(57)【要約】【課題】路面や車両の走行パターンに影響されずにスタンディングウェーブ現象を検出できるようにする。【解決手段】車輪速度センサからの車輪速度信号を受け取り、ＥＣＵにて、タイヤおよびロータの回転バラツキを示すユニフォーミティ成分値を求める。このユニフォーミティ成分値を次数比分析し、その分析結果に基づいて、高次の次数成分が含まれているか否かを判定する。そして、高次の次数成分が含まれている場合には、車輪におけるスタンディングウェーブ現象が発生していると判定し、含まれていない場合には、スタンディングウェーブ現象が発生していないと判定する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪と共に回転する歯を備えたロータ（１）に基づいて前記車輪の回転情報の検出を行う回転情報検出手段（２）と、
前記回転情報に基づいて前記車輪のタイヤおよび前記ロータの回転バラツキを示すユニフォーミティ成分値を求めるユニフォーミティ成分値抽出手段（１４０）と、
前記ユニフォーミティ成分値を周波数解析し、その解析結果に基づいて、前記車輪におけるスタンディングウェーブ現象を検出するスタンディングウェーブ検出手段（１６０）と、を備えていることを特徴とするスタンディングウェーブ検出装置。
【請求項２】
前記スタンディングウェーブ検出手段は、前記ユニフォーミティ成分値を次数比解析するものであり、この次数比解析の結果に高次の次数成分が含まれている場合には、前記スタンディングウェーブ現象が発生していると検出するようになっていることを特徴とする請求項１に記載のスタンディングウェーブ検出装置。
【請求項３】
前記車輪の回転回数を求める車輪回転数検出手段（１５０）を備え、
前記車輪回転数検出手段によって検出された前記車輪の回転回数が、前記ユニフォーミティ成分値抽出手段によって前記ユニフォーミティ成分値を抽出しはじめてから未だ所定回数（Ｎ）に満たないときには、それまでに抽出された前記ユニフォーミティ成分値を前記スタンディングウェーブ検出手段によるスタンディングウェーブ現象検出用のデータとして用いないようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載のスタンディングウェーブ検出装置。
【請求項４】
前記スタンディングウェーブ検出手段は、前記ユニフォーミティ成分値の周波数解析した結果を平均化し、その平均化した結果に基づいて、前記スタンディングウェーブ現象を検出するようになっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のスタンディングウェーブ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤにスタンディングウェーブ現象が発生していることを検出するを検出するスタンディングウェーブ検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スタンディングウェーブ現象による場合を含む、タイヤのアンバランス状態を検出する装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照）。この装置においては、車輪速度信号にタイヤ振動周波数成分が含まれていることを利用し、タイヤのアンバランスを検出している。すなわち、スタンディングウェーブ現象が発生すると、車輪回転速度に高次の振動が発生するため、車輪速度信号を周波数解析することでスタンディングウェーブ現象を検出することが可能となる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２２９３２０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、車輪速度信号には、スタンディングウェーブ現象に基づく振動以外の振動、例えば路面の状況や車両の旋回状態等の走行パターン等に応じた振動によるノイズも含まれるため、スタンディングウェーブ現象によるものであるか否かを的確に判定することが困難である。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、路面や車両の走行パターンに影響されずにスタンディングウェーブ現象を検出できるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、車輪と共に回転する歯を備えたロータ（１）に基づいて車輪の回転情報の検出を行う回転情報検出手段（２）と、回転情報に基づいて車輪のタイヤおよびロータの回転バラツキを示すユニフォーミティ成分値を求めるユニフォーミティ成分値抽出手段（１４０）と、ユニフォーミティ成分値を周波数解析し、その解析結果に基づいて、車輪におけるスタンディングウェーブ現象を検出するスタンディングウェーブ検出手段（１６０）とを備えていることを特徴としている。
【０００７】
このように、ユニフォーミティ成分値の周波数解析結果に基づいて、タイヤに生じている振動がスタンディングウェーブ現象によるものか、それとも路面などからの外力によるものかを判定することが可能となる。これにより、路面や車両の走行パターンに影響されずにスタンディングウェーブ現象を検出することが可能となる。
【０００８】
具体的には、請求項２に示すように、スタンディングウェーブ検出手段によりユニフォーミティ成分値を次数比解析し、この次数比解析の結果に高次の次数成分が含まれている場合には、スタンディングウェーブ現象が発生していると検出される。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、車輪の回転回数を求める車輪回転数検出手段（１５０）を備え、車輪回転数検出手段によって検出された車輪の回転回数が、ユニフォーミティ成分値抽出手段によってユニフォーミティ成分値を抽出しはじめてから未だ所定回数（Ｎ）に満たないときには、それまでに抽出されたユニフォーミティ成分値をスタンディングウェーブ検出手段によるスタンディングウェーブ現象検出用のデータとして用いないようになっていることを特徴としている。
【００１０】
このように、ユニフォーミティ成分値が所定回数更新されるまでスタンディングウェーブ現象検出のデータとして用いないようにすることで、ユニフォーミティ成分値の初期値を任意の値としたきに生じる影響が収束するまでのデータを削除することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、スタンディングウェーブ検出手段は、ユニフォーミティ成分値の周波数解析した結果を平均化し、その平均化した結果に基づいて、スタンディングウェーブ現象を検出するようになっていることを特徴としている。
【００１２】
このように、ユニフォーミティ成分値の周波数解析した結果を平均化することで、ランダムな路面や車両の走行パターンの影響によってタイヤに生じる振動に基づく次数成分を無視できる程度の小さな値にすることができる。
【００１３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態にかかるスタンディングウェーブ検出装置の概略図を示す。以下、この図に基づいてスタンディングウェーブ検出装置の構成について説明する。
【００１５】
スタンディングウェーブ検出装置は、車輪速度センサ２、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）３および表示部４を有して構成され、車輪速度センサ２からの検出信号（車輪速度信号）に基づいてスタンディングウェーブ現象を検出するものである。
【００１６】
車輪速度センサ２は、回転情報検出手段に相当するもので、例えば電磁ピックアップ式のもので構成され、ほぼ等間隔に配置された多数（例えば、４８個）の歯を有する歯車状のシグナルロータ１の歯の通過に伴って車輪速度信号を出力する。すなわち、シグナルロータ１が磁性材料によって構成されることから、車輪速度センサ２は、シグナルロータ１の歯の回転に伴う磁界の変化に基づいて、シグナルロータ１の歯の回転情報を含む信号を検出し、例えば、歯の１つが通過する毎に１つの正弦波の車輪速度信号を出力する。
【００１７】
ＥＣＵ３は、正弦波状の車輪速度信号を受け取り、波形整形等を行ったのち、車輪速度信号に基づいてスタンディングウェーブ現象検出処理を行い、スタンディングウェーブ現象の検出を行う。具体的には、ＥＣＵ３は、スタンディングウェーブ現象の検出のために、後述するように、各歯の通過時間の演算、タイヤやロータ１の回転バラツキを示すユニフォーミティ成分値の演算、およびユニフォーミティ成分値の周波数解析などの各種演算を行い、周波数解析結果に基づいてスタンディングウェーブ現象の検出を行う。そして、ＥＣＵ３は、スタンディングウェーブ現象が検出されると、その旨を示すスタンディングウェーブ検出信号を出力するようになっている。
【００１８】
表示部４は、ＥＣＵ３からのスタンディングウェーブ検出信号を受け取り、スタンディングウェーブ現象が発生していることを表示し、運転者に報知する。例えば、表示部４は、インジケータなどで構成される。
【００１９】
次に、上記構成のスタンディングウェーブ検出装置が行うスタンディングウェーブ現象の検出方法について説明する。図２に、スタンディングウェーブ装置におけるＥＣＵ３が実行するスタンディングウェーブ現象検出処理のフローチャートを示す。この処理は、図示しないイグニッションスイッチがオンされると、常に実行されるものである。
【００２０】
まず、ステップ１１０では、車輪速度センサ２からの車輪速度信号に基づき、シグナルロータ１の各歯が車輪速度センサ２を通過するのに掛かった通過時間を求める。具体的には、シグナルロータ１のｎ番目の歯の通過時間をｔ（ｎ）とし、図１に示されるように、シグナルロータ１において隣接する１つの山１ａと１つの谷１ｂとの組み合わせを１歯として、これら１つの山１ａと１つの谷１ｂが車輪速度センサ２を通過するのに掛かった時間が演算される。
【００２１】
次いで、ステップ１２０では、タイヤが一回転以上回転したか否かが判定される。この処理は、ＥＣＵ３における車輪回転数検出手段によって実行され、例えば、正弦波形で示される車輪速度信号の波の数がシグナルロータ１の歯数分に達した時に、タイヤ回転数カウンタのカウント値がインクリメントされるようになっており、このカウント値が１以上になっているか否か基づいてこのステップでの判定を行っている。そして、まだタイヤが一回転以上回転していないと判定された場合には、まだシグナルロータ１の歯の回転情報の量が不十分であるとして、初めから処理を繰り返す。一方、タイヤが一回転以上回転していると判定されると、ステップ１３０に進む。
【００２２】
ステップ１３０では、ステップ１１０での演算結果に基づき、過去一周分における歯の通過時間ｔ（ｎ）の平均値Ｔが求められる。具体的には、今回求められたものがｎ番目の歯の通過時間ｔ（ｎ）であったとすると、ｎ番目の歯を基準として、各歯の通過時間のうち最も新しく求められたものすべてを足し合せ、それをシグナルロータ１の総歯数で割ることで平均値Ｔが求められる。
【００２３】
そして、ステップ１４０で、シグナルロータ１のｎ番目の歯のユニフォーミティ成分値の更新値ω（ｎ）の演算が成される。この処理は、ＥＣＵ３におけるユニフォーミティ抽出手段で実行される。
【００２４】
ユニフォーミティ成分値ωは、具体的には次式のように示される数式１に基づいて求められるもので、各通過時間からタイヤやロータ１の回転バラツキによる回転変動分をなくして平均値Ｔへ近づけるようにするための補正係数に相当するものである。
【００２５】
【数１】
ω（ｎ）＝ω’（ｎ）＋Ｋ（Ｔ−ω’（ｎ）ｔ（ｎ））／Ｔ
ただし、数式１におけるω’（ｎ）はｎ番目の歯のユニフォーミティ成分値の前回値であり、Ｋは感度係数である。なお、感度係数Ｋは、上記回転変動分を徐々にキャンセルするために任意に設定される値である。この感度係数Ｋを例えば１に設定するなど、感度係数Ｋの設定により、路面変動によるユニフォーミティ成分値の変動がキャンセルできなくなる場合があるため、感度係数Ｋは余り大きな値とし過ぎない程度、例えば、０．０８程度に設定される。
【００２６】
このユニフォーミティ成分値ωは、基本的にはタイヤやロータ１の製造誤差などのバラツキによって、その変化等がほぼ決まる値であるが、スタンディングウェーブ現象が発生するとさらに変化する。
【００２７】
本数式においては、ωの初期値は１とされており、タイヤ回転が二回転目であった場合には、前回値ω’（ｎ）が１として今回の更新値ω（ｎ）が演算される。
【００２８】
次いで、ステップ１５０に進み、タイヤがＮ回転以上回転したか否かが判定される。ここでいうＮ回転とは、ステップ１４０に示した数式１を用いてユニフォーミティ成分値を求めた時に、ωの初期値を１としたことによる影響が収束し得るまでに必要と考えられる回転数に相当するものである。すなわち、Ｎ回程度ユニフォーミティ成分値が更新されれば、初期値の影響が収束すると想定したものであり、それまでの間の演算結果をスタンディングウェーブ現象検出のデータとして用いず、それ以降の演算結果をそのデータとして用いるようにしている。この判定もステップ１２０と同様にタイヤ回転数カウンタのカウント値に基づいて行われ、カウント値がＮ以上であれば肯定判定され、Ｎ未満であれば否定判定される。
【００２９】
そして、ステップ１５０において肯定判定されればステップ１６０に進み、否定判定されれば最初から処理を繰り返す。
【００３０】
ステップ１６０では、ユニフォーミティ成分値が次数比分析されると共に、次数比分析の結果に基づいてスタンディングウェーブ現象が発生しているか否かの検出が行われる。そして、スタンディングウェーブ現象が発生していることが判定された場合には、表示部４にてスタンディングウェーブ現象が発生していることを表示し、運転者に報知する。この処理は、ＥＣＵ３におけるスタンディングウェーブ検出手段が実行する。
【００３１】
ここでいう次数比分析とは、周波数解析手法を等時間サンプリングではなく等移動距離サンプリングによって行うことを意味し、一般的な周波数解析が行えるものであればどのような手法であってもよい。例えば、ＦＦＴ（フーリエ解析）が次数比分析の手法の一つとして利用される。このような次数比分析を行う理由を以下に示す。
【００３２】
例えば、タイヤ空気圧が不足している状態などで車両を高速走行すると、タイヤが激しく発熱し、構造的なダメージを受ける。このため、タイヤがきれいな円運動を行わず、波打ちするようなスタンディングウェーブ現象が生じ、タイヤがアンバランスな状態になると想定される。このような状態になるとタイヤの回転に振動が発生することになるが、これは、路面などからの外的な力ではなく、回転体であるタイヤ自身の変形に起因する振動（回転ムラ）である。
【００３３】
一般的に、回転体をモータの振動や回転体のアンバランスなどがある状態で回転させると回転速度に振動が生じ、アンバランスの状態に応じて、１回転に１周期の振動を１次とした高次まで次数成分が発生する。これと同様に、スタンディングウェーブ現象によってタイヤの回転に振動が発生すると、高次まで次数成分を発生させる。これは、スタンディングウェーブ現象がタイヤ周長に数個の波打が見られることからも理解される。
【００３４】
従って、ステップ１６０において次数比分析を行うことで、高次の次数成分を抽出することが可能となる。そして、高次の次数成分が抽出された場合には、その際にはスタンディングウェーブ現象が発生しているといえる。
【００３５】
図３および図４に、スタンディングウェーブ現象ではない路面からの外力もしくは車両の走行パターンによる振動と、スタンディングウェーブ現象による振動、それぞれの場合の次数比分析を行った結果を示す。
【００３６】
これらの図に示すように、スタンディングウェーブ現象ではない路面からの外力等による振動の場合には、高次の次数成分が抽出されず、低次の次数成分のみが抽出された結果となっている。これに対し、スタンディングウェーブ現象による振動の場合には、低次だけでなく高次の次数成分も抽出されている。
【００３７】
以上説明したいように、本実施形態におけるスタンディングウェーブ検出装置では、ユニフォーミティ成分値を求め、そのユニフォーミティ成分値を次数比分析する。そして、その分析結果に高次の次数成分が抽出されるか否かを判定することで、スタンディングウェーブ現象が発生しているか否かを判定している。
【００３８】
このように、ユニフォーミティ成分値に高次の次数成分が含まれているか否かで判定することにより、タイヤに生じている振動がスタンディングウェーブ現象によるものか、それとも路面などからの外力によるものかを的確に判定することが可能となる。これにより、路面や車両の走行パターンに影響されずにスタンディングウェーブ現象を検出することが可能となる。
【００３９】
（他の実施形態）
上記実施形態において、スタンディングウェーブ現象の検出のために、ユニフォーミティ成分値の次数比分析を行うことを示したが、その結果を平均化処理するようにしてもよい。
【００４０】
上述したように、路面や車両の走行パターンの影響によってタイヤに生じている振動の場合、高次の次数成分が抽出されないが、多少は次数成分が抽出される。しかしながら、路面や車両の走行パターンの影響による場合には、その振動の発生がランダムであるため、次数比分析の結果を平均化すると、抽出された次数成分がほとんど無視できる程度の小さな値となる。このため、平均化処理を施すことで、より的確にスタンディングウェーブ現象を検出することが可能である。
【００４１】
また、車両に備えられる他の車輪のユニフォーミティ成分値と比較することによって、より的確にスタンディングウェーブ現象を検出することが可能となる。さらに、スタンディングウェーブ現象が検出されていない車輪に基づいて、スタンディングウェーブ検出不適路面の選別を行うことも可能である。
【００４２】
なお、各図中に示したステップは、各種処理を実行する手段に対応するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態におけるスタンディングウェーブ検出装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示すスタンディングウェーブ検出装置におけるＥＣＵ３が実行する処理を示したフローチャートである。
【図３】スタンディングウェーブ現象とは異なる要因による振動を含むユニフォーミティ成分値を次数比解析した結果を示す図である。
【図４】スタンディングウェーブ現象による振動を含むユニフォーミティ成分値を次数比解析した結果を示す図である。
【符号の説明】
１…シグナルロータ、２…車輪速度センサ、３…ＥＣＵ、４…表示部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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