(57)【要約】【課題】車輪空気圧検知装置において、回転する車輪の中に装置を配置すると、高温、かつ、高圧環境下となり信頼性に課題が、また、既存センサを用いて車輪空気圧を推定すると算出方法が複雑となり正確に判断できないといった課題が存在する。【解決手段】車輪振動検出手段により車輪の振動を検出し、車輪空気圧を推定することにより、車輪の外側に装置を実装できると共に、車輪の空気圧を正確にしかも簡単に算出することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪の振動を検出する車輪振動検出手段と前記車輪振動信号の周波数検出手段と特定周波数に存在するピーク周波数検出手段と前記ピーク信号の周波数と信号強度に基づいて前記車輪の空気圧状態および車輪取付状態を判定する手段を備えることを特徴とする車輪空気圧検知装置。
【請求項２】
請求項１において、前記車輪振動検出手段は、少なくとも発振器と混合器と増幅器、及びアンテナにより構成されるレーダセンサであることを特徴とする車輪空気圧検知装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記車輪振動検出手段は、ロータカバーの内側に取り付けられており、ロータの振動を検出することを特徴とする車輪空気圧検知装置。
【請求項４】
請求項１または２において、前記車輪振動検出手段は、車輪ハウスの内側に取り付けられており、車輪の振動を検出することを特徴とする車輪空気圧検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輪空気圧の検知装置にかかる。特には、ロータや車輪の振動周波数を求め、該周波数と信号強度に基づいて車輪の空気圧状態および取付状態を判定する車輪空気圧検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車輪空気圧検知装置は、車両の空気抜け等の車輪の異常を運転者等に知らせるもので、特許文献１に記載の車輪の空気圧を直接検出するようにしたものがある。この車輪空気圧検知装置は、圧力センサにより車輪空気圧を直接検知し、該圧力センサからの圧力信号を無線信号として送信するものである。
【０００３】
また、特許文献２に記載の車輪空気圧検知装置のように車輪の空気圧と車輪の共振周波数との相関に着目し、車輪の共振周波数を利用したものがある。この車輪空気圧検知装置は、車輪速の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）演算により車輪速の振動成分のスペクトルを得、車輪の共振周波数を検出し、共振周波数が所定値を下回ると車輪にパンク等の空気抜けが発生したものと判断して警告を発するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２４６９１３号公報
【特許文献２】
特開平５−１３３８３１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載の車輪空気圧検知装置は、圧力信号を無線で送信する必要があり、発信器および電源が必要となる。また、圧力センサや発信器および電源等は、回転する車輪の中に配置されることとなり、高温，高圧雰囲気にさらされるので信頼性に課題が残る。また、電源はバッテリーから供給することができないので、自己発電装置か、電池等が必要になり、装置の複雑化や電池の寿命等の課題が発生する。
【０００６】
また、特許文献２に記載の車輪空気圧検知装置は、共振周波数の算出方法が複雑であり、車輪空気圧を正確に判断できないといった課題や、コントロールユニットの負担が大きいといった課題が発生する。
【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、車輪を含む車輪の振動を検出する車輪振動検出手段と前記車輪振動信号の周波数検出手段と特定周波数に存在するピーク周波数検出手段と前記ピーク信号の周波数と信号強度に基づいて前記車輪の空気圧状態および車輪取付状態を判定する手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を用いて本発明の第１実施例の構成を説明する。図１は、自動車の車輪の空気圧検知装置を示す図であり、図２は図１のＡ部を拡大した図である。図１においては、便宜上、車輪７は外された状態で図示している。車体１に接続されているサスペンション２に支持されるロータカバー３にレーダセンサ４は取り付けられる。この時、レーダセンサ４はロータ５と対向することになり、レーダセンサ４から出力される電波６はロータ５に向かって送信され、反射してまたレーダセンサ４に受信される構成となっている。
【０００９】
従って、レーダセンサ４は車輪７の影響を含むロータ５の振動を検出していることになり、受信波には車輪振動と相関を有する車輪の空気圧状態及び取付状態に関する情報も含んでいるといえる。また、レーダセンサは信号処理を行うコントロールユニット８と接続されている。
【００１０】
図３に車輪７の空気圧及び取付状態と車輪振幅量の相関関係を示す。車輪７の空気圧が低くなると、また車輪７の取付状態が悪くなる（車輪７のロータ５へのねじ締め付け力が小さくなる）と車輪７の振動量が大きくなることが分かる。また走行速度が大きくなっても車輪振動量が大きくなることがわかる。従って、レーダセンサ４の受信波の車輪振動情報を解析することにより車輪の空気圧状態及び取付状態に関する情報を抽出できることが分かる。
【００１１】
図４にレーダセンサ４が車輪７の振動量を検知し、車輪の空気圧及び取付状態の異状を判定するまでのフローを示す。レーダセンサは車輪振動を検知するのみで、他の信号処理はコントロールユニット８において行われる。それぞれの項目について図５〜図１０を用いて説明する。
【００１２】
図５に車輪振動検知手段であるレーダセンサの構成を示す。図５（１）では、発振器９からの信号を増幅器１０により増幅し、送受信アンテナ１１により送信し、ロータ５によって反射した受信波を受信する。受信信号は低雑音増幅器１２により増幅され混合器１３により発振器からの信号と混合されＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｅａｔｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号１４を得る。ここでは増幅器１０および低雑音増幅器１２をレーダとして使用した構成を示しているが、ＩＦ信号１４の信号強度が十分大きければ増幅器１０も低雑音増幅器１２も必要ない。図５（２）では、増幅器および低雑音増幅器を省略し、さらに発振器と混合器をひとつの発振器＋混合器１５として送受信アンテナ１１と接続した実施例を示している。機能としては、図５（１）と図５（２）では変わらない。
【００１３】
次に、図６，図７により周波数検出手段について説明する。図５（１），図５（２）におけるレーダセンサ４のＩＦ信号１４は車輪７の空気圧及び取付状態が正常なとき、車が走行状態にあっても、車輪７はほとんど振動しないので、レーダセンサ４とロータ５の距離はほとんどかわらず、レーダセンサ４から出力される信号強度は、図６（１）のようになる。逆に空気圧もしくは取付状態が異状なときは、図３で説明したように、車が走行状態にあると車輪７が振動してくるので、レーダセンサ４とロータ５の距離が脈動をうち、レーダセンサ４から出力される信号強度は、図７（１）のようになる。このＩＦ信号強度の直流成分をコンデンサにより排除し、交流成分についてＡＤ変換を行った後、高速フーリエ変換をＤＳＰ等により行うと図６（１）は図６（２）に図７（１）は図７（２）のように周波数と信号強度の関係が導き出される。周波数の低いところで信号強度が大きくなっているのは、周波数帯域に依存する、所謂１／ｆノイズであり、図７（２）に示されるピーク１６は車輪が異状をきたして振動していることを示している。
【００１４】
図８，図９により図７（２）におけるピーク１６の検出手段について説明する。ピーク１６の検出のためにはノイズとの分離が必要条件となってくる。ピーク１６はノイズより大きいので、まずノイズの検出方法について図８により説明する。ピーク１６を含む周波数スペクトラムは時間おきに更新されるが、ピーク１６以外のスペクトラムは時間依存性が小さく、また変化するとしても連続的な時定数の大きな変化であるので、時間における移動平均を行えば、ノイズ１７が検出される。従って、このノイズ１７より十分たかい信号におけるＡ部をピーク１６として検出する。検出方法は図９においてＰ（ｉ−１）＜Ｐ（ｉ），Ｐ（ｉ）＞Ｐ（ｉ＋１）（ｉ＝１，２，３…）が成立するＰ（ｉ）をピーク１６とする。
【００１５】
図１０により異状判定手段について説明する。図９において検知されたピーク１６の周波数ｆ（ｉ）と信号強度Ｐ（ｉ）を用い、あらかじめ登録された値をそれぞれがはずれた時に異状判定をコントロールユニット８が下す。
【００１６】
これらの構成により、タイヤの空気圧検知において、特開２００１−２４６９１３号公報のように回転する車輪の中にセンサを配置する必要がなくなるので、独立に電源を用意する必要はなくなり、また、高温高圧雰囲気にさらされることもなくなった。したがって、コストや保守また信頼性の点からも本発明は非常にすぐれているといえる。
【００１７】
また、これらの構成により、特開平５−１３３８３１号公報に記載の車輪空気圧検知装置のような複雑な算出する必要がなくなったので、車輪空気圧を正確に判断でき、またコントロールユニットの負担も小さくなった。したがって、性能の点からも本発明は非常にすぐれているといえる。
【００１８】
図１１に本発明の第２の実施例を示す。レーダセンサ４の取付位置をロータカバーではなく、車輪ハウス１７に取付ける。この時も車輪７の振動を直接みるので第１の実施例と同じ効果を得ることができる。車輪７が跳ね上げる泥が付着すると性能が低下するので、車輪ハウスの上部か進行方向前方部が好ましい。車輪７の側面に電波をあてることも雨，泥に対して有効である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、低コストで保守が容易、かつ高信頼性で高性能な車輪空気圧検知装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の取付部を示す図。
【図２】図１のＡ部拡大を示す図。
【図３】車輪空気圧及び取付状態と車輪振動量の関係を示す図。
【図４】本発明のシステムのフローを示す図。
【図５】本発明のレーダセンサの実施例を示す図。
【図６】車輪空気圧及び取付状態が正常なときのＩＦ信号強度を示す図及び信号強度を高速フーリエ変換した図。
【図７】車輪空気圧及び取付状態が異状なときのＩＦ信号強度を示す図及び信号強度を高速フーリエ変換した図。
【図８】ノイズの検出方法を示す図。
【図９】ピークの検出方法を示す図。
【図１０】異状判定方法を示す図。
【図１１】本発明の第２実施例を示す図。
【符号の説明】
１…車体、２…サスペンション、３…ロータカバー、４…レーダセンサ、５…ロータ、６…電波、７…車輪、８…コントロールユニット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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