(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
差動制限装置を搭載する４輪車両に装着したタイヤから得られる回転情報に基づいて夏タイヤと冬タイヤの種類を識別するタイヤ識別装置であって、前記各タイヤの回転情報を検知する回転情報検知手段と、前記各タイヤの回転情報を記憶するメモリ手段と、各タイヤの回転情報のうち駆動軸に装着されているタイヤの回転情報から旋回半径の逆数および前記各タイヤの回転情報から判定値をそれぞれ演算する演算処理手段と、前記旋回半径の逆数と判定値との関係から、前記駆動軸に装着されているタイヤが夏タイヤまたは冬タイヤであるか否かを識別する識別手段とを備えてなるタイヤ識別装置。
【請求項２】
差動制限装置を搭載する４輪車両に装着したタイヤから得られる回転情報に基づいて夏タイヤと冬タイヤの種類を識別するタイヤ識別方法であって、前記４輪車両の駆動軸に装着されているタイヤの回転情報から算出された旋回半径の逆数、前記４輪車両に装着されているタイヤの回転情報から算出された判定値との関係から、前記駆動軸に装着されているタイヤが夏タイヤまたは冬タイヤであるか否かを識別するタイヤ識別方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタイヤ識別装置および方法に関する。さらに詳しくは、差動制限装置（ＬＳＤ）を搭載した車両の性能や安全性を高めるために、タイヤが夏タイヤまたは冬タイヤであるか否かを識別するタイヤ識別装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
タイヤには、排水性などを考えて、縦溝と横溝が彫ってあるため、溝に囲まれたゴムブロックが形成されている。大きなブロックは、前後左右にせん断変形しにくく、剛性が大きい。このように、一般に大きなブロックからなるトレッドパターンをもったタイヤをパターン剛性の大きなタイヤという。
【０００３】
パターン剛性の大小は、コーナリングパワーやコーナリングフォースの他、スリップ率に大きな影響を及ぼすため、タイヤの回転情報をもとにして車両の性能や安全性を高める装置、たとえばタイヤ空気圧低下警報装置、ＡＢＳ（アンチロック  ブレーキ  システム）、ＴＣＳ（トラクション  コントローラ  システム）、ＮＡＶＩ（ナビゲーション  システム）などにおいて、タイヤの回転情報をもとにして車両の挙動を推定するには、タイヤのパターン剛性を把握しておく必要がある。一般に、夏タイヤはパターン剛性が大きく、冬タイヤはパターン剛性が小さい。
【０００４】
また、従来より、タイヤの空気圧が低下すると、タイヤの動荷重半径が小さくなり、正常な空気圧のタイヤと比較して、回転速度が速くなることが知られている。たとえば、特開平７−１４９１１９号公報では、タイヤの回転数の相対的な差から内圧低下を検出する方法が提案されている。また、タイヤの回転速度は、旋回や加減速、荷重、車両の速度などに影響されるため、これらの影響を取り除くために様々な工夫がなされている。
【０００５】
ところが、近年の車両の中には、コーナリングなどの走行性能の向上のため、駆動軸のディファレンシャルギアに差動制限装置を搭載したものがある。差動制限装置は、その機構上、差動トルクが設定をこえるまで差動が制限され、駆動輪が左右等速で回転する。このため、空気圧低下の影響が回転数に反映されないので、回転数の相対比較で減圧を検知することができない。
【０００６】
このため、従来においては、タイヤの回転情報をもとに制御されるタイヤ空気圧低下警報装置などの装置は、新車に装着されたタイヤに合わせてチューニングされているが、大きく仕様の異なる夏タイヤから冬タイヤまたは冬タイヤから夏タイヤに変更された場合、車両の挙動の推定が初期チューニングと大きく掛け離れてしまい、ドライバーへ提供される正確な情報を確保できない惧れがある。
【０００７】
本発明は、叙上の事情に鑑み、差動制限装置を搭載した車両において、タイヤが夏タイヤまたは冬タイヤであるか否かを識別することができるタイヤ識別装置および方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のタイヤ識別装置は、差動制限装置を搭載する４輪車両に装着したタイヤから得られる回転情報に基づいて夏タイヤと冬タイヤの種類を識別するタイヤ識別装置であって、前記各タイヤの回転情報を検知する回転情報検知手段と、前記各タイヤの回転情報を記憶するメモリ手段と、各タイヤの回転情報のうち駆動軸に装着されているタイヤの回転情報から旋回半径の逆数および前記各タイヤの回転情報から判定値をそれぞれ演算する演算処理手段と、前記旋回半径の逆数と判定値との関係から、前記駆動軸に装着されているタイヤが夏タイヤまたは冬タイヤであるか否かを識別する識別手段とを備えてなることを特徴としている。
【０００９】
また本発明のタイヤ識別方法は、差動制限装置を搭載する４輪車両に装着したタイヤから得られる回転情報に基づいて夏タイヤと冬タイヤの種類を識別するタイヤ識別方法であって、前記４輪車両の駆動軸に装着されているタイヤの回転情報から算出された旋回半径の逆数、前記４輪車両に装着されているタイヤの回転情報から算出された判定値との関係から、前記駆動軸に装着されているタイヤが夏タイヤまたは冬タイヤであるか否かを識別することを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明のタイヤ識別装置および方法を説明する。
【００１１】
図１は本発明にかかわるタイヤ空気圧低下警報装置を示すブロック図、図２は図１におけるタイヤ空気圧低下警報装置の電気的構成を示すブロック図、図３は従動輪の左右差から計算した旋回半径の逆数と判定値の関係を示す模式図、図４は駆動輪の左右差から計算した旋回半径の逆数と判定値の関係を示す模式図、図５は平均ファクターを用いた場合の夏タイヤにおける横Ｇと判定値の関係を示す図、図６は平均ファクターを用いた場合の冬タイヤにおける横Ｇと判定値の関係を示す図、図７は夏タイヤと冬タイヤにおけるμ−ｓ特性を示す図、図８は冬タイヤにおける駆動輪の旋回半径の逆数と判定値の関係を示す図、図９は夏タイヤにおける駆動輪の旋回半径の逆数と判定値の関係を示す図、図１０はタイヤ識別装置の使用例を示すフローチャートである。
【００１２】
本発明は、差動制限装置を搭載する４輪車両に装着されているタイヤが夏タイヤまたは冬タイヤであるか否かを識別することにより、たとえば夏タイヤまたは冬タイヤに合った判定を行ない、車両のタイヤの内圧低下を適確に判定し、警報を発する装置に適用することができる。たとえば、このタイヤの空気圧低下警報装置は、図１に示すように、４輪車両に備えられた４つのタイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲの空気圧が低下しているか否かを検出するもので、前記タイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲにそれぞれ関連して設けられた通常の車輪速センサ１を備えている。車輪速センサ１は、各タイヤの回転情報、たとえば回転数、回転速度または角速度などを検知する。そして、該車輪速センサ１の出力は制御ユニット２に与えられる。制御ユニット２には、空気圧が低下したタイヤＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲを知らせるための液晶表示素子、プラズマ表示素子またはＣＲＴなどで構成された表示器３、およびドライバーなどによって操作することができる初期化スイッチ４が接続されている。また駆動軸５のディファレンシャルギア６に差動制限装置７を搭載している。なお、８は従動軸である。
【００１３】
前記制御ユニット２は、図２に示すように、外部装置との信号の受け渡しに必要なＩ／Ｏインターフェイス２ａと、演算処理の中枢として機能するＣＰＵ２ｂと、該ＣＰＵ２ｂの制御動作プログラムが格納されたＲＯＭ２ｃと、前記ＣＰＵ２ｂが制御動作を行なう際にデータなどが一時的に書き込まれたり、その書き込まれたデータなどが読み出されるＲＡＭ２ｄとから構成されている。なお、本実施の形態では、前記車輪速センサ１が回転情報検知手段であり、前記制御ユニット２がメモリ手段、演算処理手段および識別手段である。
【００１４】
つぎに本発明における演算処理と識別を２つの対角和の差を判定値（ＤＥＬ値）とした場合について説明する。
【００１５】
まず決められた差動制限トルクをこえるトルクが発生するような旋回をするまで、駆動輪（タイヤ）の左右は等速で回転するため、つぎの式（１）から算出されるＤＥＬ値はそのあいだ、従動輪の左右差のみに比例する。
【００１６】
【数１】
0003544149.tif 000002
【００１７】
ここで、Ｖ(X)：タイヤの回転速度（ｍ／ｓｃｅ）
ｘ ：１＝前左タイヤ、２＝前右タイヤ、３＝後左タイヤ、４＝    後右タイヤである。
【００１８】
すなわち、特殊な路面を走行しない限り、差動トルクは、旋回半径に依存するため、従動輪の左右差からつぎの式（２）から算出される旋回半径Ｒ0の逆数１ ／Ｒ0を計算し、減圧の判定値として、ＤＥＬ値をとると、図３に示すように差 動が制限されているあいだは、ＤＥＬ値は従動輪の左右差そのものになり、これをこえると、ＤＥＬ値はほぼ一定になる。
【００１９】
【数２】
0003544149.tif 000003
【００２０】
ここで、ＴWはトレッド幅であり、ＶAVEは左右のタイヤの平均値である。
【００２１】
かかる従動輪の旋回半径の逆数１／Ｒ0とＤＥＬ値との関係において、駆動輪 が減圧すると、差動制限される中心旋回半径がずれること、および従動輪が減圧すると、旋回半径の計算自体がずれることから、図３に示されるように、ＤＥＬ値が従動輪左右差の線（斜め線）に沿って上下方向に平行移動する。このため、減圧の判定は、正常空気圧条件と減圧条件のそれぞれの水平部分を比較することで行なう必要がある。そのためには、両条件でどこからが水平かを識別しておく必要がある。しかしながら、水平部分はタイヤの材料、寸法、剛性などの特性やタイヤの減圧量などで変化するから、この水平部分（範囲）を特定するのは大変難しい。
【００２２】
そこで、駆動軸から計算した旋回半径Ｒの逆数１／Ｒを横軸（Ｘ軸）にとることにより、図４に示すように減圧の有無および位置によらず、差動が制限されているあいだは、ＤＥＬ値は横軸＝０、すなわち縦軸（Ｙ軸）上に集まるため、ここを少し離れた水平部分で、判定値を比較すれば、容易に減圧を判定することができる。
【００２３】
なお、旋回半径がある程度をこえて、差動制限装置が差動を開始したところでは、ＤＥＬ値は水平になるといったが、実際には、車両の速度や駆動力、横方向加速度（横Ｇ）などによって変動するため、この部分でも補正は必要である。たとえば、旋回時の荷重移動や駆動力によるＤＥＬ値の変動や速度によるＤＥＬの感度補正などは車両チューニングによって事前に影響度を調査して補正を施すことで、ＤＥＬ値のバラツキを小さくし、精度を向上することができる。
【００２４】
ところで、車両チューニングを行なう場合、初期化走行で夏タイヤと冬タイヤのそれぞれのファクター、たとえばコーナリング補正係数または速度感度補正係数などを予め求め、これの平均値を平均ファクターとして用いている。たとえば前記コーナリング補正とは、コーナリング中で横Ｇが大きくなると荷重移動やスリップなどの要因で、図５および図６中の◇印（実測値）で示すように、判定値が横Ｇが大きくなるにつれて変化するので、横Ｇが大きいときの判定値が横Ｇが小さいときの判定値と同じになるように補正することである。
【００２５】
コーナリング補正のときに、このような平均ファクターを使う場合、横Ｇが大きくなると、図５中の□印で示すように冬タイヤでは補正不足になり、また、図６中の□印で示すように夏タイヤでは補正のしすぎになり正確に補正することができなくなる。したがって、横Ｇのリジェクトの制約（しきい値）を厳しくする必要があり（たとえば図５〜６の場合横Ｇのリジェクトのしきい値を０．２にしなければならない）、警報判定に使用するデータが少なくなる。その結果、夏タイヤと冬タイヤの平均ファクター（補正係数）を用いて初期化すると、その後の実走行で多くのデータが必要になり、警報を判定するまでの時間が多く掛かる惧れがある。
【００２６】
そこで、本発明は、夏タイヤまたは冬タイヤであるか否かを識別する。かかる冬タイヤとは、雪路走行が可能なように、トレッドパターンや材料を変えたタイヤであって、サイドウォール部に、たとえば“ＳＮＯＷ”、“Ｍ＋Ｓ”、“ＳＴＵＤＬＥＳＳ”、“ＡＬＬ  ＷＥＡＴＨＥＲ”、“ＡＬＬ  ＳＥＡＳＯＮ”などの表示があるタイヤであり、夏タイヤとは、冬タイヤと違い、サイドウォール部に前記のような表示がないタイヤである。まず図７の模式図が示すように、夏タイヤＳＷと冬タイヤＷＷでは、μ−ｓ特性（トルク−スリップ率特性）の傾きが違う。これは、同じトルクに対しスリップ率が冬タイヤＷＷの方が大きいことを現している。言い換えれば、冬タイヤの方が良く滑るので路面からのトルクが伝わり難いことを現している。
【００２７】
また、ＬＳＤ搭載車では駆動輪から求められた旋回半径の逆数に対し、たとえば冬タイヤの場合、図８で示すように鍵型になる。これは、ＬＳＤでは車両が旋回して、ある大きさのトルク差がでるまで、駆動輪の左右の車輪が等速で走行するため、直線付近では、従動輪のハンドリング差がそのまま判定値になる（ＬＳＤを搭載していない車両では、駆動輪が固定されることはないので、車輪のたすき掛けの差で求められる判定値は０になる）。また、旋回によりあるトルク差をこえると差動差をもったまま駆動輪が旋回することで起こる。
【００２８】
以上の二つから、剛性の大きい夏タイヤの方が路面からのトルクが伝わり易くて、大きな旋回半径でもトルク差がでて差動が解除される。逆に、剛性の小さい冬タイヤの方が滑ってトルクが伝わり難いため差動が解除され難く、夏タイヤより旋回半径が小さくならないと差動差がでないため、図８に示す冬タイヤにおける直線付近での判定値（ＤＥＬ値）が図９に示す夏タイヤにおける直線付近での判定値（ＤＥＬ値）より大きくなる。なお、図より左旋回と右旋回の判定値が違うこともわかる。
【００２９】
このため、この判定値の大きさからタイヤが夏タイヤか冬タイヤかを区別することができることがわかる。ＬＳＤ車両の空気圧低下警報装置は、平常内圧での初期化走行で、直線付近、左旋回および右旋回での判定値の平均を求め、それを基準値にし、減圧判定はそこからのシフト量で決めている。本実施の形態では、たとえば冬タイヤでは、左旋回の基準値が−０．２１９７、右旋回の基準値が０．１２３７であり、夏タイヤでは、左旋回の基準値が−０．０４６３、右旋回の基準値が０．０６０５であるので、図１０に示すようにタイヤを識別するために左右の旋回時の基準値の絶対値が共に０．１以上であれば冬タイヤとし、それ以外は夏タイヤとすることができる。
【００３０】
このようにして、旋回半径の逆数と判定値との関係から、駆動軸に装着されているタイヤが夏タイヤまたは冬タイヤであるか否かを識別することができるため、たとえば該旋回半径の領域別にタイヤの内圧低下を適確に判定し、警報を発することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、差動制限装置を搭載する４輪車両において、旋回半径の逆数と判定値との関係から、駆動軸に装着されているタイヤが夏タイヤまたは冬タイヤであるか否かを識別することができる。これにより、タイヤを識別して、警報を発することで、平常なタイヤ空気圧低下の検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかわるタイヤ空気圧低下警報装置を示すブロック図である。
【図２】図１におけるタイヤ空気圧低下警報装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】従動輪の左右差から計算した旋回半径の逆数と判定値の関係を示す模式図である。
【図４】駆動輪の左右差から計算した旋回半径の逆数と判定値の関係を示す模式図である。
【図５】平均ファクターを用いた場合の夏タイヤにおける横Ｇと判定値の関係を示す図である。
【図６】平均ファクターを用いた場合の冬タイヤにおける横Ｇと判定値の関係を示す図である。
【図７】夏タイヤと冬タイヤにおけるμ−ｓ特性を示す図である。
【図８】冬タイヤにおける駆動輪の旋回半径の逆数と判定値の関係を示す図である。
【図９】夏タイヤにおける駆動輪の旋回半径の逆数と判定値の関係を示す図である。
【図１０】タイヤ識別装置の使用例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  車輪速センサ
２  制御ユニット
３  表示器
４  初期化スイッチ
５  駆動軸
６  ディファレンシャルギア
７  差動制御装置
８  従動軸
【図１】
0003544149.tif 000004
【図２】
0003544149.tif 000005
【図３】
0003544149.tif 000006
【図４】
0003544149.tif 000007
【図５】
0003544149.tif 000008
【図６】
0003544149.tif 000009
【図７】
0003544149.tif 000010
【図８】
0003544149.tif 000011
【図９】
0003544149.tif 000012
【図１０】
0003544149.tif 000013