JP4629246B2

JP4629246B2 - タイヤ走行状態の検出方法とタイヤ走行状態検出装置、及び路面状態の推定方法と路面状態推定装置

Info

Publication number: JP4629246B2
Application number: JP2001036048A
Authority: JP
Inventors: 英俊横田; 啓詩森永
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2001-02-13
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2021-02-13
Also published as: JP2002240520A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤの走行状態を検出する方法とその装置、及び、走行時の路面状態を推定する方法とその装置とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の走行安定性を高めるため、タイヤと路面との間の摩擦係数（路面摩擦係数）あるいは路面状態を精度良く推定し、車両制御へフィードバックすることが求められている。予め路面摩擦係数や路面状態を推定することができれば、制駆動や操舵といった危険回避の操作を起こす前に、例えば、ＡＢＳブレーキのより高度な制御等が可能になり、安全性が一段と高まることが予想される。また、運転者に走行中の路面状態の危険度を伝えるだけでも、運転者が早めの減速動作を行えるようになり、事故の減少が期待できる。
従来、路面状態を推定する方法としては、車両下部、例えばタイヤを軸支する車軸の近傍などに配設された、タイヤと路面との接触音を検出するセンサによって検出した上記接触音に基づいて路面状態を推定する方法（特開平８−２６１９９３号公報、特開平９−５４０２０号公報）などが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような、車体側からタイヤと路面との接触音を検出する方法では、車両が雨の中や水溜まりなどのある濡れた路面上を走行する場合も多いため、検出に用いているセンサが水に濡れて故障したりする恐れがあるだけでなく、上記センサが周囲を走行している他の車のタイヤ接触音も拾ってしまうため、当該車両のタイヤの接触音を精度よく検出することが困難であるなどの問題点があるため、実用化には到っていなかった。
【０００４】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、路面状態やタイヤの異常の有無などのタイヤの走行状態を精度よく検出する方法とその装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、路面状態やタイヤの状態によって変化するタイヤ振動がタイヤ内部の空気に伝播され、上記空気の圧力変動として検出されるという原理を利用したもので、タイヤが接している路面の状態やタイヤの異常の有無などの複数の物理現象が、上記空気の圧力変動の異なる周波数帯に現れることに着目してなされたものである。すなわち、本発明は、現在、自転車，２輪車，乗用車から大型トラック，建設車両用タイヤに至るまで幅広く用いられている空気入りタイヤに封入されている空気の圧力変動を検出して、上記検出された圧力変動を周波数解析し、上述した、異なる周波数帯域に現れる、路面状態やタイヤの異常の有無などに起因する圧力変動の変化を検出することにより、タイヤの走行状態を検出するもので、外部と遮断されているタイヤ内の空気を利用するため、上記従来例のように、水に濡れたり周囲を走行する他の車両の影響を受けることなく、タイヤの走行状態を精度よく検出することが可能となる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のタイヤ走行状態の検出方法は、車両のタイヤ内の空気圧の変動を検出して周波数分析し、複数の周波数帯域における上記空気圧の圧力変動値を比較して、路面状態やタイヤの異常の有無を含むタイヤの走行状態を検出するようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項２に記載のタイヤ走行状態検出装置は、タイヤあるいはホイールに取り付けられた、タイヤ内の空気圧を検出する圧力検出手段と、上記検出された空気圧の時間変動を周波数分析して、８００Ｈｚ以上の周波数帯域における上記空気圧の圧力変動値の平均値を算出する手段と、上記算出された圧力変動値の平均値から、走行中のタイヤが滑り易い状態にあるか否かを検出する走行状態検出手段とを備え、上記検出された空気圧の時間変動からタイヤの走行状態を検出するようにしたものである。
請求項３に記載のタイヤ走行状態検出装置は、４０Ｈｚ，８０Ｈｚ及び１３０Ｈｚ付近にピークを持つタイヤ固有振動がタイヤ空気圧にほぼ比例することを利用したもので、上記圧力検出手段で検出された空気圧の時間変動を周波数分析して、２００Ｈｚ以下の周波数帯域における上記空気圧の圧力変動値のピーク周波数を検出し、上記検出された圧力変動値のピーク周波数から、走行中のタイヤ内の空気圧を検出するタイヤ圧監視手段を設けたものである。これにより、適用した圧力センサが空気圧の絶対値を検出できないタイプのものであっても、空気圧を検出することが可能となる。
請求項４に記載のタイヤ走行状態検出装置は、上記圧力検出手段で検出された空気圧の時間変動を周波数分析して、１００Ｈｚ以下の周波数帯域における上記空気圧の圧力変動値の平均値を算出し、上記算出された圧力変動値の平均値が予め設定された基準値を超えた場合には、走行中のタイヤにトレッド剥離による異常があると判定するタイヤ異常検出手段を設けたものである。トレッド部の一部に剥離が生じた場合には、その部分が路面に接する度に振動が発生してタイヤ内面の空気を加振する。したがって、上記振動をタイヤ空気圧の圧力変動として検出することで、上記タイヤの故障を検出することが可能となる。
請求項５に記載のタイヤ走行状態検出装置は、上記圧力検出手段を、半導体式または圧電式の圧力センサ、あるいは、半導体式または圧電式のマイクロホンから構成したものである。
請求項６に記載のタイヤ走行状態検出装置は、タイヤの走行状態を更に精度よく検出するため、車速検出手段により検出された車速に応じて、上記算出された各周波数帯域での圧力変動値を比較するようにしたものである。
【０００９】
ところで、転動中のタイヤは常に振動しているが、路面の滑りやすさによって路面に接しているトレッド部分の拘束状態が変化し、これが８００Ｈｚ〜５０００Ｈｚといった高周波帯域での振動の差となって現れる。この振動の大きさを、路面の滑りやすさの影響の少ない周波数帯域の振動と比較することで路面状態を更に正確に推定することが可能となる。
【００１０】
本発明の請求項７に記載の路面状態の推定方法は、タイヤ内の空気圧の変動を検出し、上記空気圧の少なくとも２つの周波数帯域における圧力変動値を算出し、上記算出された圧力変動値の比から、タイヤが接地している路面状態を推定するようにしたことを特徴とする。
請求項８に記載の路面状態推定装置は、タイヤあるいはホイールに取り付けられた、タイヤ内の空気圧を検出する圧力検出手段と、上記検出された空気圧の時間変動を周波数分析して、少なくとも２つの周波数帯域内での圧力変動の平均値を算出する手段と、上記算出された各周波数帯域での圧力変動の平均値の比から、路面状態を推定する路面状態推定手段とを備え、タイヤが接地している路面状態を推定するようにしたものである。
請求項９に記載の路面状態推定装置は、上記圧力検出手段を、半導体式または圧電式の圧力センサ、あるいは半導体式または圧電式のマイクロホンから構成したものである。
請求項１０に記載の路面状態推定装置は、車速検出手段を備え、上記圧力変動の平均値の比と検出された車速とから路面状態を推定するようにしたものである。
【００１１】
また、請求項１１に記載の路面状態推定装置は、上記周波数帯域のうち、１つの周波数帯域を、路面からタイヤへの入力を特徴づける帯域である３００Ｈｚ〜１２００Ｈｚに設定し、もう１つの周波数帯域を、路面の滑り易さを特徴づける帯域である８００Ｈｚ〜５０００Ｈｚに設定するとともに、上記低周波側の圧力変動の平均値に対する上記高周波側の圧力変動の平均値の比が、予め設定された基準値を超えた場合には、路面が滑り易い状態にあると推定する路面状態推定手段を設けたものである。上記３００Ｈｚ〜１２００Ｈｚ帯域における振動は路面の滑り易さの影響を受けにくいため、８００Ｈｚ〜５０００Ｈｚ帯域値から路面の滑り易さ以外の外乱要因を分離する手段として、上記３００Ｈｚ〜１２００Ｈｚ帯域値との比を取ることで、路面の滑り易さを正確に推定することが可能となる。
請求項１２に記載の路面状態推定装置は、予め、様々な路面状態及び速度で車両を走行させて、そのときの車両の制動距離と上記圧力変動の平均値の比とを計測し、上記制動距離から求めた路面摩擦係数と、上記計測された圧力変動の平均値の比とから上記基準値を算出するようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
実施の形態１．
図１は、本実施の形態１に係わるタイヤ走行状態検出装置１０の構成を示すブロック図である。同図において、１１はタイヤ内の空気圧を検出する圧力センサ、１２は車輪の速度を検出する回転センサ１２ａの出力パルスから算出されたタイヤ回転数に基づいて車速を検出する車速検出手段、１３は上記圧力センサの出力レベルの時間軸上における変動成分を周波数解析して複数の周波数帯域における圧力変動の平均値を演算する圧力変動値演算手段、１４はマップ記憶手段１５Ｍに予め記憶されたタイヤ圧の変動レベルと周波数との関係を示すマップを用いて、圧力変動値演算手段１３で演算された８００Ｈｚ以上の周波数帯域の圧力変動平均値からタイヤの走行状態を検出する走行状態検出手段１５と、２００Ｈｚ以下の周波数帯域における圧力変動のピークの周波数からタイヤ空気圧を検出するとともに、上記空気圧を用いて走行中のタイヤ圧を監視するタイヤ圧監視手段１６と、１００Ｈｚ以下の周波数帯域内で、タイヤ回転速度に応じて変化する圧力変動の平均値からタイヤ異常の有無を検出するタイヤ異常検出手段１７とを備えたタイヤ走行状態検出手段である。
また、１８は走行状態検出手段１５で検出された走行状態、タイヤ圧監視手段１６で検出されたタイヤ圧、タイヤ異常検出手段１７で検出されたタイヤ異常の有無とに基づいて、タイヤ走行状態に異常あるいは危険がある場合には乗員に警告するタイヤ走行状態警告手段であり、このタイヤ走行状態警告手段１８は、車両の走行状態がハイドロプレーニング発生や凍結路面など危険な状態であることを警告する走行状態警告手段１８Ａと、タイヤ圧の低下を警告するタイヤ圧低下警告手段１８Ｂと、タイヤ異常を警告するタイヤ異常警告手段１８Ｃとから構成される。
【００１３】
本実施の形態１では、タイヤ内の空気圧を検出する圧力センサ１１は、例えば、図２（ａ）,（ｂ）に示すように、タイヤホイール１のリム部２の図示しないタイヤ側に取付けた。なお、圧力センサ１１は、タイヤのサイドトレッド部など、タイヤ本体に取付けるようにしてもよい。
上記圧力センサ１１は、高周波の圧力変動を検出できる精度を有していれば、圧電式、半導体式など様々な形式を用いることができる。また、一般にマイクロフォンと呼ばれるものも空気の圧力振動を検出するセンサであり、これを圧力センサとして用いることができる。
【００１４】
図３は、走行中のタイヤ内の圧力変動を上記圧力センサ１１により検出したタイヤ内圧力変動データの一例を示す図である。このタイヤ内圧力変動データは、車両にそれぞれ新品と摩耗品のタイヤを装着した２種類の車両を、乾燥路と、水深１０ｍｍのウエット路との２種類の路面において走行速度９０ｋｍ／ｈｒで走行させ、Δｔ＝１６０ｍｓのサンプリングタイムで３秒間測定して周波数軸上で平均したものである。また、図４は、検証のため、タイヤトレッドの内面側に振動センサを取付けて、上記タイヤ内圧力変動と同時に測定した、走行中のトレッド振動のデータである。
よく知られているように、水深の深いウエット路を高速で走行するとハイドロプレーニングが発生し、自動車は操縦不能な非常に危険な状態に陥る。特に、摩耗したタイヤではハイドロプレーニングが発生しやすく危険である。
図４に示す測定結果から、ハイドロプレーニングが発生しタイヤが滑り易い状態では、８００Ｈｚ以上の高周波領域でのトレッド振動が大幅に増大し、特に、ハイドロプレーニングが発生しやすい摩耗したタイヤでは、上記振動が大きいことがわかる。
一方、図３に示すタイヤ内圧力の変動値も、上記図４と同様の結果を示すことから、上記トレッド振動がタイヤ内の空気にも伝播し、同じ周波数帯域の圧力変動として捉えることが可能であることがわかる。これにより、路面状態やタイヤの状態によって変化するタイヤ振動をタイヤ内部の空気の圧力変動として検出することができることが確認された。
したがって、走行状態検出手段１５において、圧力変動値演算手段１３により演算された、上記圧力センサ１１で検出されたタイヤ内の空気圧の８００Ｈｚ以上の周波数帯域の圧力変動平均値を比較することで、走行状態が、ハイドロプレーニングが発生しタイヤが滑り易い状態であるかどうかを検出することが可能となる。すなわち、マップ記憶手段１５Ｍに、上記実験結果から得られたタイヤ圧の変動レベルと周波数との関係をマップとして予め記憶させておき、上記マップを用いて、８００Ｈｚ以上の周波数帯域の圧力変動平均値を上記マップの乾燥路あるいはウエット路でのデータと比較することで、タイヤが滑り易い状態であるかどうかを検出する。
【００１５】
走行状態がハイドロプレーニングが発生しやすい状態である場合には、走行状態検出手段１５はその情報をタイヤ走行状態警告手段１８の走行状態警告手段１８Ａに送り、走行状態が危険な状態であることを乗員に警告する。
なお、上記実験結果から、ハイドロプレーニングが発生しやすい状態となる８００Ｈｚ以上の高周波領域における圧力変動平均値の閾値を設定して、圧力センサ１１から得られたタイヤ圧の圧力変動平均値を上記閾値と比較することで、タイヤが滑り易い状態であるかどうかを検出するようにしてもよい。
また、上記走行実験を様々な車速で行い、車速毎のマップあるいは閾値を用いてタイヤが滑り易い状態であるかどうかを検出するようにすれば、ハイドロプレーニングが発生しやすい状態を更に正確に判定することができる。
【００１６】
また、本例では、タイヤ圧監視手段１６により、圧力変動値演算手段１３で演算された１００Ｈｚ以下の周波数帯域内での圧力変動のピーク周波数からタイヤ空気圧を検出して、走行時のタイヤ圧を常に監視するようにしている。詳細には、上記タイヤ圧監視手段１６において、上記図３に示したタイヤ内圧力の変動値のピーク周波数から、４０Ｈｚ付近にあるタイヤの固有振動数を検出し、図５に示すような、予め校正済みの空気圧ゲージを用いて測定した基準空気圧と上記固有振動数との関係を示すグラフを用いて、タイヤ内の空気圧を検出する。
上記検出されたタイヤ圧が所定の圧力値よりも低下した場合には、その情報をタイヤ走行状態警告手段１８のタイヤ圧低下警告手段１８Ｂに送り、乗員にタイヤ圧が低下していることを警告する。
なお、圧力センサ１１の出力の絶対値が、図６に示すように、予め空気圧ゲージを用いて測定した基準空気圧と対応していることが確認されているセンサである場合には、図１の破線で示すように、上記圧力センサ１１の出力を直接タイヤ圧監視手段１６に送るように構成すればよい。
【００１７】
本例では、更に、タイヤ異常検出手段１７により、１００Ｈｚ以下の周波数帯域内で、タイヤ回転速度に応じて変化する周期的な圧力変動の平均値を検出し、上記平均値が所定の基準値を超えた場合には、タイヤに異常があると判定し、その情報をタイヤ走行状態警告手段１８のタイヤ異常警告手段１８Ｃに送り、乗員にタイヤの異常が発生したことを警告するようにしている。
例えば、トレッド部の一部に剥離が生じた場合には、その部分が路面に接する度に振動が発生してタイヤ内面の空気を加振する。通常初期の剥離故障はタイヤ周上の１箇所に発生するため、それによって発生する振動はタイヤ回転数に応じて周期的なものとなる。その周期は、例えば、一般的な乗用車用タイヤの場合、時速１００ｋｍ／ｈｒで約１４Ｈｚ（一次），２８Ｈｚ(二次)，４２Ｈｚ（三次），……となる。通常走行時でも、タイヤが接地することで上記ピークは発生するが、上述したように、周上１箇所に剥離などの故障が発生した場合には、上記ピークレベルが極端に大きくなるので、タイヤに何らかの異常が生じていることが推定される。
図７は、タイヤトレッドとスチールベルトの間の周上の１箇所に故意に切込みを入れた故障タイヤを作製し、上記故障タイヤのタイヤ圧の変動を測定し、通常タイヤの場合と比較した結果を示す図である。具体的には、上記故障タイヤと通常のタイヤとを、室内ドラム上で１００ｋｍ／ｈｒの一定速で走行させ、タイヤ内の圧力変動を測定し、周波数解析した。
上述したように、通常のタイヤであっても、約１４Ｈｚ（一次），２８Ｈｚ(二次)，４２Ｈｚ（三次），……という周波数にピークが発生するが、故障タイヤの場合には、同図の破線に示すように、その大きさが通常タイヤに対して２０ｄＢ程度大きい。これはタイヤ故障を検出する基準として設定している、上記周波数における通常状態のピークの２倍（６ｄＢ）を大幅に上回っており、このようにタイヤ空気圧の圧力変動を検出することで、タイヤの故障を検出することができることが分かる。
ここで、上記基準値を、車両を、タイヤに異常が発生していない状態で所定の車速Ｖで走行させた時の、基準判定周波数Ｆ_n＝ｎ×Ｖ／（２πｒ）における圧力変動レベルを２倍した値に設定することで、上記異常を精度よく検出することができる。なお、上記式において、ｒはタイヤ転がり半径、ｎは自然数である。
また、上記基準値は、温度やタイヤトレッドの摩耗量あるいはゴム硬度の劣化といった経時変化に応じて変更することができる。
【００１８】
このように、本発明のタイヤ走行状態検出装置１０は、ホイールに取付けられた、タイヤ内の空気圧を検出する圧力センサ１１と、上記圧力センサ１１で検出された空気圧の時間変動を周波数分析して、複数の周波数帯域内での圧力変動値を算出する圧力変動値演算手段１３と、上記算出された圧力変動値を比較して、タイヤの走行状態を検出するタイヤ走行状態検出手段１４とを備え、路面状態やタイヤの状態によって変化するタイヤ振動を上記空気の圧力変動として検出してタイヤの走行状態を検出するようにしたので、タイヤが接している路面の状態やタイヤの異常の有無などのタイヤの走行状態を精度よく検出することができる。
また、本装置は、外部と遮断されているタイヤ内の空気を利用しているため、従来のようにセンサが雨に濡れたりして故障したり、周囲を走行する他の車両の影響を受けることなくタイヤの走行状態を検出することができる。
更には、１個の圧力センサ１１で、路面の状態やタイヤ圧、更にはタイヤの異常の有無などを検出することができるので、シンプルな構造で、かつ、多くの機能をもった低コストのタイヤ走行状態検出装置を提供することができる。
【００１９】
なお、上記実施の形態１では、路面の状態、タイヤ圧、タイヤの異常の有無などを同時に検出する装置について説明したが、それぞれの機能を別個に構成し、車両の走行状態がハイドロプレーニングが発生する危険な状態であることを警告する走行状態警告装置や、タイヤ圧の低下を警告するタイヤ圧低下警告装置、タイヤ異常を警告するタイヤ異常警告装置などの警告装置を作製することも可能である。
【００２０】
実施の形態２．
図８は、本実施の形態２に係わる路面状態推定装置２０の構成を示すブロック図である。同図において、１１はタイヤ内の空気圧を検出する圧力センサ、１２は車輪の速度を検出する回転センサ１２ａの出力パルスに基づいて車速を検出する車速検出手段、１３は上記圧力センサ１１の出力レベルの時間軸上における変動成分を周波数解析して複数の周波数帯域における圧力変動の平均値を演算する圧力変動値演算手段、２１は圧力変動値演算手段１３で演算された、路面の滑り易さの影響を受けにくい帯域である３００Ｈｚ〜１０００Ｈｚ帯域の圧力変動平均値と、１０００Ｈｚ〜５０００Ｈｚ帯域の圧力変動平均値との比αを算出する圧力変動比算出手段２２と、上記圧力変動比算出手段２２で算出された変動比αの値から、タイヤが接地している路面状態が予め分類されたどの路面状態に相当するかを判定する路面状態判定手段２３とを備えた路面状態推定手段、２４は上記路面状態推定手段２１で推定された路面状態から路面の滑りやすさ（危険度）を判定し、乗員に警告する路面状態警告手段である。
【００２１】
図９は、上記図３で示したタイヤ内圧変動のデータから、車速がそれぞれ３０ｋｍ／ｈｒ、６０ｋｍ／ｈｒ、９０ｋｍ／ｈｒである場合の、３００Ｈｚ〜１０００Ｈｚ帯域の圧力変動平均値と、１０００Ｈｚ〜５０００Ｈｚ帯域の圧力変動平均値との比αの変化を求めた図で、ウエット路でかつ高速で走行するほど、また摩耗したタイヤほど上記αの値が大きくなっており、このαを用いることにより、路面状態の危険度を更に厳密に判断することが可能となる。
このとき、路面摩擦係数μと上記αとの関係等を用いて、閾値となる基準値を設定し、路面の状態を、例えば、α＜０．５なら▲１▼通常状態、０．５＜α＜０．８なら▲２▼要注意状態（ウエット路、雪路など）、０．８＜αなら▲３▼危険状態（ハイドロプレーニング状態、圧雪路、ミラーバーンなど）の３段階に設定することにより、走行時における路面の滑り易さ＝危険度を判断する。
路面状態推定手段では、路面状態判定手段２３により、圧力変動比算出手段２２において算出された、３００Ｈｚ〜１０００Ｈｚ帯域の圧力変動平均値と、１０００Ｈｚ〜５０００Ｈｚ帯域の圧力変動平均値との比αの値から、タイヤが接地している路面状態が予め分類された上記▲１▼〜▲３▼のどの路面状態に相当するかを判定することにより路面状態を推定し、路面状態が上記▲２▼要注意及び▲３▼危険のいずれかである場合には、上記情報を路面状態警告手段２４に送り、乗員に路面の滑り易さを警報等で警告することができる。
【００２２】
【実施例】
本発明の路面状態推定装置２０を搭載した車両を、乾燥路と水深１０ｍｍのウエット路において、新品及び摩耗タイヤのそれぞれで、３０ｋｍ／ｈｒ、６０ｋｍ／ｈｒ、９０ｋｍ／ｈｒで実際に走行してみたところ、新品のタイヤでは６０ｋｍ／ｈｒで要注意の、９０ｋｍ／ｈｒで危険の警報が発せられた。
一方、摩耗タイヤでは、６０ｋｍ／ｈｒ以上で危険の警報が発せられた。
【００２３】
このように、本実施の形態２によれば、圧力センサ１１で検出したタイヤ内の空気圧の変動から、路面の滑り易さの影響を受けにくい３００Ｈｚ〜１０００Ｈｚ帯域の圧力変動平均値と、１０００Ｈｚ〜５０００Ｈｚ帯域の圧力変動平均値との比αを算出算出し、上記算出された圧力変動値の比αから、タイヤが接地している路面状態を、▲１▼通常状態（α＜０．５）、▲２▼要注意状態（０．５＜α＜０．８）、▲３▼危険状態（０．８＜α）の３段階のいずれに相当するかを推定するようにしたので、走行時における路面の滑り易さ＝危険度を正確に推定することができる。
なお、上記路面状態推定装置２０では、路面状態警告手段２４により、乗員に路面の滑り易さを警報等で警告することができるように構成したが、路面状態推定を推定してこれを車両制御へフィードバックする車両制御装置に搭載する場合には、上記路面状態警告手段２４を省略することもできる。
また、上記実施の形態２の路面状態推定装置２０を、上記実施の形態１のタイヤ走行状態検出装置１０に組み込むことにより、タイヤの走行状態を更に精度よく検出することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、タイヤ内の空気圧の変動を検出して周波数分析し、複数の周波数帯域における上記空気圧の圧力変動値を比較して、路面状態やタイヤの異常の有無を含むタイヤの走行状態を検出するようにしたので、１個の圧力検出手段で、路面の状態やタイヤ圧、更にはタイヤの異常の有無などを精度良く検出することが可能な、シンプルな構造で、かつ、多くの機能をもった低コストのタイヤ走行状態検出装置を提供することができる。
また、本発明では、外部と遮断されているタイヤ内の空気を利用しているため、従来のようにセンサが雨に濡れたりして故障したり、周囲を走行する他の車両の影響を受けることなくタイヤの走行状態を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係わるタイヤ走行状態検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態１に係わる圧力センサの設置個所を示す図である。
【図３】タイヤ内圧変動レベルの周波数解析結果を示す図である。
【図４】タイヤの振動レベルの周波数解析結果を示す図である。
【図５】圧力変動から検出した固有振動数と基準空気圧との関係を示す図である。
【図６】検出圧力の絶対値にて測定したタイヤ空気圧と基準空気圧との関係を示す図である。
【図７】タイヤの剥離故障の検出例を示す図である。
【図８】本実施の形態２に係わる路面状態推定装置の構成を示すブロック図である。
【図９】タイヤ内圧変動の比であるαの変化を示す図である。
【符号の説明】
１０タイヤ走行状態検出装置、１１圧力センサ、１２車速検出手段、
１２ａ回転センサ，１３圧力変動値演算手段、１４タイヤ走行状態検出手段，１５走行状態検出手段、１６タイヤ圧監視手段、１７タイヤ異常検出手段、１８タイヤ走行状態警告手段、１８Ａ走行状態警告手段、１８Ｂタイヤ圧低下警告手段、１８Ｃタイヤ異常警告手段、２０路面状態推定装置、２１路面状態推定手段、２２圧力変動比算出手段、２３路面状態判定手段、２４路面状態警告手段。

Claims

タイヤ内の空気圧の変動を検出して周波数分析し、複数の周波数帯域における上記空気圧の圧力変動値を比較して、路面状態やタイヤの異常の有無を含むタイヤの走行状態を検出するようにしたことを特徴とするタイヤ走行状態の検出方法。
タイヤあるいはホイールに取り付けられた、タイヤ内の空気圧を検出する圧力検出手段と、
上記検出された空気圧の時間変動を周波数分析して、８００Ｈｚ以上の周波数帯域における上記空気圧の圧力変動値の平均値を算出する手段と、
上記算出された圧力変動値の平均値から、走行中のタイヤが滑り易い状態にあるか否かを検出する走行状態検出手段とを備えたことを特徴とするタイヤ走行状態検出装置。
上記圧力検出手段で検出された空気圧の時間変動を周波数分析して、２００Ｈｚ以下の周波数帯域における上記空気圧の圧力変動値のピーク周波数を検出し、上記検出された圧力変動値のピーク周波数から、走行中のタイヤ内の空気圧を検出するタイヤ圧監視手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載のタイヤ走行状態検出装置。
上記圧力検出手段で検出された空気圧の時間変動を周波数分析して、１００Ｈｚ以下の周波数帯域における上記空気圧の圧力変動値の平均値を算出し、上記算出された圧力変動値の平均値が予め設定された基準値を超えた場合には、走行中のタイヤにトレッド剥離による異常があると判定するタイヤ異常検出手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載のタイヤ走行状態検出装置。
上記圧力検出手段を、半導体式または圧電式の圧力センサ、あるいは、半導体式または圧電式のマイクロホンから構成したことを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載のタイヤ走行状態検出装置。
車速検出手段を備え、上記算出された各周波数帯域での圧力変動値を検出された車速に応じて比較し、タイヤの走行状態を検出するようにしたことを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれかに記載のタイヤ走行状態検出装置。
タイヤ内の空気圧の変動を検出し、上記空気圧の少なくとも２つの周波数帯域における圧力変動値を算出し、上記算出された圧力変動値の比から、タイヤが接地している路面状態を推定するようにしたことを特徴とする路面状態の推定方法。
タイヤあるいはホイールに取り付けられた、タイヤ内の空気圧を検出する圧力検出手段と、上記検出された空気圧の時間変動を周波数分析して、少なくとも２つの周波数帯域内での圧力変動の平均値を算出する手段と、上記算出された各周波数帯域での圧力変動の平均値の比から、タイヤが接地している路面状態を推定する路面状態推定手段とを備えたことを特徴とする路面状態推定装置。
上記圧力検出手段を、半導体式または圧電式の圧力センサ、あるいは半導体式または圧電式のマイクロホンから構成したことを特徴とする請求項８に記載の路面状態推定装置。
車速検出手段を備え、上記圧力変動の平均値の比と検出された車速とから路面状態を推定するようにしたことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の路面状態推定装置。
上記周波数帯域のうち、１つの周波数帯域を、路面からタイヤへの入力を特徴づける帯域である３００Ｈｚ〜１２００Ｈｚに設定し、もう１つの周波数帯域を、路面の滑り易さを特徴づける帯域である８００Ｈｚ〜５０００Ｈｚに設定するとともに、上記低周波側の圧力変動の平均値に対する上記高周波側の圧力の変動平均値の比が予め設定された基準値を超えた場合には、路面が滑り易い状態にあると推定する路面状態推定手段を設けたことを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれかに記載の路面状態推定装置。
予め、様々な路面状態及び速度で車両を走行させて、車両の制動距離と上記圧力変動の平均値の比とを計測し、上記制動距離から求めた路面摩擦係数と、上記計測された圧力変動の平均値の比とから上記基準値を算出するようにしたことを特徴とする請求項１１に記載の路面状態推定装置。