JPH05319041A - タイヤ空気圧検知装置 - Google Patents

タイヤ空気圧検知装置

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JPH05319041A
JPH05319041A JP16198392A JP16198392A JPH05319041A JP H05319041 A JPH05319041 A JP H05319041A JP 16198392 A JP16198392 A JP 16198392A JP 16198392 A JP16198392 A JP 16198392A JP H05319041 A JPH05319041 A JP H05319041A
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JP
Japan
Prior art keywords
tire
frequency
resonance frequency
wheel rotation
air pressure
Prior art date
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Pending
Application number
JP16198392A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiharu Naito
俊治 内藤
Takeyasu Taguchi
健康 田口
Hiromi Tokuda
▲ひろみ▼ 徳田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 単位時間当たりの車輪回転数に相当する周波
数の次数(整数倍)に現れるピークを抽出してタイヤ共振
周波数を求め、タイヤ空気圧の検知を行うタイヤ空気圧
検知装置を提供する。 【構成】 時間波形信号を帯域フィルタF1〜Fnに通過
させ(ステップ104-1〜n)、1〜n次の車輪回転数の
次数成分を含む周波数成分を抽出し平均振幅値を求める
(ステップ105-1〜n)。この平均振幅値が車輪回転数
の次数成分のゲインに相当するから、共振周波数領域を
算定し(ステップ106)、N0回算定された周波数領域
で共通する共振周波数帯△fKを算定する(ステップ10
9)。この共振周波数帯△fKと空気圧低下判定値fL
の大小比較を行い(ステップ110)、△fK≦fLであれ
ば空気圧が低下した旨の警告表示(ステップ111)を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両のタイヤの空気圧
を検知するタイヤ空気圧検知装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、タイヤの空気圧を検知する装
置として、各車輪の車輪速度を検出する車輪速度センサ
の検出信号に基づいて、車両のタイヤの空気圧を間接的
に検知する装置が提案されている。これはタイヤの空気
圧に応じてタイヤ半径が変化し、車輪速度が変化するこ
とを利用したものである。
【0003】
【発明は解決しようとする課題】しかしながら、検出対
象であるタイヤ半径は、摩耗等による個体差があった
り、旋回、制動、発進等の走行状態の影響を受けやす
い。さらに、近年普及が著しいラジアルタイヤは、タイ
ヤ空気圧の変化によるタイヤ半径の変形量が小さい(例
えば、タイヤの空気圧が1kg/cm低下したとき、
タイヤ半径の変形量は約1mmである)。このような理
由から、タイヤ半径の変形量からタイヤ空気圧の変化を
間接的に検知するものは、検知精度が充分に確保できな
いという問題がある。
【0004】そこで本願発明者らは上記問題に鑑み、ば
ね下の上下、前後又は左右方向の共振周波数fK(例え
ば、前後方向の振動であるタイヤとサスペンション連成
共振周波数)を抽出し、この共振周波数fKに基づく低下
偏差(f0−fK)と所定偏差△fを比較することによ
り、タイヤの空気圧の状態を検知する装置を発明し、こ
れを出願した(特願平3−294622号)。しかしな
がら、上記装置は共振周波数の抽出手段として周波数解
析(以下FFTという)を用いている。FFT解析は、多
くの積和演算を行う必要があり演算時間が長くなった
り、電子制御装置(以下ECUという)の容量が大きくな
るという問題点があり、共振周波数抽出の簡易手法の実
現が要請されている。本発明は上記に鑑みてなされたも
のであり、単位時間当たりの車輪回転数に相当する周波
数の次数(整数倍)に現れるピーク(以下車輪回転数の次
数成分という)を抽出し、これに基づいてタイヤ共振周
波数を求めタイヤ空気圧の検知を行うタイヤ空気圧検知
装置を提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明によるタイヤ空気圧検知装置は、車両の走行
時に、タイヤの振動周波数成分を含む信号を出力する出
力手段と、前記信号から単位時間当たりの車輪回転数の
次数成分を含む信号を抽出する抽出手段と、該抽出手段
により抽出された信号からタイヤの共振周波数を算定す
る算定手段と、算定された前記共振周波数を判定値と比
較して、前記タイヤの空気圧の状態を検知する検知手段
とを備えることを特徴とする。
【0006】
【作用】上記構成により、抽出した単位時間当たりの車
輪回転数の次数成分を含む信号からタイヤの共振周波数
を算定し、この共振周波数と判定値との比較によりタイ
ヤの空気圧の状態を検知する。
【0007】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図1はタイヤ空気圧検知装置の概略構成図である。車両
に装着される前後左右の4個のタイヤ1a〜1dに対応
してそれぞれ車輪速度センサが設置される。車輪速度セ
ンサは、磁性体よりなる歯車形状のパルサ2a〜2d及
びピックアップコイル3a〜3dにより構成される。パ
ルサ2a〜2dは、各タイヤ1a〜1dの回転車軸(図
示せず)に固定される。ピックアップコイル3a〜3d
は、パルサ2a〜2dと所定の間隔を置いて取り付けら
れ、パルサ2a〜2dの回転、即ち前記各タイヤ1a〜
1dの回転速度に応じた周期を有する交流信号を出力す
る。
【0008】ピックアップコイル3a〜3dから出力さ
れる交流信号は、ECU4に入力される。ECU4は、
CPU、波形成形回路、ROM、RAM等から構成さ
れ、所定のプログラムに従い入力される各種信号を処理
する。そして、その処理結果は表示部5に入力され、該
表示部5は運転者に対して各タイヤ1a〜1dの空気圧
の状態を報知する。報知態様は、各タイヤ1a〜1dの
空気圧の状態を格別に表示するようにしてもよく、また
1個の警告ランプにより、いずれか1個のタイヤの空気
圧が基準空気圧よりも低下したとき、前記警告ランプを
点灯して警告するようにしてもよい。
【0009】ここで、本実施例におけるタイヤ空気圧の
検知原理について説明する。先ず、タイヤの不均一性に
起因する力について説明する。タイヤは繊維、スチール
ワイヤ、ゴム等から成る複合材料製品であり、周上の部
分的な寸法変化、剛性変化及び非対称性等の大部分が手
作業で成形されるため不均一となり、製品精度が一般の
金属製品に比べて低い。このため、タイヤが転動する
と、前記不均一性のため回転車軸に周期的な力が作用す
る。
【0010】この力は、平滑な路面を走行しても、通常
の一般道を走行しても発生する。発明者らの詳細な検討
の結果、車輪速度センサの検出信号にはタイヤの振動周
波数成分とともに、図2及び図3に示すように前記タイ
ヤの不均一性に起因する周波数成分が含まれることが判
明した。図2は、車両が平滑な路面を走行した場合(ロ
ーラが平滑面であるシャシーローラ)の例を示し、図3
は車両がアスファルト舗装された路面を走行した例を示
す。図2及び図3に示すピーク値は前記タイヤの不均一
性に起因し、単位時間当たりの車輪回転数の次数(整数
倍)となる。この次数成分を1次,2次,・・・n次とした
場合の大きさについて以下に説明する。
【0011】一般的に、車両が走行中に路面からの力を
受け、タイヤが振動する場合のタイヤの振動周波数特性
(振動伝達特性と考えることもできる)は、図4に示した
ようになる。このタイヤの振動周波数特性は、タイヤの
不均一性に起因する車輪回転数の次数成分にも影響を与
える。このため、図5に示すように、各次数間の相対的
なゲイン(大きさ)は、車輪回転数の次数成分(周波
数)とタイヤの振動周波数特性で決定される。これは、
車輪回転数の次数成分の相対的ゲインが、その周波数に
対応するタイヤの振動特性と関係を持つためである。図
5のA,B,Cは路面の荒れ方(凹凸の程度)(A>B
>C)を表しており、いずれの場合でも、車輪回転数の
次数成分のゲインの相対的な大小関係は、タイヤの振動
特性により定まる。図6は、車速が前記図5の場合の倍
の状態を示す。この場合でも車輪回転数の次数成分のゲ
インの相対的な大小関係は、A′,B′,C′に示され
るようにタイヤの振動周波数特性の影響を直接受ける。
【0012】タイヤの空気圧が変化すると、タイヤゴム
部のばね定数も変化するため、上記した共振周波数が変
化する。例えば、図7に示すように、タイヤの空気圧が
低下すると、タイヤゴム部のばね定数も低下するので、
共振周波数が全体的に低周波側に移行する。従って、タ
イヤの振動周波数より、車両のばね下における上下方向
及び前後方向共振周波数(例えば、タイヤとサスペンシ
ョンの連成共振周波数)の少なくとも一方を抽出すれ
ば、この共振周波数に基づいてタイヤの空気圧の状態を
検知することができる。従って、タイヤの不均一性によ
り発生する車輪回転数の次数成分のゲイン(ピーク)を
観察すれば、ばね下のタイヤ共振周波数特性の概略形状
が推定可能となり、これに基づき、タイヤ空気圧の状態
が検知可能となる。
【0013】ここで、本実施例における検知原理の概要
につき、図8と図9を参照して説明する。この検知原理
は、ばね下共振点の概略位置をタイヤの不均一性による
ピーク値の位置で推定するものであるから、車輪回転数
の次数成分(周波数)の間隔がせまい比較的低車速状態
であると検知精度が向上する。ここで、車両が一般道路
を走行した場合検知できる車輪回転数の次数成分の大き
さは、その時の車速とばね下の共振状態(路面状態)に
より決定される。このため、図8に示すようにその時々
で変化して一定でない。しかし、車輪回転数の次数成分
間のゲインの相対的な大小関係はいずれの場合でも成立
する。
【0014】そこで、図9に示すようにその時々で検知
される共振周波数領域(その範囲に共振点が存在する周
波数帯)を所定の時間間隔で観察する。そして、この観
察時間内に於いて、検知回数が予め設定された回数に達
する共振周波数帯を、その時のばね下共振点と判定す
る。
【0015】上記考え方に基づいて、ECU4が実行す
る処理内容を図10のフローチャートに示す。尚、EC
U4は各車輪1a〜1dに対して同様の処理を行うた
め、図10のフローチャートは何れかの1車輪に対して
の処理のみを示している。このため、以後の説明では各
符号の添字は省略する。また、図10のフローチャート
は、特にタイヤの空気圧が基準値以下に低下したことを
検知し、運転者に対して警告を行う例について示す。そ
して、以下の信号処理は4個のタイヤ毎に独立して行
う。
【0016】イグニッションスイッチオンにより処理が
スタートすると、ステップ100でピックアップコイル
3から出力された交流信号を波形整形してパルス信号と
した後に、そのパルス間隔をその間の時間で除算するこ
とにより車輪速度VXを演算する。続くステップ101
で前記車輪速度VXに基づき車速vXを演算する。そし
て、ステップ102で車速vXを周波数変換し、これか
ら車輪回転数の次数成分の1次周波数を求め、その整数
倍でn次までの次数相当の周波数を求める。前記ステッ
プ100で演算された車輪速度VXは、予め設定された
時間(若しくはデータ数に達したとき)にECU4内の
RAMに取り込まれる。
【0017】ステップ104では、前記ステップ102
で求めた周波数からn個の帯域フィルタF1〜Fnのカッ
トオフ周波数を設定する。ステップ104-1〜ステップ
104-nで、時間波形信号をそれぞれ帯域フィルタF1
〜Fnに通過させ、1〜n次の車輪回転数の次数成分を
含む周波数成分を抽出する。ステップ105-1〜ステッ
プ105-nでは、帯域フィルタF1〜Fnを通過した時間
波形の平均振幅値を求める。これらの平均振幅値が車輪
回転数の次数成分のゲインに相当することから、ステッ
プ106で共振周波数領域を算定する。
【0018】続くステップ107では共振周波数領域の
算定回数を積算する。ステップ108で、この算定回数
Nが予め設定された所定回数N0以上に達した場合に
は、ステップ109へ進んでN0回算定された周波数領
域で共通している共振周波数帯△fKを算定する。この
共振周波数帯△fKと空気圧低下判定値fLとの大小比較
をステップ110で行い、△fK≦fLであればステップ
111へ進んで検知対象のタイヤの空気圧が低下した旨
の警告を表示部5に表示する。尚、前記ステップ108
で共振周波数領域の算定回数の積算値がN0回に達しな
いとき、若しくはステップ110で△fK>fLのとき
は、前記ステップ100以下の処理を繰り返す。
【0019】前記実施例は、帯域フィルタ通過後の平均
振幅値により車輪回転数の次数成分のゲインを算定した
が、複数の帯域フィルタのかわりにFFTを用いてもよ
い。図11に示すようにステップ203でFFT演算を
行い、その演算結果によりステップ204で各車輪回転
数の次数成分のゲインを算定する。ステップ203の前
までは前記実施例のステップ100〜102と、ステッ
プ204より後の処理は、前記実施例のステップ106
以下の処理と同様である。
【0020】
【発明の効果】本発明は上記構成を有し、抽出した単位
時間当たりの車輪回転数の次数成分を含む信号からタイ
ヤの共振周波数を算定し、この共振周波数と判定値との
比較によりタイヤの空気圧の状態を検知するようにした
もので、共振周波数の算定が容易となりタイヤ空気圧の
検知が迅速にできるとともに、容量の大きなECUを必
要としない等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るタイヤ空気圧検知装置の概略構成
図である。
【図2】平滑な路面を走行した場合の車輪速度センサの
出力波形図である。
【図3】アスファルト舗装路面を走行した場合の車輪速
度センサの出力波形図である。
【図4】走行時のタイヤの振動周波数特性を示した図で
ある。
【図5】タイヤの振動周波数特性と車輪回転数の次数成
分のゲインとの関係を示した特性図である。
【図6】図5の場合よりも2倍の車速出走行した時のタ
イヤの振動周波数特性と車輪回転数の次数成分のゲイン
との関係を示した特性図である。
【図7】タイヤ空気圧の検知原理を示す説明図である。
【図8】タイヤ共振周波数特性と車輪回転数の次数成分
のゲインとの関係を示す特性図である。
【図9】共振周波数算定原理を示す説明図である。
【図10】ECUの処理内容を示すフローチャートであ
る。
【図11】ECUの他の処理内容の一部を示すフローチ
ャートである。
【符号の説明】
1a〜1d...タイヤ 2a〜2d...パルサ 3a〜3d...ピックアップコイル 4...ECU(電子制御装置) 5...表示部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両の走行時に、タイヤの振動周波数成
    分を含む信号を出力する出力手段と、前記信号から単位
    時間当たりの車輪回転数の次数成分を含む信号を抽出す
    る抽出手段と、該抽出手段により抽出された信号からタ
    イヤの共振周波数を算定する算定手段と、算定された前
    記共振周波数を判定値と比較して、前記タイヤの空気圧
    の状態を検知する検知手段とを備えることを特徴とする
    タイヤ空気圧検知装置。
JP16198392A 1992-05-27 1992-05-27 タイヤ空気圧検知装置 Pending JPH05319041A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5596141A (en) * 1994-08-04 1997-01-21 Nippondenso Co., Ltd. Tire resonance frequency detecting system having inter-wheel noise elimination and method for the same
US6965304B2 (en) 2001-02-26 2005-11-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Tire information obtaining device, method for obtaining tire information and tire information obtaining program
JP2007139694A (ja) * 2005-11-22 2007-06-07 Bridgestone Corp 回転体の異常検知装置及び方法
KR101028836B1 (ko) * 2008-11-10 2011-04-12 현대모비스 주식회사 Saw방식 tpms센서의 측정 정밀도를 극대화하는 방법

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JP2007139694A (ja) * 2005-11-22 2007-06-07 Bridgestone Corp 回転体の異常検知装置及び方法
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