JP6567471B2

JP6567471B2 - 加速度センサの脱落判定方法及び加速度センサの脱落判定装置

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Publication number: JP6567471B2
Application number: JP2016131055A
Authority: JP
Inventors: 剛真砂; 一夫林
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2019-08-28
Anticipated expiration: 2036-06-30
Also published as: WO2018003734A1; EP3480602B1; CN109477858B; EP3480602A1; CN109477858A; US10585113B2; EP3480602A4; JP2018004416A; US20190212360A1

Description

本発明は、タイヤの内面に取付けられた加速度センサがタイヤの内面から脱落したか否かを判定する方法とその装置に関するものである。

従来、タイヤの内面に加速度センサを取付けて、タイヤに作用する加速度の情報を取得し、この取得された加速度情報からタイヤの走行する路面状態や、タイヤの偏摩耗を推定する方法が提案されている。
上記の加速度情報としては、例えば、走行中のタイヤのトレッドに作用するタイヤ周方向の加速度波形やタイヤ幅方向の加速度波形、あるいは、タイヤ径方向の加速度波形が用いられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−２４２３０３号公報

ところで、タイヤ内面には走行中に繰り返し歪みが発生するため、加速度センサとタイヤとの接着が剥がれて、加速度センサがタイヤ内面から脱落してしまう場合がある。
加速度センサの出力は、一般に、図３（ａ）に示すように、踏み込み点Ｔ_f及び蹴りだし点Ｔ_kに出現するピークの大きさ（以下、ピークレベルという）ａ_kと、踏み込み点Ｔ_f間の時間間隔及び蹴りだし点Ｔ_k間の時間間隔（以下、ピーク間隔という）ｂ_kとが一定となる。なお、上記のピーク間隔は、正常時（加速度センサがタイヤ内面から脱落していない場合）には、タイヤ１回転に要する時間に相当する。
これに対して、加速度センサがタイヤ内面から脱落した場合には、図３（ｂ）に示すように、加速度センサの出力は、ピークレベルやピーク間隔が不均一となるため、これらの情報からは正確な路面状態の推定などできない、といった問題点があった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、加速度センサがタイヤ内面から脱落しているか否かを容易に判定する方法とその装置を提供することを目的とする。

発明者らは、鋭意検討の結果、加速度センサは、タイヤ内面から脱落した場合でも、タイヤ内面に接触するなどして出力信号を発するので、この出力信号を利用すれば、加速度センサのタイヤ内面からの脱落を判定できることを見出し、本発明に到ったものである。
すなわち、本発明は、加速度センサから取得された加速度情報から、前記加速度センサがタイヤ内面から脱落しているか否かを判定する方法であって、前記加速度情報としての、前記加速度センサが検知したタイヤ周方向またはタイヤ幅方向の加速度信号の正側もしくは負側のピークの大きさであるピークレベルまたはピーク間の時間間隔であるピーク間隔、もしくは、タイヤ径方向の加速度信号を微分して得られる径方向微分加速度信号のピークレベルまたはピーク間隔を取得するステップと、前記取得した加速度情報と、前記加速度情報の平均値との差の前記平均値に対する比を算出するステップと、前記比に基づいて前記加速度センサがタイヤ内面から脱落しているか否かを判定するステップとを備え、前記加速度情報の平均値が、前記取得した加速度情報の直前の少なくとも３回の加速度情報の平均値であり、前記加速度センサがタイヤ内面から脱落しているか否かを判定するステップでは、前記比が予め設定した閾値を複数回連続して超えたときに、前記加速度センサがタイヤ内面から脱落していると判定することを特徴とする。
これにより、検出された加速度波形におけるピークレベルやピーク間隔の不均一を正確に把握できるので、加速度センサがタイヤ内面から脱落しているか否かを精度よく判定することができるとともに、誤った路面状態の推定を避けることができる。

また、加速度情報を、前記ピークレベルと前記ピーク間隔の両方とするとともに、前記ピークレベルと前記ピークレベルの平均値との差の前記ピークレベルの平均値に対する割合であるピークレベル比と、前記ピーク間隔と前記ピーク間隔との差の前記ピーク間隔の平均値に対する比であるピーク間隔比との両方が、予め設定した閾値を複数回連続して超えたときに、前記加速度センサがタイヤ内面から脱落していると判定したので、加速度センサのタイヤ内面から脱落判定の判定精度が更に向上した。
また、前記閾値を前記平均値の３％以上とし、前記閾値を連続して超える回数を２回〜１０回としたので、脱落判定を効率よく行うことができる。すなわち、３％未満にすると測定誤差をエラーとしてしまうおそれがある。また、閾値を連続して超える回数が１回であっては、誤判定のおそれが有り、１０回を超えても判定精度が向上しない。
また、前記ピークレベルと前記ピークレベルの平均値との差の前記ピークレベルの平均値に対する比と、前記ピーク間隔と前記ピーク間隔との差の前記ピーク間隔の平均値に対する比の大きさに応じて、前記閾値を連続して超える回数を変更したので、加速度センサのタイヤ内面から脱落判定を効率的に行うことができる。

また、本発明は、タイヤ内面に装着されてタイヤ周方向またはタイヤ幅方向の加速度信号を検出する加速度センサのタイヤ内面からの脱落を判定する装置であって、加速度情報である、前記加速度信号のピークレベル及びピーク間隔のいずれか一方または両方を取得する加速度情報取得手段と、前記取得した加速度情報の平均値を算出する平均値算出手段と、前記取得した加速度情報と算出された平均値との差の前記平均値に対する比である差分比を算出する差分比算出手段と、前記差分比に基づいて前記加速度センサがタイヤ内面から脱落しているか否かを判定する脱落判定手段とを備え、前記平均値算出手段では、前記取得した加速度情報の直前の少なくとも３回の加速度情報の平均値を算出し、前記脱落判定手段では、前記差分比が複数回連続して閾値を超えたときに、前記加速度センサがタイヤ内面から脱落していると判定することを特徴とする。
このような構成を採ることにより、加速度センサがタイヤ内面から脱落しているか否かを精度よく判定できる加速度センサの脱落判定装置を得ることができる。
また、加速度センサを、タイヤ内面に装着されてタイヤ径方向の加速度信号を検出する加速度センサとするとともに、前記加速度信号を微分して径方向微分加速度を算出する微分加速度算出手段と、加速度情報である、前記微分加速度信号のピークレベル及びピーク間隔のいずれか一方または両方を取得する加速度情報取得手段とを設け、前記取得した加速度情報を用いて、前記加速度センサがタイヤ内面から脱落していると判定してもよい。

なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

本実施の形態に係る加速度センサの脱落判定装置の構成を示す図である。加速度センサの取付け例を示す図である。正常時及び脱落時におけるタイヤ径方向加速度波形の一例を示す図である。加速度センサの脱落判定方法を示すフローチャートである。

実施の形態
図１は、本実施の形態に係る加速度センサの脱落判定装置１０の構成を示す機能ブロック図で、同図において、１１は加速度センサ、１２は加速度波形抽出手段、１３はピークレベル算出手段、１４はピーク間隔算出手段、１５は平均値算出手段、１６は差分比算出手段、１７は脱落判定手段、１８は記憶手段である。ピークレベル算出手段１３とピーク間隔算出手段１４とが本発明の加速度情報取得手段を構成する。
加速度センサ１１がセンサ部１０Ａを構成し、加速度波形抽出手段１２から脱落判定手段１７までの各手段、及び、記憶手段１８が記憶・演算部１０Ｂを構成する。
記憶・演算部１０Ｂを構成する各手段は、例えば、コンピュータのソフトウェア及びＲＡＭ等の記憶装置により構成される。加速度センサの脱落判定装置１０の脱落判定結果は、図示しない車体側に配置される車両制御装置２０に送られる。
車両制御装置２０は、加速度センサ１１の出力信号から路面状態を推定する路面状態推定手段２１と、車両制御手段２２とを有し、上記推定された路面状態に基づいて車両の走行状態を制御する。なお、加速度センサ１１の出力信号に代えて、加速度波形抽出手段１２で抽出された加速度波形のデータ、ピークレベル算出手段１３で算出したピークレベルのデータを車両制御装置２０に送ってもよい。
なお、路面状態推定手段に代えて、タイヤの摩耗状態を推定する摩耗推定手段などのタイヤの状態を推定する手段を設け、推定されたタイヤの状態から車両の走行状態を制御する構成としてもよい。

加速度センサ１１は、図２に示すように、タイヤ１のインナーライナー部２のタイヤ幅方向中心に、検出方向がタイヤ周方向になるように配置されて、路面からタイヤトレッド３に入力する作用するタイヤ周方向加速度を検出する。なお、加速度センサ１１の出力を記憶・演算部１０Ｂに送る構成としては、例えば、図２に示すように、インナーライナー部２もしくはホイール４に送信器１１Ｆを設置して、加速度センサ１１の出力信号をそれぞれ図示しない増幅器で増幅した後、無線にて車体側に配置された記憶・演算部１０Ｂに送信する構成とすることが好ましい。
なお、記憶・演算部１０Ｂをタイヤ１側に設けて、上記の加速度波形のデータ、ピークレベルのデータ、もしくは、ピーク間隔のデータを車体側に設けられた車両制御装置２０に送信する構成としてもよい。

加速度波形抽出手段１２は、図３（ａ），（ｂ）に示すような、加速度センサ１１から出力されるタイヤ周方向加速度の時系列波形であるタイヤ径方向加速度波形（以下、加速度波形という）を抽出する。ここで、（ａ）図は、正常時におけるタイヤ径方向加速度波形の例で、（ｂ）図は脱落した加速度センサのタイヤ径方向加速度波形の例である。
なお、抽出する加速度波形の長さとしては、踏み込み点Ｔ_fに出現するピーク（以下、踏み側ピークという）を少なくとも２つ含む長さとする。
ピークレベル算出手段１３は、踏み側ピークの大きさであるピークレベルａを算出し、ピーク間隔算出手段１４は、時間的に隣接する２つの踏み側ピークの時間間隔であるピーク間隔ｂを算出する。算出されたピークレベルａとピーク間隔ｂとは、踏み側ピークの検出時間順に記憶手段１８に記憶される。
平均値算出手段１５は、記憶手段１８に記憶されたピークレベルａとピーク間隔ｂとから、過去Ｌ回分のピークレベルａを平均化したピークレベルの平均値Ａと、過去Ｍ回分のピーク間隔ｂを平均化したピーク間隔の平均値Ｂとを算出する。具体的には、最新の（ｔ＝ｔ_kにおける）ピークレベルをａ_k、ピーク間隔をｂ_kとしたとき、ピークレベルａ_k直前のピークレベルの平均値Ａ_k-1とピーク間隔ｂ_k直前ピーク間隔ｂの平均値Ｂ_k-1とは以下の式（１），（２）により算出される。
Ａ_k-1＝（ａ_k-3＋ａ_k-2＋ａ_k-1）/Ｌ ……（１）
Ｂ_k-1＝（ｂ_k-3＋ｂ_k-2＋ｂ_k-1）/Ｍ ……（２）
なお、Ｌ及びＭは少なくとも３以上であればよく、最大でも１０あれば十分である。また、ＬとＭは同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。

差分比算出手段１６は、最新のピークレベルａ_kとピークレベルの平均値Ａ_k-1との差のピークレベルの平均値Ａ_k-1に対する比であるピークレベル比Ｐ_kと、最新のピーク間隔ｂ_kとピーク間隔の平均値Ｂ_k-1との差のピーク間隔の平均値Ｂ_k-1に対する比であるピーク間隔比Ｑ_kを算出する。ピークレベル比Ｐ_kとピーク間隔比Ｑ_kとは以下の式（３），（４）により算出される。
Ｐ_k（％）＝（｜ａ_k−Ａ｜/Ａ）×１００ ……（３）
Ｑ_k（％）＝（｜ｂ_k−Ｂ｜/Ｂ）×１００ ……（４）
以下、ピークレベル比Ｐ_kとピーク間隔比Ｑ_kとを差分比という。
脱落判定手段１７は、差分比評価部１７ａと評価値積算部１７ｂと脱落判定部１７ｃとを備え、加速度センサ１１がタイヤ内面から脱落しているか否かを判定する。
差分比評価部１７ａは、ピークレベル比Ｐ_kが予め設定された閾値Ｋ_p以上で、かつ、ピーク間隔比Ｑ_kが閾値Ｋ_q以上である場合に、評価点ｚ＝１を出力し、それ以外の場合には評価点ｚ＝０を出力する。
評価値積算部１７ｂは、入力された評価点を順次積算した積算値ｎを算出し、この算出された積算値ｎを脱落判定部１７ｃに出力する。このとき、ｚ＝０が入力された場合には、積算値ｎを０にリセットする。
脱落判定部１７ｃでは、入力された積算値ｎと予め設定された判定回数Ｎとを比較し、積算値ｎが判定回数Ｎに達したときに、加速度センサ１１がタイヤ内面から脱落していると判定する。
ｎ＝Ｎとなるのは、判定値ｚがＮ回連続して１になった場合である。すなわち、本例の脱落判定装置１０では、ピークレベル比Ｐ_k≧閾値Ｋ_p、かつ、ピーク間隔比Ｑ_k≧閾値Ｋ_qである場合がＮ回連続して続いた場合に、加速度センサ１１がタイヤ内面から脱落していると判定する。

次に、本発明による加速度センサの脱落判定方法について、図４のフローチャートを参照して説明する。
まず、加速度センサ１１により、タイヤトレッド３の変形に伴って変形するインナーライナー部２内面におけるタイヤ周方向加速度信号を検出して増幅した後、このタイヤ周方向加速度信号インナーライナー部２に設置された送信器１１Ｆから車体側に配置された記憶・演算部１０Ｂに送信する（ステップＳ１０）。
記憶・演算部１０Ｂでは、加速度センサ１１から連続して出力されるタイヤトレッド３に作用するタイヤ周方向加速度信号から加速度波形を抽出し（ステップＳ１１）、この抽出された加速度波形から、踏み込み点Ｔ_fに出現するピーク（以下、踏み側ピークという）の大きさであるピークレベルａ_kと、時間的に隣接する２つの踏み側ピーク間の時間間隔であるピーク間隔ｂ_kとを検出して記憶手段１８に記憶する（ステップＳ１２）。
次に、記憶されたピークレベルａ_k-3〜ａ_k-1からピークレベルの平均値Ａ_k-1を算出するとともに、記憶されたピーク間隔ｂ_k-3〜ｂ_k-1からピーク間隔の平均値Ｂ_k-1を算出する（ステップＳ１３）。なお、平均値Ａ_k-1及びＢ_k-1の算出は、ｋ≧４以上で行い、ｋ＝３までは、単に記憶手段１８に記憶した後、ピークレベルａ_kとピーク間隔ｂ_kとの検出を行うことはいうまでもない。
ステップＳ１４では、ピークレベルの平均値Ａ_k-1と最新のピークレベルａ_kとからピークレベル比Ｐ_kを算出するとともに、ピーク間隔の平均値Ｂ_k-1と最新のピーク間隔ｂ_kとからピーク間隔比Ｑ_kを算出する。なお、ピークレベルの平均値Ａ_k-1とピーク間隔の平均値Ｂ_k-1とは、上記式（１），（２）を用いて算出し、ピークレベル比Ｐ_kとピーク間隔比Ｑ_kとは、上記式（３），（４）を用いて算出する。
ステップＳ１５では、ピークレベル比Ｐ_kが閾値Ｋ_p以上で、かつ、ピーク間隔比Ｑ_kが閾値Ｋ_q以上であるか否かを判定する。本例では、Ｋ_p＝Ｋ_q＝３％とした。
ピークレベル比Ｐ_kとピーク間隔比Ｑ_kのいずれか一方もしくは両方が３％未満であれば、ステップＳ１２に戻って、ピークレベルａ_k+1とピーク間隔ｂ_k+1とを算出する。
一方、ステップＳ１５において、ピークレベル比Ｐ_kとピーク間隔比Ｑ_kがともに３％以上であると判定された場合には、この状態が判定回数Ｎ以上連続で続いていたか否かを判定する（ステップＳ１６）。本例では、Ｎ＝１０とした。
ステップＳ１６において、ピークレベル比Ｐ_kとピーク間隔比Ｑ_kがともに３％以上である状態が１０回以上連続で続いていた場合には、ステップＳ１７に進んで、加速度センサ１１がタイヤ内面から脱落していると判定し、この判定結果を車両制御装置２０に送信する（エラー送信）。
一方、ピークレベル比Ｐ_kとピーク間隔比Ｑ_kがともに３％以上である状態が連続する回数が１０回未満である場合には、ステップＳ１２に戻って、ピークレベルａ_k+1とピーク間隔ｂ_k+1とを算出する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。

例えば、前記実施の形態では、踏み側ピークのピークレベルａとピーク間隔ｂとを用いて加速度センサ１１が脱落しているか否かを判定したが、なお、脱落判定に利用するピークとしては、蹴りだし点Ｔ_kに出現するピークを用いてもよい。
また、前記実施の形態では、ピークレベル比Ｐ_kが予め設定された閾値Ｋ_p以上で、かつ、ピーク間隔比Ｑ_kが閾値Ｋ_q以上である状態がＮ回以上連続で続いていた場合に、加速度センサ１１がタイヤ内面から脱落していると判定したが、ピークレベル比Ｐ_kが予め設定された閾値Ｋ_p以上である状態、もしくは、ピーク間隔比Ｑ_kが閾値Ｋ_q以上である状態がＮ回以上連続で続いていた場合に、タイヤ内面から脱落していると判定してもよい。
また、前記実施の形態では、Ｋ_p＝Ｋ_q＝３％とし、かつ、Ｎ＝１０回としたが、これ限るものではなく、Ｋ_p＝Ｋ_q＝５％とし、Ｎ＝８回などとしてもよい。
また、算出されたピークレベル比Ｐ_k、もしくは、ピーク間隔比Ｑ_kの大きさに応じて、判定回数Ｎを変えてもよい。
例えば、ピークレベル比Ｐ_kが１０％以上になった場合が７連続した場合とか、ピークレベル比Ｐ_kが２０％以上になった場合が６連続した場合とか、あるいは、ピークレベル比Ｐ_kが６０％以上になった場合が２連続した場合などのように、ピークレベル比Ｐ_kと予め設定された閾値Ｋ_p（本例では、３％）との差が大きい場合には、その差に応じて判定回数Ｎを減らすようにすれば、脱落判定を効率よく行うことができる。

また、前記実施の形態では、加速度波形として、タイヤ周方向の加速度波形を用いたが、タイヤ幅方向の加速度波形を用いてもよい。
加速度センサが、タイヤ径方向の加速度を検出する加速度センサである場合には、タイヤ径方向の加速度信号を微分して得られる径方向微分加速度波形を用いればよい。なお、この場合には、加速度波形抽出手段１２と、ピークレベル算出手段１３及びピーク間隔算出手段１４との間に、抽出された径方向加速度から微分加速度波形を演算する手段を設ければよい。

１タイヤ、２インナーライナー部、３タイヤトレッド、４ホイール、
１０加速度センサの脱落判定装置、１０Ａセンサ部、１０Ｂ記憶・演算部、
１１加速度センサ、１１Ｆ送信機、１２加速度波形抽出手段、
１３ピークレベル算出手段、１４ピーク間隔算出手段、１５平均値算出手段、
１６差分比算出手段、１７脱落判定手段、１７ａ差分比評価部、
１７ｂ評価値積算部、１７ｃ脱落判定部、１８記憶手段、
２０車両制御装置、２１路面状態推定手段、２２車両制御手段。

Claims

加速度センサから取得された加速度情報から、前記加速度センサがタイヤ内面から脱落しているか否かを判定する方法であって、
前記加速度情報としての、前記加速度センサが検知したタイヤ周方向またはタイヤ幅方向の加速度信号の正側もしくは負側のピークの大きさであるピークレベルまたはピーク間の時間間隔であるピーク間隔、もしくは、タイヤ径方向の加速度信号を微分して得られる径方向微分加速度信号のピークレベルまたはピーク間隔を取得するステップと、
前記取得した加速度情報と、前記加速度情報の平均値との差の前記平均値に対する比を算出するステップと、
前記比に基づいて前記加速度センサがタイヤ内面から脱落しているか否かを判定するステップとを備え、
前記加速度情報の平均値が、前記取得した加速度情報の直前の少なくとも３回の加速度情報の平均値であり、
前記加速度センサがタイヤ内面から脱落しているか否かを判定するステップでは、
前記比が予め設定した閾値を複数回連続して超えたときに、前記加速度センサがタイヤ内面から脱落していると判定することを特徴とする加速度センサの脱落判定方法。
前記加速度情報を、前記ピークレベルと前記ピーク間隔の両方とするとともに、
前記ピークレベルと前記ピークレベルの平均値との差の前記ピークレベルの平均値に対する割合であるピークレベル比と、
前記ピーク間隔と前記ピーク間隔との差の前記ピーク間隔の平均値に対する比であるピーク間隔比との両方が、予め設定した閾値を複数回連続して超えたときに、前記加速度センサがタイヤ内面から脱落していると判定することを特徴とする請求項１に記載の加速度センサの脱落判定方法。
前記閾値が前記平均値の３％以上〜６５％で、前記閾値を連続して超える回数が２回〜１０回あることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加速度センサの脱落判定方法。
前記ピークレベルと前記ピークレベルの平均値との差の前記ピークレベルの平均値に対する比と、
前記ピーク間隔と前記ピーク間隔との差の前記ピーク間隔の平均値に対する比の大きさに応じて、前記閾値を連続して超える回数を変更することを特徴とする請求項３に記載の加速度センサの脱落判定方法。
タイヤ内面に装着されてタイヤ周方向またはタイヤ幅方向の加速度信号を検出する加速度センサのタイヤ内面からの脱落を判定する装置であって、
加速度情報である、前記加速度信号のピークレベル及びピーク間隔のいずれか一方または両方を取得する加速度情報取得手段と、
前記取得した加速度情報の平均値を算出する平均値算出手段と、
前記取得した加速度情報と算出された平均値との差の前記平均値に対する比である差分比を算出する差分比算出手段と、
前記差分比に基づいて前記加速度センサがタイヤ内面から脱落しているか否かを判定する脱落判定手段とを備え、
前記平均値算出手段では、前記取得した加速度情報の直前の少なくとも３回の加速度情報の平均値を算出し、
前記脱落判定手段では、前記差分比が複数回連続して閾値を超えたときに、前記加速度センサがタイヤ内面から脱落していると判定することを特徴とする加速度センサの脱落判定装置。
タイヤ内面に装着されてタイヤ径方向の加速度信号を検出する加速度センサのタイヤ内面からの脱落を判定する装置であって、
前記加速度信号を微分して径方向微分加速度を算出する微分加速度算出手段と、
加速度情報である、前記微分加速度信号のピークレベル及びピーク間隔のいずれか一方または両方を取得する加速度情報取得手段と、
前記取得した加速度情報の平均値を算出する平均値算出手段と、
前記取得した加速度情報と算出された平均値との差の前記平均値に対する比である差分比を算出する差分比算出手段と、
前記差分比に基づいて前記加速度センサがタイヤ内面から脱落しているか否かを判定する脱落判定手段とを備え、
前記平均値算出手段では、前記取得した加速度情報の直前の少なくとも３回の加速度情報の平均値を算出し、
前記脱落判定手段では、前記差分比が複数回連続して閾値を超えたときに、前記加速度センサがタイヤ内面から脱落していると判定することを特徴とする加速度センサの脱落判定装置。