JP5553755B2 - タイヤの膨らみ状態を評価する装置および方法 - Google Patents

Description

本発明の適用分野は、タイヤを備えた車の安全であり、より詳しくは、膨らみの評価および前記タイヤのパンク検知である。

特許文献１は、車の４つのタイヤのうちの１つの膨らみ状態を評価するためのシステムおよび方法を記載している。前記方法およびシステムは、圧力ロスを被っているタイヤ１つのみに関する、計算上の、直線的かつ一定の速度条件によって制限を受けている。この公報は同様に、緩慢な圧力ロスの検知も開示していない。

特許文献２は、２０〜４０Ｈｚ間でのタイヤの振動モードのスペクトル分析を用いた、タイヤの膨らみ状態の評価システムを記載している。このようにして得られたピーク周波数は、タイヤの膨らみ状態に応じて周波数が異なる。前記評価システムの制限は、必要な振動モードを得るときの種々の問題、タイヤが運転用タイヤであるか否かに基づく種々の問題、舗装道路の状態、あるいは利用する舗装道路の側である。

特許文献３は、前記タイヤ直径の予想直径に対する差を割り出すための方法およびシステム、および前記タイヤの振動についての研究を開示している。方法およびシステムは、これら２つの情報項目から、前記タイヤの圧力を割り出す。この割り出し方法およびシステムは、道路の直線区間でしか使えず、コストがかかり適用の困難な信号処理を必要とする。

上述の公報に記載のシステムおよび方法は、使用状況に関連して重大な制約を受けている。とりわけ、直線での移動や安定した速度など、安定した走行状態が要求され、しばしば行われる長距離走行における、こうしたシステムの有用性を制限する。さらに、ある引用方法およびシステムは、モニタされたタイヤの状態と、残りのタイヤの少なくとも１つの状態との比較を必要としている。この結果、モニタされたタイヤと基準用に用いられたタイヤの同時の圧力ロスは、検知不良につながる。

米国特許出願２００４／０１３３４００ 米国特許出願２００５／０１７１７２３ 国際特許出願ＷＯ２００５／００５１７３

本発明の主題は、改良され、とりわけ速度センサ以外のいかなるセンサも必要としない車載用のタイヤの膨らみ評価装置である。

本発明のさらなる主題は、少なくとも２つのタイヤの膨らみ状態の比較で動作するものではないタイヤの膨らみ評価装置である。

本発明のさらなる主題は、提案の装置を備えた車のタイヤにおけるパンクの検知である。

自動車の少なくとも１つのホイールのタイヤの膨らみ状態を検知するための装置は、
膨らみと基準の走行状態に対応した周期的信号からなる基準シグナチャを有するメモリと、
膨らみと現在の走行状態に対応した周期的信号からなる現在シグナチャを決定する手段と、
現在シグナチャを基準シグナチャと比較し、現在シグナチャと基準シグナチャの差に基づいた信号を出力可能な手段からなる。

検知装置はまた、前記ホイールの回転速度センサを有し、角度マーカと前記角度マーカを検知する手段を備えるものとできる。現在シグナチャを決定する手段は、速度センサから受け取った角度マーカの連続的通過に基づく信号に応じて、タイヤの膨らみ状態に基づく信号を決定することができる。

現在シグナチャと基準シグナチャの間で比較を行うための手段は、検知された圧力増加の場所に応じてマーカの角度位置を特定するためのデバイスを有するものとできる。

自動車の少なくとも１つのホイールのタイヤの膨らみ状態を検知する方法は、
膨らみと基準の走行状態に対応した周期的信号からなる基準シグナチャが記憶され、
膨らみと現在の走行状態に対応した周期的信号からなるホイールの現在シグナチャが決定され、
前記現在シグナチャと記憶された基準シグナチャの差が割り出され、そして
そこからタイヤの膨らみ状態が推定されるステップからなる。

基準シグナチャと現在シグナチャの差は、現在シグナチャと基準シグナチャの２点間の差を生じさせることによって割り出し可能である。

現在シグナチャと記憶された基準シグナチャの差は、リアルタイムで割り出し可能である。

検知方法は、車のタイヤすべてに適用できる。この場合、現在シグナチャと記憶された基準シグナチャの差は、各タイヤそれぞれに割り出し可能である。

基準シグナチャと現在シグナチャの差に孤立した、時限的な増加が検知されたなら、パンク検知信号が伝達可能である。

検知方法は、スタッドタイヤを装着した車にも適用できる。この場合、基準シグナチャは、タイヤのスタッドの関与も含む。

他の目的、特徴および利点は、非限定的な例としてのみ供された、添付の図面を参照してなされた以下の説明を読むことで明らかとなろう。

タイヤの膨らみ状態を検知するための装置の主要部材を示す。 タイヤの膨らみ状態を検知するための方法の主要ステップを示す。

図１に示すように、検知装置１０は、メモリ１と、現在シグナチャを決定する手段２と、現在シグナチャを基準シグナチャと比較する手段３を有する。

装置はまた、タイヤを装着したホイール５に接続された速度センサ４を有する。決定手段２は、その入力の少なくとも１つを介して速度センサ４に接続され、その出力の少なくとも１つを介して比較手段３に接続される。前記比較手段３はまた、その入力の１つを介して、接続８によってメモリ１に接続され、その出力の少なくとも１つを介して、ドライバとのインターフェース１１へと、接続９によって信号を伝達する。

速度センサ４は、回転部分と非回転部分とからなる。角度マーカは、センサの回転部分にリンクされており、前記センサの非回転部分に対して連続的に移動する。さまざまな相互作用が角度マーカと非回転部分をリンクするものとできる。例えば、角度マーカの通過を検知するのに磁気相互作用が利用されてもよい。

このマーカが通過すると、センサの出力信号に立ち上がりが現れ、角度マーカと非回転部分の間の距離が縮まるにつれ信号の大きさも増す。マーカが去り距離が増加すると、立ち下がりが現れ、信号の大きさが減る。

マーカはホイールの１回転に対して一定の角度で間隔を空けて配置されており、生じる信号は、立ち上がりと立ち下がりの連続からなる。次の回転に移っても、同じマーカは同じ振動を生じる。次の回転に移っても、信号は同じであり、ホイールの１回転において、信号の周期性を示す。

車が動くと、速度センサ４は、振動する周期的信号を決定手段２に伝達する。決定手段２は前記振動信号を分析し、そこから現在シグナチャを引き出す。現在シグナチャは、ホイールの１回転中に受け取った信号に対応している。回転の始まりは、いくつかの手段、普通は他の角度マーカとは異なる角度マーカによって判断可能であり、種々の角度マーカと信号の振動の間の物理的一致をもたらすことを可能とする。

そして現在シグナチャは、比較手段３へと伝達される。比較手段３はまた、メモリ１に記憶された基準シグナチャを受け取る。前記基準シグナチャは、決定手段２によって発生した現在シグナチャと同じ性質の、振動する周期的信号である。基準シグナチャは、センサと角度マーカと非回転部分のみに関係し、タイヤや、前記タイヤとホイールまたは舗装道路との相互作用とは関係していないという事実によって、現在シグナチャとは異なる。

基準シグナチャは、走行状態や走行速度とは無関係である。これは転がり路面上、あるいはコントロールされた条件下での走行テスト中のいずれかで、コントロールされた環境下で決定される。

そして比較手段３が、基準シグナチャと現在シグナチャの差を算出する。この差は、タイヤの膨らみ状態の特徴を示す。前記差は次に、タイヤがパンクしてないかを検知するため、記憶された閾値と比較される。タイヤのパンクが検知されると、ドライバとの連絡のために、接続９を介して、警告信号が手段１１へと伝達される。

いくつかの一連のフェーズが、パンクへとつながる。パンクをもたらす物体の端部は、局所的にタイヤを圧縮する。局所圧力は、タイヤの抵抗限界まで増加する。抵抗限界を超えると、パンクをもたらす物体はタイヤを貫く。圧縮の原因が消えると、局所圧力は、タイヤの全体圧力と一致する値まで戻る。

比較手段３は、速度センサから受け取った信号によって、タイヤのパンクに先んじて、前記の局所的圧力増加を検知する。比較手段３は、記憶された閾値より大きくかつ時限的な全ての圧力増加をモニタする。速度センサからの信号への関与が減じられるほどに、比較手段からの信号に圧力増加を検知することは容易となる。よってタイヤによる信号のみが検知の際に検討される。信号は通常は振幅が小さいが、パンクの前にはその振幅が急激に増大する。

増大は時限的であるため、先んじて圧力増加の位置を特定することでパンクの位置を特定することも可能である。このため、前記圧力増加によって影響を受けた圧力測定値に対応した角度マーカの位置が特定される。

図２は、パンク検知および膨らみ評価の方法における主要なステップを示す。この方法は、ステップ１２で、現在シグナチャの決定によって始まる。ステップ１３では基準シグナチャが受信され、現在シグナチャと基準シグナチャの差を割り出すために、ステップ１４で現在シグナチャと比較される。ステップ１５では、ステップ１４で算出された差に基づいて、タイヤの膨らみ状態が評価される。ステップ１６では、ステップ１４で算出された差と閾値レベルとの比較を用いて、膨らみ状態がモニタされる。前記閾値を超えると、パンクが検知され、ステップ１７で位置が特定される。ステップ１８では、ドライバがパンクの発生および前記パンクの位置を知らされる。ステップ１６でパンクが検知されなければ、方法は再びステップ１２から始まる。

より全体的見地から言えば、現在シグナチャと基準シグナチャの差に基づいて各タイヤの膨らみ状態を評価することができる。とりわけ圧力は、他のタイヤの圧力とは関係なく、絶対的に評価される。したがって、複数タイヤの同時の圧力減少に付随する制約をなくすことができる。

同様に、差はリアルタイムで算出できるので、タイヤの膨らみ状態の評価も、前記タイヤのパンクの検知も、リアルタイムで行える。

最後に、検知方法はより複雑な状況、例えばスタッドタイヤに適用された膨らみ評価またはパンク検知にも適用可能である。スタッドタイヤ表面でのスタッドの分布は、一様かつ周期的である。このようなタイヤが回転するとき、局所的圧力増加が、スタッドの１つがタイヤと舗装道路の間を通過したときに現在シグナチャに現れる。

上述の方法を適用することによって、スタッドのないタイヤを装着したホイールからスタッドタイヤを装着したホイールを区別することが可能である。このため、信号レベルは、前もって決定されたレベルと比較してモニタされる。信号レベルがずっと所定のレベルよりも上ならば、タイヤはスタッドつきである。

別法として、タイヤのスタッドによる信号を基準シグナチャへと組み込んでもよい。これによって、現在シグナチャと基準シグナチャの差は、低いレベルを示す。タイヤがスタッドつきでなければ、基準シグナチャは一致せず、基準シグナチャと現在シグナチャの差はかなり大きくなる。差のレベルが、スタッドなしのタイヤをスタッドタイヤから区別することを可能とする。さらに、信号レベルの孤立した増加によるパンクの検知を含む、上述の方法の後部分も適用可能である。

最後に、もう１つの別法として、現在シグナチャの周波数拡散スペクトラムを分析してもよい。フーリエ変換を行うことで、信号の周波数拡散を得ることができる。タイヤのスタッドは、狭い角度間隔で分散されているので、ホイールの１回転で得られる信号へのそれらの関与は周期的であり、周期は、２つのマーカ間の角度差およびタイヤ直径に基づく。そして前記周期性を有する関与の存在は、スタッドタイヤとスタッドなしタイヤを区別する手段として利用可能である。

Claims (8)

1. 自動車の少なくとも１つのホイールのタイヤの膨らみ状態を検知するための装置であって、
   前記タイヤの所定の膨らみ状態と基準の走行状態に対応した周期的信号からなる基準シグナチャを有するメモリ（１）と、
   前記タイヤの現在の膨らみ状態と現在の走行状態に対応した周期的信号からなる現在シグナチャを決定する手段（２）と、
   前記タイヤ内の圧力増加を検知するために、前記現在シグナチャを前記基準シグナチャと比較し、検知された圧力増加を閾値圧力増加と比較し、検知された圧力増加が前記閾値圧力増加を超える時に、タイヤ内のパンクが検知されたことを示す信号を出力可能な手段（３）と、
   回転部分と非回転部分とを有する速度センサ（４）と、を備え、
   速度センサ（４）は、前記回転部分に取付けられた角度マーカが前記非回転部分に接近するほど振幅レベルの大きい信号を出力し、前記角度マーカが前記非回転部分から離れるほど振幅レベルの小さい信号を出力し、
   現在シグナチャを決定する手段（２）は、速度センサ（４）から出力される信号に基づいて、前記現在シグナチャを決定し、
   前記現在シグナチャ及び前記基準シグナチャは、前記ホイールの１回転中に受取った信号に対応する、
   検知装置。
2. 現在シグナチャと基準シグナチャの間で比較を行うための手段（３）が、検知された圧力増加の場所に応じた角度マーカの角度位置を特定するためのデバイスを有する請求項１に記載の検知装置。
3. 自動車の少なくとも１つのホイールのタイヤの膨らみ状態を検知するための方法であって、
   前記タイヤの所定の膨らみ状態と基準の走行状態に対応した周期的信号からなる基準シグナチャを記憶し、
   前記タイヤの現在の膨らみ状態と現在の走行状態に対応した周期的信号からなる現在シグナチャを決定し、
   前記タイヤ内の圧力増加を判定するために、前記現在シグナチャと記憶された前記基準シグナチャとの差を判定し、
   判定された圧力増加を閾値圧力増加と比較し、
   判定された圧力増加が閾値圧力増加を超える時に、タイヤ内のパンクが検知されたことを示す信号を出力し、
   前記現在シグナチャは、回転部分と非回転部分とを有する速度センサ（４）から出力される信号に基づいて決定され、
   前記現在シグナチャ及び前記基準シグナチャは、前記ホイールの１回転中に受取った信号に対応し、
   速度センサ（４）から出力される信号の振幅レベルは、前記回転部分に取付けられた角度マーカが前記非回転部分に接近するほど増加し、前記角度マーカが前記非回転部分から離れるほど減少する、
   方法。
4. 基準シグナチャと現在シグナチャの差が、現在シグナチャと基準シグナチャの２点間の差を生じさせることによって割り出される請求項３記載の検知方法。
5. 現在シグナチャと記憶された基準シグナチャの差が、リアルタイムで割り出される請求項３又は４に記載の検知方法。
6. 車のタイヤすべてに適用され、現在シグナチャと記憶された基準シグナチャの差が、各タイヤについて個別に割り出される請求項３乃至５のいずれか１項に記載の検知方法。
7. 基準シグナチャと現在シグナチャの差に孤立した、時限的な増加が検知されると、パンク検知信号が伝達される請求項３乃至６のいずれか１項に記載の検知方法。
8. スタッドタイヤを装着した車に適用され、基準シグナチャがタイヤのスタッドの関与も含む請求項３乃至７のいずれか１項に記載の検知方法。

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