JP2000001111A - タイヤ空気圧検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タイヤの空気圧の検知頻度を高くすると共に
検知精度を向上させたタイヤ空気圧検知装置を提供する
ことである。 【解決手段】 車輪回転速度検出手段により検出された
車輪回転速度に基づく車輪速度の振動周波数成分からタ
イヤ空気圧を検知するタイヤ空気圧検知装置において、
前記車輪速度の振動周波数成分から所定の周波数成分を
抽出する第１抽出手段（Ｓ１３）と、前記車輪速度の振
動周波数成分からタイヤ振動周波数成分を含む周波数領
域の周波数成分を抽出する第２抽出手段（Ｓ１４）と、
前記第１抽出手段により抽出された周波数成分のゲイン
と前記第２抽出手段により抽出された周波数成分のゲイ
ンの比に基づいて、前記第１抽出手段により抽出された
周波数成分の中から前記タイヤ空気圧の検知に用いる周
波数成分を選別する選別手段（Ｓ１６）を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動車等のタイ
ヤの空気圧を検知するタイヤ空気圧検知装置にかかり、
詳細には車輪速信号に基づきタイヤのばね定数を求めタ
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】タイヤの空気圧とタイヤのばね定数との
間には一定の関係があり、またタイヤのばね定数とタイ
ヤの共振周波数との間には一定の関係があることを利用
し、車輪速信号の振動周波数成分に基づきタイヤの上下
方向又は前後方向の共振周波数を求め、これよりタイヤ
の空気圧を検知するタイヤ空気圧検知装置が従来より提
案されている。

【０００３】特開平８−１５６５３６号公報に開示され
ているタイヤ空気圧検知装置においては、路面よりタイ
ヤへ入力する振動成分の大きさを検出し、この検出され
た振動成分の中から車速に応じて設定された所定範囲の
振動成分を選別して、この選別された振動成分に基づい
てタイヤの空気圧を検知している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このタ
イヤの空気圧検知装置においては、振動成分の絶対値の
大きさにより、この振動成分をタイヤの空気圧の検知に
用いるか否かの選別を行っている。従って、振動成分が
タイヤの空気圧の検知に用いるのに適した振動状態とな
っている場合であっても振動成分の絶対値が小さい場合
にはタイヤの空気圧の検知に用いられず、タイヤの空気
圧の検知頻度が低くなるという問題があった。

【０００５】この発明の課題は、タイヤの空気圧の検知
頻度を高くすると共に検知精度を向上させたタイヤ空気
圧検知装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のタイヤ空
気圧検知装置は、車輪回転速度検出手段により検出され
た車輪回転速度に基づく車輪速度の振動周波数成分から
タイヤ空気圧を検知するタイヤ空気圧検知装置におい
て、前記車輪速度の振動周波数成分から所定の周波数成
分を抽出する第１抽出手段と、前記車輪速度の振動周波
数成分からタイヤ空気圧検知の際に使用対象となる周波
数領域の周波数成分を抽出する第２抽出手段と、前記第
１抽出手段により抽出された周波数成分のゲインと前記
第２抽出手段により抽出された周波数成分のゲインの比
に基づいて、前記タイヤ空気圧の検知に用いる車輪回転
速度データを選別する選別手段とを備えることを特徴と
する。

【０００７】この請求項１記載のタイヤ空気圧検知装置
によれば、第１抽出手段により抽出された周波数成分の
ゲイン例えば全体の周波数成分のゲインと第２抽出手段
により抽出された周波数成分のゲインの比に基づいて、
選別手段によりタイヤ空気圧の検知に用いる車輪回転速
度データを選別するため、第１抽出手段により抽出され
た周波数成分のゲインが小さい場合であっても第２抽出
手段により抽出された周波数成分のゲインがタイヤ空気
圧の検知に適した状態となっている場合には、この周波
数成分をタイヤ空気圧の検知に用いる。従ってタイヤ空
気圧の検知頻度を高くすることができると共に検知精度
を向上させることができる。

【０００８】また請求項２記載のタイヤ空気圧検知装置
は、請求項１記載のタイヤ空気圧検知装置の前記所定の
周波数成分がばね上振動周波数成分を含まずかつ前記第
２抽出手段により抽出された前記周波数成分を含むこと
を特徴とする。

【０００９】この請求項２記載のタイヤ空気圧検知装置
によれば、ばね上振動周波数成分等の比較的大きなゲイ
ンを除いた周波数成分を基準としてタイヤ空気圧の検知
に用いる周波数成分を選別するため、タイヤ空気圧の検
知の精度を更に向上させることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態にかかるタイヤ空気圧検知装置を適用した
タイヤ空気圧警報システムの説明を行う。

【００１１】図１はタイヤの空気圧警報システム２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１０ａ〜１０ｄのそれぞれに対応して車輪速度セン
サが設置されている。この車輪速度センサは、磁性体よ
りなる歯車形状のパルサ１２ａ〜１２ｄ及びピックアッ
プコイル１４ａ〜１４ｄにより構成されている。パルサ
１２ａ〜１２ｄは、各タイヤ１０ａ〜１０ｄの回転車軸
（図示せず）に固定されており、ピックアップコイル１
４ａ〜１４ｄは、パルサ１２ａ〜１２ｄと所定の間隔を
置いて取り付けられパルサ１２ａ〜１２ｄの回転、即ち
各タイヤ１０ａ〜１０ｄの回転速度に応じた周期を有す
る交流信号を出力する。

【００１２】ピックアップコイル１４ａ〜１４ｄは、Ｅ
ＣＵ（電子制御装置）１６に接続されており、ピックア
ップコイル１４ａ〜１４ｄから出力される交流信号は、
ＥＣＵ１６に入力される。ＥＣＵ１６は、ＣＰＵ、波形
成形回路、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成され、入力される
各種信号に基づいてタイヤ空気圧の検知、警報等の処理
を行う。

【００１３】ここで、このタイヤ空気圧警報システム２
におけるタイヤ空気圧の検知原理について説明する。車
両が舗装されたアスファルト路面を走行した場合、その
路面表面の微小な凹凸により上下及び前後方向の力を受
け、その力によってタイヤは上下及び前後方向に振動す
る。このタイヤ振動時の車両のばね下の加速度の周波数
特性は、図２に示すようにａ点、ｂ点でピーク値を示
す。ａ点は車両のばね下における上下方向の共振周波数
であり、ｂ点は車両のばね下における前後方向の共振周
波数である。

【００１４】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、上記の上下方向及び前後
方向の共振周波数が共に変化する。例えば、図３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、上下方向及び前後方向の共振
周波数が全体的に低周波側に移行し、ピーク値ａ点はａ
´点にピーク値ｂ点はｂ´点に移行する。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
び前後方向の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。

【００１５】一方、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が含まれていることが知られてい
る。即ち、車輪速度センサの検出信号を周波数解析した
結果は、図４に示すように２点でピーク値を示すととも
に、タイヤの空気圧の低下に伴い、その２点のピーク値
の周波数も低下する。このため、この実施の形態では車
輪速度センサの検出信号から、車両のばね下における上
下方向及び前後方向の共振周波数を抽出することで、タ
イヤの空気圧の検知を行う。

【００１６】次に、図５のフローチャートを参照して、
タイヤの空気圧の検知、警報処理について説明する。な
お、ＥＣＵ１６は各車輪について同様の処理を行うた
め、このフローチャートは一つの車輪１０ａに対しての
信号処理のみを示している。

【００１７】イグニッションスイッチのオンによりＥＣ
Ｕ１６による信号処理がスタートする。まず車輪速信号
の取込みを行う（ステップ１０）。即ちピックアップコ
イル１４から出力された交流信号の取込みを行う。そし
てこの交流信号を波形整形してパルス信号とした後、そ
のパルス間隔を所定の時間で除算することにより車輪速
度Ｖを演算する。

【００１８】次に、この車輪速度Ｖから車輪速度の振動
周波数成分の抽出を行い（ステップ１１）、この振動周
波数成分について周波数解析（以下、ＦＦＴという。）
演算を行う（ステップ１２）。図６はステップ１２にお
いて行ったＦＦＴ演算の結果を縦軸をゲイン、横軸を周
波数（Ｈｚ）としてグラフに表したものである。なお、
このグラフには、異なる時間における車輪速度Ｖに対し
て、それぞれＦＦＴ演算を行った結果であるデータＡ、
データＢ及びデータＣの３つのデータが表されている。

【００１９】次に、ステップ１２において行ったＦＦＴ
演算の結果に基づいて全体のゲイン計算を行う（ステッ
プ１３）。即ち、データＡについてのゲインは、図６に
おいてデータＡよりも下側の面積として現れるためこの
部分の面積を計算する。なお、データＢ及びデータＣ等
のゲインも同様にして計算することができる。

【００２０】次に、ステップ１２において行ったＦＦＴ
演算の結果に基づいて、タイヤ空気圧検知で使用する周
波数帯域のゲイン計算を行う（ステップ１４）。このタ
イヤ空気圧検知で使用する周波数帯域には、ばね下の上
下方向の振動周波数成分が含まれており、かつばね上の
振動周波数成分及びばね下の前後方向の振動周波数成分
は含まれていない。従って、データＡのゲインは、図６
において矢印で示す範囲のデータＡよりも下側の面積と
して現れるためこの部分の面積を計算する。なお、デー
タＢ及びデータＣ等のゲインも同様にして計算すること
ができる。

【００２１】次に、ステップ１３で計算した全体のゲイ
ンとステップ１４で計算したタイヤ空気圧検知で使用す
る周波数帯域のゲインとの比を計算する（ステップ１
５）。そしてこのゲイン比が適正な範囲内の値か否かの
判断を行い（ステップ１６）、ゲイン比が大きすぎる場
合及び小さすぎる場合には、タイヤ空気圧検知で使用す
るデータとしては適当でない、即ちこのデータをタイヤ
空気圧の検知に用いた場合にはタイヤ空気圧検知の精度
が低下するため、ステップ１０に戻り，ステップ１０〜
ステップ１５の処理を再度行う。一方、ステップ１５に
おいて計算したゲイン比が適正な範囲内の値と判断した
場合には（ステップ１６）、ＦＦＴ演算回数を１加算し
て、タイヤ空気圧検知で使用するデータとして蓄積す
る。

【００２２】例えば、データＡは、全体のゲインに比較
してタイヤ空気圧検知で使用する周波数帯域のゲインが
小さすぎるため、ステップ１６においてゲイン比が適正
な範囲内の値でないと判断され、ステップ１０の処理に
戻る。これに対して、データＢ及びデータＣは、全体の
ゲインに比較してタイヤ空気圧検知で使用する周波数帯
域のゲインが適当な大きさであるため、ステップ１６に
おいてゲイン比が適正な範囲内の値と判断され、ステッ
プ１７においてＦＦＴ演算回数を１加算して、タイヤ空
気圧検知で使用するデータとして蓄積する。

【００２３】次に、ＦＦＴ演算回数Ｎが基準値Ｎ_O （正
の一定の整数）以上であるか否かの判別が行われ、否定
判別が行われたときにはステップ１０へ戻り、肯定判別
が行われたときにはステップ１９へ進む。ここで、タイ
ヤ空気圧検知で使用するデータとしてＮ_O個のデータを
蓄積するのは、路面に存在する微妙な凹凸の形状（大き
さや高さ）が不規則なため、車輪速度データ毎にその周
波数特性は変動することとなることから、この周波数特
性の変動をできるだけ低減するためである。

【００２４】次に、ステップ１６において選別されたデ
ータ、即ちＮ_O 個のデータについてのＦＦＴ演算の結果
の平均値が演算されることにより、各周波数成分のゲイ
ンの平均値が演算される（ステップ１９）。この平均化
処理は、各ＦＦＴ演算結果の平均値を求めるものであ
り、各周波数成分のゲインの平均値が算出されることに
より、路面によるＦＦＴ演算結果の変動を低減すること
が可能となる。

【００２５】次に、各周波数成分のゲインの平均値に対
し移動平均処理が行われる。即ちｎ番目の周波数のゲイ
ンＹｎがｎ＋１番目及びｎ−１番目の周波数のゲインＹ
ｎ＋１及びＹｎ−１の平均値として下記の数式１に従っ
て演算される（ステップ２０）。

【００２６】（数式１） Ｙｎ＝（Ｙｎ＋１＋Ｙｎ−１）／２ 次に、移動平均処理後のゲインＹｎに基づきタイヤの共
振周波数ｆｘが演算され（ステップ２１）、共振周波数
ｆｘに基づきタイヤの空気圧Ｐが演算される（ステップ
２２）。

【００２７】次に、タイヤ空気圧Ｐが適正値であるか否
かの判断を行い（ステップ２３）、適正値である場合に
はステップ１０に戻り、ステップ１０〜ステップ２２の
処理を再度行う。一方、タイヤ空気圧Ｐが適正値でない
と判断された場合には、表示等により運転者に対して警
告を行う（ステップ２４）。

【００２８】この実施の形態にかかるタイヤ空気圧警報
システムによれば、全体のゲインが小さい場合であって
もタイヤ空気圧検知に用いる帯域の振動周波数成分が明
確に現れている場合、即ちタイヤ空気圧の検知に適した
状態になっている場合には、このデータをタイヤ空気圧
検知に用いるため、タイヤ空気圧検知に用いるデータを
増加させることができタイヤ空気圧の検知頻度を大きく
することができる。従って、平坦な路面を走行している
場合においてもタイヤ空気圧の検知回数を増加（検知時
間の短縮）させることができ、また検知精度も向上させ
ることができる。

【００２９】なお、上述の実施の形態においては、全体
のゲインとタイヤ空気圧検知で使用する周波数帯域のゲ
インとの比に基づいて、データをタイヤ空気圧検知で用
いるか否かを定めているが、特定の周波数帯域（規定周
波数帯域）を規定してこの周波数帯域におけるゲインと
タイヤ空気圧検知で使用する周波数帯域のゲインとの比
に基づいて、データをタイヤ空気圧検知で用いるか否か
を定めるようにしても良い。この場合には、図７に示す
ように、規定周波数帯域は、ばね下の前後方向の振動周
波数成分を含み、ばね上振動周波数成分（極端に大きい
ゲインの周波数成分）を含まない範囲で定めることが好
ましい。このように規定周波数帯域を定めることにより
タイヤ空気圧の検知精度を更に向上させることができ
る。

【００３０】また、上述の実施の形態においては、全体
のゲインとばね下前後方向の振動周波数成分を含む周波
数帯域のゲインとの比に基づいて、タイヤ空気圧検知に
用いるデータの選別を行っているが、別個に設けたセン
サによりばね上振動或いはばね下振動を検出し、この検
出した振動のゲインとばね下前後方向の振動周波数成分
を含む周波数帯域のゲインとの比較に基づいてタイヤ空
気圧検知に用いるデータの選別を行うようにしても良
い。

【００３１】また、上述の実施の形態のタイヤ空気圧警
報システムに初期値学習機能を備えても良い。即ちタイ
ヤ交換時において、当初タイヤの空気圧が適正な時点
で、全体のゲインとタイヤ空気圧検知で使用する周波数
帯域のゲインとの比が適正であるデータを複数サンプリ
ングして、このデータに基づいてタイヤ空気圧検知に用
いるデータの選別のための基準値を定める。この場合に
は、全体のゲインとタイヤ空気圧検知で使用する周波数
帯域のゲインとの比が適正であると判断する基準を厳し
くすることが好ましい。

【００３２】また、上述の実施の形態において、図６に
示す空気圧推定使用周波数帯域のゲインの形状に基づい
てタイヤ空気圧を検知するようにしても良い。この場合
には空気圧推定使用周波数帯域の中心線（中心となる周
波数）を基準として、この中心線よりも周波数の小さい
領域の面積が中心線よりも周波数の大きい領域の面積よ
りも大きくなっている場合にはタイヤ空気圧が下がった
と判断する。

【００３３】また、上述の実施の形態においては、ＦＦ
Ｔ演算の結果に基づいてタイヤの共振周波数が演算さ
れ、これに基づいてタイヤ空気圧の検知を行っている
が、これに限らず車輪速信号に対してバンドパスフィル
タ処理を行い、フィルタ処理後の車輪速信号より外乱オ
ブザーバにより外乱を求め、この外乱に基づいてタイヤ
空気圧を検知するようにしても良い。

【００３４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、第１抽出
手段により抽出された周波数成分のゲインと第２抽出手
段により抽出された周波数成分のゲインの比に基づい
て、タイヤ空気圧の検知に用いる車輪回転速度データを
選別するため、第１抽出手段により抽出された周波数成
分のゲインが小さい場合であっても第２抽出手段により
抽出された周波数成分のゲインがタイヤ空気圧の検知に
適した状態となっている場合には、この周波数成分をタ
イヤ空気圧の検知に用いる。従ってタイヤ空気圧の検知
頻度を増加させることができると共に検知精度を向上さ
せることができる。

【００３５】また請求項２記載の発明によれば、ばね上
振動周波数成分等の比較的大きなゲインを除いた周波数
成分を基準としてタイヤ空気圧の検知に用いる周波数成
分を選別するため、タイヤ空気圧の検知の精度を更に向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態にかかるタイヤ空気圧警
報システムの概略構成図である。

【図２】車両のばね下の加速度の周波数特性を示す特性
図である。

【図３】タイヤの空気圧の変化に伴う車両のばね下の加
速度の周波数特性の変化を示す特性図である。

【図４】タイヤ空気圧の検知原理を示す説明図である。

【図５】この発明の実施の形態にかかるタイヤ空気圧警
報システムにおけるタイヤ空気圧検知処理を説明するた
めのフローチャートである。

【図６】この発明の実施の形態にかかるタイヤ空気圧の
検知のために行ったＦＦＴ演算結果及び空気圧推定使用
領域を示す図である。

【図７】この発明の実施の形態にかかるタイヤ空気圧の
検知のために行ったＦＦＴ演算結果及び空気圧推定使用
帯域、規定周波数帯域を示す図である。

【符号の説明】

２…タイヤ空気圧警報システム、１０ａ〜１０ｄ…タイ
ヤ、１２ａ〜１２ｄ…パルサ、１４ａ〜１４ｄ…ピック
アップコイル、１６…ＥＣＵ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000003609 株式会社豊田中央研究所 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ (72)発明者 米谷 正弘 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 稲垣 匠二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 梅野 孝治 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 内藤 俊治 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 森 雪生 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車輪回転速度検出手段により検出された
   車輪回転速度に基づく車輪速度の振動周波数成分からタ
   イヤ空気圧を検知するタイヤ空気圧検知装置において、 前記車輪速度の振動周波数成分から所定の周波数成分を
   抽出する第１抽出手段と、 前記車輪速度の振動周波数成分からタイヤ空気圧検知の
   際に使用対象となる周波数領域の周波数成分を抽出する
   第２抽出手段と、 前記第１抽出手段により抽出された周波数成分のゲイン
   と前記第２抽出手段により抽出された周波数成分のゲイ
   ンの比に基づいて、前記タイヤ空気圧の検知に用いる車
   輪回転速度データを選別する選別手段と、 を備えることを特徴とするタイヤ空気圧検知装置。
2. 【請求項２】 前記所定の周波数成分は、ばね上振動周
   波数成分を含まずかつ前記第２抽出手段により抽出され
   た前記周波数成分を含むことを特徴とする請求項１記載
   のタイヤ空気圧検知装置。