WO2015076200A1 - 自動車用タイヤの空気圧低下検知装置 - Google Patents

自動車用タイヤの空気圧低下検知装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2015076200A1
WO2015076200A1 PCT/JP2014/080204 JP2014080204W WO2015076200A1 WO 2015076200 A1 WO2015076200 A1 WO 2015076200A1 JP 2014080204 W JP2014080204 W JP 2014080204W WO 2015076200 A1 WO2015076200 A1 WO 2015076200A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
air pressure
tire
rotation
detecting
decrease
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2014/080204
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
高橋亨
西川健太郎
福島靖之
正木信男
若尾泰通
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.)
NTN Corp
Bridgestone Corp
Original Assignee
NTN Corp
Bridgestone Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NTN Corp, Bridgestone Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
Publication of WO2015076200A1 publication Critical patent/WO2015076200A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/06Signalling devices actuated by deformation of the tyre, e.g. tyre mounted deformation sensors or indirect determination of tyre deformation based on wheel speed, wheel-centre to ground distance or inclination of wheel axle
    • B60C23/061Signalling devices actuated by deformation of the tyre, e.g. tyre mounted deformation sensors or indirect determination of tyre deformation based on wheel speed, wheel-centre to ground distance or inclination of wheel axle by monitoring wheel speed
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00Testing of vehicles
    • G01M17/007Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G01M17/02Tyres
    • G01M17/025Tyres using infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations

Definitions

  • the present invention relates to an automobile tire pressure drop detection device that detects the pressure state of an automobile tire while the vehicle is running and informs the driver of a safety warning or a tire pressure state.
  • Patent Document 1 proposes a method of detecting a decrease in the internal pressure of a tire by relatively comparing the wheel speeds of the tires mounted on each wheel of the vehicle.
  • Patent Document 2 proposes a method for determining a tire condition by performing frequency analysis on the output of a wheel speed sensor and calculating a contact length obtained by removing a vehicle speed component from a high frequency component.
  • Patent Document 3 when the resonance frequency that is the tire pressure evaluation value is obtained, it is stored separately for each wheel speed, outside air temperature, and road type, and the resonance frequency obtained under the same conditions as before A method for determining a decrease in tire air pressure by comparison is presented.
  • Patent Document 4 proposes a high-resolution rotation detection device provided with a function of multiplying a signal by attaching a rotation detection device to a wheel bearing of an automobile.
  • Patent Document 5 proposes a rotation detection device capable of detecting an absolute angle by attaching a rotation detection device to a wheel bearing of an automobile.
  • Patent Document 6 presents a method for estimating a slip ratio and the like from a tire rotation sensor signal, and also presents a method for detecting the rotation synchronization component by averaging the rotation signal of the tire over several rotations.
  • TPMS Transire Pressure Monitoring System
  • the TPMS is made redundant without detecting so much cost and detecting the tire pressure state. ing.
  • tire pressure is automatically detected to alert the driver. desired.
  • the object of the present invention is to detect the air pressure state of the tire from the signal of the rotation sensor of the running wheel, it is not necessary to provide a special sensor on the rotation side member, without significantly increasing the cost,
  • An object of the present invention is to provide an automobile tire pressure drop detection device that can be mounted on a vehicle.
  • An apparatus for detecting a decrease in air pressure of an automobile tire is based on a rotation sensor 2 that detects the rotation of a wheel 1 and a rotation signal detected by the rotation sensor 2 so as to measure the speed of the automobile.
  • an air pressure state determination unit 4 that estimates the air pressure state of the tire 1a and outputs air pressure information.
  • variation of the rotational speed synchronized with rotation arises when the tire 1a rolls on the road surface.
  • the rotation sensor 2 is installed on a wheel bearing 30 or a drive shaft, and detects the rotation of the wheel 1.
  • the signal processing unit 3 uses the rotation signal detected by the rotation sensor 2 to extract a rotational speed fluctuation pattern synchronized with the rotation of the tire 1a that changes as described above during traveling.
  • the air pressure state determination unit 4 obtains a cross-correlation pattern between the rotational speed fluctuation pattern thus obtained and the reference rotational speed fluctuation pattern, and based on this cross-correlation pattern or the reference rotational speed fluctuation pattern.
  • the air pressure state of the tire 1a is estimated and the air pressure information is output based on the comparison between the autocorrelation pattern and the extracted autocorrelation pattern of the rotational speed fluctuation pattern. Since the air pressure state of the tire 1a can be detected during traveling using the signal acquired from the rotation sensor 2, it is not necessary to provide a special sensor. Therefore, the air pressure drop detection function of the tire 1a can be mounted on the vehicle without significantly increasing the cost.
  • the air pressure drop detection function can be mounted on the vehicle.
  • a filter process is performed by a low-pass filter (LPF) or a high-pass filter (HPF), and the tire is generated from the rotation signal as the rotation speed data. You may make it extract the component resulting from the tread pattern of 1a.
  • LPF low-pass filter
  • HPF high-pass filter
  • the air pressure state determination unit may estimate a tire air pressure state based on a peak value of the cross-correlation pattern.
  • the air pressure state determination unit 4 may estimate the air pressure state of the tire 1a based on the phase ⁇ of the cross-correlation pattern.
  • the cross-correlation pattern changes depending on the air pressure, and the peak value and the phase ⁇ of the peak position also change. Based on the peak value or the phase ⁇ of the cross-correlation pattern, the air pressure state of the tire 1a can be easily estimated.
  • the signal processing unit 3 subjects the rotation speed fluctuation pattern synchronized with the rotation to a rotation signal over a plurality of rotations of the rotation sensor 2 by performing an averaging process or an integration process synchronized with the rotation, You may get it.
  • the rotation signal data for one rotation is affected by road surface irregularities, etc., but the rotation signal for a period of a certain number of rotations is collected and averaged or integrated to extract an arbitrary rotation speed fluctuation pattern.
  • the influence of road surface unevenness is eliminated.
  • the rotation synchronization component is integrated or averaged and extracted, a very slight fluctuation in the rotation speed can be detected, so that the information on the air pressure of the tire 1a can be detected and notified with high accuracy.
  • the signal processing unit 3 may perform the process of extracting the fluctuation of the rotational speed synchronized with the rotation in a traveling speed range selected from one or more set traveling speed ranges. . Since the occurrence state of the rotational speed changes depending on the state of the tire 1a, it is affected by the traveling speed. That is, the rotational speed fluctuation component exhibits frequency characteristics due to the transmission characteristics of the tire 1a, and its phase and amplitude vary depending on the traveling speed. Therefore, when extracting the rotational speed variation pattern, it is desirable to process using a signal in a state where the rotational speed is in a specific range.
  • the signal processing unit 3 performs the extraction process for each of a plurality of travel speed ranges, and the air pressure state determination unit 4 performs an air pressure state estimation process for each speed range data, From the results of the plurality of estimation processes, the air pressure of the tire 1a may be indicated in three stages: normal, air pressure drop, and abnormality.
  • the normal pressure is equal to or higher than the first air pressure threshold value and indicates a normal tire pressure.
  • the air pressure drop is lower than the first air pressure threshold, but above the second air pressure threshold and not so low as to require immediate air filling, but indicates an air pressure at which air filling is desirable. .
  • An anomaly indicates an air pressure below the second air pressure threshold and low enough to require immediate air filling.
  • the rotation sensor 2 includes a magnetic sensor 2b and a magnetic encoder 2a having a detected pole detected by the magnetic sensor 2b or a pulsar gear, and outputs fluctuations in magnetic strength due to rotation as an analog signal. It is good also as a structure. If an analog signal output with rotation is analyzed, fluctuations in the rotation speed can be extracted from the distortion of the waveform included in the signal, so that the same processing as in the case of pulse output is possible.
  • the magnetic sensor 2b is preferably a magnetic sensor as the rotation sensor 2 installed in an environment that is more resistant to temperature changes and dirt than the optical sensor and is easily contaminated.
  • the rotation sensor 2 outputs a magnetic encoder 2a or a pulser gear having a magnetic sensor 2b and a detected pole detected by the magnetic sensor 2b, and a rotation pulse for multiplying a detection signal of the magnetic sensor 2b.
  • the structure provided with the multiplication circuit 2ca may be sufficient.
  • a rotation sensor 2 mounted on the wheel 1 having sufficient detection accuracy and sufficient spatial resolution is used. It is desirable.
  • the rotation sensor 2 that combines the magnetic encoder 2a or the pulser gear and the magnetic sensor 2b as described above, and multiplies the detected magnetic field signal to increase the resolution is resistant to inferior environments such as temperature changes and dirt, and performs, for example, one rotation. Since it has a rotational resolution of 100 pulses or more, it is suitable for this application.
  • the rotational fluctuation component in the low-speed running state can be detected with high resolution, and the detection accuracy of the change in the air pressure of the tire 1a is increased.
  • an air pressure estimation result utilization means 17 for informing the driver or changing the vehicle control state based on the air pressure state information of the tire estimated by the air pressure state determination unit 4.
  • the tire air pressure estimation result utilization means 17 is provided, for example, in the computer 16 of the vehicle that is higher than the air pressure state determination unit 4.
  • the tire pressure estimation result utilization means 17 has one of the following functions.
  • the air pressure estimation result utilizing means 17 may be configured to cause the notifying means 19 provided in the driver's seat to notify the air pressure state information of the tire 1a estimated by the air pressure state determining unit 4.
  • the notification means 19 is, for example, an image display device 19b such as a liquid crystal display device provided on the console of the driver's seat or a display lamp 19a such as a warning lamp. A warning lamp is lit according to the air pressure state to prompt the driver to check, adjust and check the air pressure.
  • the air pressure estimation result utilization means 17 changes the control parameter of the vehicle control computer such as the vehicle control ECU 22 based on the air pressure state information of the tire 1a estimated by the air pressure state determination unit 4, and according to the capability of the tire 1a. It is good also as a structure which performs the defined safety control.
  • parameters of the safety control system 22a such as vehicle attitude control may be changed according to the detected air pressure state information of the tire 1a, and the safety control system 22a may be adjusted in consideration of the ability of the tire 1a.
  • vehicle control in consideration of the ability of the tire 1a is possible, appropriate driving assistance and safety control can be performed according to the traveling conditions, and traffic accidents can be prevented.
  • the air pressure estimation result utilization means 17 is determined based on the air pressure state information of the tire 1 a estimated by the air pressure state determination unit 4 and the driving weather obtained from the weather information obtaining means 25. It is good also as a structure which issues a warning at the time of the weather. Depending on the estimated air pressure of the tire 1a, a warning is not issued when the weather is fine, but a warning is issued during rainy weather when slipping is likely to occur. You can also call attention.
  • the air pressure estimation result utilization means 17 is mounted on the vehicle when a decrease in air pressure of a predetermined value or more is confirmed within a predetermined time based on the air pressure state estimated by the air pressure state determination unit 4.
  • the computer 16 may be configured to have a function of transmitting tire pressure information via a communication line 18 to a terminal of a predetermined sales office where vehicle inspection or tire replacement is possible.
  • an abnormality such as puncture has occurred in the tire 1a.
  • information is transmitted through the communication line 18 of the vehicle at the same time as the notification by the display lamp 19a serving as a warning lamp, and the inspection is performed through the sales office 20 such as a vehicle dealer or a service store as necessary. ⁇ Encourage exchanges. Thereby, inventory check of the tire 1a etc. in the sales office 20 is performed at an early stage, and prompt and appropriate inspection and replacement can be expected.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a conceptual configuration of an automotive tire pressure drop detection device according to a first embodiment of the present invention. It is a block diagram which shows the conceptual structure of the signal processing unit of the same air pressure fall detection apparatus. It is a block diagram which shows the conceptual structure of the air pressure state judgment unit of the same air pressure fall detection apparatus.
  • FIG. 19B is a perspective view of the rotation sensor of FIG. 19A. It is sectional drawing which shows the 2nd example of the rotation sensor which the air pressure fall detection apparatus of the tire uses.
  • FIG. 20B is a perspective view of the rotation sensor of FIG. 20A. It is a block diagram which shows an example of the multiplication circuit in a rotation sensor. It is explanatory drawing of the magnetic sensor using the same multiplication circuit. It is composition explanatory drawing which shows the example of the absolute angle rotation sensor used as the rotation sensor.
  • (A)-(E) are explanatory drawings of the magnetic pole arrangement and detection signals of the rotation sensor.
  • (A)-(E) are explanatory drawings of a magnetic pole arrangement and detection signal processing example of the same rotation sensor.
  • an automobile tire air pressure drop detecting device 5 is a rotation sensor 2 for detecting the rotational speed of a wheel 1 having a tire 1a to be subjected to air pressure drop detection, and is a wheel bearing or drive. It has a rotation sensor 2 installed on a shaft outer ring or the like and a signal processing unit 3 for processing an output rotation signal.
  • the tire pressure drop detection device 5 also has a pneumatic state determination unit 4 that estimates the pneumatic state of the tire 1 a using the output of the signal processing unit 3.
  • the signal processing unit 3 is a means for extracting the fluctuation of the rotation speed synchronized with the rotation from the rotation signal detected by the rotation sensor 3 and extracting the rotation speed fluctuation pattern synchronized with the rotation from the extracted fluctuation of the rotation speed.
  • the air pressure of the tire 1a changes, the shape and area of the ground contact surface of the tire and the position where the tire 1a steps on the road surface change, so the rotational speed variation pattern changes. This is detected by the air pressure state determination unit 4 and information on the air pressure state of the tire 1a is output.
  • the signal processing unit 3 and the air pressure state determination unit 4 constitute an air pressure drop detecting device main body 15.
  • the air pressure decrease detection device main body 15 may be an independent ECU, or may be provided as a part of the ECU that controls the entire vehicle.
  • FIGS. 13 to 18 illustrate wheel bearings with rotation sensors, which will be described later.
  • FIG. 2 shows a conceptual configuration of the signal processing unit 3.
  • the rotational speed of the running wheel 1 is measured by the rotational speed discriminating unit 5a using the rotational signal detected by the rotational sensor 2, and the fluctuation of the rotational speed synchronized with the rotation of the wheel 1, that is, one revolution.
  • the rotation fluctuation pattern for each rotation is extracted by the rotation fluctuation pattern extraction unit 6.
  • a detection target such as a magnetic encoder used for the rotation sensor 2 includes a pitch error due to manufacturing variations. Therefore, the rotation speed fluctuation pattern in the normal state in the initial state is stored in the reference speed pattern storage unit 7 as the reference speed pattern P0, and a minute error component superimposed on the rotation signal of the rotation sensor 2 is corrected for error. The correction is performed by the unit 8.
  • filter processing is performed by a low-pass filter (LPF) or a high-pass filter (HPF) (both not shown), Components derived from the shape and tread pattern of the tire 1a are extracted.
  • LPF low-pass filter
  • HPF high-pass filter
  • rotation signals for a period of a certain number of rotations are collected and averaged or integrated to extract an arbitrary rotation speed fluctuation pattern.
  • the rotation synchronization component is averaged and detected from the rotation signal of the wheel 1 over several rotations.
  • the extraction of the rotation variation pattern will be described. Since the occurrence state of the rotational speed changes depending on the state of the tire 1a, it is affected by the traveling speed. That is, the rotational speed fluctuation component exhibits frequency characteristics due to the transmission characteristics of the tire 1a, and its phase and amplitude vary depending on the traveling speed. Therefore, when extracting the rotational speed variation pattern, it is desirable to perform processing using a signal in a state where the rotational speed is in a specific range.
  • the signal processing unit 3 is provided with a rotational speed discriminating unit 5a, so A speed discrimination function is provided.
  • the rotational speed fluctuation patterns are classified by a plurality of rotational speed regions (rotational speed levels). That is, a configuration is adopted in which a rotational speed variation pattern is extracted for each rotational speed region, the air pressure state of the tire 1a is determined in each region, and a comprehensive determination is made from the result.
  • a rotational speed variation pattern is extracted for each rotational speed region, the air pressure state of the tire 1a is determined in each region, and a comprehensive determination is made from the result.
  • the rotation sensor 2 is composed of a magnetic encoder 2a and a magnetic sensor 2b, and the magnetic encoder 2a has N and S magnetic poles 2aa which are detected portions alternately. It is applied when it is a sensor.
  • the rotation sensor 2 will be specifically described later.
  • the output of the rotation sensor 2 is rotated by the rotation speed of the detected portion (the magnetic pole 2aa or the individual teeth of the detection gear) or the required time for the rotation of the tire for one rotation of the tire.
  • An averaging unit 6a of the fluctuation pattern extraction unit 6 averages and a rotation speed fluctuation pattern that becomes tire characteristics is obtained by the extraction unit 6b. Not only taking a simple average but also taking a weighted average that puts more weight on the previous value than the past value, you can always get the latest tire characteristics and follow the tire characteristics over time .
  • the passing speed or the passing time of the detected portion (the individual teeth of the magnetic pole 2aa or the detection gear) for a plurality of rotations.
  • the rotational speed fluctuation pattern which is the tire characteristic shown in FIG. 6B is obtained.
  • the vertical axis represents the passing speed or the time required for passing through each detected part
  • the horizontal axis represents the time (corresponding to each detected part).
  • the air pressure state determination unit 4 registers the rotation speed fluctuation pattern (Pref) in a normal state (initial state) in the reference pattern storage unit 13 as a reference pattern, and detects the detected rotation speed fluctuation. Comparison with pattern (Pobs), auto-correlation pattern (Pcorr1) of detected rotational speed fluctuation pattern (Pref), detected rotational speed fluctuation pattern (Pobs) and reference rotational speed fluctuation pattern (Pref) The air pressure drop is determined from the comparison with the cross-correlation pattern (Pcorr2) of the “reference pattern”.
  • a reference value may be provided for the rotation sensor 2 to detect a correlation value or a cross-correlation pattern between the rotation speed fluctuation pattern and the reference speed pattern during traveling with the rotation phase matched.
  • the rotation sensor 2 having a Z-phase signal zero-phase signal
  • a resolver or other absolute angle sensor may be used.
  • the correlation value CV between the reference pattern (Pref) and the detected rotational speed fluctuation pattern (Pobs) is smaller than an appropriately set threshold value, it may be determined that the air pressure has decreased. At this time, the air pressure decrease degree is estimated according to the magnitude of the difference between the correlation value CV and the set threshold value.
  • the air pressure decreases. You may judge. At this time, the degree of air pressure drop is estimated according to the magnitude of the phase difference ⁇ .
  • the correlation value between the autocorrelation pattern (Pcorr1) of the reference pattern and the autocorrelation pattern (Pcorr3) of the detected rotational speed fluctuation pattern is smaller than the set threshold value, it is determined that the air pressure has decreased. May be.
  • a rotation variation pattern when the air pressure is normal may be stored in the reference pattern.
  • a change from the reference state including information such as an inherent error pattern of the rotation sensor 2 and an unbalance of the tire 1a may be stored. Can be detected, and the detection sensitivity can be further increased.
  • the reference pattern changes when the tire 1a or the wheel is replaced, the reference pattern is updated.
  • This state is a state in which it is determined that the tire type is different, so if the state suddenly changes during traveling, puncture is suspected, otherwise puncture or tire replacement has been performed, etc.
  • determination and processing are performed by the air pressure estimation result utilization means 17 described later together with FIG.
  • the rotation sensor 2 mounted on the wheel 1 has sufficient detection accuracy and sufficient spatial resolution. desirable. For example, at least 0.5% of the rotational speed fluctuation can be detected and the number of pulses per rotation is 40 or more. In order to acquire sufficient data at the time of low-speed rotation including a higher-order rotation fluctuation component, it is desirable to further increase the resolution of the rotation sensor 2. Considering the structure such as the block size of the tire 1a, it is desirable that the number of output pulses per rotation of the rotation sensor 2 be at least 100 or more so as to ensure a resolution with a contact length of about 20 mm.
  • the output of the rotation sensor 2 is not necessarily a pulse output, and may be an analog signal. If an analog signal output with rotation is analyzed, fluctuations in the rotation speed can be extracted from the distortion of the waveform included in the signal, so that the same processing as in the case of pulse output is possible. In particular, when the resolution (multiplication capability) of the rotation pulse is low, it is desirable to execute signal processing with high resolution by actively using analog signals.
  • FIGS. 9A and 9B show the comparison results with the rotational speed fluctuation patterns of 0.20 MPa and 0.14 MPa, respectively, with the air pressure of 0.23 MPa as a reference. It can be seen that the phase of the rotational speed fluctuation pattern changes due to the difference in air pressure.
  • 10 (a) and 10 (b) show cross-correlation patterns based on 0.23 MPa.
  • 10A shows a cross-correlation pattern of 0.20 MPa based on 0.23 MPa3
  • FIG. 10B shows a cross-correlation pattern of 0.14 MPa based on 0.23 MPa.
  • the cross-correlation pattern differs depending on the air pressure.
  • the phase of the peak position in the cross-correlation pattern of 0.14 MPa is different from the phase of the peak position in the cross-correlation pattern of 0.20 MPa.
  • FIG. 11 shows a schematic diagram of changes in correlation value CV and phase difference ⁇ due to the difference in air pressure created from these test data.
  • the response to the change in the rotational speed pattern will be described. Since the occurrence state of the rotational speed changes depending on the state of the tire 1a, it is affected by the traveling speed.
  • the portions within the elliptical dotted lines of the waveforms shown in FIGS. 12 (a) to 12 (c) are the speed fluctuation waveforms observed at the rotational position where the rotational fluctuation occurs, as shown in (a) to (c).
  • the waveform changes according to the running speed. That is, the rotational speed fluctuation component exhibits frequency characteristics due to the transmission characteristics of the tire 1a, and its phase and amplitude vary depending on the traveling speed.
  • the rotational speed selector 5a is provided in the signal processing unit 3 (FIG. 2). By providing, a function for discriminating the rotational speed is provided.
  • the rotational speed variation pattern is classified by a plurality of rotational speed regions (rotational speed levels). That is, a reference rotational speed fluctuation pattern as a comparison target is prepared for each rotational speed region, and the air pressure state is determined in each region, and comprehensive determination is made based on the result.
  • a reference rotational speed fluctuation pattern as a comparison target is prepared for each rotational speed region, and the air pressure state is determined in each region, and comprehensive determination is made based on the result.
  • a method of using the detected information on the decrease in air pressure of the tire 1a will be described with reference to FIG.
  • the air pressure state determination unit 4 (FIG. 3) of the air pressure lowering device main body 15
  • the air pressure for notifying the driver or changing the vehicle control state based on the information on the air pressure state of the tire 1a estimated by the air pressure state determination unit 4 (FIG. 3) of the air pressure lowering device main body 15, the air pressure for notifying the driver or changing the vehicle control state.
  • An estimation result utilization means 17 is provided.
  • the air pressure estimation result utilization means 17 is provided in the computer 16 of the vehicle that is higher than the air pressure state determination unit 4, for example.
  • the tire pressure state determination unit 4 has, for example, one of the following functions.
  • the detected tire air pressure state is transmitted from the air pressure state determining unit 4 of the air pressure lowering device main body 15 to the host computer 16 of the vehicle, and the air pressure estimation result using means 17 provided in the host computer 16 or the like changes the air pressure state.
  • the notification means 19 is notified.
  • the notification means 19 is, for example, a display lamp 19a such as a driver's seat warning lamp or an image display device 19b such as a liquid crystal display device. These indicator lamps 19a such as warning lamps are turned on to display a caution on the image display device 19b, prompting the driver to check, adjust and check the air pressure.
  • the air pressure estimation result utilization means 17 further transmits information to a terminal of a sales office 20 such as a vehicle dealer or a service store through the vehicle communication line 18 when a decrease in air pressure of a certain level or more is confirmed within a set fixed time. If necessary, adjustment and inspection are promoted through the sales office 20 such as the service store.
  • a sales office 20 such as a vehicle dealer or a service store
  • an abnormality such as puncture has occurred in the tire 1a.
  • information is transmitted through the communication line 18 of the vehicle at the same time as the notification by the display lamp 19a serving as a warning lamp, and the inspection is performed through the sales office 20 such as a vehicle dealer or a service store as necessary. ⁇ Encourage exchanges. Thereby, inventory check of the tire 1a etc. in the sales office 20 is performed at an early stage, and prompt and appropriate inspection and replacement can be expected.
  • the air pressure estimation result utilization means 17 gives a warning at the time of a predetermined weather based on the air pressure state information of the tire 1a estimated by the air pressure state determination unit 4 and the driving weather obtained from the weather information acquisition means 25. You may make it emit. For example, depending on the detected air pressure state, a warning is not issued in fine weather but a warning is issued during driving in rainy weather. . If it is determined that the state is particularly dangerous, a function of automatically limiting the traveling speed may be provided.
  • the weather information acquisition means 25 is a means for obtaining information from a radio, television, or other weather information communication means mounted on the vehicle, or a sensor (not shown) for detecting the weather.
  • the parameters of the safety control system 22a such as the vehicle attitude control provided in the vehicle control computer such as the vehicle control ECU 22 that controls the operation of the vehicle are changed according to the detected air pressure state, and the performance of the tire 1a is reduced.
  • the safety control system 22a may be adjusted so as to perform safety control determined in consideration.
  • the air pressure state of the tire 1a can be detected from the signal of the rotation sensor 2 of the running wheel 1a, it is not necessary to provide a special sensor on the rotation side member. Therefore, it can be mounted on a vehicle without significantly increasing the cost.
  • In the past, there was a possibility that the air pressure drop could be overlooked or could not be checked due to visual inspection or inspection using a dedicated measuring instrument, but since it was detected using the rotation sensor 2 of the vehicle, an appropriate warning was sent Can promote safety confirmation and realize preventive safety.
  • the vehicle can issue a warning by the detection signal, so that it is possible to perform a driving operation such as reducing the speed.
  • a driving operation such as reducing the speed.
  • Vehicle control that takes air pressure into consideration is possible, so appropriate driving assistance and safety control can be performed according to driving conditions.
  • - Compared with a decrease in the average value (dynamic radius) of the rotation speed, a decrease in air pressure can be estimated and warned more accurately.
  • -By integrating or averaging the rotation synchronization components and extracting them very slight fluctuations in the rotation speed can be detected, so that a decrease in the air pressure of the tire 1a can be accurately detected and notified.
  • -By combining with the rotation sensor 2 having a higher resolution the rotational fluctuation component in the low-speed traveling state can be detected with a high resolution, and the detection accuracy of the air pressure state is increased.
  • detection of wheels from the rotational speed fluctuation pattern may include tire wear detection, tire abnormal state detection, tire type determination, etc.
  • the information extraction process is a deviation / deviation amount from the stored initial state (basic state).
  • the phenomenon to be detected is a shift that occurs in a similar manner from the basic state.
  • the rotation sensor 2 is a radial type magnetic type, and includes an annular magnetic encoder 2a that is a target, and a magnetic sensor 2b that faces the outer peripheral surface of the magnetic encoder 2a and detects the magnetism of the magnetic encoder 2a. .
  • the magnetic encoder 2a has N and S magnetic poles 2aa alternately, and outputs a sine wave rotation signal from the magnetic sensor 2b. This sinusoidal rotation signal is shaped into a rectangle by the signal processing means 2c and output as a rectangular wave pulse signal.
  • the signal processing means 2c may have a multiplication circuit 2ca, and in that case, outputs a multiplied high-resolution rotation signal.
  • the magnetic encoder 2a may include a magnetic pole 2ab for detecting the Z phase (zero phase) in one place on the circumference, aligned in the axial direction with the magnetic pole 2aa.
  • the magnetic sensor 2b In addition to the sensor unit 2ba for detecting the N and S alternating magnetic poles 2aa, a sensor unit 2bb for detecting the magnetic pole 2ab for detecting the Z phase is provided. This sensor unit 2bb outputs a Z-phase (zero-phase) signal once in one rotation.
  • the rotation sensor 2 is an axial magnetic type, and an annular magnetic encoder 2a and a magnetic sensor 2b face each other in the axial direction.
  • the magnetic encoder 2a is attached to a flange portion of a sensor attachment ring 2d having an L-shaped cross section.
  • Other configurations are the same as the radial type rotation sensor 2 shown in FIGS. 19A and 19B.
  • the radial type rotation sensor 2 may also be provided with a zero-phase magnetic pole and sensor unit, and a multiplier circuit, as described above.
  • FIGS. 20A and 20B all show a rotation sensor 2 having a magnetic encoder 2a.
  • the rotation sensor 2 is a so-called pulsar ring (not shown) whose target is made of a gear-type magnetic material, so-called. It may be a detection gear. In that case, the magnetic sensor detects the teeth of the pulsar ring and outputs a rotation signal.
  • the magnetic rotation sensor 2 using the magnetic encoder 2a and the gear-type pulsar ring is resistant to inferior environments such as temperature changes and dirt. In the case of the magnetic type, it is difficult to provide the magnetic poles more finely than in the optical type. However, if the multiplication circuit 2ca is provided, a rotation signal having a resolution necessary for detecting the rotation speed fluctuation pattern can be obtained.
  • FIG. 21 shows an example of the multiplier circuit 2ca.
  • the multiplication circuit 2ca has a phase difference of 90 degrees ( ⁇ / 4) when the pitch ⁇ of one magnetic pole pair of the magnetic encoder 2ba is one period as shown in FIG.
  • the multiplication circuit 2ca includes a signal generation means 41, a fan detection means 42, a multiplexer means 43, and a fine interpolation means 44.
  • the signal generating means 41 has the same amplitude A0 and the same average value C0 from the two-phase signals sin ⁇ and cos ⁇ which are the outputs of the magnetic sensor elements 2baa and 2bab of the magnetic sensor 2b, and m is n or less.
  • Is a means for generating 2 m ⁇ 1 signals si that are successively shifted in phase by 2 ⁇ / 2 m ⁇ 1 from each other, where i is a positive integer of 1 to 2 m ⁇ 1 .
  • the sector detection means 42 generates m digital signals bn-m + 1, bn-m + 2, ..., bn-1, bnb encoded to define 2m equal sector Pi ⁇ ⁇ ⁇ . This is means for detecting 2m sector Pi delimited by 2m-1 signals si.
  • the multiplexer means 43 is controlled by the m digital signals bn-m + 1, bn-m + 2,..., Bn-1, bn generated from the sector detecting means 42, and is generated from the signal generating means 41.
  • 2m-1 of the above-mentioned signals si are processed, and the amplitude is constituted by a portion of the series of 2m-1 of the signals si between the average value C0 and the first threshold value L1.
  • the fine interpolation means 44 is coded to subdivide each of the 2 m sectors Pi at an angle 2 ⁇ / 2 m into 2 nm identical subsectors at an angle 2 ⁇ / 2n to obtain the desired resolution.
  • the (n ⁇ m) digital signals b1, b2,..., Bn-m ⁇ 1, bn-m (here b1, b2,..., B8, b9) are multiplied by rotation pulses.
  • FIG. 23, FIG. 24 (A) to (E) and FIG. 25 (A) to (E) show an example in which the rotation sensor 2 is an absolute angle detection type.
  • the magnetic encoder 2a is provided with two magnetic pole rows 2aA and 2aB, the number of magnetic pole pairs of one magnetic pole row 2aA is P, and the number of magnetic pole pairs of the other magnetic pole row 2aB is P + n. Therefore, there is a phase difference of n magnetic pole pairs per rotation between the magnetic pole arrays 2aA and 2aB, and the phases of the detection signals of the magnetic sensors 2ba and 2bb corresponding to these magnetic pole arrays 2aA and 2aB are Each time it rotates 360 / n degrees, it matches.
  • the phase difference detection means 2cb constituting the signal processing means 2c outputs a phase difference signal as shown in FIG. 24 (E) based on the detection signals of the magnetic sensors 2ba and 2bb.
  • the angle calculation means 2cc provided in the subsequent stage corrects the phase difference obtained by the phase difference detection means 2cb and then performs a process of converting into an absolute angle according to a preset calculation parameter.
  • FIGS. 24A and 24B show examples of magnetic pole patterns of both magnetic pole arrays 2aA and 2aB.
  • FIGS. 24C and 24D show waveforms of detection signals of the magnetic sensors 2ba and 2bb corresponding to the magnetic pole arrays 2aA and 2aB.
  • two magnetic pole pairs of the magnetic pole array 2aB correspond to three magnetic pole pairs of the magnetic pole array 2aA, and the absolute position within this section can be detected.
  • FIG. 25E shows a waveform diagram of the output signal of the phase difference obtained by the phase difference detection means 2cb of FIG. 23 based on the detection signals of FIGS. 24C and 24D.
  • phase difference signals detected by the phase difference detecting means 2cb are affected by the magnetic interference and noise of the magnetic pole arrays 2aA and 2aB, they are actually distorted. A waveform with Therefore, the angle calculation means 2cc corrects the angle correction means 2cca to calculate an absolute angle with high detection accuracy.
  • the wheel bearing 30 shown in FIGS. 13 and 14 is a third generation inner ring rotation type and is for driving wheel support, and shows an example in which the rotation sensor 2 is provided in the center of the double row.
  • the wheel bearing 30 includes an outer member 31 having a double row rolling surface 33 formed on the inner periphery, an inner member 32 having a rolling surface 34 opposed to each of the rolling surfaces 33, and these outer members.
  • the rolling member 35 of the double row interposed between the rolling surfaces 33 and 34 of the direction member 31 and the inward member 32 is provided, and a wheel is rotatably supported with respect to a vehicle body.
  • the wheel bearing 30 is a double-row outward angular ball bearing type, and the rolling elements 35 are formed of balls and are held by a cage 36 for each row.
  • the inner member 32 includes a hub wheel 32a and an inner ring 32b fitted to the outer periphery of the inboard side end of the hub wheel 32a.
  • the rolling surface 34 is provided on the outer periphery of each wheel 32a, 32b. . Both ends of the bearing space between the outer member 31 and the inner member 32 are sealed by seals 37 and 38, respectively.
  • the encoder 2 a of the rotation sensor 2 is provided on the outer periphery between the rolling surfaces 34 of the inner member 32, and the magnetic sensor 2 b facing the encoder 2 a is provided on the outer member 31. It is installed in the provided sensor mounting hole 40 in the radial direction.
  • the rotation sensor 2 is, for example, the radial type described above with reference to FIG.
  • the wheel bearing 30 is a third generation inner ring rotating type and for driving wheel support
  • the rotation sensor 2 is provided at the inboard side end.
  • the rotation sensor 2 is of the axial type described above with reference to FIGS. 20A and 20B.
  • the slinger that is press-fitted and fixed to the outer peripheral surface of the inner member 32 in the seal 38 at the inboard side end also serves as the sensor support ring 2d in the example of FIGS. 20A and 20B.
  • the magnetic sensor 2 b is resin-molded in a ring-shaped metal case 39 and fixed to the outer member 31 via the metal case 39. Other configurations are the same as those shown in FIGS.
  • 17 and 18 show an example in which the wheel bearing 30 is a third generation inner ring rotating type and for supporting a driven wheel, and the rotation sensor 2 is provided at the inboard side end.
  • the end face opening at the inboard side end portion of the outer member 31 is covered with a cover 29, and the magnetic sensor 2 b of the rotation sensor 2 is attached to the cover 29.
  • Other configurations and operational effects are the same as those of the example shown in FIGS.
  • the air pressure drop detecting device for automobile tires of the present invention can be widely applied from small cars such as passenger cars and taxis to large cars such as trucks, trailers and buses.
  • small cars such as passenger cars and taxis
  • large cars such as trucks, trailers and buses.
  • the most preferable form is application to large vehicles such as trucks, trailers and buses.
  • These automobiles require passengers and cargo to be transported safely and efficiently, so it is important to always keep the vehicle in a normal state.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

 タイヤの空気圧状態を、走行中の車輪の回転信号から検出することができて、回転側部材に特殊なセンサを設ける必要がない、空気圧低下検知装置を提供する。自動車の速度を測定するように、車輪(1)の回転信号を検出する回転センサ(2)と、この回転センサ(2)によって検出された回転信号から回転に同期した回転速度の変動を抽出し、この抽出した回転速度の変動から回転に同期した回転速度変動パターンを抽出する信号処理ユニット(3)と、基準となる回転速度変動パターンの抽出された回転速度変動パターンとの相互相関パターンに基づいてタイヤ1aの空気圧状態を推定し空気圧情報を出力する空気圧状態判断ユニット(4)とを備える。

Description

自動車用タイヤの空気圧低下検知装置 関連出願
 本出願は、2013年11月21日出願の特願2013-241128の優先権を主張するものであり、それらの全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
 この発明は、自動車のタイヤの空気圧状態を走行中に検知し、安全性に関する警告やタイヤの空気圧状態を運転者に知らせる自動車用タイヤの空気圧低下検知装置に関する。
 特許文献1には、車両の各輪に装着されたタイヤの車輪速度を相対比較することにより、当該タイヤの内圧低下を検出する方法が提示されている。
 特許文献2には、車輪速センサの出力を周波数解析し、高周波成分から車速成分を取り除いた接地長を算出することで、タイヤ状態を判定する方法が提示されている。
 特許文献3には、タイヤの空気圧評価値となる共振周波数を求めるときに、車輪速度、外気温度、路面の種類ごとに区分けして記憶しておき、以前と同様の条件で求めた共振周波数と比較することで、タイヤの空気圧低下を判定する方法が提示されている。
 特許文献4には、自動車の車輪用軸受に回転検出装置を取り付け、信号を逓倍する機能を設けた高分解能回転検出装置が提示されている。
 特許文献5には、自動車の車輪用軸受に回転検出装置を取り付けた、絶対角検出を可能とした回転検出装置が提示されている。
 特許文献6には、タイヤの回転センサ信号からスリップ率等を推定する方法が提示されており、数回転にわたるタイヤの回転信号から回転同期成分を平均化して検出する方法も提示されている。
特開2011-156924号公報 特開2011-162138号公報 特開2005-014664号公報 特開2011-002357号公報 特開2008-232426号公報 特開2006-126164号公報
 タイヤの空気圧が低下した状態で自動車が走行すると、燃費の悪化、偏摩耗によるタイヤの低寿命化、発熱による損傷、操舵安定性の低下、ハイドロプレーニング現象が発生しやすくなるなど、様々な悪影響が生じる。
 これを予防するためには、定期的にタイヤの空気圧を点検し、適正な空気圧を維持することが推奨されている。しかしながら、エアゲージを所有していない一般ユーザによる点検や目視による点検では適正な空気圧かどうか判断が難しいため、適正ではない空気圧で走行し、交通事故に繋がる恐れもある。
 TPMS(Tire Pressure Monitoring System;タイヤ空気圧モニタリングシステム)で空気圧をモニタリングすることは可能であるが、タイヤ交換した場合には無線通信IDの再登録作業が必要となり、正しく登録しないと空気圧のモニタリングに問題が発生する。また、無線回路のために電源が必要である。
 これに対して、車体に設けたセンサで、タイヤが交換されても使用でき、それほど大きなコストが増加することなしにTPMSに冗長性を持たせて、タイヤの空気圧状態を検出することが望まれている。特に、給油を必要としない電動車両などでは、ガソリンスタンド等でのサービスマンによるタイヤの状況確認機会が少なくなることから、自動的にタイヤの空気圧状態を検知して運転者に注意を促すことが望まれる。
 この発明の目的は、タイヤの空気圧状態を、走行中の車輪の回転センサの信号から検出することができて、回転側部材に特殊なセンサを設ける必要がなく、大幅にコストアップすることなく、車両に実装することができる、自動車用タイヤの空気圧低下検知装置を提供することである。
 以下、便宜上理解を容易にするために、実施形態の符号を参照して説明する。
 この発明の一構成に係る自動車用タイヤの空気圧低下検知装置は、前記自動車の速度を測定するように、車輪1の回転を検出する回転センサ2と、この回転センサ2によって検出された回転信号から回転に同期した回転速度の変動を抽出し、この抽出した回転速度の変動から、回転に同期した回転速度の変動を含む回転速度変動パターンを取得する信号処理ユニット3と、基準となる回転速度変動パターンと前記取得された回転速度変動パターンとの相互相関パターンに基づいて、あるいは、基準となる回転速度変動パターンの自己相関パターンと前記抽出された回転速度変動パターンの自己相関パターンとの比較に基づいて、タイヤ1aの空気圧状態を推定し空気圧情報を出力する空気圧状態判断ユニット4、とを備える。
 なお、回転に同期した回転速度の変動は、タイヤ1aが路面上を転動することによって生じる。
 前記回転センサ2は、車輪用軸受30またはドライブシャフト等に設置され、車輪1の回転を検出する。タイヤ1aの空気圧が変化すると、タイヤの接地面の形状や面積、タイヤが路面を踏み込む位置が変化するため回転速度変動のパターンが変化する。前記信号処理ユニット3は、回転センサ2によって検出された回転信号を用いて、走行中に、上記のように変化するタイヤ1aの回転に同期した回転速度変動パターンを抽出する。
 空気圧状態判断ユニット4は、このように取得した回転速度変動パターンの、基準となる回転速度変動パターンとの相互相関パターンを求め、この相互相関パターンに基づいて、あるいは、基準となる回転速度変動パターンの自己相関パターンと前記抽出された回転速度変動パターンの自己相関パターンとの比較に基づいてタイヤ1aの空気圧状態を推定し空気圧情報を出力する。タイヤ1aの空気圧状態を、回転センサ2から取得した信号を用いて走行中に検出することができるため、特殊なセンサを設ける必要がない。そのため、大幅にコストアップすることなく、タイヤ1aの空気圧低下検知機能を車両に実装することができる。
 すなわち、タイヤ1aの空気圧状態を、走行中の車輪の回転センサ2の信号から検出することができて、回転側部材に特殊なセンサを設ける必要がなく、大幅にコストアップすることなく、タイヤ1aの空気圧低下検知機能を車両に実装することができる。
 なお、前記信号処理ユニット3による信号処理においては、ノイズ成分やセンサ誤差成分を抑制するために、ローパスフィルタ(LPF)やハイパスフィルタ(HPF)によりフィルタ処理し、回転速度データである回転信号からタイヤ1aのトレッドパターンに起因する成分を抽出するようにしても良い。
 好ましい実施形態において、空気圧状態判断ユニットは、前記相互相関パターンのピーク値に基づいてタイヤの空気圧状態を推定しても良い。
 好ましい実施形態において、空気圧状態判断ユニット4は、前記相互相関パターンの位相Δφに基づいてタイヤ1aの空気圧状態を推定しても良い。
 空気圧の違いによって、相互相関パターンが変化し、そのピーク値やピーク位置の位相Δφも変化する。前記ピーク値、または前記相互相関パターンの位相Δφに基づくと、タイヤ1aの空気圧状態の推定が容易に行える。
 好ましい実施形態において、前記信号処理ユニット3は、前記回転に同期した回転速度変動パターンを、前記回転センサ2の複数回転にわたる回転信号に、回転に同期させた平均化処理または積算処理を施して、取得しても良い。
 1回転の回転信号のデータでは、路面の凹凸などによる影響が現れるが、ある程度の回転回数にわたる期間の回転信号を収集し、平均化または積算処理して、任意の回転速度変動パターンを抽出することで、路面の凹凸などによる影響が排除される。
 また、回転同期成分を積算もしくは平均化して抽出することにより、ごくわずかな回転速度変動を検出できるため、タイヤ1aの空気圧の情報を精度よく検知して通知できる。
 好ましい実施形態において、前記信号処理ユニット3は、前記回転に同期した回転速度の変動の抽出の処理を、一つ以上の設定された走行速度範囲から選択された走行速度範囲で実施しても良い。回転速度変動の発生状況はタイヤ1aの状態に応じて変化するため、走行速度によって影響を受ける。すなわち、回転速度変動成分はタイヤ1aの伝達特性により周波数特性を示し、走行速度によってその位相や振幅が変化する。そのため、回転速度変動パターンを抽出する際には、回転速度が特定の範囲にある状態の信号を用いて処理するのが望ましい。
 好ましい実施形態において、前記信号処理ユニット3は、前記抽出の処理を複数の走行速度範囲についてそれぞれ行い、前記空気圧状態判断ユニット4は、それぞれの速度範囲のデータについてそれぞれ空気圧状態の推定処理を行い、これら複数の推定処理の結果からタイヤ1aの空気圧を、正常、空気圧低下、異常の3段階で示しても良い。なお、正常は、第1の空気圧しきい値以上の空気圧であって、正常なタイヤ空気圧を示す。空気圧低下は、第1の空気圧しきい値よりも低いが、第2の空気圧しきい値以上であって、すぐに空気充填を要する程低いわけではないが、空気充填が望ましい程度の空気圧を示す。異常は、第2の空気圧しきい値よりも低く、すぐに空気充填を要する程低い空気圧を示す。
 複数の速度領域で回転速度変動パターンを検出することにより、一つに限定された回転速度領域のパターンだけを取得して判別する場合と比較して、より多くの走行データに基づいて総合的な判断が可能になるため、タイヤ1aの空気圧を推定する精度が向上する。また、タイヤの空気圧を、正常、空気圧低下、異常の3段階で示すことで、多数の段階で示すよりも、運転者が知りたい空気圧の必要かつ十分な情報を分かり易く示すことができる。
 好ましい実施形態において、前記回転センサ2は、磁気センサ2bとこの磁気センサ2bで検出される被検出極を有する磁気エンコーダ2aまたはパルサギヤとで構成され、回転による磁気強度の変動をアナログ信号で出力する構成としても良い。
 回転に伴って出力されるアナログ信号を分析すれば、信号に含まれている波形の歪みなどから回転速度の変動を抽出できるため、パルス出力の場合と同様の処理が可能である。また、磁気センサ2bは、光学式のセンサに比べて温度変化や汚れに対して強く、汚れ易い環境下に設置される回転センサ2として、磁気センサが好ましい。
 好ましい実施形態において、前記回転センサ2は、磁気センサ2bとこの磁気センサ2bで検出される被検出極を有する磁気エンコーダ2aまたはパルサギヤと、前記磁気センサ2bの検出信号を逓倍する回転パルスを出力する逓倍回路2caを備える構成であっても良い。
 検出対象である特定の変動を有する回転速度変動パターンを精度よく検出するためには、車輪1に搭載される回転センサ2には十分な検出精度と、十分な空間分解能を備えたものを使用することが望まれる。上記のように磁気エンコーダ2aまたパルサギヤと磁気センサ2bを組み合わせ、検出した磁界信号を逓倍して分解能を高めた回転センサ2は、温度変化や汚れなどの劣悪な環境に強く、かつ、例えば1回転あたり100パルス以上の回転分解能を有するため、本用途に適している。
 高分解能な回転センサ2と組み合わせることで、低速走行状態における回転変動成分を、高い分解能で検出できるため、タイヤ1aの空気圧変化の検出精度が高くなる。
 好ましい実施形態において、前記空気圧状態判断ユニット4が推定したタイヤの空気圧状態情報に基づいて、運転者への報知または車両の制御状態の変更を行う空気圧推定結果利用手段17を備えても良い。
 タイヤ空気圧推定結果利用手段17は、例えば、空気圧状態判断ユニットト4に対して上位となる車両のコンピュータ16に設けられる。タイヤ空気圧推定結果利用手段17は、具体的には、次のいずれかの機能を持つものとされる。
 前記空気圧推定結果利用手段17は、前記空気圧状態判断ユニット4が推定したタイヤ1aの空気圧状態情報に基づいて、運転席に設けられた報知手段19に報知させる構成としても良い。前記報知手段19は、例えば運転席のコンソールに設けられた液晶表示装置等の画像表示装置19bや警告ランプ等の表示ランプ19aである。空気圧状態に応じて警告ランプの点灯等を行い、運転者に空気圧の確認や調整,点検を促す。
 前記空気圧推定結果利用手段17は、前記空気圧状態判断ユニット4が推定したタイヤ1aの空気圧状態情報に基づいて、車両制御ECU22等の車両制御コンピュータの制御パラメータを変更し、タイヤ1aの能力に応じて定められた安全制御を行わせる構成としても良い。
 例えば、検出されたタイヤ1aの空気圧状態情報に応じて、車両姿勢制御などの安全制御システム22aのパラメータを変更し、タイヤ1aの能力を考慮して安全制御システム22aを調整してもよい。このように、タイヤ1aの能力を考慮した車両制御が可能になるため、走行条件に応じて適切な運転補助や安全制御を施し、交通事故を防止することができる。
 好ましい実施形態において、前記空気圧推定結果利用手段17は、前記空気圧状態判断ユニット4が推定したタイヤ1aの空気圧状態情報と、天候情報入手手段25から得た走行時の天候に基づいて、定められた天候時に警告を発する構成としても良い。
 推定されているタイヤ1aの空気圧状態に応じて、晴天時には警告は出さないが、スリップ等が発生し易い雨天時の走行中には警告を発するようにするなど、危険が高いと判断される場合の注意を促すこともできる。
 好ましい実施形態において、前記空気圧推定結果利用手段17は、前記空気圧状態判断ユニット4が推定した空気圧状態に基づいて、定められた時間内に所定以上の空気圧の低下が確認されたとき、車両に搭載されたコンピュータ16が通信回線18を通じてタイヤの空気圧情報を、車両の点検またはタイヤの交換が可能な定められた営業所の端末へ発信する機能を有する構成としても良い。
 定められた時間内に所定以上の空気圧の低下が確認されたときは、タイヤ1aにパンク等の異常が発生している。この場合は、例えば、警告ランプとなる表示ランプ19aなどの表示による報知と同時に、車両の通信回線18を通じて情報が発信され、必要に応じて車両販売店やサービス店などの営業所20を通じた点検・交換の促進が行われるようにする。これにより、営業所20におけるタイヤ1aの在庫確認等を早期に行い、迅速かつ適切な点検,交換が期待できる。
 請求の範囲および/または明細書および/または図面に開示された少なくとも2つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の2つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。
 この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
この発明の第1の実施形態に係る自動車用タイヤの空気圧低下検知装置の概念構成を示すブロック図である。 同空気圧低下検知装置の信号処理ユニットの概念構成を示すブロック図である。 同空気圧低下検知装置の空気圧状態判断ユニットの概念構成を示すブロック図である。 同空気圧低下検知装置の利用形態を示すブロック図である。 複数回転にわたる回転に同期した回転速度変動パターンの作成方法の一例を示す概念図である。 (A)および(B)は、複数回転にわたる回転に同期した回転速度変動パターンの作成方法の一例を波形により示す説明図であって、(A)は、複数回転にわたる回転に同期した回転速度変動パターンを示し、(B)は、これら複数のパターンを平均化した回転速度変動パターンを示す。 同空気圧低下検知装置による空気圧低下の検出方法を示す概念図である。 同空気圧低下検知装置における自己相関パターンと相互相関パターンによる空気圧低下の検知方法を示す説明図である。 (a)および(b)は、タイヤの空気圧の違いによる回転速度変動パターンの違いを示すグラフである。 (a)および(b)は、空気圧の違いによる相互相関パターンの違いを示すグラフである。 試験データから作成した空気圧の違いによる相関値CVと位相差Δφの変化の模式図である。 (a)~(c)はそれぞれ異なる速度の回転変動を示すグラフである。 同空気圧低下検知装置で用いる回転センサを装備した車輪用軸受の一例の断面図である。 同車輪用軸受をインボードから見た図である。 同空気圧低下検知装置で用いる回転センサを装備した車輪用軸受の他の例の断面図である。 同車輪用軸受をインボードから見た図である。 同空気圧低下検知装置で用いる回転センサを装備した車輪用軸受のさらに他の例の断面図である。 同車輪用軸受をインボードから見た図である。 同タイヤの空気圧低下検知装置が用いる回転センサの第1の例を示す断面図である。 図19Aの回転センサの斜視図である。 同タイヤの空気圧低下検知装置が用いる回転センサの第2の例を示す断面図である。 図20Aの回転センサの斜視図である。 回転センサにおける逓倍回路の一例を示すブロック図である。 同逓倍回路を用いる磁気センサの説明図である。 同回転センサとして用いる絶対角回転センサの例を示す構成説明図である。 (A)~(E)は、同回転センサの磁極配列および検出信号の説明図である。 (A)~(E)は、同回転センサの磁極配列および検出信号の処理例の説明図である。
 この発明の第1の実施形態に係るタイヤ空気圧低下検知装置について図面を参照して説明する。図1に示すように、この自動車用タイヤの空気圧低下検知装置5は、空気圧低下検出の対象となるタイヤ1aを有する車輪1の回転速度を検出する回転センサ2であって、車輪用軸受もしくはドライブシャフト外輪等に設置された回転センサ2と、出力される回転信号を処理するための信号処理ユニット3とを有する。タイヤ空気圧低下検知装置5は、また、この信号処理ユニット3の出力を用いてタイヤ1aの空気圧状態を推定する空気圧状態判断ユニット4を有する。
 信号処理ユニット3は、回転センサ3が検出した回転信号から回転に同期した回転速度の変動を抽出し、この抽出した回転速度の変動から回転に同期した回転速度変動パターンを抽出する手段である。タイヤ1aの空気圧が変わると、タイヤの接地面の形状や面積、タイヤ1aが路面を踏み込む位置が変化するため、回転速度変動パターンが変化する。これを空気圧状態判断ユニット4で検出しタイヤ1aの空気圧状態に関する情報を出力する。これら信号処理ユニット3と空気圧状態判断ユニット4とで、空気圧低下検知装置本体15が構成される。空気圧低下検知装置本体15は、独立したECUとしても良く、また車両全体の制御を行うECUの一部として設けても良い。図13~図18に回転センサ付きの車輪用軸受を例示するが、これについては後に説明する。
 図2に信号処理ユニット3の概念構成を示す。信号処理ユニット3では、回転センサ2が検出した回転信号を用いて走行中の車輪1の回転速度を回転速度判別部5aで測定し、車輪1の回転に同期した回転速度の変動、つまり1回転毎の回転速度変動パターンを、回転変動パターン抽出部6で抽出する。
 ここで、回転センサ2に用いられる磁気エンコーダなどの検出ターゲットには、製造上のばらつきなどによるピッチ誤差が含まれている。そのため、初期状態の正常な状態の回転速度変動パターンを基準の速度パターンP0として、基準速度パターン記憶部7に記憶しておき、回転センサ2の回転信号に重畳する微小な誤差成分を、誤差補正部8で補正する構成としている。
 回転変動パターン抽出部6による信号処理においては、ノイズ成分やセンサ誤差成分を抑制するために、ローパスフィルタ(LPF)やハイパスフィルタ(HPF)(いずれも図示せず)によってフィルタ処理し、回転信号からタイヤ1aの形状やトレッドパターンに起因する成分を抽出する。また、路面の凹凸による影響を排除するために、ある程度の回転回数にわたる期間の回転信号を収集し、平均化処理または積算処理して、任意の回転速度変動パターンを抽出する。例えば、数回転にわたる車輪1の回転信号から回転同期成分を平均化して検出する。抽出処理に平均化処理または積算処理を適用することで、効果的に車輪1の回転に同期しないランダムな回転変動の影響が、効果的に排除される。
 回転変動パターンの抽出につき説明する。
 回転速度変動の発生状況はタイヤ1aの状態に応じて変化するため、走行速度によって影響を受ける。すなわち、回転速度変動成分はタイヤ1aの伝達特性により周波数特性を示し、走行速度によってその位相や振幅が変化する。そのため、回転速度変動パターンを抽出する際には、回転速度が特定の範囲にある状態の信号を用いて処理するのが望ましく、信号処理ユニット3には回転速度判別部5aを設けることによって、回転速度の判別機能を備えておく。
 好ましくは、回転速度判別部5aによる回転速度判別処理では、回転速度変動パターンを、複数の回転速度領域(回転速度レベル)によって分類する。すなわち、それぞれの回転速度領域に対して回転速度変動パターンを抽出し、それぞれの領域でタイヤ1aの空気圧状態を判別し、その結果から総合判断するように構成する。複数の速度領域で回転速度変動パターンを検出することにより、一つに限定された回転速度領域のパターンだけを抽出して判別する場合と比較して、より多くの走行データに基づいて総合的な判断が可能になるため、タイヤ1aの空気圧の状態を推定する精度が向上する。
 上記平均化処理の具体例を図5,図6(A),(B)と共に説明する。この例は、回転センサ2が、図19A,19Bに示すように、磁気エンコーダ2aと磁気センサ2bとで構成され、磁気エンコーダ2aが、被検出部であるN,Sの磁極2aaを交互に有するセンサである場合に適用される。磁気エンコーダ2aの代わりにパルサギヤ(図示せず)を用いた場合も、磁気エンコーダ2aの場合と同様に適用される。回転センサ2については、後に具体的に説明する。
 図5に示すように、回転センサ2の出力を、タイヤ1回転を周期として、タイヤ複数回転分の、被検出部(磁極2aaまたは検出歯車の個々の歯)の通過速度または通過所要時間を回転変動パターン抽出部6の平均化部6aで平均して、タイヤ特性となる回転速度変動パターンを抽出部6bで得る。単純平均をとるだけでなく、過去の値よりも直前の値に重きを置いた加重平均をとれば、常に最新のタイヤの特性を得ることができ、タイヤ特性の経時変化に追従することができる。
 例えば、図6(A)に示すように、回転センサ2の出力が与えられた場合に、複数回転分の被検出部(磁極2aaまたは検出歯車の個々の歯)の通過速度または通過所要時間の値を平均すると、図6(B)に示すタイヤ特性である回転速度変動パターンが得られる。なお、図6(A),(B)において縦軸は個々の被検出部の通過速度または通過所要時間、横軸は時刻(個々の被検出部に対応)である。
 空気圧状態判断ユニット4(図3)による空気圧低下の検出方法の例を説明する。
 図7に示すように、空気圧状態判断ユニット4では、正常な状態(初期状態)の回転速度変動パターン(Pref)を基準パターンとして基準パターン記憶部13に登録しておき、検出された回転速度変動パターン(Pobs)との比較や、検出された回転速度変動パターン(Pref)の自己相関パターン(Pcorr1)と、検出された回転速度変動パターン(Pobs)と基準の回転速度変動パターン(Pref)(以下、単に「基準パターン」と称する場合がある)の相互相関パターン(Pcorr2)との比較から空気圧低下を判断する。
 この方法で検出する具体例を説明する。
 回転センサ2に基準を設けて、回転位相を合わせた状態で走行中の回転速度変動パターンと基準速度パターンとの相関値や相互相関パターンを検出しても良い。回転位相の判別を容易にするために、Z相信号(零相信号)を備えた回転センサ2を使用してもよいし、レゾルバやその他の絶対角センサを使用してもよい。
 基準パターン(Pref)と検出した回転速度変動パターン(Pobs)との相関値CVが、適宜に設定したしきい値より小さい場合、空気圧が低下していると判断してもよい。このとき、相関値CVと設定したしきい値との差の大きさに応じて空気圧低下度合が推測される。
 また、前記自己相関パターン(Pcorr1)のピーク位置と前記相互相関パターン(Pcorr2)のピーク位置との間の位相差Δφの値が設定したしきい値よりも大きい場合に、空気圧が低下していると判断しても良い。このとき、位相差Δφの値の大きさに応じて空気圧低下度合が推測される。
 さらには、基準パターンの自己相関パターン(Pcorr1)と検出した回転速度変動パターンの自己相関パターン(Pcorr3)との相関値が設定したしきい値よりも小さい場合に、空気圧が低下していると判断してもよい。
 基準パターンに空気圧が正常なときの回転変動パターンを記憶しておいても良く、その場合、回転センサ2の固有の誤差パターンやタイヤ1aのアンバランスなどの情報も含めた基準状態からの変化分を検出することができ、より検出感度を高めることができる。ただし、タイヤ1aやホイールを交換した時などは基準パターンが変化するため、基準パターンを更新する。
 なお、パンクして空気圧が極度に低下した場合には、初期に記憶しておいた基準パターンとは全く異なった回転速度変動パターンが抽出されるため、上記の構成による空気圧低下の検知に相当しない条件となる。この状態は、タイヤ種別が違うと判定される状態であるため、走行中に急に状態が変化した場合にはパンクが疑われ、そうでなければ、パンクあるいはタイヤ交換が実施された、等の可能性が提示される。そのため、上位のECU等で判断が必要あり、この実施形態では、後に図4と共に説明する空気圧推定結果利用手段17で判断及び処理を行う。
 検出対象である特定の変動を有する回転速度変動パターンを精度よく検出するために、車輪1に搭載される回転センサ2には十分な検出精度と、十分な空間分解能を備えたものとするのが望ましい。たとえば、少なくとも0.5%の回転速度変動を検出できる精度を備え、1回転あたりのパルス数を40以上とする。より高い次数の回転変動成分を含む低速回転時に十分なデータを取得するためには、回転センサ2の分解能をさらに高いものにするのが望ましい。タイヤ1aのブロックサイズなどの構造を考慮すると、接地長20mm程度の分解能を確保できるように、回転センサ2の1回転あたりの出力パルス数を最低100以上にするのが望ましい。
 なお、回転センサ2の出力は必ずしもパルス出力である必要はなく、アナログ信号であっても良い。回転に伴って出力されるアナログ信号を分析すれば、信号に含まれている波形の歪みなどから回転速度の変動を抽出できるため、パルス出力の場合と同様の処理が可能である。特に、回転パルスの分解能(逓倍能力)が低い場合には、アナログ信号を積極的に利用することにより、高い分解能での信号処理を実行するのが望ましい。
 空気圧を変化させて試験したデータ例を説明する。
 スタッドレスタイヤの空気圧を変化させて、一回転あたり960回の分解能で回転速度データを収集した。タイヤ1aの空気圧が変化することで、タイヤの接地面の形状が変化するため、タイヤの接地面に作用する力が変化するとともに、タイヤ1aが踏み込む位置が変化するため回転変動パターンが変化する。図9(a)および(b)に、空気圧0.23 MPaを基準として、それぞれ、0.20 MPa、0.14 MPaの回転速度変動パターンとの比較結果を示す。空気圧の違いによって、回転速度変動パターンの位相が変化していることがわかる。
 図10(a)および(b)には、0.23 MPaを基準にした相互相関パターンを示す。図10(a)は、0.23MPa を基準にした0.20 MPaの相互相関パターン、図10(b)は、0.23 MPa を基準にした0.14 MPaの相互相関パターンである。空気圧の違いによって、相互相関パターンが異なっている。また、0.14 MPaの相互相関パターンにおけるピーク位置の位相は、0.20 MPaの相互相関パターンにおけるピーク位置の位相とは異なる。
 また、これらの試験データから作成した空気圧の違いによる相関値CVと位相差Δφの変化の模式図を図11に示す。
 回転速度のパターンの変化に対する対応につき説明する。
 回転速度変動の発生状況はタイヤ1aの状態に応じて変化するため、走行速度によって影響を受ける。図12(a)~(c)に示す波形の楕円状の点線内の部分は、回転変動の発生する回転位置で観測された速度変動波形であり、(a)~(c)に示されるように走行速度によって波形が変化している。すなわち、回転速度変動成分はタイヤ1aの伝達特性により周波数特性を示し、走行速度によってその位相や振幅が変化する。そのため、回転速度変動パターンを抽出する際には、回転速度が特定の範囲にある状態の信号を用いて処理するのが望ましく、信号処理ユニット3(図2)には、回転速度選別部5aを設けることで、回転速度の判別機能を備えておく。
 好ましくは、回転速度判別処理では、回転速度変動パターンを、複数の回転速度領域(回転速度レベル)によって分類する。
 すなわち、それぞれの回転速度領域に対して、比較対象とする基準の回転速度変動パターンを用意しておき、それぞれの領域で空気圧状態を判別し、その結果から総合判断するように構成する。複数の速度領域で回転速度変動パターンを検出することにより、一つに限定された回転速度領域のパターンだけを抽出して判別する場合と比較して、より多くの走行データに基づいて総合的な判断が可能になるため、空気圧状態を検出する精度が向上する。
 検出したタイヤ1aの空気圧低下の情報を利用する方法を、図4と共に説明する。
 同図のように、空気圧低下装置本体15の空気圧状態判断ユニット4(図3)が推定したタイヤ1aの空気圧状態の情報に基づいて、運転者への報知または車両の制御状態の変更を行う空気圧推定結果利用手段17を設ける。空気圧推定結果利用手段17は、例えば空気圧状態判断ユニット4に対して上位となる車両のコンピュータ16に設ける。タイヤ空気圧状態判断ユニット4は、具体的には、例えば次のいずれかの機能を持つものとされる。
 検出されたタイヤの空気圧状態は、空気圧低下装置本体15の空気圧状態判断ユニット4から車両の上位コンピュータ16に伝達され、この上位コンピュータ16等に設けられた空気圧推定結果利用手段17により、空気圧状態に応じて報知手段19に報知を行う。報知手段19は、例えば運転席の警告ランプ等の表示ランプ19aや、液晶表示装置等の画像表示装置19bである。これら警告ランプ等の表示ランプ19aを点灯させ、画像表示装置19bに注意表示を行い、運転者に空気圧の確認や調整、点検を促す。
 空気圧推定結果利用手段17は、さらに、設定定時間内に一定以上の空気圧低下が確認されたとき、車両の通信回線18を通じて車両販売店やサービス店などの営業所20の端末に情報を発信し、必要に応じて前記サービス店などの営業所20を通じた調整・点検の促進が行われる。
 定められた時間内に所定以上の空気圧の低下が確認されたときは、タイヤ1aにパンク等の異常が発生している。この場合は、例えば、警告ランプとなる表示ランプ19aなどの表示による報知と同時に、車両の通信回線18を通じて情報が発信され、必要に応じて車両販売店やサービス店などの営業所20を通じた点検・交換の促進が行われるようにする。これにより、営業所20におけるタイヤ1aの在庫確認等を早期に行い、迅速かつ適切な点検,交換が期待できる。
 また、空気圧推定結果利用手段17は、前記空気圧状態判断ユニット4が推定したタイヤ1aの空気圧状態情報と、天候情報入手手段25から得た走行時の天候に基づいて、定められた天候時に警告を発するようにしてもよい。例えば、検出されている空気圧状態に応じて、晴天時には警告は出さないが、雨天時の走行中には警告を発するようにするなど、危険が高いと判断される場合の注意を促すこともできる。特に危険な状態と判断された場合には、走行速度を自動的に制限する機能を設けてもよい。天候情報入手手段25は、車両に搭載されたラジオ、テレビ、その他の天候情報通信手段から情報を得る手段、または天候を検出するセンサ(図示せず)である。
 また、検出された空気圧状態に応じて、車両の動作を制御する車両制御ECU22等の車両制御コンピュータに設けられた車両姿勢制御などの安全制御システム22aのパラメータを変更し、タイヤ1aの能力低下を考慮して定められた安全制御を行うように、安全制御システム22aを調整してもよい。
 上記実施形態による効果を纏め直して次に示す。
  ・タイヤ1aの空気圧状態を、走行中の車輪1aの回転センサ2の信号から検出することができるため、回転側部材に特殊なセンサを設ける必要がない。そのため、大幅にコストアップすることなく、車両に実装することができる。
  ・従来は目視による点検や専用の測定器を用いた点検のため、空気圧低下を見逃す可能性や点検できない場合があったが、車両の回転センサ2を用いて検出するため、適切な警告を発信して安全確認を促し、予防安全を実現できる。
  ・タイヤ1aの空気圧が低下した状態で運転していることに運転者が気づかない場合であっても、検出信号によって車両が警告を発信できるため、速度を落とすなどの運転操作が可能になる。
  ・空気圧状態を考慮した車両制御が可能になるため、走行条件に応じて適切な運転補助や安全制御を施せる。
  ・回転速度の平均値(動半径)の低下と比較して、空気圧の低下をより精度良く推定し、警告することができる。
  ・回転同期成分を積算もしくは平均化して抽出することにより、ごくわずかな回転速度変動を検出できるため、タイヤ1aの空気圧低下を精度よく検知して通知できる。
  ・さらに高分解能な回転センサ2と組み合わせることで、低速走行状態における回転変動成分を、高い分解能で検出できるため、空気圧状態の検出精度が高くなる。
 また、空気圧低下の検知の特徴を纏め直して示す。回転速度変動パターンからの車輪に関する検出としては、空気圧低下検知の他に、タイヤの摩耗検知、タイヤの異常状態検知、タイヤの種類判断などが考えられるが、空気圧低下の検知の場合は、次の特徴がある。情報の抽出処理としては、記憶しておいた初期状態(基本状態)からの偏差・ずれ量である。検出対象とする現象は、基本状態から相似的に発生するずれである。
 図19A,19Bは、回転センサ2の第1の例を示す。この回転センサ2は、ラジアルタイプの磁気式であり、ターゲットとなる環状の磁気エンコーダ2aと、この磁気エンコーダ2aの外周面に対面してこの磁気エンコーダ2aの磁気を検出する磁気センサ2bとを有する。磁気エンコーダ2aは、N,Sの磁極2aaを交互に有し、磁気センサ2bからは正弦波状の回転信号を出力する。この正弦波状の回転信号は信号処理手段2cで矩形に整形され、矩形波のパルス信号として出力される。信号処理手段2cは、逓倍回路2caを有していても良く、その場合、逓倍された高分解能の回転信号を出力する。
 磁気エンコーダ2aは、前記磁極2aaに軸方向に並んで、円周上の1か所にZ相(零相)検出用の磁極2abを有するものであっても良く、その場合、磁気センサ2bは、前記N,S交互の磁極2aaの検出用のセンサ部2baに加えて、Z相検出用の磁極2abを検出するセンサ部2bbが設けられる。このセンサ部2bbは、1回転で1回のZ相(零相)信号を出力する。
 図20A,20Bは、回転センサ2の第2の例を示す。この回転センサ2は、アキシアルタイプの磁気式であり、環状の磁気エンコーダ2aと磁気センサ2bとがアキシアル方向に対面する。磁気エンコーダ2aは、断面L字状のセンサ取付リング2dのフランジ部に取付けられている。その他の構成は、図19A,19Bに示したラジアルタイプの回転センサ2と同様である。なお、図20A,20Bの例では図示を省略したが、このラジアルタイプの回転センサ2においても、前記と同様に零相用の磁極およびセンサ部、並びに逓倍回路を設けても良い。
 なお、図19A,19Bおよび図20A,20Bは、いずれも磁気エンコーダ2aを有する回転センサ2を示したが、回転センサ2は、ターゲットがギヤ型の磁性体からなるパルサリング(図示せず)、いわゆる検出歯車であっても良い。その場合、磁気センサはパルサリングの歯部を検出して回転信号を出力する。
 これら磁気エンコーダ2aやギヤ型のパルサリングを用いた磁気式の回転センサ2によると、温度変化や汚れなどの劣悪な環境に強い。磁気式の場合、光学式に比べて磁極を細かく設けることが困難であるが、逓倍回路2caを有すると、回転速度変動パターンを検出するために必要な分解能の回転信号が得られる。
 図21は、前記逓倍回路2caの一例を示す。なお、この逓倍回路2caは、磁気センサ2bとして、図22に示すように、磁気エンコーダ2baの1磁極対のピッチλを1周期とするとき、90度位相差(λ/4)となるように磁極の並び方向に離して配置したホール素子などの2つの磁気センサ素子2baa,2babを用い、これら2つの磁気センサ素子2baa,2babにより得られる2相の信号(sinφ,cosφ) から磁極内位相 (φ=tan-1(sinφ/cos φ))を逓倍して算出するものとしている。
 この逓倍回路2caは、図21に示すように、信号発生手段41、扇形検出手段42、マルチプレクサ手段43、および微細内挿手段44を備える。
 信号発生手段41は、前記磁気センサ2bの磁気センサ素子2baa,2babの各出力である2相の信号sinφ,cosφから、同一の振幅A0と同一の平均値C0とを有し、mをn以下の正の整数、iを1~2m-1 の正の整数として、相次いで互いに2π/2m-1 ずつ位相がずれた、2m-1 個の信号si を生成する手段である。
 扇形検出手段42は、2m 個の等しい扇形Pi を定義するようにコード化された、m個のディジタル信号bn-m+1 ,bn-m+2 ,……,bn-1 ,bn を発生する、2m-1 個の信号si によって区切られた2m 個の扇形Pi を検出する手段である。
 マルチプレクサ手段43は、上記扇形検出手段42から発生するm個の上記ディジタル信号bn-m+1 ,bn-m+2 ,……,bn-1 ,bn によって制御され、上記信号発生手段41から生成される2m-1 個の上記信号si を処理して、振幅が一連の2m-1 個の上記信号si の上記平均値C0 と第1のしきい値L1 との間にある部分によって構成される一方の信号Aと、振幅が一連の2m-1 個の上記信号si の上記第1のしきい値L1 とこのしきい値よりも高い第2のしきい値L2 との間にある部分によって構成される他方の信号Bとを生成するアナログの手段である。
 微細内挿手段44は、所望の分解能を得るために、角度2π/2m の2m 個の上記扇形Pi の各々を角度2π/2n の2n-m 個の同じサブ扇形に細分するようにコード化された、(n-m)個のディジタル信号b1 ,b2 ,……,bn-m-1 ,bn-m (ここではb1 ,b2 ,……,b8 ,b9 )回転パルスに逓倍される。
 図23、図24(A)~(E)および図25(A)~(E)は、回転センサ2を絶対角検出型とした一例を示す。この例では、磁気エンコーダ2aに2列の磁極列2aA,2aBを設け、片方の磁極列2aAの磁極対数をP、もう片方の磁極列2aBの磁極対数をP+nとしている。そのため、両磁極列列2aA,2aBの間で、1回転あたり磁極対にしてn個分の位相差があり、これら磁気磁極列2aA,2aBに対応する磁気センサ2ba,2bbの検出信号の位相は、360/n度回転するごとに一致する。
 信号処理手段2cを構成する位相差検出手段2cbは、磁気センサ2ba,2bbの検出信号により、図24(E)に示したような位相差信号を出力する。その次段に設けられた角度算出手段2ccは、位相差検出手段2cbで求められた位相差を補正した後に、予め設定された計算パラメータにしたがって絶対角度へ換算する処理を行う。
 図24(A),(B)には両磁極列2aA,2aBの磁極のパターン例を示す。図24(C),(D)にはこれら磁極列2aA,2aBに対応する磁気センサ2ba,2bbの検出信号の波形を示す。図示の例では、磁極列2aAの3磁極対に対して、磁極列2aBの2磁極対が対応しており、この区間内での絶対位置を検出することができる。図25(E)は、図24(C),(D)の検出信号に基づき、図23の位相差検出手段2cbにより求められる位相差の出力信号の波形図を示す。
 位相差検出手段2cbの検出した位相差信号(図24(E),図25(E))は、互いの磁極列2aA,2aBの磁気干渉やノイズの影響を受けているため、実際には歪みを持った波形となる。そこで角度算出手段2ccでは、角度補正手段2ccaで補正し、検出精度の高い絶対角度を算出する。
 図13~図18は、前記回転センサ2が設けられる車輪用軸受の各例を示す。図13,図14に示す車輪用軸受30は、第3世代型の内輪回転タイプで、かつ駆動輪支持用であり、複列の中央に回転センサ2を設けた例を示す。この車輪用軸受30は、内周に複列の転走面33を形成した外方部材31と、これら各転走面33に対向する転走面34を形成した内方部材32と、これら外方部材31および内方部材32の転走面33,34間に介在した複列の転動体35とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する。この車輪用軸受30は、複列外向きアンギュラ玉軸受型とされていて、転動体35はボールからなり、各列毎に保持器36で保持されている。内方部材32は、ハブ輪32aと、このハブ輪32aのインボード側端の外周に嵌合した内輪32bとでなり、各輪32a、32bの外周に前記転走面34が設けられている。外方部材31と内方部材32の間の軸受空間の両端は、シール37,38によりそれぞれ密封されている。
 この車輪用軸受30において、内方部材32の両転走面34,34間の外周に、回転センサ2のエンコーダ2aが設けられ、このエンコーダ2aに対面する磁気センサ2bが、外方部材31に設けられた半径方向のセンサ取付孔40内に設置されている。回転センサ2は、例えば図18と共に前述したラジアルタイプのものである。
 図15,図16に示す車輪用軸受30は、第3世代型の内輪回転タイプで、かつ駆動輪支持用であり、インボード側端に回転センサ2を設けた例を示す。この例では、回転センサ2には、図20A,20Bと共に前述したアキシアルタイプのものが用いられている。具体的にはインボード側端のシール38における、内方部材32の外周面に圧入固定されるスリンガが、図20A,20Bの例のセンサ支持リング2dを兼ねている。磁気センサ2bは、リング状の金属ケース39内に樹脂モールドされ、金属ケース39を介して外方部材31に固定される。その他の構成は、図13,図14に示した例と同様である。
 図17,図18に示す車輪用軸受30は、第3世代型の内輪回転タイプで、かつ従動輪支持用であり、インボード側端に回転センサ2を設けた例を示す。この例では、外方部材31のインボード側端部の端面開口がカバー29で覆われており、このカバー29に回転センサ2の磁気センサ2bが取付けられている。その他の構成および作用効果は図13,図14に示した例と同様である。
 なお、この発明の自動車用タイヤの空気圧低下検知装置は、乗用車やタクシーなど小型の自動車から、トラックやトレーラー、バスなどの大型自動車まで幅広く適用できる。
最も好ましい形態は、トラックやトレーラー、バスなどの大型自動車への適用である。これら自動車では、乗客や貨物を安全に効率よく運搬することが要求されるため、常に車両を正常な状態に保つことが重要になる。日常の運行前点検に加えて、走行中にもタイヤ空気圧をモニタすることにより、運行に影響が出る前にその兆候をつかむことが必要になっている。
1…車輪
1a…タイヤ
3…信号処理ユニット
4…空気圧状態判断ユニット

Claims (15)

  1.  自動車用タイヤの空気圧低下を検知する装置であって、
     前記自動車の速度を測定するように、車輪の回転信号を検出する回転センサと、
     この回転センサによって検出された回転信号から回転に同期した回転速度の変動を抽出し、この抽出した回転速度の変動から、回転に同期した回転速度の変動を含む回転速度変動パターンを取得する信号処理ユニットと、
     基準となる回転速度変動パターンと前記取得された回転速度変動パターンとの相互相関パターンに基づいてタイヤの空気圧状態を推定し空気圧情報を出力する空気圧状態判断ユニットと
    を備えたタイヤの空気圧低下検知装置。
  2.  請求項1に記載の自動車用タイヤの空気圧低下検知装置において、前記空気圧状態判断ユニットは、前記相互相関パターンのピーク値に基づいてタイヤの空気圧状態を推定する自動車用タイヤの空気圧低下検知装置。
  3.  請求項1に記載の自動車用タイヤの空気圧低下検知装置において、前記空気圧状態判断ユニットは、前記相互相関パターンのピーク位置の位相Δφに基づいてタイヤの空気圧状態を推定する自動車用タイヤの空気圧低下検知装置。
  4.  自動車用タイヤの空気圧低下を検知する装置であって、
     前記自動車の速度を測定するように、車輪の回転信号を検出する回転センサと、
     この回転センサによって検出された回転信号から回転に同期した回転速度の変動を抽出し、この抽出した回転速度の変動から、回転に同期した回転速度の変動を含む回転速度変動パターンを取得する信号処理ユニットと、
     基準となる回転速度変動パターンの自己相関パターンと前記取得された回転速度変動パターンの自己相関パターンとの比較に基づいてタイヤの空気圧状態を推定し空気圧情報を出力する空気圧状態判断ユニットと
    を備えたタイヤの空気圧低下検知装置。
  5.  請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の自動車用タイヤの空気圧低下検知装置において、前記信号処理ユニットは、前記回転に同期した回転速度変動パターンを、前記回転センサの複数回転にわたる回転信号に、回転に同期させた平均化処理または積算処理を施して、取得する自動車用タイヤの空気圧低下検知装置。
  6.  請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の自動車用タイヤの空気圧低下検知装置において、前記信号処理ユニットは、前記回転に同期した回転速度の変動の抽出の処理を、一つ以上の設定された走行速度範囲から選択された走行速度範囲で実施する自動車用タイヤの空気圧低下検知装置。
  7.  請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の自動車用タイヤの空気圧低下検知装置において、前記信号処理ユニットは、前記抽出の処理を複数の走行速度範囲についてそれぞれ行い、前記空気圧状態判断ユニットは、前記信号処理ユニットが前記抽出の処理を行うそれぞれの速度範囲について、それぞれ空気圧状態の推定処理を行い、これら複数の推定処理の結果からタイヤの空気圧を、正常、空気圧低下、異常の3段階で示す自動車用タイヤの空気圧低下検知装置。
  8.  請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の自動車用タイヤの空気圧低下検知装置において、前記回転センサは、零相を備えた回転センサまたは絶対角検出機能を備えた回転センサで構成し、前記信号処理ユニットは、取得した速度変動パターンの位相を合わせた状態で、前記回転速度変動パターンと前記基準速度パターンとの差分を求め、この差分の大きさいに基づいてタイヤ空気圧状態を推定する自動車用タイヤの空気圧低下検知装置。
  9.  請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の自動車用タイヤの空気圧低下検知装置において、前記回転センサは、磁気センサとこの磁気センサで検出される被検出極を有する磁気エンコーダまたはパルサギヤとで構成され、回転による磁気強度の変動をアナログ信号で出力する構成とした自動車用タイヤの空気圧低下検知装置。
  10.  請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の自動車用タイヤの空気圧低下検知装置において、前記回転センサは、磁気センサとこの磁気センサで検出される被検出極を有する磁気エンコーダまたはパルサギヤと、前記磁気センサの検出信号を逓倍する回転パルスを出力する逓倍回路を備える自動車用タイヤの空気圧低下検知装置。
  11.  請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の自動車用タイヤの空気圧低下検知装置において、前記空気圧状態判断ユニットが推定したタイヤの空気圧状態情報に基づいて、運転者への報知、または車両の制御状態の変更を行う空気圧推定結果利用手段を備えた自動車用タイヤの空気圧低下検知装置。
  12.  請求項11に記載の自動車用タイヤの空気圧低下検知装置において、前記空気圧推定結果利用手段は、前記空気圧状態判断ユニットが推定したタイヤの空気圧状態情報に基づいて、運転席に設けられた報知手段に報知させる自動車用タイヤの空気圧低下検知装置。
  13.  請求項11に記載の自動車用タイヤの空気圧低下検知装置において、前記空気圧推定結果利用手段は、前記空気圧状態判断ユニットが推定したタイヤの空気圧状態情報に基づいて、車両制御コンピュータの制御パラメータを変更し、タイヤの能力に応じて定められた安全制御を行わせる自動車用タイヤの空気圧低下検知装置。
  14.  請求項11に記載の自動車用タイヤの空気圧低下検知装置において、前記空気圧推定結果利用手段は、前記空気圧状態判断ユニットが推定したタイヤの空気圧状態情報と、天候情報入手手段から得た走行時の天候に基づいて、定められた天候時に警告を発する自動車用タイヤの空気圧低下検知装置。
  15.  請求項11に記載の自動車用タイヤの空気圧低下検知装置において、前記空気圧推定結果利用手段は、前記空気圧状態判断ユニットが推定した空気圧状態に基づいて、定められた時間内に所定以上の空気圧の低下が確認されたとき、車両に搭載されたコンピュータが通信回線を通じてタイヤの空気圧状態の情報を、車両の点検またはタイヤの交換が可能な定められた営業所の端末へ発信する機能を有する自動車用タイヤの空気圧低下検知装置。
PCT/JP2014/080204 2013-11-21 2014-11-14 自動車用タイヤの空気圧低下検知装置 Ceased WO2015076200A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013241128A JP6425883B2 (ja) 2013-11-21 2013-11-21 自動車用タイヤの空気圧低下検知装置
JP2013-241128 2013-11-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015076200A1 true WO2015076200A1 (ja) 2015-05-28

Family

ID=53179465

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/080204 Ceased WO2015076200A1 (ja) 2013-11-21 2014-11-14 自動車用タイヤの空気圧低下検知装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6425883B2 (ja)
WO (1) WO2015076200A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6509575B2 (ja) * 2015-02-10 2019-05-08 Ntn株式会社 車両の車輪回り走行影響情報検出装置
JP7839973B2 (ja) * 2021-12-22 2026-04-03 パナソニックIpマネジメント株式会社 タイヤ状態検知システム、電動自転車、タイヤ状態検知方法及びプログラム

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62149503A (ja) * 1985-12-24 1987-07-03 Nippon Soken Inc 車輪の空気圧検出装置
JP2000255230A (ja) * 1999-02-26 2000-09-19 Continental Ag 空気タイヤの緊急時走行状態を検出する方法と装置
JP2005170065A (ja) * 2003-12-05 2005-06-30 Hitachi Ltd 車両情報メモリエリアを持った無線タグ、車両情報メモリエリアを持った無線タグに読み書きする装置、車両情報メモリエリアを持った無線タグに読み書きする方法、車両情報メモリエリアを持った無線タグに読み書きする装置を備えた車両
JP2005186702A (ja) * 2003-12-24 2005-07-14 Bridgestone Corp タイヤ及びタイヤ摩耗状態推定方法とその装置
JP2006131137A (ja) * 2004-11-08 2006-05-25 Denso Corp 車両用信号処理装置
WO2010147004A1 (ja) * 2009-06-15 2010-12-23 Ntn株式会社 タイヤ空気圧監視システム

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001195697A (ja) * 2000-01-11 2001-07-19 Omron Corp 車両検出装置および車両管理システム
JP4292955B2 (ja) * 2003-11-12 2009-07-08 日本精工株式会社 スタビリティコントロール装置
US6993449B2 (en) * 2004-01-31 2006-01-31 Continental Teves, Inc. Tire pressure loss detection

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62149503A (ja) * 1985-12-24 1987-07-03 Nippon Soken Inc 車輪の空気圧検出装置
JP2000255230A (ja) * 1999-02-26 2000-09-19 Continental Ag 空気タイヤの緊急時走行状態を検出する方法と装置
JP2005170065A (ja) * 2003-12-05 2005-06-30 Hitachi Ltd 車両情報メモリエリアを持った無線タグ、車両情報メモリエリアを持った無線タグに読み書きする装置、車両情報メモリエリアを持った無線タグに読み書きする方法、車両情報メモリエリアを持った無線タグに読み書きする装置を備えた車両
JP2005186702A (ja) * 2003-12-24 2005-07-14 Bridgestone Corp タイヤ及びタイヤ摩耗状態推定方法とその装置
JP2006131137A (ja) * 2004-11-08 2006-05-25 Denso Corp 車両用信号処理装置
WO2010147004A1 (ja) * 2009-06-15 2010-12-23 Ntn株式会社 タイヤ空気圧監視システム

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015101125A (ja) 2015-06-04
JP6425883B2 (ja) 2018-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6227385B2 (ja) 自動車用タイヤの摩耗量検知装置
JP6425881B2 (ja) 自動車用タイヤの異常状態検出装置
JP6099819B2 (ja) 車両用センサユニット
CN102196928B (zh) 用于车辆轮胎的磨损控制的方法和系统
KR100397951B1 (ko) 차량의 타이어 및 휠조립체에서의 타이어 팽창압을 모니터링하는 시스템 및 방법
US8096174B2 (en) Vehicle load weight detecting apparatus
HUP0000903A2 (hu) Eljárás és készülék gumiabroncs kényszerfutási állapotának vizsgálatára
RU2015119381A (ru) Усовершенствованный способ с использованием системы контроля давления в шинах легковых автомобилей
WO2016158586A1 (ja) ホイールナット緩み検出用のセンサユニット、およびこれを備えた装置
US20060265154A1 (en) Failure warning for a tire among a plurality of tires
US20150260590A1 (en) Wheel bearing device with attached sensor
JP6425883B2 (ja) 自動車用タイヤの空気圧低下検知装置
WO2015076199A1 (ja) 自動車用タイヤの種類認識装置
US8397590B2 (en) Bearing for wheel with sensor
JP5424731B2 (ja) タイヤ空気圧監視システム
KR20230161387A (ko) 노면 상태 진단 시스템 및 이를 구비하는 휠베어링
JP2006281931A (ja) タイヤの前後力検出方法、及びそれに用いるタイヤの前後力検出装置
JP4840083B2 (ja) センサ付き転がり軸受装置
JP6563207B2 (ja) 車輪速センサの誤差補正構造および回転検出装置付き車輪用軸受
JP6563206B2 (ja) 車輪速回転変動パターン抽出装置
JP6411160B2 (ja) 回転速度情報検出装置
JP2016145760A (ja) 車輪速回転変動パターン抽出装置およびその基準パターン設定方法
WO2025141453A1 (en) Method and system for estimating the state of a road surface
JP2005207788A (ja) 転がり軸受ユニットの荷重測定装置
WO2023083854A1 (fr) Procédé de surveillance de l'équilibrage des roues d'un véhicule automobile

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14864887

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14864887

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1