JP5292116B2

JP5292116B2 - タイヤ内圧低下検出方法および装置、ならびにタイヤ内圧低下検出プログラム

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Publication number: JP5292116B2
Application number: JP2009018533A
Authority: JP
Inventors: 幸夫中尾
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2009-01-29
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2029-01-29
Also published as: JP2010175398A

Description

本発明はタイヤ内圧低下検出方法および装置、ならびにタイヤ内圧低下検出プログラムに関する。

車両のタイヤの内圧低下を検出する方法として、従来、種々の方法が提案されており、例えば特許文献１〜２には、車両の絶対速度と、タイヤの回転角速度との関係から走行中の車両のタイヤ動荷重半径を算出し、算出された動荷重半径が、予め正常内圧時の動荷重半径として記憶された初期値（基準値）よりも所定の程度だけ小さくなったときに、タイヤの内圧低下を警報する方法が開示されている。

これら特許文献１〜２記載の方法では、タイヤの動荷重半径が車両速度の影響を受ける（タイヤ回転による遠心力でトレッド部分が延伸してタイヤ周長が長くなり、結果として回転速度が遅くなる）ことを考慮して、タイヤの内圧低下を検出している。すなわち、特許文献１記載の方法では、初期化時において複数の速度領域を設定し、各速度領域に対して正常内圧時の動荷重半径（基準値）を求め、実走行時には、この基準値と測定された動荷重半径とを比較している。また、特許文献２記載の方法では、初期化時において、動荷重半径の車両速度に対する依存性を示す近似式を求め、実走行時には、この近似式を用いて求めた基準値と測定された動荷重半径とを比較している。

特開２００７−４５２９５号公報特開２００７−２７６６４６号公報

特許文献１〜２記載の方法では、動荷重半径の車両速度依存性を考慮しているので、内圧低下の判定精度を上げることができるが、これらの方法では、タイヤの内圧が現在どれくらいなのか、換言すればどの程度減圧したのかを知ることができず、結果として、タイヤの空気が抜けたことだけをドライバーに知らせるシステムとなっている。
一方、タイヤの内圧を直接定量的に検出することも可能であるが、タイヤ内圧を検出するセンサや、検出結果を送受信する機構が必要である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、タイヤ内圧の低下を動荷重半径の変化を利用して間接的に求めるに際し、当該タイヤ内圧の値を推定することができるタイヤ内圧低下検出方法および装置、ならびにタイヤ内圧低下検出プログラムを提供することを目的としている。

本発明のタイヤ内圧低下検出方法（以下、単に「検出方法」ともいう）は、走行中の車両の各タイヤの車輪回転情報を検出する工程と、
検出した車輪回転情報から各タイヤの回転車輪速度を算出する工程と、
車両速度を求める工程と、
前記回転車輪速度および車両速度から各タイヤの動荷重半径を求める工程と、
得られた動荷重半径と、予め正常内圧時における動荷重半径として記憶された初期値とを比較し、動荷重半径の変化量が所定の閾値を超えた場合にタイヤの内圧低下を判定する工程と
を含むタイヤの内圧低下を検出する方法であって、
前記動荷重半径の変化量と、タイヤの内圧感度とを用いることによってタイヤの内圧を推定する工程を更に含むことを特徴としている。

本発明の検出方法では、タイヤの内圧が低下しているという情報だけでなく、どの程度減圧しているのかを知ることができるので、減圧の程度に応じて必要な処置をとることができる。

前記タイヤの内圧を推定する工程において、前記動荷重半径の変化量を車両の荷重情報で補正する工程を含むのが好ましい。荷重による動荷重半径の変化を考慮することによって、より高精度にタイヤ減圧の程度を知ることができる。

前記車両速度を求める工程を、車両に搭載されたＧＰＳ受信機によるＧＰＳ情報に基づいて実行し、且つ、
前記ＧＰＳ情報を用いて車両の荷重情報を求めることができる。この場合、車両に搭載されているＧＰＳ装置からの情報を用いてタイヤ減圧の程度を算出することができる。

動荷重半径の荷重による影響を加味するために、荷重変化量に対する動荷重半径変化量の割合を走行中に検出する工程を含むのが好ましい。この場合、動荷重半径の荷重による影響を排除して、より高精度にタイヤ減圧の程度を知ることができる。

動荷重半径の変化量から内圧を推定するために、内圧変化量に対する動荷重半径変化量の割合を走行中に検出する工程を含むことが好ましい。この場合、タイヤの減圧の程度を内圧の変化量として、より高精度に知ることができる。

また、本発明のタイヤ内圧低下検出装置（以下、単に「検出装置」ともいう）は、走行中の車両の各タイヤの車輪回転情報を検出する車輪回転情報検出手段と、
検出した車輪回転情報から各タイヤの回転車輪速度を算出する回転車輪速度算出手段と、
車両速度を求める車両速度算出手段と、
前記回転車輪速度および車両速度から各タイヤの動荷重半径を求める動荷重半径算出手段と、
得られた動荷重半径と、予め正常内圧時における動荷重半径として記憶された初期値とを比較し、動荷重半径の変化量が所定の閾値を超えた場合にタイヤの内圧低下を判定する判定手段と
を含むタイヤの内圧低下を検出する装置であって、
前記動荷重半径の変化量と、タイヤの内圧感度とを用いることによってタイヤの内圧を推定する内圧推定手段を更に含むことを特徴としている。

本発明の検出装置では、タイヤの内圧が低下しているという情報だけでなく、どの程度減圧しているのかを知ることができるので、減圧の程度に応じて必要な処置をとることができる。

前記内圧推定手段が、前記動荷重半径の変化量を車両の荷重情報で補正する補正手段を含むのが好ましい。荷重による動荷重半径の変化を考慮することによって、より高精度にタイヤ減圧の程度を知ることができる。

前記車両速度算出手段を、車両に搭載されたＧＰＳ受信機によるＧＰＳ情報に基づいて車両速度を算出するように構成し、且つ、
前記ＧＰＳ情報を用いて車両の荷重情報を求める荷重情報算出手段を更に備えることができる。この場合、車両に搭載されているＧＰＳ装置からの情報を用いてタイヤ減圧の程度を算出することができる。

動荷重半径の荷重による影響を加味するために、荷重変化量に対する動荷重半径変化量の割合を走行中に検出する検出手段を含むのが好ましい。この場合、動荷重半径の荷重による影響を排除して、より高精度にタイヤ減圧の程度を知ることができる。

動荷重半径の変化量から内圧を推定するために、内圧変化量に対する動荷重半径変化量の割合を走行中に検出する検出手段を含むことが好ましい。この場合、タイヤの減圧の程度を内圧の変化量として、より高精度に知ることができる。

更に、本発明のタイヤ内圧低下検出プログラムは、タイヤの内圧低下を検出するためにコンピュータを、走行中の車両の各タイヤの車輪回転情報から各タイヤの回転車輪速度を算出する回転車輪速度算出手段、前記回転車輪速度および車両速度から各タイヤの動荷重半径を求める動荷重半径算出手段、得られた動荷重半径と、予め正常内圧時における動荷重半径として記憶された初期値とを比較し、動荷重半径の変化量が所定の閾値を超えた場合にタイヤの内圧低下を判定する判定手段、および前記動荷重半径の変化量と、タイヤの内圧感度とを用いることによってタイヤの内圧を推定する内圧推定手段として機能させることを特徴としている。

本発明のタイヤ内圧低下検出方法および装置、ならびにタイヤ内圧低下検出プログラムによれば、タイヤ内圧の低下を動荷重半径の変化を利用して間接的に求めるに際し、当該タイヤ内圧の値を推定することができる。

本発明の検出装置の一実施の形態を示すブロック図である。図１に示される検出装置の電気的構成を示すブロック図である。荷重感度と内圧感度との関係を示す図である。傾斜角θの路面を走行する車両に作用する力を示す図である。車両質量を推定するためのテスト結果をプロットした図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の検出方法および装置、ならびにタイヤ内圧低下検出プログラムの実施の形態を詳細に説明する。
図１に示されるように、本発明の一実施の形態に係る検出装置は、４輪車両に備えられた４つのタイヤＦＬ（左前輪）、ＦＲ（右前輪）、ＲＬ（左後輪）およびＲＲ（右後輪）の車輪回転情報を検出するため、各タイヤに関連して設けられた通常の車輪速度検出手段（車輪回転情報検出手段）１を備えている。

前記車輪速度検出手段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回転角速度および車輪速度を測定するための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い、この電圧から回転角速度および車輪速度を測定するためのものを含む角速度センサなどを用いることができる。前記車輪速度検出手段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、内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などで構成された表示器３、ドライバーによって操作することができる初期化ボタン４、タイヤの内圧低下をドライバーに知らせる警報器５、および車両速度算出手段を構成するＧＰＳ装置６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インターフェース２ａと、演算処理の中枢として機能するＣＰＵ２ｂと、この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が読み出されたりするＲＡＭ２ｄとから構成されている。なお、図２において、６ａはＧＰＳアンテナである。
前記車輪速度検出手段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」ともいう）が出力される。また、ＣＰＵ２ｂでは、車輪速度検出手段１から出力された車輪速パルスに基づいて、所定のサンプリング周期ΔＴ（ｓｅｃ）、例えばΔＴ＝０．０５秒毎に各タイヤの回転角速度が算出される。

前記車両速度は、例えばＧＰＳ速度計を利用して得ることができる。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ている。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ＲａｃｅＬｏｇｉｃ社製のＧＰＳ式速度計ＶＢＯＸ（商品名））も販売されている。かかるＧＰＳ情報を用いた速度計による算出速度を車両速度として利用することができる。なお、ＧＰＳ装置により得られる車両の絶対速度以外に、例えば対地速度などの異なる方法で得られる車両の絶対速度を用いることができる。

本実施の形態に係る検出装置は、車輪速度検出手段（車輪回転情報検出手段）１と、検出した車輪回転情報から各タイヤの回転車輪速度を算出する回転車輪速度算出手段と、車両速度を求めるＧＰＳ速度計と、回転車輪速度および車両速度から各タイヤの動荷重半径を求める動荷重半径算出手段と、得られた動荷重半径と、予め正常内圧時における動荷重半径として記憶された初期値とを比較し、動荷重半径の変化量が所定の閾値を超えた場合にタイヤの内圧低下を判定する判定手段とから構成されており、前記動荷重半径の変化量に基づいてタイヤの内圧を推定する内圧推定手段を更に含んでいる。そして、タイヤ内圧低下検出プログラムは、前記制御ユニット２を、回転車輪速度算出手段、動荷重半径算出手段、判定手段および内圧推定手段として機能させる。

走行中の車両のタイヤ動荷重半径（Ｒ）は、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、Ｖ＝Ｒ×ωにより算出することができる。そして、タイヤ動荷重半径（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動荷重半径（Ｒ）の減少から推定することができる。

ここで、従来方法における内圧低下の警報を発するための閾値は、タイヤの内圧が規定量（例えば、正常内圧の３０％）下がったときの動荷重半径値の変化の大きさから決定されている。すなわち、正常内圧とそのときの動荷重半径値、および減圧されたときの減圧量とそのときの動荷重半径値が既知である必要がある。

このことから、減圧量と動荷重半径減少量との関係を求めておき、車両走行時に測定された動荷重半径の値と初期化時に求めた基準状態（正常圧状態）での動荷重半径の値との差から、当該車両走行時における内圧を推定することができる。これにより、動荷重半径の変化量をタイヤ内圧に換算して常にドライバーに提供し、注意を促すことが可能となる。

しかしながら、動荷重半径は車両の荷重変化の影響を受けるため、検出精度を上げるためには、このような荷重の影響を排除する必要がある。車両の荷重情報を当該車両から得ることができれば、初期化時の荷重と現在の荷重とを比較することで荷重変化量を求めることができ、更に荷重変化量に対する動荷重半径量の関係を用いることで、正確な内圧を推定することができる。

ここで最大の問題は、内圧に対する動荷重半径の変化量（内圧感度）や荷重に対する動荷重半径の変化量（荷重感度）は、タイヤの種類やサイズにより異なるが、このタイヤ毎の感度をどのように取り扱うかということである。いくつかのタイヤについて内圧感度および荷重感度を予め実験で求めておき、その感度をシステムに入力しておくことも可能であるが、装着されるタイヤが分からない場合にシステムを有効に作動させるためには、走行中にそれらの感度を求めるようにする必要がある。

更に、車両の荷重についても、例えばドライバーがマニュアルで入力するのではなく自動的に車両質量を推定し、初期化時の荷重と走行時の荷重との差を検出できるようにすることで、車両に荷物が搭載されても、また乗員数が変わってもシステムサイドで対応できるようにする必要がある。以上の手法が付加されることで、本発明に係る検出方法および装置の実用性を高めることができる。

次に、車両質量およびタイヤの内圧感度や荷重感度（タイヤ感度）を推定し、これらに基づいてタイヤ内圧を算出する方法を説明する。なお、タイヤ感度推定や車両質量推定、更にはＧＰＳ装置を使用した旋回半径の算出などはいずれも例示であり、以下に記載される方法に限定されるものではない。

[車両質量の推定]
走行中の車両質量は、車両のトルク情報とＧＰＳ装置によって得られる速度情報を用いることで運動方程式の関係から推定することができる（図４参照）。すなわち、ＣＡＮ情報である車両のアクスルシャフトトルクＴと、ＧＰＳから算出される車両速度Ｖ、そこから算出される加速度α、および路面の傾斜角θを用いて、以下の式（１）から車両質量ｍを算出することができる。
ｍ（α＋ｇｓｉｎ（θ））＋ＡＶ²＝Ｆｘ＝Ｔ／Ｒ・・・・・・（１）
ここに、Ｒはタイヤ負荷半径、Ｆｘは前後力、Ａは空力抵抗係数である。

θは車両が走行している路面の傾斜角であり、前記ＧＰＳ速度の東西方向の成分速度Ｖｅと南北方向の成分速度Ｖｎによる平面速度と垂直方向の成分速度Ｖｕとの関係から、
θ＝ｔａｎ^-1{Ｖｕ／（Ｖｅ²＋Ｖｎ²）^1/2}
として算出することができる。
以上より、（α＋ｇｓｉｎ（θ））と（Ｆｘ−ＡＶ²）との関係をプロットし、一次近似したときの勾配＝質量（ｍ）とすることができる。

あらかじめ正常内圧で走行したときの車両質量を記憶しておき、走行が行われるたびに同様の質量推定を行えば、その都度、質量の違い（Δｍ）を算出することができる。
このようにして求めた質量の違い（Δｍ）が荷重の変化ないしは差となるが、ほとんどの場合、荷重の影響はリアタイヤに現れる。したがって、実用上、荷重による動荷重半径の補正はリアタイヤのみで十分であるが、後部座席に乗員が乗らずトランクが前方に配置されたような車両においては、あらかじめ荷重の配分を記憶させておき、各輪に対して荷重変化に応じた動荷重半径減少分を考慮することもできる。

[荷重感度の推定]
次に、車両に装着されているタイヤの荷重感度を走行中に検出（推定）する方法について説明する。
荷重感度（Ｋｋ：動荷重半径が１ｍｍ撓むのに必要な荷重）は、例えば、車両旋回時における内外輪の荷重差とそのときの内外輪の動荷重半径の撓み量から算出することができる。車両旋回時の内輪と外輪にかかる荷重の差（Δｋ）は、旋回半径をＲ（ｍ）、車両質量をｍ（ｋｇ）、車両の重心高さをＬ（ｍ）、車両トレッド幅をＷ（ｍ）、車両速度をＶ（ｍ／ｓ）とすると、車両に働く遠心力Ｆ（Ｎ）は、
Ｆ（Ｎ）＝（ｍ・Ｖ²）／Ｒ
であることから、このときの車両に生じるモーメントのつりあいより、
Δｋ＝Ｆ・Ｌ／Ｗ
として算出することができる。

また、旋回半径（Ｒ）は、車両速度（Ｖ）とヨーレート（Ｙ）が分かれば、Ｒ＝Ｖ／Ｙにより算出することができる。
ここで、車両速度とヨーレートはＧＰＳを用いた速度計の情報から算出することができる。例えば、特開２００２−２２８１６号公報には、衛星のキャリア位相から偏位量を求める方法が開示されている。この方法では、受信機の３次元方向の偏位量として、地球固定座標系での東西方向の偏位量Ｄｅと南北方向の偏位量Ｄｎと垂直方向の偏位量Ｄｕを算出している。また、受信点の３次元方向の偏位量に代えて、受信点の３次元方向の速度成分として、地球固定座標系での東西方向の成分速度Ｖｅと南北方向の成分速度Ｖｎと垂直方向の成分速度Ｖｕを算出することができることが示されている。

そこで、それらの３次元方向の速度ベクトルを合成することで、正確な車両速度（Ｖ）が以下の式（２）により算出することができる。
Ｖ＝（Ｖｅ²＋Ｖｎ²＋Ｖｕ²）^1/2・・・・・・（２）
また、ヨーレート（Ｙ）は、ある時刻（ｔ）におけるＶｅとＶｎをベクトル合成した速度ベクトルＶｔの、時刻毎の角度変化を内積として求めることで、算出時間あたりの角度変化（Ｈｄ）が以下の式（３）により算出することができる。

こうして得られる算出時間あたりの角度変化（Ｈｄ）から、単位時間あたりの方位角変化としてヨーレート（Ｙ）を求めることができる。
ついで、前記内外輪荷重差を生じたときの動荷重半径の変化を計測する。
このときのＧＰＳ速度計によるＧＰＳ速度（Ｖ）と４輪それぞれの回転角速度（ω）との関係から、４輪それぞれの動荷重半径（Ｒ）を、Ｒ＝Ｖ／ωにより算出するが、旋回による内外輪の速度差の影響を取り除くために、得られたＧＰＳ速度（Ｖ）に対し、内輪ＧＰＳ速度（Ｖｉｎ）および外輪ＧＰＳ速度（Ｖｏｕｔ）を次の式（４）〜（５）により求める。ここで、ＧＰＳアンテナは車幅の中心線上に位置するものとする。
Ｖｉｎ＝Ｖ−{Ｗ・Ｖ／（２・Ｒ）}・・・・・・（４）
Ｖｏｕｔ＝Ｖ＋{Ｗ・Ｖ／（２・Ｒ）}・・・・・・（５）

旋回の影響を補正したＧＰＳ速度（Ｖｉｎ、Ｖｏｕｔ）を使用して旋回中の動荷重半径を求め、これらと、あらかじめ正常内圧で直進、一定速走行時に求めた、各輪の動荷重半径の基準値（ＦＬｓ、ＦＲｓ、ＲＬｓ、ＲＲｓ）との差（ΔＦＬ＝ＦＬｓ−ＦＬ、ΔＦＲ＝ＦＲｓ−ＦＲ、ΔＲＬ＝ＲＬｓ−ＲＬ、ΔＲＲ＝ＲＲｓ−ＲＲ）を計算する。
そして、旋回時の内輪と外輪の動荷重半径の差（ΔＤＬＲ＝|ΔＦＬ＋ΔＲＬ−ΔＦＲ−ΔＲＲ|）と、旋回時の内輪と外輪の荷重差（Δｋ）との関係から、荷重感度（Ｋｋ）は、
Ｋｋ＝Δｋ／ΔＤＬＲ
として算出することができる。

[内圧感度の推定]
続いて、車両に装着されているタイヤの内圧感度を検出（推定）する方法を説明する。内圧感度（Ｋｎ：動荷重半径が１ｍｍ撓むのに必要な内圧変化量）と前述の荷重感度との間には相関性があるので、これらの回帰式をあらかじめ求めておけば、この回帰式と、前記のような手順で求めた荷重感度とから、内圧感度を推定することができる。図３は、無作為に抽出した１４〜１６インチのタイヤについて、荷重感度と内圧感度を実験により求めた結果を示している。図３より、荷重感度と内圧感度との間には高い相関関係が存在することが分かる。

[内圧の推定]
以上のようにして求めたタイヤの荷重感度および内圧感度ならびに車両質量の情報を用いて、直進走行時の４輪各輪の動荷重半径計測値（ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲ）とそれぞれの正常内圧での基準値（ＦＬｓ、ＦＲｓ、ＲＬｓ、ＲＲｓ）との関係から、タイヤ内圧の減少量を次の式（６）〜（９）により算出することができる。
ＦＬの内圧減少量＝（ＦＬｓ−ＦＬ）・Ｋｎ・・・・・・（６）
ＦＲの内圧減少量＝（ＦＲｓ−ＦＲ）・Ｋｎ・・・・・・（７）
ＲＬの内圧減少量＝{ＲＬｓ−ＲＬ−Ｋｋ／（Δｍ×１／２）}・Ｋｎ・・・・・・（８）
ＲＲの内圧減少量＝{ＲＲｓ−ＲＲ−Ｋｋ／（Δｍ×１／２）}・Ｋｎ・・・・・・（９）
基準値を求めるための初期化時の内圧は基準内圧でなければならないので、基準内圧が入力されていれば、前記内圧減少量を割り算すれば減少率となり、前記内圧減少量を引き算すれば現在の内圧となる。

[内圧低下検出方法]
次に、タイヤ内圧の推定を含む、本発明の検出方法について説明する。
（１）まず、車輪速度検出手段１の出力信号（パルス信号）に基づいて、次の式（１０）により各タイヤの回転角速度（ω）を算出する。
回転角速度（ω）＝２π×Ｆｒｅｑ（Ｈｚ）／Ｎ（個）・・・・・（１０）
ここに、Ｎは車輪速度検出手段１の車軸１回転あたりの歯数であり、Ｆｒｅｑ（Ｈｚ）は、その車輪速度検出手段１の歯が１秒あたりにカウントされた数値である。

（２）一方、ＧＰＳ速度計より車両速度（Ｖ）を求める。この車両速度（Ｖ）はシリアルデータとして直接制御ユニット２に出力される。なお、前記回転角速度（ω）の算出時刻と車両速度（Ｖ）の算出時刻のいずれか一方について、他方と同時刻での数値を内挿計算し、互いに同時刻での数値を算出して同期化を行い、例えば５０ｍｓｅｃ毎のデジタルデータとして制御ユニット２に取り込むことができる。この５０ｍｓｅｃ毎のデジタルデータから動荷重半径を５０ｍｓｅｃ毎に算出し、例えば１秒毎の平均値として算出することができる。

（３）得られた回転角速度（ω）および車両速度（Ｖ）から、Ｒ＝Ｖ／ωによりタイヤ動荷重半径（Ｒ）を算出する。
（４）ついで、前述した「荷重感度の推定」における手順にしたがい、旋回時の内輪と外輪の動荷重半径の差（ΔＤＬＲ＝|ΔＦＬ＋ΔＲＬ−ΔＦＲ−ΔＲＲ|）と、旋回時の内輪と外輪の荷重差（Δｋ）との関係から、荷重感度（Ｋｋ）を求める。
また、あらかじめ求めておいた荷重感度と内圧感度との関係を示す回帰式と、荷重感度（Ｋｋ）とから、タイヤの内圧感度（Ｋｎ）を求める。

（５）また、前述した「車両質量の推定」における手順にしたがい推定車両質量を求め、この推定車両質量と基準時（動荷重半径の基準値を算出したときの荷重状態）における車両総質量との差から、質量の違い（Δｍ）を算出する。
（６）ついで、以上のようにして求めたタイヤの荷重感度および内圧感度ならびに車両質量の情報から、前記式（６）〜（９）にしたがって各タイヤの内圧減少量を算出し、この減少量をあらかじめ入力されている基準内圧で割って減少率を求め、この減少率が所定の閾値よりも大きい場合には、当該タイヤ内圧が低下していると判断し、表示器３により減圧タイヤを表示するとともに、警報器５によりドライバーに警報を発する。

（７）更に、前記基準値から内圧減少量を引き算することで、現在の内圧を推定することができる。そして、この現在の推定内圧、および所望により減少率や基準内圧を表示器３に表示する。これにより、ドライバーは、タイヤが減圧しているという情報だけでなく、どの程度減圧しているのかを知ることができる。この減少の程度に応じて、直ちに安全な場所に停止させるべきなのか、あるいは近くのサービスステーションに寄ることができるのかを判断することができる。

つぎに本発明の検出方法の実施例を説明するが、本発明はもとよりかかる実施例のみに限定されるものではない。
［実施例］
富士重工株式会社製のスバルレガシーに住友ゴム工業株式会社製のタイヤ（２１５／４５Ｒ１７ＳＰ９０００）を装着して、速度７０〜８０ｋｍ／ｈ付近で走行実験を行った。車両にＧＶ−８０６２（商品名。古野電気株式会社製のＧＰＳ速度計）を取り付け、Ｅａｓｔ方向、Ｎｏｒｔｈ方向、Ｕｐ方向の速度成分Ｖｅ、Ｖｎ、Ｖｕを取り込むようにプログラムを作成した。また、車両に装着された各タイヤの回転角速度を得るために、ＡＢＳ制御に利用する回転速度情報を用いて、回転角速度に換算した。車両の速度は、シリアルデータとして直接ＰＣ（パーソナルコンピュータ）に出力され、この車両速度情報、前記回転速度情報および車両のアクスルシャフトトルク情報を車輪に取り付けたトルクメータにより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。そして、車両速度情報および回転速度情報からタイヤ動荷重半径を５０ｍｓｅｃ毎に計算し、１秒毎の平均値として算出した。

<初期化>
まず正規内圧（フロント：２３０ｋｐａ、リヤ：２１０ｋＰａ）にして１名乗車で走行した。このときの動荷重半径の測定結果は以下のとおりであった。
ＦＬ：３０３．３０ｍｍ
ＦＲ：３０３．５１ｍｍ
ＲＬ：３０３．８２ｍｍ
ＲＲ：３０３．９５ｍｍ
ついで、車両のトルク情報と、ＧＰＳ速度情報から算出した加速度とを用いて、運動方程式によって算出した車両質量の推定値は約１７００ｋｇであった（図５参照）。

<感度推定>
次に、車両を旋回走行させ、旋回時の走行データから車両の荷重感度を求めた。実験に用いた車両の車両トレッド幅Ｗは１．７ｍであり、重心高さＬは０．７ｍであった。
例えば左旋回１００Ｒを速度７０ｋｍ／ｈで走行した場合、コーナリングの内側と外側のタイヤにかかる荷重差は、以下のように計算される。すなわち、車両のトレッド幅、重心高さおよび算出された車両質量の関係より、７０ｋｍ／ｈ≒１９．４ｍ／ｓであるので、
車両にかかる遠心力＝（１７００ｋｇ×１９．４²）／１００ｍ・９．８≒６５０ｋｇであり、これより
左右の荷重差＝（６５０×０．７／１．７）×２≒５３５ｋｇ
となる。

この旋回時における、旋回半径の影響を考慮した４輪それぞれの動荷重半径の測定値の平均値と、初期化時に求めた基準値からの変化量を求めた。
ＦＬ：３０３．３０ｍｍ減少量１．５８ｍｍ
ＦＲ：３０３．５１ｍｍ増加量１．４４ｍｍ
ＲＬ：３０３．８２ｍｍ減少量１．１９ｍｍ
ＲＲ：３０３．９５ｍｍ増加量１．１２ｍｍ
したがって、荷重感度は、５３５／{(１．５８＋１．４４)＋(１．１９＋１．１２)}≒１００ｋｇ／ｍｍであった。

また、荷重感度と内圧感度との関係は、あらかじめ相関性があることが分かっているので、その回帰式から内圧感度を推定した。本実施例で採用した回帰式は
内圧感度＝０．３４×荷重感度＋８．６
であった。したがって、この回帰式より内圧感度は４３ｋＰａ／ｍｍとなった。

<検証実験>
以上のようにして求めた動荷重半径の基準値、荷重感度および内圧感度に基づいて検証実験を行った。２００ｋｇのウエイトを実験車両のトランクに積み、タイヤの内圧を前後とも２０％減圧（フロント：１８４ｋＰａ（４６ｋＰａ減）、リヤ：１６８ｋＰａ（４２ｋＰａ減））させて、直進走行時の動荷重半径を測定した。結果は以下のとおりであった。
ＦＬ：３０２．２８ｍｍ
ＦＲ：３０２．４４ｍｍ
ＲＬ：３０１．８２ｍｍ
ＲＲ：３０１．９６ｍｍ
また、このときの車両質量を、車両のトルク情報と、ＧＰＳ速度情報から算出した加速度とを用いて、運動方程式によって算出したところ約１９００ｋｇとなり、２００ｋｇの増加であることが検出できた。この荷重の増加は後輪に影響すると考えられるので、後輪１輪あたり１００ｋｇの増加と仮定することができる。

内圧減少量の推定値は、前記式（６）〜（９）より、
ＦＬの内圧減少量＝（３０３．３０−３０２．２８）×４３＝４４ｋＰａ
ＦＲの内圧減少量＝（３０３．５１−３０２．４４）×４３＝４６ｋＰａ
ＲＬの内圧減少量＝（３０３．８２−３０１．８２−１００／１００）×４３＝４３ｋＰａ
ＲＲの内圧減少量＝（３０３．９５−３０１．９６−１００／１００）×４３＝４３ｋＰａ
となった。

したがって、内圧推定値は、
ＦＬ＝１８６ｋＰａ（１９％減）
ＦＲ＝１８４ｋＰａ（２０％減）
ＲＬ：１６７ｋＰａ（２０％減）
ＲＲ：１６７ｋＰａ（２０％減）
となり、実測値に近い値を得ることができた。

１車輪速度検出手段
２制御ユニット
２ａインターフェース
２ｂＣＰＵ
２ｃＲＯＭ
２ｄＲＡＭ
３表示器
４初期化ボタン
５警報器
６ＧＰＳ装置
６ａＧＰＳアンテナ

Claims

走行中の車両の各タイヤの車輪回転情報を検出する工程と、
検出した車輪回転情報から各タイヤの回転車輪速度を算出する工程と、
車両速度を求める工程と、
前記回転車輪速度および車両速度から各タイヤの動荷重半径を求める工程と、
得られた動荷重半径と、予め正常内圧時における動荷重半径として記憶された初期値とを比較し、動荷重半径の変化量が所定の閾値を超えた場合にタイヤの内圧低下を判定する工程と
を含むタイヤの内圧低下を検出する方法であって、
前記動荷重半径の変化量と、タイヤの内圧感度とを用いることによってタイヤの内圧を推定する工程を更に含むことを特徴とするタイヤ内圧低下検出方法。
前記タイヤの内圧を推定する工程において、前記動荷重半径の変化量を車両の荷重情報で補正する工程を含む請求項１に記載のタイヤ内圧低下検出方法。
前記車両速度を求める工程が、車両に搭載されたＧＰＳ受信機によるＧＰＳ情報に基づいて実行され、且つ、
前記ＧＰＳ情報を用いて車両の荷重情報を求める請求項２に記載のタイヤ内圧低下検出方法。
動荷重半径の荷重による影響を加味するために、荷重変化量に対する動荷重半径変化量の割合を走行中に検出する工程を含む請求項１に記載のタイヤ内圧低下検出方法。
動荷重半径の変化量から内圧を推定するために、内圧変化量に対する動荷重半径変化量の割合を走行中に検出する工程を含む請求項１に記載のタイヤ内圧低下検出方法。
走行中の車両の各タイヤの車輪回転情報を検出する車輪回転情報検出手段と、
検出した車輪回転情報から各タイヤの回転車輪速度を算出する回転車輪速度算出手段と、
車両速度を求める車両速度算出手段と、
前記回転車輪速度および車両速度から各タイヤの動荷重半径を求める動荷重半径算出手段と、
得られた動荷重半径と、予め正常内圧時における動荷重半径として記憶された初期値とを比較し、動荷重半径の変化量が所定の閾値を超えた場合にタイヤの内圧低下を判定する判定手段と
を含むタイヤの内圧低下を検出する装置であって、
前記動荷重半径の変化量と、タイヤの内圧感度とを用いることによってタイヤの内圧を推定する内圧推定手段を更に含むことを特徴とするタイヤ内圧低下検出装置。
前記内圧推定手段が、前記動荷重半径の変化量を車両の荷重情報で補正する補正手段を含む請求項６に記載のタイヤ内圧低下検出装置。
前記車両速度算出手段が、車両に搭載されたＧＰＳ受信機によるＧＰＳ情報に基づいて車両速度を算出するように構成され、且つ、
前記ＧＰＳ情報を用いて車両の荷重情報を求める荷重情報算出手段を更に備えている請求項７に記載のタイヤ内圧低下検出装置。
動荷重半径の荷重による影響を加味するために、荷重変化量に対する動荷重半径変化量の割合を走行中に検出する検出手段を含む請求項６に記載のタイヤ内圧低下検出装置。
動荷重半径の変化量から内圧を推定するために、内圧変化量に対する動荷重半径変化量の割合を走行中に検出する検出手段を含む請求項６に記載のタイヤ内圧低下検出装置。
タイヤの内圧低下を検出するためにコンピュータを、走行中の車両の各タイヤの車輪回転情報から各タイヤの回転車輪速度を算出する回転車輪速度算出手段、前記回転車輪速度および車両速度から各タイヤの動荷重半径を求める動荷重半径算出手段、得られた動荷重半径と、予め正常内圧時における動荷重半径として記憶された初期値とを比較し、動荷重半径の変化量が所定の閾値を超えた場合にタイヤの内圧低下を判定する判定手段、および前記動荷重半径の変化量と、タイヤの内圧感度とを用いることによってタイヤの内圧を推定する内圧推定手段として機能させることを特徴とするタイヤ内圧低下検出プログラム。