JPH07137509A - タイヤ空気圧検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 間接的にタイヤ空気圧を検知するとともに、
その検知精度を向上することを目的とする。 【構成】 車両の走行時に、タイヤの振動周波数成分を
含んだ信号を出力する。この信号から振動周波数成分以
外のノイズ成分、主にデファレンシャルギアの減速比に
関わるノイズ周波数を除去選別する。この後に、タイヤ
の空気圧の状態を検知する検知手段を用いて、タイヤの
振動周波数成分からタイヤ空気圧を検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両のタイヤの空気圧
を検知するタイヤ空気圧検知装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、タイヤの空気圧を検知する装置と
しては、タイヤの空気圧に応じてタイヤの半径が変化す
ることを利用して、各車輪の車輪速度を検出する車輪速
度センサの検出信号に基づいて車両のタイヤの空気圧を
間接的に検知する装置が提案されている。

【０００３】しかしながら、検出対象であるタイヤ半径
は、摩耗等による個体差があったり、旋回、制動、発進
等の走行状態の影響を受けやすい。さらに、近年普及が
著しいラジアルタイヤはタイヤ空気圧の変化によるタイ
ヤ半径の変化量が小さい。（例えば、タイヤの空気圧が
１ｋｇｆ／ｃｍ² 低下したとき、タイヤ半径の変化量は
約１ｍｍである。）このような理由から、タイヤ半径の
変化量からタイヤ空気圧の変化を間接的に検知する方式
は、検知精度が十分に確保できないという問題がある。

【０００４】そこで本願発明者らは上記問題に鑑み、タ
イヤの振動周波数成分を含む信号から車両バネ下の上下
方向あるいは前後方向の共振周波数を抽出し、この共振
周波数からタイヤの空気圧の状態を検知する装置を発明
し、これを出願した（特願平３−２９４６２２号公報参
照）。また、さらに精度を向上させるため、タイヤの振
動周波数成分を含む信号からタイヤ単体の共振周波数を
抽出し、この抽出されたタイヤ単体の共振周波数に基づ
いてタイヤの空気圧を検知する装置、あるいは、タイヤ
の振動周波数成分を含む信号からタイヤのバネ定数を抽
出し、この抽出されたタイヤのバネ定数に基づいてタイ
ヤの空気圧の状態を検知する装置を発明し、これを出願
した（特願平５−１１９６０７号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
タイヤの振動周波数成分を含む信号には、車両の駆動系
にて発生するノイズ成分、例えば、デファレンシャルギ
ヤを介して発生するノイズ成分が含まれている。したが
って、このノイズ成分を含む信号から検出できるタイヤ
の空気圧の信頼性は低く、いまだ検知精度を十分に確保
したとは言いがたい。

【０００６】本発明は上記に鑑みてなされたものであ
り、前記ノイズ成分を除去または選別して、車両のタイ
ヤ空気圧の検知精度を向上させたタイヤ空気圧検知装置
を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による、車両の走行時に、前記車両のタイヤ
の振動周波数成分を含む信号を出力する出力手段と、前
記タイヤの振動周波数成分を含む信号より前記車両の駆
動系のノイズ周波数成分を選別除去する選別除去手段
と、前記選別除去手段によって駆動系のノイズ周波数成
分が選別除去されたタイヤの振動周波数成分を含む信号
より、共振周波数を抽出する抽出手段と、前記抽出手段
によって抽出された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検知手段とを有することを特徴とす
るタイヤ空気圧検知装置を採用する。

【０００８】また、本発明による、車両の走行時に、前
記車両のタイヤの振動周波数成分を含む信号を出力する
出力手段と、前記タイヤの振動周波数成分を含む信号よ
り前記車両の駆動系のノイズ周波数成分を選別除去する
選別除去手段と、前記選別除去手段によって駆動系のノ
イズ周波数成分が選別除去されたタイヤの振動周波数成
分を含む信号より、前記タイヤのバネ定数を推定する推
定手段と、前記推定手段によって推定されたタイヤのバ
ネ定数に基づいてタイヤの空気圧の状態を検知する検知
手段とを有することを特徴とするタイヤ空気圧検知装置
を採用してもよい。

【０００９】

【作用】上記構成により、車両走行時に、車両のタイヤ
の振動周波数を含む信号が出力される。しかし、前記振
動周波数成分を含む信号には、車両の駆動系によるノイ
ズ周波数成分、例えば、デファレンシャルギアを介して
発生するノイズ周波数成分等が含まれている。ノイズ周
波数成分を前記タイヤの振動周波数成分を含む信号から
除去、もしくは選別した後、車両のタイヤの空気圧の状
態を検知する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳し
く説明する。図１は、第一実施例の全体構成を示す構成
図である。図１に示すように、車両の各タイヤ１ａ〜１
ｄに対応して車輪速センサが設けられている。各車輪速
センサは、歯車２ａ〜２ｄおよびピックアップコイル３
ａ〜３ｄによって構成されている。歯車２ａ〜２ｄは、
各タイヤ１ａ〜１ｄの回転軸（図示せず）に同軸的に取
りつけられており、円盤状の磁性体より成る。ピックア
ップコイル３ａ〜３ｄは、これらの歯車２ａ〜２ｄの近
傍に所定の間隔を置いて取りつけられ、歯車２ａ〜２
ｄ、すなわちタイヤ１ａ〜１ｄの回転速度に応じた周期
を有する交流信号を出力する。ピックアップコイル３ａ
〜３ｄから出力される交流信号は、波形整形回路、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ等よりなる公知の電子制御装置（ＥＣＵ）４
に入力され、波形整形を含む所定の信号処理が行われ
る。この信号処理の結果は表示部５に入力され、表示部
５は、運転者に対して各タイヤ１ａ〜１ｄの空気圧の状
態を報知する。この表示部５は各タイヤ１ａ〜１ｄの空
気圧の状態を独立に表示しても良いし、一つの警告ラン
プを設けて、いずれか一つのタイヤの空気圧が基準空気
圧よりも低下した時に点灯させて、それを警告するよう
にしてもよい。

【００１１】ここで、まず本実施例におけるタイヤ空気
圧の検知原理について説明する。車両が、例えば舗装さ
れたアスファルトの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および前後の力を受け、その力
によってタイヤは上下および前後方向に振動する。この
タイヤ振動時の車両バネ下の加速度の周波数特性は図２
に示すようなものとなる。図２に示すように、加速度の
周波数特性は２点においてピーク値を示し、ａ点は車両
のバネ下における上下方向の共振周波数であり、またｂ
点は車両のバネ下における前後方向の共振周波数であ
る。

【００１２】一方、タイヤの空気圧が変化すると、タイ
ヤのバネ定数も変化するため、上記の上下方向および前
後方向の共振周波数がともに変化する。例えば、図３に
示すように、タイヤの空気圧が低下した場合には、タイ
ヤのバネ定数も低下するので、上下方向および前後方向
の共振周波数がともに低下する。したがって、タイヤの
振動周波数成分を含む信号を出力しこの信号から、車両
のバネ下における上下方向およ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
いてタイヤ空気圧の状態を検知することができる。

【００１３】そのため、本実施例では、車輪速度センサ
の検出信号から、車両のバネ下における上下方向および
前後方向の共振周波数を抽出する。これは、発明者らの
詳細な検討の結果、車輪速度検出信号には、タイヤの振
動周波数成分が含まれていることが判明したためであ
る。すなわち、車輪速度センサの検出信号を周波数解析
した結果、図４に示すように２点でピーク値を示すとと
もに、タイヤの空気圧が低下すると、その２点のピーク
値も低下することが明らかになった。

【００１４】これにより、本実施例によれば、近年搭載
車両の増加しているアンチスキッド制御装置（ＡＢＳ）
を備える車両等は、既に各タイヤに車輪速度センサが装
備されているため、何ら新たなセンサ類を追加しなくと
もタイヤ空気圧の検知が可能となる。また、車両の実用
範囲では、上記共振周波数の変化量は、ほとんどタイヤ
の空気圧の変化に起因するタイヤバネ定数の変化に基づ
くものである。

【００１５】以上の検知原理に基づいてタイヤ空気圧の
検知を行う。図５に、本発明の第一実施例を示すタイヤ
空気圧検知装置についてのＥＣＵ４が実行する処理内容
を示したフローチャートを示す。なお、ＥＣＵ４は各車
輪１ａ〜１ｄに対して同様の処理を行うため、図５のフ
ローチャートは１車輪に対しての処理の流れのみを示し
ている。また、これ以後の説明において、各符号の添字
は省略する。さらに、図５に示すフローチャートでは、
特にタイヤの空気圧が基準値以下に低下したことを検知
し、運転者に対して警告を行う例について示している。

【００１６】図５において、ステップ１００では、ピッ
クアップコイル３から出力された交流信号を波形整形し
てパルス信号とした後に、そのパルス間隔をその間の時
間で除算することにより車輪速度ｖを演算する。この車
輪速度ｖは図６に示すように、通常、タイヤの振動周波
数成分を含む多くの高周波数成分を含んでいる。ステッ
プ１１０では、演算された車輪速度ｖの変動幅Δｖが基
準値ｖ０を越えたか否かを判定する。このとき、車輪速
度ｖの変動幅Δｖが基準値ｖ０を越えていると判定され
ると、ステップ１２０に進む。ステップ１２０では、車
輪速度ｖの変動幅Δｖが基準値ｖ０を越えている時間Δ
Ｔが所定時間ｔ０を越えたか否かを判定する。上記ステ
ップ１１０、１２０での処理は、車両が走行している路
面が、本実施例の検知手法によってタイヤ空気圧の検知
が可能な路面か否かを判定するために行うものである。
つまり、本実施例では、タイヤの空気圧の検知を、タイ
ヤの振動周波数成分に含まれる共振周波数の変化に基づ
いて行う。このため、車輪速度ｖがある程度変動し、か
つそれが継続されなければ、上記共振周波数を算出する
ための十分なデータを得ることができない。なお、ステ
ップ１２０における判定では、車輪速度ｖの変動幅Δｖ
が基準値ｖ０を越えた時点で所定時間Δｔが設定され、
この所定時間Δｔ内に再び車輪速度ｖの変動幅Δｖが基
準ｖ０を越えると、時間ΔＴの計測が継続される。

【００１７】ステップ１１０およびステップ１２０にお
いて、ともに肯定判断されるとステップ１２１に進み、
どちらか一方について否定判断されると、ステップ１０
０に戻る。本第一実施例におけるタイヤ空気圧検知装置
において、図１の３ａ〜３ｄのピックアップコイルで検
出されるタイヤの振動周波数成分を含む信号には、車両
の駆動系によるノイズ周波数成分が含まれている。特に
デファレンシャルギアを車軸に設置している車輪におい
ては、デファレンシャルギアによるノイズ周波数成分
（以下、デフノイズという）のタイヤ空気圧検知精度に
与える影響が大きい。このデフノイズは、デファレンシ
ャルギアの車軸でない側の軸、すなわちプロペラシャフ
トの回転変動が、ギアを介して車軸に伝わるもので、車
軸の回転速度とギアの減速比とから求めることができ
る。

【００１８】以下ステップ１２１と１２２はタイヤ空気
圧検知における駆動系によるノイズ周波数成分、特にデ
フノイズの影響を除去するための処理である。ステップ
１２１では、タイヤ回転周波数とデファレンシャルギア
減速比との乗算によって、ノイズ周波数ＦＮをもとめ
る。これは、ノイズの周波数として、車軸の回転周波数
にデファレンシャルギア比を乗算した周波数成分および
その自然数の周波数成分が支配的となるためである。

【００１９】ステップ１２２では、もとめたノイズの周
波数ＦＮに自然数を乗算した周波数成分ＦＮが、図１の
３ａ〜３ｄのピックアップコイルで検出される回転信号
の内で、タイヤ空気圧検知に利用する周波数成分の取り
うる範囲ｆｍｉｎ〜ｆｍａｘ以外であるか判定し、範囲
外である場合、タイヤ空気圧の検知に影響を与えないた
め、ステップ１３０に進む。また、ノイズの周波数成分
ＦＮがｆｍｉｎ〜ｆｍａｘ以内である場合には、タイヤ
空気圧の検知にノイズの悪影響を及ぼすと判断され、ス
テップ１００に戻る。

【００２０】ステップ１３０では、演算された車輪速度
に対して周波数解析（ＦＦＴ）演算を行うとともに、そ
の演算回数Ｎをカウントする。このＦＦＴ演算を行った
結果の一例を図７に示す。図７に示すように、実際に車
両が一般道を走行して得られる車輪速度に対してＦＦＴ
演算をすると、非常にランダムな周波数特性となること
が通常である。これは、路面に存在する微小な凹凸の形
状（大きさや高さ）が全く不規則なためであり、したが
って、車輪速度データごとにその周波数特性は変動する
こととなる。したがって本実施例では、この周波数特性
の変動をできるだけ低減するために、複数回のＦＦＴ演
算結果の平均値を求める。このため、ステップ１４０で
は、ステップ１３０におけるＦＦＴ演算回数Ｎが所定回
数ｎ０に達したか否かを判定する。そして、演算回数Ｎ
が所定回数ｎ０に達していないときには、さらにステッ
プ１００からステップ１３０の処理を繰り返し実行す
る。一方、演算回数Ｎが所定回数ｎ０に達しているとき
には、ステップ１５０に進んで平均化処理を行う。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。
このような平均化処理によって、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。

【００２１】しかし、上述の平均化処理だけでは、ノイ
ズ等によって車両のバネ下の上下方向および前後方向の
共振周波数のゲインがその近辺の周波数のゲインに比較
して必ずしも最大ピーク値になるとは限らないという問
題がある。そこで、本実施例では、上述の平均化処理に
引き続き、ステップ１６０において以下の移動平均処理
を実施する。

【００２２】この移動平均処理は、ｎ番目の周波数のゲ
インＹｎを以下の演算式によって求めることにより実施
される。

【００２３】

【数１】 Ｙｎ＝（ｙn-2 ＋ｙn-1 ＋ｙn ＋ｙn+1 ＋ｙn+2 ）／５ （ここで、ｙn-2 、ｙn-1 ・・・は処理を行う前のゲイ
ンであり、処理を繰り返し、ｓ回目を行っている場合
は、ｓ−１回目のゲインである。） つまり、ｎ番目の周波数ゲインＹｎを求める際、複数の
ｎの前後のゲインの平均（例えば数式１に示す前後５点
の平均）を少なくとも１回行う。（処理を繰り返せばよ
り滑らかになる） あるいは、この変形で、処理前と処理後のゲインを併用
した移動平均でもよく、この場合処理を繰り返すと上記
方法によりさらに滑らかになる。数式２に５点を使った
例を示す。

【００２４】

【数２】 Ｙｎ＝（Ｙn-2 ＋Ｙn-1 ＋ｙn ＋ｙn+1 ＋ｙn+2 ）／５ （ここで、ｓ回目の処理の場合、ｙn 、ｙn+1 、ｙn+2
はｓ−１回目の処理後のゲインで、Ｙn-2 、Ｙn-1 はｓ
回目の処理後のゲインである。また数式１、数式２と
も、処理の都合上分母である５を省略してもよい。） また、これら平均処理に換えて、包絡線（例えばスプラ
イン関数等）を求めることによっても滑らかな波形が得
られるので、これをステップ１６０と併用もしくは代替
してもよい。

【００２５】次に、ステップ１７０では、上記移動平均
処理によりスムージングされたＦＦＴ演算結果に基づい
て、車両のバネ下の前後方向の共振周波数ｆを算出す
る。そして、ステップ１８０では、あらかじめ正常なタ
イヤ空気圧に対応して設定されている初期周波数ｆ０か
らの低下偏差（ｆ０−ｆ）を求め、この低下偏差（ｆ０
−ｆ）と所定偏差Δｆとを比較する。この所定偏差Δｆ
は、正常なタイヤ空気圧に対応する初期周波数ｆ０を基
準として、タイヤ空気圧の許容下限値（例えば１．４ｋ
ｇ／ｍｍ）に対応して設定されている。したがって、ス
テップ１８０において低下偏差（ｆ０−ｆ）が所定偏差
Δｆを上回ったと判定されると、タイヤの空気圧が許容
下限値よりも低下したとみなして、ステップ１９０に進
み、表示部５によって運転者に対して警告表示を行う。

【００２６】上述の第一実施例では、車両のバネ下の前
後方向の共振周波数のみに基づいて、タイヤの空気圧の
低下を検知する例を示したが、これに代えて、上下方向
の共振周波数のみに基づきタイヤ空気等の低下を検知し
ても良いし、前後方向および上下方向の共振周波数の両
者に基づいて検知してもよい。次に、本発明の第二実施
例について説明する。

【００２７】この第二実施例では、上記第一実施例にお
いて説明したタイヤ空気圧検知装置におけるデフノイズ
対策上のＥＣＵ４内の処理内容の一部のみが上記第一実
施例と異なり、その構成は上記第一実施例と共通であ
る。このため、構成の説明は省略し、且つＥＣＵ４にお
ける処理内容の相違点のみを説明する。本第二実施例に
おいてはデフノイズ対策として、タイヤ空気圧の検知の
ために検出される共振周波数波形から、デフノイズ周波
数を示すピークを特定し、そのピークのみを強制的に除
去する方法を採用する。

【００２８】すなわち、図５に示すフローチャートのス
テップ１２１およびステップ１２２に代えて、ステップ
１３０と１４０の間もしくはステップ１５０と１６０の
間に図８の処理を追加する。図８において、ステップ２
００ではタイヤ回転周波数とデファレンシャルギア減速
比の乗算によってノイズの周波数ｆＮを求める。そし
て、このノイズ周波数ｆＮに自然数を乗算しノイズ周波
数成分ＦＮを求める。

【００２９】ステップ２１０では、ステップ１３０もし
くはステップ１５０で求めた周波数波形上でノイズ周波
数成分ＦＮ付近にあるピークを求め、あらかじめ決めら
れた範囲を線形補間等を用いて図９の点線で示すような
ノイズ周波数形状部を除去する。なお、補間方法は非線
形補間を用いて波形が滑らかになるようにすればより効
果的にノイズを除去できる。

【００３０】また、上記周波数波形を求めるに当たって
車速が大きく変動した場合、ノイズの周波数が分散す
る。このため、ノイズの周波数の頻度分布を取り、最大
の頻度のもの、あるいは頻度分布の値がある値以上のも
のをノイズ周波数ＦＮとして上記補間処理を行ってもよ
い。また、分散が著しい場合、ノイズの影響自体が小さ
くなるので上記補間処理を行なわなくてもよい。

【００３１】次に、本発明の第三実施例について説明す
る。本第三実施例では、上記第一実施例において説明し
たタイヤ空気圧検知装置におけるデフノイズ対策上のＥ
ＣＵ４における処理内容の一部のみが上記第一実施例と
異なり、その他の構成は上記第一実施例と共通である。
このため、ＥＣＵ４における処理内容の相違点のみを説
明する。

【００３２】本第三実施例のＥＣＵ４における処理は、
図５のフローチャートにおいてデフノイズ対策であるス
テップ１２１およびステップ１２２の処理を用いずに、
ステップ１７０、１８０の処理を図１０の処理に変更し
たものである。図１０において、ステップ３００ではタ
イヤ回転周波数とデファレンシャルギア減速比の乗算に
よってノイズの周波数ＦＮを求め、このノイズ周波数Ｆ
Ｎに自然数を乗算してノイズ周波数成分ＦＮを求める。

【００３３】ステップ３１０で、ノイズ周波数ＦＮがタ
イヤ空気圧の検知に利用する周波数の取りうる範囲以外
であると判定された場合は、ステップ３２０、ステップ
３３０と進み、第一実施例のフローチャートを示す図５
のステップ１７０およびステップ１８０にて前述した動
作同様の処理を行う。また、ステップ３１０で、ノイズ
周波数成分ＦＮがタイヤ空気圧の検知に利用する周波数
の取りうる範囲以内であると判定された場合、図１１に
示すようにピーク波形が変形するため、共振周波数の検
出が困難になる。そこでステップ３４０において、ピー
ク波形の横にある谷（ゲインが低くなっている箇所）の
周波数ｆ’を求める。この周波数ｆ’の求め方は、共振
周波数ピーク波形が逆になった形をしているため、共振
周波数を求める手順と同様の方法を採用することにより
行える。

【００３４】そして、ステップ３５０ではステップ１８
０のごとくあらかじめ正常なタイヤ空気圧に対応して設
定されている谷の初期周波数ｆ０’を用いて空気圧の判
定を行う。次に、本発明の第四実施例について説明す
る。この第四実施例では、上記第一実施例において説明
したタイヤ空気圧検知装置におけるデフノイズ対策上の
ＥＣＵ４における処理内容の一部のみが上記第一実施例
と異なり、その他の構成は共通である。このため、ＥＣ
Ｕ４における処理内容の相違点のみを説明する。

【００３５】本第四実施例のＥＣＵ４における処理は、
図５のフローチャートにおいてデフノイズ対策であるス
テップ１２１およびステップ１２２の処理を用いずに、
ステップ１６０と１７０との間に図１２の処理ステップ
４００を追加したものである。ここでは、車輪速度セン
サからの車輪速度に応じたタイヤの振動周波数成分を含
む信号がデフノイズにより影響を受けた場合、共振周波
数を表すピーク波形が変形することに着目し、波形の変
形度合いを調べ、変形していないものから空気圧の検知
を行うものである。

【００３６】すなわち、あらかじめ定めておいた周波数
範囲において、最大ゲインの周波数ｆTOP を求め、次に
ゲインの大きい順にあらかじめ決めておいた個数だけピ
ックアップする。ピックアップされた点を用いて以下の
式にて代表値ｆP を求める。

【００３７】

【数３】ｆP ＝｛Σ（ＧN ＊ｆN ) ｝／｛ΣＧN]｝ ここでは、ＧN はピックアップした点のゲイン、ｆN は
ピックアップした点の周波数、N はピックアップした点
のデータナンバーをそれぞれ表している。このｆP とｆ
TOP との差が予め定めておいた所定値ΔｆＰよりも大き
い場合、波形が変形していると判定し、空気圧の判定は
行わない。

【００３８】なお、波形判定方法として、上記でピック
アップした点の周波数が、ｆTOP を中心として、予め定
めておいた範囲内にないものの割合を求め、この割合と
予め決めておいた所定値との比較により行ってもよい。
次に、本発明における第五実施例について説明する。こ
の第五実施例では、上記第一実施例において説明したタ
イヤ空気圧検知装置におけるデフノイズ対策上のＥＣＵ
４内の処理内容の一部のみが前記第一実施例と異なり、
その他の構成は共通である。このため、ＥＣＵ４におけ
る処理内容の相違点のみを説明する。

【００３９】本第五実施例のＥＣＵ４における処理は、
図２のフローチャートのうちステップ１７０、１８０の
処理を図１３の処理に変更したものである。本第五実施
例のＥＣＵ４における処理は、図５のフローチャートに
おいてデフノイズ対策であるステップ１２１およびステ
ップ１２２の処理を用いずに、ステップ１７０と１８０
の処理を図１３の処理すなわちステップ５００〜ステッ
プ５２０のように変更したものである。

【００４０】本実施例では、共振周波数を表すピーク波
形の代表的な形を各圧力について関数として求めてお
き、実際に得られた波形がどの関数に近いかを判定する
ことにより圧力を推定するもので、デフノイズ等のノイ
ズの影響が多少含まれても精度よく圧力を検知できる。
まず、ステップ５００にて、得られた波形を関数モデル
と比較するためゲインの規格化（各ゲインに定数を乗算
する）を行う。規格化の方法はその最大ゲインをあらか
じめ決められた値になるよう定数を求めてもよいし、各
ゲインの和（エネルギー和）をあらかじめ決められた値
になるよう定数を求めてもよい。

【００４１】ステップ５１０では規格化された波形の各
ゲインを、関数モデルのゲインと比較し、例えば同ゲイ
ンとなる点の周波数の差分を取りもっとも小さくなる関
数モデルを求める。ステップ５２０では求めた関数モデ
ルの空気圧とあらかじめ決めておいた判定空気圧と比較
し、求めた関数モデルの空気圧の方が低い場合にはステ
ップ１９０に進み警告する。

【００４２】なお、前述までの実施例にて採用してい
る、第一実施例において詳述した、車両のバネ下におけ
るタイヤとサスペンション等からなるバネ下の連成振動
による共振周波数を用いてタイヤの空気圧の状態を検知
する原理を用いたものに限定されるものではない。すな
わち、以下に示すような原理を用いてさらにデフノイズ
対策を施したタイヤ空気圧検知装置を採用することもで
きる。

【００４３】例えば、車両が、舗装されたアスファルト
路面を走行した場合、その路面表面の微妙な凹凸により
加振力を受け、その力によってタイヤは振動する。この
ときのタイヤ単体の振動は、タイヤの車軸回転方向のね
じり共振現象によるものである。このタイヤ単体の共振
現象によるねじり共振周波数がおよそ４０Hz付近に存在
する。よって車輪速センサのタイヤの振動周波数成分を
含む検出信号から、このねじり（回転方向）共振周波数
を抽出し、（以下これを「ねじり共振周波数」とい
う。）ねじり共振周波数を元にタイヤ空気圧の検知を行
う。これは、図１４に示すように、発明者らの詳細な検
討の結果、車輪速度センサの検出信号を周波数解析する
と、ねじり共振周波数が検知可能であることが判明し
た。さらに、図１４に示すように、タイヤ空気圧が低下
すると、このねじり共振周波数も低下することが判明し
た。

【００４４】以上の原理を基にタイヤ空気圧の検知を行
うが、前記第一実施例のタイヤ空気圧検知装置と比較し
て、図５のフローチャートのステップ１７０および１８
０が異なるのみである。よって、その変更部分のフロー
チャートを図１５に示す。ステップ６００では、ステッ
プ１６０によりスムージングされたＦＦＴ演算結果に基
づいて、ねじり共振周波数ｆｋを算出する。そしてステ
ップ６１０では、あらかじめ正常なタイヤ空気圧に対応
して設定されている初期周波数ｆ０からの低下偏差（ｆ
０−ｆｋ）を求め、この低下偏差（ｆ０−ｆｋ）と所定
偏差Δｆとを比較する。この所定偏差Δｆは、正常なタ
イヤ空気圧に対応する初期周波数ｆ０を基準として、タ
イヤ空気圧の許容下限値（例えば１．４ｋｇ／ｍｍ）に
対応して設定されている。したがって、ステップ６１０
において低下偏差Δｆを上回ったと判定されると、タイ
ヤの空気圧が許容下限値よりも低下したと見なして、ス
テップ１９０に進み、表示部５によって運転者に対して
警告表示を行う。

【００４５】このような空気圧検知装置に対しても、前
記第一実施例から第五実施例において説明したデフノイ
ズ対策を適用できる。これによって、振動周波数成分を
含む信号からねじり共振周波数を抽出する際、ノイズ周
波数成分を除去あるいは選別することができ、より信頼
性の高いタイヤ空気圧の検知を行うことができる。次
に、本発明の第六実施例について説明する。

【００４６】この第六実施例では、前述までの実施例に
おいて採用したタイヤ空気圧の検知原理ではなく、タイ
ヤの振動周波数成分を含む信号からタイヤのバネ定数を
推定することによってタイヤ空気圧の状態を検知すると
いう原理を用いる。すなわち、車両走行時に、タイヤの
ねじり共振現象におけるねじり共振点においてタイヤの
バネ定数を推定演算し、このバネ定数に基づいてタイヤ
空気圧を検知する。

【００４７】以下タイヤバネ定数の推定演算方法につい
て概略を説明する。タイヤモデルを図１６に示す。図１
６において、タイヤ・ねじり振動の運動方程式は、以下
の式で表される。

【００４８】

【数４】Ｊ１〔ｄｗ１／ｄｔ〕＝−ｋ（θ１−θ２）

【００４９】

【数５】ｗ１＝ｄθ１／ｄｔ ここで、ｗ１は図１の３ａ〜３ｄのピックアップコイル
で検出し演算される車輪速度（角速度）であり、θ１は
その角度である。Ｊ１はバネ下回転重量部（ホイールや
アクスルシャフト等）の慣性モーメントである。ｋはタ
イヤのねじりバネ定数であり、θ２はタイヤ外周スチー
ルベルト部やトレッド部のねじれ角である。

【００５０】ただし、このねじり振動モードでは、車軸
まわりのねじりモーメントと車軸前後力の両方が関係す
るモードであることから、タイヤ外周（スチールベルト
やトレッド部）には、実質的なねじれ角は発生しない。
したがって、数４におけるθ２≒０と近似可能となるた
め、次式にてタイヤのねじりバネ定数ｋを算出すること
ができる。

【００５１】

【数６】ｋ＝−Ｊ１〔ｄｗ１／ｄｔ〕／θ１ ＝−Ｊ１〔ｄｗ１／ｄｔ〕／（∫ｗ１ｄｔ） ここで、ｗ１は、ピックアップコイルにて検出可能であ
り、Ｊ１は車両緒元で決定される値であるので、ねじり
バネ定数ｋは数式５により演算されることとなる。

【００５２】次に、ｗ１の検出方法について、図１７の
フローチャートに基づいて説明する。ステップ７００〜
７２０までは上記第一実施例におけるフローチャート図
５のステップ１００〜１２０までと同様のため説明を省
略する。ステップ７３０では、ねじり共振周波数成分に
対応する周波数帯にあらかじめ設定された狭帯域フィル
タ（Ｂ．Ｐ．Ｆ）処理をステップ７００にて演算された
車輪速信号に施す。ステップ７４０、７５０では、、前
述のＢ．Ｐ．Ｆで抽出された車輪速度（角速度ｗ１）の
微分値および積分値を求めステップ７６０では、これら
求めた値を数６に代入することにより、ねじりバネ定数
ｋを算出する。そして、ステップ７７０では、このねじ
りバネ定数ｋが時間軸領域で変動する場合は、あらかじ
め定められた時間内の平均値Ｋをもとめる。

【００５３】その後、ステップ７８０にて、算出された
ねじりバネ定数の平均値Ｋと基準バネ定数Ｋ０（適性な
タイヤ空気圧に相当したバネ定数）との偏差があらかじ
め設定された値ΔＫより大となった場合に、ステップ７
９０に進み空気圧低下警報を行う。以上説明したよう
に、ねじりバネ定数ｋを推定することによっても、タイ
ヤの空気圧を検知することができ、これに上記第一実施
例から第五実施例までにおいて説明したデフノイズ対策
を応用することは容易である。

【００５４】なお、ステップ７７０のように、必ずしも
平均値Ｋをもとめる必要はなく、これに代えて所定の時
間内におけるねじりバネ定数ｋの代表値（例えば積分し
た面積でもよい）を用いてもよい。また、ねじりバネ定
数をもとめる他の方法としては、前記第一実施例におけ
るタイヤ空気圧検知装置でもとめるバネ下の上下方向共
振周波数や、前記ねじり共振周波数をもとにタイヤ空気
圧を検知するタイヤ空気圧検知装置でもとめるタイヤ単
体の共振周波数から間接的にもとめてもよい。これは、
共振周波数ｆは一般的には、次式、

【００５５】

【数７】ｆ∝√（ｋ／ｍ） で表され、ｍは車両諸元が決まれば決定される定数であ
るため、前記関係からもとめることが可能である。本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、以下の如く
種々変形可能である。例えば、タイヤの共振周波数をも
とめるにあたって、あらかじめ定められた時間内の代表
値としてもとめる場合、時間内の車速に大きな変動があ
ると、ノイズの周波数が車速に依存しているため、ノイ
ズの周波数が時間内で分散する。その結果ノイズのゲイ
ンが小さくなるのでノイズの影響は小さくなる。よっ
て、所定時間内におけるノイズの周波数のばらつき（例
えば頻度分布）等を判断するばらつき判断手段を設ける
ようにする。そして例えば、高速道路走行中のように車
速に大きな変化がなく、ある程度ノイズ周波数分布が偏
っている場合は、空気圧状態検知にノイズ周波数による
悪影響が出ることを考慮し、ノイズ周波数の選別除去を
実行する。また、車速が変動することによりノイズ周波
数が分散し、平均化処理等によって空気圧状態検知にノ
イズ周波数による悪影響が出ないと判断された場合に
は、ノイズ周波数の選別除去を実行せず、空気圧状態の
検知に移行するようにしてもよい。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、駆動
系によるノイズの周波数成分を特定し選別、除去するこ
とによって、車両に備えられた車輪速度センサによって
検出されるタイヤの振動周波数成分を含む信号から、高
精度のタイヤ空気圧の状態の検知が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例を表す構成図である。

【図２】車両のバネ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よる車両のバネ下の上
下方向および前後方向の共振周波数の変化を示す特性図
である。

【図４】第一実施例のタイヤ空気圧の検知原理を示す説
明図である。

【図５】第一実施例の電子制御装置の処理内容を示す説
明図である。

【図６】車輪速度センサの検出信号に基づいて演算され
た車輪速度ｖの変動状態を示す波形図である。

【図７】図６に示す波形の車輪速度ｖに対して周波数解
析演算を行った結果を示す波形図である。

【図８】本発明の第二実施例を表すデフノイズ対策を示
す説明図である。

【図９】本発明の第二実施例における補間方法を示す特
性図である。

【図１０】本発明の第三実施例を表すデフノイズ対策を
示す説明図である。

【図１１】図１０を説明する説明図である。

【図１２】本発明の第四実施例を表すデフノイズ対策を
示す説明図である。

【図１３】本発明の第五実施例を表すデフノイズ対策を
示す説明図である。

【図１４】本発明のねじり共振周波数とタイヤ空気圧と
の関係を示す特性図である。

【図１５】ねじり共振周波数を用いてタイヤ空気圧の検
知を行う場合の処理内容を示す説明図である。

【図１６】タイヤバネ定数を用いてタイヤ空気圧の検知
を行う場合のタイヤモデル図である。

【図１７】タイヤバネ定数を用いてタイヤ空気圧の検知
を行う場合の処理内容を示す説明図である。

【符号の説明】

１ タイヤ ２ 歯車 ３ ピックアップコイル ４ 電子制御装置（ＥＣＵ） ５ 表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 健司 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の走行時に、前記車両のタイヤの振
   動周波数成分を含む信号を出力する出力手段と、 前記タイヤの振動周波数成分を含む信号より前記車両の
   駆動系のノイズ周波数成分を選別除去する選別除去手段
   と、 前記選別除去手段によって駆動系のノイズ周波数成分が
   選別除去されたタイヤの振動周波数成分を含む信号よ
   り、共振周波数を抽出する抽出手段と、 前記抽出手段によって抽出された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検知手段とを有するこ
   とを特徴とするタイヤ空気圧検知装置。
2. 【請求項２】 車両の走行時に、前記車両のタイヤの振
   動周波数成分を含む信号を出力する出力手段と、 前記タイヤの振動周波数成分を含む信号より前記車両の
   駆動系のノイズ周波数成分を選別除去する選別除去手段
   と、 前記選別除去手段によって駆動系のノイズ周波数成分が
   選別除去されたタイヤの振動周波数成分を含む信号よ
   り、前記タイヤのバネ定数を推定する推定手段と、 前記推定手段によって推定されたタイヤのバネ定数に基
   づいてタイヤの空気圧の状態を検知する検知手段とを有
   することを特徴とするタイヤ空気圧検知装置。