｙｅｓ）と判定したら、ステップＳ１２に進む。このように制御部４０は、設定時間経過毎にタイヤの内圧（空気圧）の変動を算出する。

また、制御部４０は、ステップＳ２２で内圧変動率ｄＩＰが内圧低下率警告の閾値ｗＩＰ以上である（Ｙｅｓ）、つまり、ｗＩＰ≦ｄＩＰであると判定したら、ステップＳ２６として内圧低下警告を行う。具体的には、制御部４０は、タイヤ空気圧ウォーニングランプ３２を点灯させる。これにより、タイヤ状態判定装置２０は、タイヤ空気圧に異常が発生したことをユーザに通知することができる。

制御部４０は、ステップＳ２６で警告を出力したら、ステップＳ２８として、警告解除操作がある（入力されたか）を判定する。ここで、警告解除操作としては、タイヤの交換操作や、リセットスイッチ３４の押下等がある。制御部４０は、ステップＳ２８で警告解除操作なし（Ｎｏ）と判定したら、ステップＳ２８に進む。つまり、制御部４０は、解除操作の入力があるまで、ステップＳ２８の判定を繰り返す。また、制御部４０は、ステップＳ２８で警告解除操作あり（Ｙｅｓ）と判定したら、ステップＳ３０として、警告解除処理を行う。本実施形態では、制御部４０は、タイヤ空気圧ウォーニングランプ３２を消灯させる。制御部４０は、その後処理を終了する。

次に、図５−１から図５−４、図６−１から図６−３、図７及び図８を用いて、タイヤ状態判定装置２０の動作について、より具体的に説明する。まず、図５−１から図５−４を用いて、時間経過と、測定結果、計算結果との関係を説明する。ここで、図５−１は、速度と時間との関係を示すグラフであり、図５−２は、出力と周波数との関係を示すグラフであり、図５−３は、周波数と時間との関係を示すグラフであり、図５−４は、接地長と時間との関係を示すグラフである。図５−１は、縦軸を速度［ｋｍ／ｈ］とし、横軸を時間［ｓ］とする。また、図５−２は、横軸を周波数［Ｈｚ］とし、縦軸を出力とする。また、図５−３は、縦軸を周波数［Ｈｚ］とし、横軸を時間［ｓ］とする。また、図５−４は、縦軸を１／接地長［１／ｍ］とし、横軸を時間［ｓ］とする。なお、図５−１、図５−３及び図５−４の横軸は、同一の時間軸である。

まず、図５−１に示すように、車両１０は、一定速度で走行していた後、時間ｔ_１前後で加速した後、減速し、時間ｔ_２以降は、速度８０ｋｍ／ｈで走行する。この場合は、対地車体速度Ｕは、上述した速度変化で推移する。また、図５−１に示すように対地車輪速度Ｖは、振動して変化している。

タイヤ状態判定装置２０は、図５−１に示す条件で走行している間、図４に示す処理動作を繰り返し行っている。例えば、時間ｔ_２における車輪速センサの計測結果について、出力と周波数との関係を算出すると、図５−２に示す状態となる。なお、図５−２に示す出力分布は、１３０Ｈｚに出力の谷となる部分が発生する。なお、出力の谷となる部分は、上述したようにタイヤの接地長に起因して発生する。具体的には、タイヤの接地時間周期、つまり、タイヤの任意の点が接地開始点から接地終了点までを通過するためにかかる時間に起因する。つまり、タイヤの任意の点が接地開始点から接地終了点までを通過するためにかかる時間から算出される周波数が、出力の谷の部分となる。タイヤ状態判定装置２０は、この谷となる部分を各時間で算出する。

図５−３は、各時間で谷となる時間をプロットしたグラフである。図５−３に示すように、出力の谷となる部分は、時間０から時間ｔ_２までは、速度に比例して周波数が変化する。これは、接地長が一定でも、タイヤ（車輪）の回転速度が上昇することで、タイヤの任意の点が接地開始点から接地終了点までを通過するのにかかる時間が短くなるためである。また、本実施形態では、時間ｔ_３でタイヤの内圧が減少し、接地長が大きくなる。これにより、タイヤの任意の点が接地開始点から接地終了点までを通過するためにかかる時間が長くなるため、出力の谷の周波数が低下する。具体的には、時間ｔ_３以降は、周波数が１０４Ｈｚとなる。

図５−４は、図５−３で示すグラフから、対地車体速度Ｕの変動の影響を除去し、縦軸を周波数から１／接地長（つまり、１／Ｌ）に変換したグラフである。具体的には、周波数を各時間の速度で割ることで、算出する。つまり、Ｌ＝Ｕ／Ｆの関係を用い、周波数Ｆを対地車体速度Ｕで割ることで、縦軸をＦ／Ｕ＝１／Ｌとする。これにより、測定結果から、対地車体速度Ｕの変化の影響を取り除き、接地長の変化のみを検出することができる。図５−４に示すように、タイヤの内圧が低下するｔ_３まで、算出される接地長（ここでは１／Ｌ）は一定となり、内圧が低下すると、接地長Ｌが大きくなるため、１／Ｌは小さくなる。

ここで、速度８０ｋｍ／ｈで周波数が１３０Ｈｚである場合、Ｌ＝Ｕ／Ｆの関係から、接地長Ｌは、（８０／３．６）／１３０＝０．１７ｍと算出することができる。また、速度８０ｋｍ／ｈで周波数が１０４Ｈｚである場合、Ｌ＝Ｕ／Ｆの関係から、接地長Ｌは、（８０／３．６）／１０４＝０．２１ｍと算出することができる。また、タイヤの空気圧は、接地長増加率に基づいて算出することができる。例えば、接地長Ｌ＝０．１７ｍの場合のタイヤの空気圧が２３０ｋＰａの場合、接地長Ｌ＝０．２１ｍの場合は、接地長増加率ＩＰ＝Ｌ_ｆ／Ｌ´＝０．１７／０．２１となり、約０．８となる。これにより、空気圧は、２３０×０．８で、１９０ｋＰａと算出できる。なお、さらに、車両の重量等を加味して、算出するようにしてもよい。具体的には、車両の重量が重いほど、接地長は長くなり、車両の重量が軽いほど接地長は短くなる。この関係を利用し、また、車両の重量毎に、接地長と、空気圧との関係を算出しておき、車両の重量に応じて、使用する関係を切り替えるようにしてもよい。

このように、タイヤ状態判定装置２０は、車輪速センサの検出値から、接地長に起因する出力の谷を検出し、その出力の谷の周波数から接地長を算出することで、タイヤ内の空気圧を算出する。これにより、タイヤ状態判定装置２０は、タイヤ空気圧を直接測定することなく、タイヤの空気圧を算出することができる。また、タイヤの接地長は、内部の空気圧、車両の加重、走行速度等の、車両の状態によっては、変化するが、走行する路面の凹凸、状態（摩擦係数）では、変動しない。このため、タイヤ状態判定装置２０は、走行する路面の状態に関わらず、タイヤの空気圧を算出することができる。したがって、走行する路面の状態を推定する必要がなくなるため、測定が簡単になる。また、路面の状態の検出誤差も発生しないため、測定誤差も小さくすることができる。

また、タイヤ状態判定装置２０は、車輪速センサの検出結果を用いて、算出することができるため、新たなセンサ等を設けることなく、通常車両に設けられている車輪速センサを用いて、タイヤ状態を判定することが可能となる。これにより、装置構成を簡単にすることができる。

次に、図６−１から図６−３、及び図７を用いてタイヤ状態判定装置２０についてより具体的に説明する。ここで、図６−１から図６−３は、走行時のタイヤの他の例を示す模式図である。まず、図６−１と図６−２に示すタイヤは、空気圧が同じ圧力であり、図６−３に示すタイヤは、図６−１と図６−２に示すタイヤよりも空気圧が低くなっている。また、図６−１に示す路面１１０と、図６−３に示す路面１１０は、同一の路面であり、図６−１に示す路面１１０と、図６−２に示す路面１１２とは、異なる路面である。つまり、図６−１と図６−２とは、走行する路面が異なり、図６−１のタイヤと図６−３のタイヤとは、タイヤの空気圧が異なる。なお、図６−１のタイヤと図６−２のタイヤとは、空気圧が同じであるので、同一の接地長Ｌ_１となる。また、図６−３のタイヤは、タイヤの空気圧が、図６−１と図６−２のタイヤよりも低いため、接地長Ｌ_２は、接地長Ｌ_１よりも長くなる。

このように、図６−１から図６−３に示すそれぞれの状態について、路面を走行させ、周波数と出力との関係を算出した。その後、周波数を接地長に換算し、算出した出力と接地長との関係を図７に示す。ここで、図７は、振幅レベルと接地長との関係を示すグラフである。図７は、縦軸を出力（振幅レベル）とし、横軸を１／接地長［１／ｍ］とする。また、図７のグラフは、検出結果を、横軸を共通として２つに分けて示す。上のグラフには、図６−１の測定結果の１２２と、図６−２の測定結果１２４を示し、下のグラフには、図６−３の測定結果１２６を示す。図７の測定結果１２２と、測定結果１２４に示すように、路面１１０を走行した場合と、路面１１２を走行した場合とでは、出力分布は異なるが、出力の谷となる１／接地長の位置は、１／Ｌ_１で同じとなる。これに対して、図７の測定結果１２２と、測定結果１２６に示すように、同じ路面１１０を走行した場合でも、空気圧が異なるタイヤでは、出力の谷となる部分が、１／Ｌ_１と１／Ｌ_２と異なる位置となる。

以上のように、タイヤ状態判定装置２０は、路面状態を推定することなく、接地長を算出することができ、また接地長を算出できることで、タイヤの空気圧を算出することができる。これにより、タイヤの状態を判定することができる。つまり、図７の上の図に示すように路面状態が異なると、出力の谷の位置以外は、変化するため、タイヤの接地長に起因する周波数以外の特性を用いてタイヤの空気圧を算出する場合は種々の計算が必要になる。これに対して、タイヤ状態判定装置２０は、路面状態を推定することなく、タイヤの状態を判定できるため、簡単にタイヤの状態を判定することができる。

次に、図８を用いて実測例とともに説明する。ここで、図８は、出力と周波数との関係を示すグラフである。図８は、横軸を周波数［Ｈｚ］とし、縦軸を出力［２０ｄＢ／ｄｅｃ］とする。また、図８には、車両の前輪の車輪速センサの検出結果と、後輪の車輪速センサの検出結果をそれぞれ周波数解析した結果を示す。なお、本測定では、４０ｋｍ／ｈで走行して測定した。

図８に示すように、前輪は、周波数４７．９Ｈｚで出力の谷が発生し、後輪は、周波数５３．１ｋＨｚで出力の谷が発生した。また、図８に示すように、いずれの検出結果も他の周波数とは異なる大きさの出力、つまり、容易に識別できる出力となっている。

なお、上述した検出結果から、前輪の接地長は、（４０／３．６）／４７．９＝０．２３１ｍ、後輪の接地長は、（４０／３．６）／５３．１＝０．２０９ｍと算出される。ここで、前輪は後輪よりも重量（荷重）が小さいため、接地長も短くなる。これにより、出力の谷から、実際の接地長を測定できることがわかる。

また、上記実施形態では、タイヤ空気圧ウォーニングランプ３２を点灯させることで、警告を出力したが、警告の出力方法は、これに限定されない。例えば、文字情報として画面に表示させるようにしてもよく、また、音声で出力してもよい。

なお、上記実施形態では、接地長と基準の接地長とを比較して、タイヤの空気圧の変動を判定したが、これに限定されず、接地長からタイヤの空気圧を算出して、算出した空気圧と基準の空気圧とを比較するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、タイヤの空気圧が低下した場合に警告を発生させたが、タイヤの空気圧に上限を設定し、タイヤの空気圧が上限を超えた場合も警告を発生させるようにしてもよい。

以上のように、本発明にかかるタイヤ状態判定装置は、車両に設けられたタイヤの状態を検出するのに有用である。

１０ 車両
１２ 右フロントタイヤ
１４ 左フロントタイヤ
１６ 右リヤタイヤ
１８ 左リヤタイヤ
２０ タイヤ状態判定装置
２２ 右フロント車輪速センサ
２４ 左フロント車輪速センサ
２６ 右リヤ車輪速センサ
２８ 左リヤ車輪速センサ
３０ 外気温センサ
３２ タイヤ空気圧ウォーニングランプ
３４ リセットスイッチ
３６ ストップランプスイッチ
４０ 制御部

Claims (6)

1. タイヤの回転速度を検出する車輪速センサと、
   前記車輪速センサの検出結果を周波数解析し、出力の谷部分となる周波数を検出し、検出した谷部分の周波数からタイヤの空気圧を算出する制御部と、を有することを特徴とするタイヤ状態判定装置。
2. 前記制御部は、前記車輪速センサの検出結果の低周波成分を周波数解析して、車速を算出し、前記車速と、前記車輪速センサの検出結果の高周波成分を周波数解析した結果とに基づいて車速成分を取り除いた接地長を算出し、前記接地長に基づいてタイヤの空気圧を算出する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。
3. 前記制御部は、前記車速に基づいて、前記谷部分となる候補の周波数領域を決定することを特徴とする請求項２に記載のタイヤ状態判定装置。
4. 前記制御部は、設定された時間間隔で空気圧を算出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のタイヤ状態判定装置。
5. タイヤの状態を報知する報知部をさらに有し、
   前記制御部は、算出した空気圧に基づいてタイヤの状態を判定し、前記タイヤの状態が予め設定された状態となったら、前記報知部により報知することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のタイヤ状態判定装置。
6. 前記制御部は、空気圧が閾値以下であると判定したら、前記報知部から警告を出力させることを特徴とする請求項５に記載のタイヤ状態判定装置。

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