(57)【要約】【課題】比較的簡便な構成を採りながら、タイヤの空気圧を高精度に監視できるタイヤ空気圧監視装置を提供する。【解決手段】車両Ｃは、４つの車輪Ｗ（左右前輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒおよび左右後輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒ）にそれぞれ、車輪振動検出手段として、車輪速Ｖ（Ｖｆｌ，Ｖｆｒ，Ｖｒｌ，Ｖｒｒ）を検出する車輪速センサＶＳ（ＶＳｆｌ，ＶＳｆｒ，ＶＳｒｌ，ＶＳｒｒ）を有している。タイヤ空気圧監視装置１は、タイヤの空気圧が正常値にあるときの車輪速センサＶＳの検出結果から、所定の速度域における振動周波数基準スペクトルデータを作成しておき、現時点における振動周波数スペクトルデータと現在の速度域における振動周波数基準スペクトルデータとを比較し、その比較結果が所定の値を超えたことをもって空気圧低下と判定する【選択図】        図１
2005008039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両が備える車輪の振動を検出する車輪振動検出手段と、
前記車両の車輪速又は車体速を測定する速度測定手段と、
前記車輪振動検出手段の検出値に所定の変換処理を行い、前記車輪が回転する際に生じる振動の周波数とその周波数のゲインとからなる振動周波数スペクトルデータを作成する振動周波数スペクトルデータ作成手段と、
前記車輪に装着されたタイヤの空気圧が正常値にあるときの基準となる振動周波数スペクトルデータを振動周波数基準スペクトルデータとして前記車輪速又は前記車体速と対応付けて複数記憶する振動周波数基準スペクトルデータ記憶手段と、
現在の車輪速又は車体速に基づいて、前記振動周波数基準スペクトルデータ記憶手段から振動周波数基準スペクトルデータを読み出すと共に、この読み出した振動周波数基準スペクトルデータのパターンと前記振動周波数スペクトルデータ作成手段が作成した現在の振動周波数スペクトルデータのパターンとを比較し、その比較結果が所定の値を超えたことをもって空気圧低下と判定する空気圧低下判定手段と、
を備えたことを特徴とするタイヤ空気圧監視装置。
【請求項２】
前記振動周波数基準スペクトルデータを、前記車輪振動検出手段の検出値に所定の変換処理を行うことで走行時に作成する手段を備え、作成した前記振動周波数基準スペクトルデータを車体速に対応付けて前記振動周波数基準スペクトルデータ記憶手段に記憶すること、を特徴とする請求項１に記載のタイヤ空気圧監視装置。
【請求項３】
前記車輪振動検出手段が車輪速センサであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のタイヤ空気圧監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に搭載されるタイヤ空気圧監視装置に係り、詳しくは比較的簡便な構成を採りながら、タイヤの空気圧を高精度に監視する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の操縦安定性は、懸架装置や操舵装置の構造等の他に、路面との接点であるタイヤの空気圧に大きく依存する。例えば、空気圧の低下したタイヤは、剛性の低下や接地面積の増大が避けられないため、ユニフォーミティ（形状均一性）のくずれも相俟って、操舵に対する追従性が著しく低下する。また、タイヤの空気圧低下は、高速走行時における温度上昇やスタンディングウェーブの原因となる他、走行燃費が悪化する要因ともなるため、安定性や経済性の面からも厳に防止する必要がある。従来、自動車の運転者や運行管理者は、ガソリンスタンド等のエアチャージャ（エアゲージ）により、タイヤの空気圧を確認・管理することが多かった。
【０００３】
ところで、空気圧の低下は、タイヤが走行中に釘やガラス片等を踏んでトレッドに孔を明けた場合や、タイヤのビードとホイールのリムとの密着が不完全な場合等に空気が漏洩して起こるが、近年のチューブレスタイヤにおいては空気が徐々に漏洩するスローリークが一般的である。スローリークの場合、操縦安定性の悪化は極めて緩慢に進行するため、運転者が走行中に空気圧の低下を早期に気付くことはなかなか難しいものであった。
【０００４】
そこで、走行中に空気圧の低下等を監視するタイヤ空気圧監視装置（ＴＰＭＳ：Ｔｉｒｅ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）として、各車輪（ホイールやハブ）に歪ゲージや送信機、バッテリ等からなる空気圧センサを取り付けたものが存在する。ところが、この種のタイヤ空気圧監視装置では、構造が複雑でその使用環境も厳しいことから、悪路走行時等に空気圧センサが故障や作動不良を起こす虞がある他、バッテリの寿命が尽きると空気圧の監視が行えなくなる問題があった。
【０００５】
そこで、近年のタイヤ空気圧監視装置としては、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）等の車輪速センサの検出値に基づき、タイヤの空気圧低下を判定するものが主流となっている。具体的には、一の対角線上にある一対のタイヤの角速度和と他の対角線上にある一対のタイヤの角速度和との比等から空気圧の低下を判定する方法（例えば、特許文献１参照）や、タイヤ振動周波数スペクトルのピーク値が車両の速度域に応じてＲＯＭ等に記憶されている正常空気圧時の値に対して低下あるいはシフト（周波数軸上での移動）することから空気圧の低下を判定するタイヤ空気圧検知装置（例えば、特許文献２参照）等が知られており、これらでは機械的に安定した空気圧の監視が行える。
【０００６】
【特許文献１】
特公平５−５５３２２号公報（例えば、請求項１，２、図１等）
【特許文献２】
特許第２８３６６５２号明細書（例えば、請求項１、図４等）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、車輪速センサは、車輪（タイヤ）がある時間内に何回回転したかにより車輪速を演算するものである。このため、スローリーク等によってタイヤの空気圧が変化した場合、タイヤ径そのものが変化するために車輪速も変化し、車輪速に基づいて演算により測定される車体速もこれに伴って変化してしまう。この問題は、変速機の出力側シャフトの回転速度を検出することで車速を測定する車速センサの場合にもいえることであり、タイヤ径が変化すると車速（車体速）も変化してしまう。また、特許文献２は、空気圧が変化すると、タイヤのサイドウォールにおけるばね定数やダンピング特性が変化して振動周波数スペクトルのピーク位置が移動することに基づいて、１輪ごとのタイヤ空気圧を測定するものであり、タイヤ交換を行うとタイヤの前記の特性が変わってしまうため、空気圧を適切に判定できなくなってしまうという問題があった。
【０００８】
一方、前記した特許文献１の方法では、１輪のみあるいは３輪同時の空気圧低下は判定できるものの、２輪同時や４輪同時の空気圧低下の判定は原理上不可能であった。更に、１輪のみあるいは３輪同時の空気圧低下を判定する際にも、走行速度が所定値（例えば、１２０ｋｍ／ｈ）以上になると、遠心力によりタイヤのＤＬＲ（動荷重半径）が増大するため、十分な精度をもって判定することが難しかった。一方、特許文献２のタイヤ空気圧監視装置では、４輪同時の空気圧低下の判定も可能ではあるが、前記したようにタイヤの特性（ばね定数やダンピング特性等）がタイヤサイズや銘柄等によって異なるため、交換時に他種類のタイヤ（非正規品）が装着された場合、空気圧低下の判定が困難あるいは不可能となる虞があった。更に、特許文献１の方法と特許文献２のタイヤ空気圧検知装置とを組み合わせた場合にも、走行速度やタイヤの種類に拘わらず４輪同時の空気圧低下を判定することは非常に困難であった。
【０００９】
本発明は、前記状況に鑑みなされたもので、比較的簡便な構成を採りながら、タイヤの空気圧を高精度に監視できるタイヤ空気圧監視装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者等は、タイヤの空気圧の低下に伴って振動検出手段（車輪速センサ等）の検出結果から得られる１回転あたりのタイヤ振動周波数スペクトルが変形することに着目し、走行速度や種類に拘わらずタイヤの空気圧を高精度に監視できるタイヤ空気圧監視装置を発明するに至った。通常、空気圧が低下したタイヤでは、接地面積の増大等により転がり摩擦が増大するため、低い周波数域から高い周波数域まで一定レベルのランダムなノイズ（いわゆる、ホワイトノイズ）が混入し、タイヤ振動周波数スペクトルのピーク値と帯域とが共に変化する。したがって、正常空気圧時におけるタイヤ振動周波数基準スペクトルデータを各速度域で予め記憶しておき、これと現在のタイヤ振動周波数スペクトルデータとの比較結果が所定の判定閾値を超えたことをもって、空気圧の低下を判定できるのである。
【００１１】
本発明の請求項１のタイヤ空気圧監視装置は、車両が備える車輪の振動を検出する車輪振動検出手段と、前記車両の車輪速又は車体速を測定する速度測定手段と、前記車輪振動検出手段の検出値に所定の変換処理を行い、前記車輪が回転する際に生じる振動の周波数とその周波数のゲインとからなる振動周波数スペクトルデータを作成する振動周波数スペクトルデータ作成手段と、前記車輪に装着されたタイヤの空気圧が正常値にあるときの基準となる振動周波数スペクトルデータを振動周波数基準スペクトルデータとして前記車輪速又は前記車体速と対応付けて複数記憶する振動周波数基準スペクトルデータ記憶手段と、現在の車輪速又は車体速に基づいて、前記振動周波数基準スペクトルデータ記憶手段から振動周波数基準スペクトルデータを読み出すと共に、この読み出した振動周波数基準スペクトルデータのパターンと前記振動周波数スペクトルデータ作成手段が作成した現在の振動周波数スペクトルデータのパターンとを比較し、その比較結果が所定の値を超えたことをもって空気圧低下と判定する空気圧低下判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
空気圧が低下するとタイヤと路面との接地面積が変わり、接地面積が広くなる。接地面積が広くなると、作成される振動周波数スペクトルは外乱の影響を大きく受けるようになり、実施形態で示すように振動周波数スペクトルのピークが明瞭ではなくなって、振動周波数スペクトルがブロードになる。本発明では、このように、空気圧が低下すると接地面積が広くなること、接地面積が広くなると外乱の影響が大きくなり振動周波数スペクトルがブロードになることを利用して、空気圧の低下がなく接地面積が狭い正常な状態での振動周波数スペクトル（振動周波数基準スペクトルデータ）と、現在走行しているときの振動周波数スペクトル（振動周波数現在スペクトルデータ）のパターンを比較して、空気圧の低下を１輪ごとに検出する。
【００１３】
ちなみに、本発明は、前記した特許文献２のように、空気圧が低下するとタイヤのサイドウオールにおけるバネ定数やダンピング特性が変わることによるタイヤ固有のスペクトルのピーク位置のシフトなどに基づいて、１輪ごとのタイヤの空気圧低下を検知するものとは異なり、接地面積の増大による外乱の影響をスペクトルのパターンにして比較するものである。このため、本発明の場合は、タイヤの特性の影響を受け難い。つまり、特許文献２と比較した場合、タイヤ交換を行っても、本質的に空気圧の低下を適切に検知することができるといった特性を有する。
【００１４】
また、本発明の請求項２は、請求項１のタイヤ空気圧監視装置において、前記振動周波数基準スペクトルデータを、前記車輪振動検出手段の検出値に所定の変換処理を行うことで走行時に作成する手段を備え、作成した前記振動周波数基準スペクトルデータを車体速に対応付けて前記振動周波数基準スペクトルデータ記憶手段に記憶すること、を特徴とする。
この構成によれば、タイヤが異なる種類に交換されても、初期化（リセット操作等）を行うことにより、交換されたタイヤの基準スペクトルデータを作成することで空気圧の低下判定をより適切に行える。
【００１５】
また、本発明の請求項３は、請求項１または２の構成において、前記振動検出センサが車輪速センサであることを特徴とする。
車輪速センサは路面のバンプ等により検出値が変動する。すなわち、車輪速センサは、振動検出センサとして利用することができる。また、車輪速センサは一般的なセンサであり、多くの車両に搭載されていることから、専用に車輪速センサを準備する必要がない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るタイヤ空気圧監視装置を搭載した四輪乗用車の概略構成図である。
【００１７】
≪タイヤ空気圧監視装置の構成≫
第１実施形態のタイヤ空気圧監視装置１の構成を、四輪乗用車（以下、車両と記す）Ｃの構成を含めて説明する。
図１に示したように、第１実施形態の車両Ｃは、４つの車輪Ｗ（左右前輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒおよび左右後輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒ）にそれぞれ、車輪振動検出手段として、車輪速Ｖ（Ｖｆｌ，Ｖｆｒ，Ｖｒｌ，Ｖｒｒ）を検出する車輪速センサＶＳ（ＶＳｆｌ，ＶＳｆｒ，ＶＳｒｌ，ＶＳｒｒ）を有している。なお、本明細書において、符号に添えられるｆｌ，ｆｒ，ｒｌ，ｒｒの添字は、ｆｌが左前輪側、ｆｒが右前輪側、ｒｌが左後輪側、ｒｒが右後輪側であることを示す。
【００１８】
車輪速センサＶＳは、車輪（ハブ）側に装着されたギヤパルサと、このギヤパルサの歯に近接して懸架装置側に装着されたピックアップコイル等からなる公知のホイールセンサであり、ギヤパルサの回転に伴う磁束の変化に基づき車輪の回転速度を検出する。車輪速センサＶＳは、ＡＢＳシステムやトラクションコントロールシステムを搭載した自動車では各車輪に取り付けられているため、これらをタイヤ空気圧監視装置に流用することができる。前記のように、車輪速センサＶＳは車輪の回転を検出するものであるため、自動車が同一車速で走行している場合でも、タイヤの空気圧やタイヤの種類等によっては異なる値を示す。尚、車輪速センサＶＳとしては、この他にホール素子や磁気抵抗素子、レーザ光等を用いるものが採用可能である。
【００１９】
タイヤ空気圧監視装置１は、マイクロコンピュータやＲＯＭ，ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース等から構成されており、マイクロコンピュータがＲＯＭ内のプログラムを読み出し、このプログラムにより車輪速センサＶＳからの入力情報を処理してタイヤ空気圧の監視を行う。
【００２０】
図２は、タイヤ空気圧監視装置１の構成を示すブロック図である。
同図に示すように、タイヤ空気圧監視装置１は、入出力インタフェース１１、安定判別演算部１２、第１バッファコントローラ１３（１３ｆｌ，１３ｆｒ，１３ｒｌ，１３ｒｒ）、第１データバッファ１４（１４ｆｌ，１４ｆｒ，１４ｒｌ，１４ｒｒ）、基準スペクトルデータ作成部１５（１５ｆｌ，１５ｆｒ，１５ｒｌ，１５ｒｒ）、第２バッファコントローラ１６（１６ｆｌ，１６ｆｒ，１６ｒｌ，１６ｒｒ）、第２データバッファ１７（１７ｆｌ，１７ｆｒ，１７ｒｌ，１７ｒｒ）、スペクトルデータ作成部１８（１８ｆｌ，１８ｆｒ，１８ｒｌ，１８ｒｒ）、空気圧低下判定部１９（１９ｆｌ，１９ｆｒ，１９ｒｌ，１９ｒｒ）等から構成されている。
【００２１】
図２に示すように、入出力インタフェース１１は、タイヤ空気圧監視装置１で処理する信号の入力と、タイヤ空気圧監視装置１からの信号等の出力とを行う。第１実施形態の場合、タイヤ空気圧監視装置１に対しては、入出力インタフェース１１を介し、各車輪速センサＶＳの検出信号Ｖが入力し、空気圧警告灯２０と空気圧警告ブザー２１への駆動信号が出力される。
【００２２】
図２に示す安定判別演算部１２は、車両Ｃの走行状態を判別し、走行状態が安定しているときに検出された各車輪速Ｖ（Ｖｆｌ，Ｖｆｒ，Ｖｒｌ，Ｖｒｒ）に基づいて、後段の各処理を行わせる。そのため、安定判別演算部１２は、左右前輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒ間の回転速度差（左前輪車輪速の検出値Ｖｆｌと右前輪車輪速の検出値Ｖｆｒとの偏差）等から旋回走行や加減速走行、雪道走行等に係るパラメータを算出し、これらパラメータが所定の閾値より大きい場合（つまり、旋回走行等により安定走行が成立していない場合）のデータを除いて各車輪速の検出値Ｖをバッファコントローラ１３に通過させる。
【００２３】
図２に示す第１バッファコントローラ１３（１３ｆｌ，１３ｆｒ，１３ｒｌ，１３ｒｒ）は、安定判別演算部１２から入力した各車輪速の検出値Ｖ（Ｖｆｌ，Ｖｆｒ，Ｖｒｌ，Ｖｒｒ）を例えば数ミリ秒間隔でそれぞれ取得し、これらを第１データバッファ１４（１４ｆｌ，１４ｆｒ，１４ｒｌ，１４ｒｒ）に各車輪ごと、各車速域ごとのデータとして記憶させると共に、記憶させた検出値Ｖを読み出す機能を有する。図３のデータ処理の流れを示す図では、左前輪Ｗｆｌについての車輪速の検出値Ｖｆｌが第１データバッファ１４ｆｌに各車速域ごとに分類されて記憶されることを示している。
【００２４】
図２において、第１データバッファ１４（１４ｆｌ，１４ｆｒ，１４ｒｌ，１４ｒｒ）は、検出値Ｖ（Ｖｆｌ，Ｖｆｒ，Ｖｒｌ，Ｖｒｒ）の記憶を行うランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であり、データの読み書きは第１バッファコントローラ１３を介して行われる。
【００２５】
図２に示す第１バッファコントローラ１３ｆｌは、また、第１データバッファ１４ｆｌに車輪速の検出値Ｖｆｌが所定量（例えば、１０２４個）以上蓄えられた場合、これらに基づき移動平均処理を行って平均化および安定化された平均基準車速データを作成する。尚、図３は、左前輪Ｗｆｌの車輪速の検出値Ｖｆｌが、第１バッファコントローラ１３ｆｌにおいて、速度域ごとに平均化および安定化されることを模式的に示している。ここで、移動平均は、例えば、１０２４個ある車輪速の検出値Ｖｆｌの１番目から１０番目までの平均、２番目から１１番目までの平均、３番目から１２番目までの平均…１０１５番目から１０２４番目までの平均といったように算出してゆく。
【００２６】
図２において、基準スペクトルデータ作成部１５（１５ｆｌ，１５ｆｒ，１５ｒｌ，１５ｒｒ）は、第１バッファコントローラ１３（１３ｆｌ，１３ｆｒ，１３ｒｌ，１３ｒｒ）が作成した各車輪ごと、各車速域ごとの１０１５個の平均基準車速データに基づき、各車輪ごと、各車速域ごとに振動周波数基準スペクトルデータを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により演算・作成し、更にこれらを各車輪ごと、各車速域ごとのスペクトルデータのゲインの最高値で除すことによって正規化する。図３では、左前輪Ｗｆｌについての平均基準車速データＡＶＦｆｌ（例えば、１０１５個のデータ）に基づき、基準スペクトルデータ作成部１５ｆｌが各車速域ごとに正規化された振動周波数基準スペクトルデータを作成することを示している。尚、図３は、左前輪Ｗｆｌの車輪速の検出値Ｖｆｌの処理を説明するものであるが、他の車輪Ｗｆｒ，Ｗｒｌ，Ｗｒｒについても同様の処理が並行して行われる。
【００２７】
図２において、第２バッファコントローラ１６（１６ｆｌ，１６ｆｒ，１６ｒｌ，１６ｒｒ）は、基準スペクトルデータ作成部１５（１５ｆｌ，１５ｆｒ，１５ｒｌ，１５ｒｒ）から入力した振動周波数基準スペクトルデータを第２データバッファ１７（１７ｆｌ，１７ｆｒ，１７ｒｌ，１７ｒｒ）に各車輪ごと、各速度域ごとに分類して書き込むと共に、書き込んだ振動周波数基準スペクトルデータＦを読み出す機能を有する。
【００２８】
図２において、第２データバッファ１７（１７ｆｌ，１７ｆｒ，１７ｒｌ，１７ｒｒ）は、振動周波数基準スペクトルデータの記憶を行うＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性のランダムアクセスメモリであり、データの読み書きは第２バッファコントローラ１６（１６ｆｌ，１６ｆｒ，１６ｒｌ，１６ｒｒ）を介して行われる。尚、第２データバッファ１７（１７ｆｌ，１７ｆｒ，１７ｒｌ，１７ｒｒ）は、特許請求の範囲の「振動周波数基準スペクトルデータ記憶手段」に相当する。
【００２９】
図２において、スペクトルデータ作成部１８（１８ｆｌ，１８ｆｒ，１８ｒｌ，１８ｒｒ）は、第１データバッファ１４（１４ｆｌ，１４ｆｒ，１４ｒｌ，１４ｒｒ）内に蓄積された各車輪速の検出値Ｖ（Ｖｆｌ，Ｖｆｒ，Ｖｒｌ，Ｖｒｒ）に基づき、各車輪ごとに現時点での振動周波数スペクトルデータすなわち振動周波数現在スペクトルデータを高速フーリエ変換により演算・作成し、更にこれらを各タイヤごと、各車速域ごとの各スペクトルデータのゲインの最高値で除すことによって正規化する。尚、このスペクトルデータ作成部１８は、通常走行時のタイヤ空気圧の変化を監視するために現在の振動周波数現在スペクトルデータを作成するものであり、その役割はフレッシュな状態のタイヤの基準データ（振動周波数基準スペクトルデータ）を作成する基準スペクトルデータ作成部１５とは異なる。ちなみに、スペクトルデータ作成部１８は、特許請求の範囲の「振動周波数スペクトルデータ作成手段」に相当し、また、基準スペクトルデータ作成部１５は、特許請求の範囲の「振動周波数基準スペクトルデータを、前記車輪振動検出手段の検出値に所定の変換処理を行うことで走行時に作成する手段」に相当する。
【００３０】
図２において、空気圧低下判定部１９（１９ｆｌ，１９ｆｒ，１９ｒｌ，１９ｒｒ）は、振動周波数基準スペクトルデータ（第２データバッファ１７（１７ｆｌ，１７ｆｒ，１７ｒｌ，１７ｒｒ）に記憶されている）と振動周波数現在スペクトルデータに対してパターン認識の一種である相互相関関数を演算する一方で、振動周波数基準スペクトルデータの自己相関関数を演算する。そして、相互相関関数と自己相関関数との偏差が所定の閾値以上である場合に空気圧低下と判定し、空気圧警告灯２０と空気圧警告ブザー２１とに駆動信号が出力される。
【００３１】
≪タイヤ空気圧監視装置の動作≫
次に、タイヤ空気圧監視装置１の動作を、図１〜図８を参照して説明する。第１実施形態の場合、タイヤ空気圧の監視は各車輪Ｗ（Ｗｆｌ，Ｗｆｒ，Ｗｒｌ，Ｗｒｒ）に対して同一の手順で行われるため、以下の説明は左前輪Ｗｆｌに代表させるが、他の車輪Ｗｆｒ，Ｗｒｌ，Ｗｒｒについても、左前輪Ｗｆｌと並行してタイヤ空気圧が監視される。
【００３２】
≪タイヤ振動周波数基準スペクトルデータ作成処理≫
以下、タイヤ振動周波数基準スペクトルデータ作成処理を、左前輪Ｗｆｌを例にして、図１等を参照しつつ図４に沿って説明する。
図１に示した車両Ｃが工場で組み立てられた後に新車として走行を始めると、タイヤ空気圧監視装置１は、図４のフローチャートに示したタイヤ振動周波数基準スペクトルデータ作成処理を開始する。すなわち、タイヤ空気圧監視装置１は、安定判別演算部１２において、車両Ｃが安定走行状態（すなわち、直進かつ定速での走行状態）にあるか否かを判別し、この判定がＮＯである場合にはスタートに戻って処理を繰り返す（Ｓ１）。前記のように、安定判別演算部１２では、左右前輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒ間の回転速度差（左前輪車輪速の検出値Ｖｆｌと右前輪車輪速の検出値Ｖｆｒとの偏差）等から旋回走行や加減速走行、雪道走行等に係るパラメータ（ヨーレートや加減速度、スリップ量等）を算出し、これらパラメータと所定の閾値とを比較して安定走行状態にあるか否かを判定する。
【００３３】
ステップＳ１の判定がＹＥＳの場合、タイヤ空気圧監視装置１は、図３に示したように、第１バッファコントローラ１３ｆｌを介して、車輪速の検出値Ｖｆｌを第１データバッファ１４ｆｌに記憶させる（Ｓ２）。尚、第１実施形態において、車輪速の検出値Ｖｆｌは、所定のサンプリングインターバル（例えば、数ミリ秒から数十ミリ秒）をもって取得される。また、車輪速の検出値Ｖｆｌは、所定の速度域（例えば、０〜１５０ｋｍ／ｈの範囲で、例えば、１０ｋｍ／ｈごと（１〜１０ｋｍ／ｈ，１１〜２０ｋｍ／ｈ，２１〜３０ｋｍ／ｈ…）に分類され、第１データバッファ１４ｆｌに記憶される。
【００３４】
タイヤ空気圧監視装置１は、次に、図示しないタイヤ交換リセットスイッチからの信号入力が無く、タイヤ交換フラグＦｔが０となっているか否かを判定する（Ｓ３）。タイヤ交換リセットスイッチは、インストルメンツパネル等に設けられており、整備工場やタイヤショップ等でタイヤ交換が行われた後、整備士や運転者によりリセット操作されると１となる。尚、タイヤ交換フラグＦｔの初期値は０であり、通常の場合においては前記の判定がＹＥＳとなる。
【００３５】
ステップＳ３の判定がＹＥＳの場合、タイヤ空気圧監視装置１は、次に、総走行距離Ｄｔがデータ作成基準距離Ｄｔｍａｘを超えていないか否かを判定する（Ｓ４）。データ作成基準距離Ｄｔｍａｘは、後記の振動周波数基準スペクトルデータＦｆｌの作成に走行距離による制約を与えるものである。尚、総走行距離Ｄｔは、車両Ｃ内に積算距離データを有している装置があればその積算距離データを流用してもよいし、左右前輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒの車輪速の検出値Ｖｆｌ，Ｖｆｒとタイヤの周長とから算出してもよい。
【００３６】
ステップＳ４の判定がＹＥＳの場合、タイヤ空気圧監視装置１は、次に、第２データバッファ１７ｆｌ内の振動周波数基準スペクトルデータＦｆｌに未作成の速度域のものがあるか否かを判定する（Ｓ５）。例えば、新車時においては振動周波数基準スペクトルデータＦｆｌも全く作成されていないため、この判定は当然にＹＥＳとなる。
【００３７】
ステップＳ５の判定がＹＥＳの場合、タイヤ空気圧監視装置１は、次に、基準振動周波数基準スペクトルデータＦｆｌを作成する速度域を選択する（Ｓ６）。この選択は、例えば、第１データバッファ１４ｆｌ内に所定の速度域に対応する連続した車輪速の検出値Ｖｆｌが例えば１０２４個以上存在することをもって行えばよいし、その条件を満たす速度域が複数存在する場合には最も検出値Ｖｆｌの個数の多いものを選択すればよい。
【００３８】
ステップＳ６で作成する速度域の選択を終えると、タイヤ空気圧監視装置１は、次に、図２，図３の第１データバッファ１４ｆｌに記憶された車輪速の検出値Ｖｆｌを読み出し、１番目から１０番目、２番目から１１番目までといったように、１０ポイントずつ移動平均をとって平均基準車速データＡＶＦｆｌを作成した後（Ｓ７）、この平均基準車速データＡＶＦｆｌにＦＦＴ（高速フーリエ変換）をかけて振動周波数基準スペクトルデータＦｆｌを算出する（Ｓ８）。図３に示したように、振動周波数基準スペクトルＦｆｌの中心周波数ｆ０がタイヤの回転時における固有振動数であり、車速が上昇するに従って固有振動数も増大する。因みに、１０２４ポイント連続しているデータの初めの部分から１０ポイントずつ移動平均をとると、１０１５個の移動平均データ（平均基準車速データＡＶＦｆｌ）が得られる。
【００３９】
タイヤ空気圧監視装置１は、次に、振動周波数基準スペクトルデータＦｆｌを正規化し、正規化された振動周波数基準スペクトルデータＦｆｌを第２データバッファ１７ｆｌに格納する（Ｓ９）。具体的には振動周波数基準スペクトルデータＦｆｌをその最大値が１．０となるように正規化し、これを第２データバッファ１７ｆｌに格納する。これにより、図５のグラフに示したように、振動周波数基準スペクトルＦｆｌのゲインのピーク値が１．０となる。
【００４０】
次に、タイヤ空気圧監視装置１は、正規化された振動周波数基準スペクトルデータＦｆｌの自己相関関数（畳み込み積分）を下式１により演算し、その結果Ｓ１を第２データバッファ１７ｆｌに格納する（Ｓ１０）。尚、この演算においては、例えば、振動周波数基準スペクトルデータＦｆｌをピーク値を中心にした約２．０Ｈｚの周波数帯域を０．０５Ｈｚごとに区切り、これにより得られた４０のポイントに対して行えばよい。
Ｓ１＝Ｆｆｌ（１）・Ｆｆｌ（１）＋Ｆｆｌ（２）・Ｆｆｌ（２）＋…＋Ｆｆｌ（４０）・Ｆｆｌ（４０）…（式１）
【００４１】
以上の処理を行うことにより、車両Ｃが市街地や高速道路等での走行を重ねてゆくと、各速度域の振動周波数基準スペクトルデータＦｆｌが徐々に蓄積されてゆく。
【００４２】
一方、ステップＳ４の判定がＮＯの場合、すなわち、総走行距離Ｄｔがデータ作成基準距離Ｄｔｍａｘを超えていた場合、タイヤ空気圧監視装置１は、ステップＳ１に戻って実質的な処理を行わない。これにより、タイヤ空気圧監視装置１においては、長距離の走行を行ってトレッドの損耗等が起こったタイヤに基づいて振動周波数基準スペクトルデータＦｆｌを作成することが防止される。
【００４３】
また、ステップＳ３の判定がＮＯの場合、すなわち、タイヤ交換フラグＦｔが１となっていた場合、タイヤ空気圧監視装置１は、第２データバッファ１７ｆｌ内の振動周波数基準スペクトルデータＦｆｌを全てクリアし（Ｓ１１）、ステップＳ１０でタイヤ交換フラグＦｔを０として（Ｓ１２）、ステップＳ１に戻って新たにタイヤ振動周波数基準スペクトルデータ作成処理を開始する。これにより、整備工場やタイヤショップ等で規格の異なるタイヤが装着された場合には、新しいタイヤの特性等に応じた振動周波数基準スペクトルデータＦｆｌの作成が可能となる。
【００４４】
≪空気圧低下判定処理≫
以下、空気圧低下判定処理を、左前輪Ｗｆｌを例にして、図１等を参照しつつ図６に沿って説明する。
タイヤ空気圧監視装置１は、前記のタイヤ振動周波数基準スペクトルデータ作成処理と並行して、図６のフローチャートに示した空気圧低下判定処理を開始する。すなわち、図示しないエアチャージリセットスイッチから信号入力が無く、エアチャージフラグＦａが０となっているか否かを判定する（Ｓ２１）。エアチャージリセットスイッチは、インストルメンツパネル等に設けられており、整備工場やタイヤショップ等でタイヤのパンク修理と適正空気圧へのエアチャージが行われた際に、整備士や運転者によりリセット操作されると１となる。尚、エアチャージフラグＦａの初期値は０であり、通常走行時においては前記の判定がＹＥＳとなる。
【００４５】
ステップＳ２１の判定がＹＥＳの場合、タイヤ空気圧監視装置１は、次に、安定判別演算部１２において、車両Ｃが前記の安定走行状態にあるか否かを判別し、この判定がＮＯである場合にはスタートに戻って処理を繰り返す（Ｓ２２）。この処理は「タイヤ振動周波数基準スペクトルデータ作成処理」におけるステップＳ１の処理と同一である。
【００４６】
ステップＳ２２の判定がＹＥＳの場合、タイヤ空気圧監視装置１は、次に、現在車速が含まれる速度域の振動周波数基準スペクトルデータＦｆｌが第２データバッファ１７ｆｌに格納されているか否かを判定し、この判定がＮＯであればスタートに戻って処理を繰り返す（Ｓ２３）。これは、その速度域の振動周波数基準スペクトルデータＦｆｌが無い状況では、振動周波数現在スペクトルデータＧｆｌを作成しても無駄となるからである。
【００４７】
ステップＳ２３の判定がＹＥＳの場合、タイヤ空気圧監視装置１は、次に、第１データバッファ１４ｆｌ内に蓄積された現在の連続した１０２４個の検出値Ｖｆｌから１０ポイントずつ移動平均をとって平均現在車速データＡＶＧｆｌを作成した後（Ｓ２４）、この平均現在車速データＡＶＧｆｌにＦＦＴ（高速フーリエ変換）をかけて振動周波数現在スペクトルデータＧｆｌを算出する（Ｓ２５）。
【００４８】
タイヤ空気圧監視装置１は、次に、振動周波数現在スペクトルデータＧｆｌを正規化する（Ｓ２６）。具体的にはＧｆｌのゲインの最大値が１．０となるように正規化処理する。正規化された振動周波数現在スペクトルＧｆｌは、図７のグラフに破線で示したように、タイヤが新品で空気圧が適正に調整された新車時において前記の振動周波数基準スペクトルＦｆｌと同一となるが、空気圧の低下に伴ってタイヤの接地面積が増大すると、図７のグラフに実線で示したように、ホワイトノイズ（図８に一例を示す）の混入によって帯域が拡がるようになる。
【００４９】
タイヤ空気圧監視装置１は、次に、振動周波数基準スペクトルＦｆｌと振動周波数現在スペクトルＧｆｌとを比較するべく、振動周波数基準スペクトルデータＦｆｌと振動周波数現在スペクトルデータＧｆｌとの相互相関関数（畳み込み積分）を下式２により演算する（Ｓ２７）。尚、この演算においても、例えば、振動周波数基準スペクトルデータＦｆｌおよび振動周波数現在スペクトルデータＧｆｌをピーク値を中心にした約２．０Ｈｚの周波数帯域を０．０５Ｈｚごとに区切り、これにより得られた４０のポイントに対して行えばよい。
Ｓ２＝Ｆｆｌ（１）・Ｇｆｌ（１）＋Ｆｆｌ（２）・Ｇｆｌ（２）＋  …  ＋ＶＦｆｌ（４０）・ＶＧｆｌ（４０）  …（式２）
【００５０】
タイヤ空気圧監視装置１は、次に、第２データバッファ１７ｆｌから現在の速度域に対応する振動周波数基準スペクトルデータＦｆｌの畳み込み積分（式１）の演算結果Ｓ１を抽出し、これと式２の演算結果Ｓ２との偏差の絶対値が所定の閾値Ｓｔｈ以上であるときに左前輪Ｗｆｌの空気圧が低下していると判定する（Ｓ２８）。ここで、閾値Ｓｔｈとしては、例えば、空気圧が３０％低下した際の偏差の絶対値を予め実験等により得ておき、これを用いるようにすればよい。
｜Ｓ２−Ｓ１｜≧Ｓｔｈ  …（式３）
【００５１】
タイヤ空気圧監視装置１は、次に、空気圧警告灯２０と空気圧警告ブザー２１とに駆動信号を出力し、これらを点灯あるいは吹鳴させることによって運転者に警告する（Ｓ２９）。
【００５２】
また、ステップＳ２１の判定がＮＯの場合、すなわち、エアチャージフラグＦａが１となっていた場合、タイヤ空気圧監視装置１は、空気圧警告灯２０と空気圧警告ブザー２１への駆動信号の出力を停止し（Ｓ３０）、ステップＳ２１に戻って空気圧低下判定処理を再開する。これにより、整備工場やタイヤショップ等でタイヤのパンク修理と適正空気圧へのエアチャージが行われ、エアチャージリセットスイッチが整備士や運転者によりリセット操作されると、空気圧警告灯２０が消灯し、空気圧警告ブザー２１の吹鳴が停止される。
【００５３】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態では、各車輪ごと、各車速域ごとの振動周波数基準スペクトルデータを車体速に対応付けて基準運スペクトルデータ記憶手段に記憶している。尚、車体速は、車輪振動検出手段により検出された検出値の変化のパターンを前輪側と後輪側とでパターンマッチングし、一致したパターン間の時間差を求め、この時間差と予め記憶している基準長さとから車両の現時点の車体速を演算し、現時点の車体速に応じた振動周波数基準スペクトルデータを基準スペクトルデータ記憶手段から呼び出す手順を採っている。尚、第２実施形態での車体速の演算方法は、本出願人が特開２００２−６９３９１号にて提案したものであり、その概略は次の通りである。
【００５４】
すなわち、第２実施形態での車体速の演算手法は、振動検出センサ（車輪速センサ）の検出値が、路面の段差やバンプ（路面の凸凹）等により変動すること。この変動は、車両が前進している場合は、まず前輪のセンサの検出値に現われ、次に後輪のセンサの検出値に現われること。ここで、前輪における検出値の変動と、後輪における検出値の変動が同じ段差やバンプが原因であることが判り、かつ両変動の時間間隔が判れば、車両のホイールベース間距離（基準長さ、前方と後方のセンサ間距離）から車体速を測定することができること、つまりタイヤ径の変化に影響されない車体速の測定が可能であること等に着目したものである。
【００５５】
この構成は、道路上のある地点（ある任意のバンプ等）を、ある長さの物体（車両）がどの程度の時間をかけて通過したかにより車体速を測定するものであり、従来技術のようにタイヤがある時間内に何回回転したかにより車体速を測定するものとは原理的に異なる。このため、タイヤ径の変化に影響されない（本質的に影響されない）車体速を測定することができる。そして、これにより得られた車体速に基づいてＲＯＭ等からタイヤ振動周波数スペクトルを呼び出し、この振動周波数基準スペクトルデータと振動周波数スペクトルデータとを比較することで、空気圧低下の判定を高精度に行うことができる。
【００５６】
ちなみに、第２実施形態では、前輪側で出現した車輪速の検出値の変動と原因を同じくする変動が、いつ後輪側で起こったかをパターンマッチングにより検出することとして車体速を測定する実施形態を説明しているが、逆に、後輪側で出現した車輪速の検出値の変動と原因を同じくする変動が、遡ることどのくらい前に前輪側で起こったのかをパターンマッチングにより検出することとして車体速を測定する実施形態としてもよい。
【００５７】
≪空気圧低下判定処理≫
第２実施形態では、このような構成を有する車体速測定装置による平均車体速ＡＶｖの演算と並行して、図９のフローチャートに示したタイヤ空気圧監視装置１による空気圧低下判定処理が開始される。先ず、タイヤ空気圧監視装置１は、前記の第１実施形態と同様に、図示しないエアチャージリセットスイッチから信号入力が無く、エアチャージフラグＦａが０となっているか否かを判定する（Ｓ４１）。
【００５８】
ステップＳ４１の判定がＹＥＳの場合、タイヤ空気圧監視装置１は、次に、安定判別演算部１２において、車両Ｃが前記の安定走行状態にあるか否かを判別し、この判定がＮＯである場合にはスタートに戻って処理を繰り返す（Ｓ４２）。
【００５９】
ステップＳ４２の判定がＹＥＳの場合、タイヤ空気圧監視装置１は、次に、前記の第１実施形態と同様に、第１データバッファ１４ｆｌ内に蓄積された現在の連続した１０２４個の検出値Ｖｆｌから１０ポイントずつ移動平均をとって平均現在車速データＡＶＧｆｌを作成した後（Ｓ４３）、この平均現在車速データＡＶＧｆｌにＦＦＴ（高速フーリエ変換）をかけて振動周波数現在スペクトルデータＧｆｌを算出する（Ｓ４４）。
【００６０】
タイヤ空気圧監視装置１は、次に、前記の第１実施形態と同様に、振動周波数現在スペクトルデータＧｆｌを正規化する（Ｓ４５）。
【００６１】
タイヤ空気圧監視装置１は、次に、図示しない車体速測定装置により測定された平均車体速ＡＶｖに対応する振動周波数基準スペクトルＦｆｌを基準スペクトルデータ記憶手段である第２データバッファ１７ｆｌから呼び出し、前記の第１実施形態と同様に、振動周波数基準スペクトルＦｆｌと振動周波数現在スペクトルＧｆｌとを比較するべく、振動周波数基準スペクトルデータＦｆｌと振動周波数現在スペクトルデータＧｆｌとの相互相関関数（畳み込み積分）を下式２により演算する（Ｓ４６）。第２実施形態の場合、振動周波数基準スペクトルＦｆｌは、その畳み込み積分演算結果Ｓ１と伴に、実験等により各速度域ごとに予め得たものが第２データバッファ１７ｆｌに記憶されている。
Ｓ２＝Ｆｆｌ（１）・Ｇｆｌ（１）＋Ｆｆｌ（２）・Ｇｆｌ（２）＋  …  ＋ＶＦｆｌ（４０）・ＶＧｆｌ（４０）  …（式２）
【００６２】
タイヤ空気圧監視装置１は、次に、第２データバッファ１７ｆｌから現在の速度域に対応する振動周波数基準スペクトルデータＦｆｌの畳み込み積分（式１）の演算結果Ｓ１を抽出し、前記の第１実施形態と同様に、これと式２の演算結果Ｓ２との偏差の絶対値が所定の閾値Ｓｔｈ以上であるときに左前輪Ｗｆｌの空気圧が低下していると判定する（Ｓ４７）。
｜Ｓ２−Ｓ１｜≧Ｓｔｈ  …（式３）
【００６３】
タイヤ空気圧監視装置１は、次に、空気圧警告灯２０と空気圧警告ブザー２１とに駆動信号を出力し、これらを点灯あるいは吹鳴させることによって運転者に警告する（Ｓ４８）。
【００６４】
また、ステップＳ４１の判定がＮＯの場合、すなわち、エアチャージフラグＦａが１となっていた場合、タイヤ空気圧監視装置１は、前記の第１実施形態と同様に、空気圧警告灯２０と空気圧警告ブザー２１への駆動信号の出力を停止し（Ｓ４９）、ステップＳ４１に戻って空気圧低下判定処理を再開する。
【００６５】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は、これらの実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。
例えば、前記両実施形態では、車輪速検出値のサンプリング周期を数ミリ秒から数十ミリ秒ごととして説明したが、これを高速になるほど短くする等、車速に応じて変動させるようにしてもよいし、空気圧低下判定処理については、例えば１０分おきに行うようにしたり、イグニッションキーがＯＮになって走行を開始するたびに行うようにしてもよい。タイヤ空気圧監視装置における各種の処理を、ハードウェア的に行うようにしてもよい。
【００６６】
また、振動検出センサとして、車輪速センサを例に説明したが、路面と車両（タイヤ）との間で発生する振動を検出することのできるものであれば、変位計、重量計、Ｇセンサ等、様々なセンサを適用することができる。例えば、前輪側、後輪側のサスペンションにこれらセンサを設置するようにし、この検出値により振動周波数スペクトルデータを演算するようにしてもよい。
【００６７】
また、前記実施形態では振動周波数スペクトルデータのパターンの類似を相互相関関数を用いて判定したが、この判定方法は一例であり、本発明がこれに限定されることはない。何らかの手法によりパターンの類似度を比較し、その比較結果（類似度）が所定の値を超えたことをもって空気圧を低下を判定するようにしてもよい。
【００６８】
更に、第１実施形態では、振動周波数基準スペクトルデータを走行中に作成するようにしたが、第２実施形態のように、振動周波数基準スペクトルデータをデータバッファに予め記憶させておくようにしてもよく、この場合にも本発明の効果は十分に得られる。逆に、第２実施形態では、実験等により得られた振動周波数基準スペクトルデータをデータバッファに予め記憶させておくようにしたが、第１実施形態と同様の手順で走行中に作成するようにしてもよく、この場合にはより高い精度での空気圧監視が可能となる。尚、両実施形態ではタイヤ交換時や空気圧充填時に基準となるスペクトルデータを測定することとしたが、本発明は、原理的にタイヤの種類の影響を受けずらいので、基準となるスペクトルデータのその都度の測定を省略してもよい。
【００６９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、各車輪に装着されたタイヤに対して、それぞれ独立して高精度に空気圧の低下判定を行える。また、請求項２に記載の発明によれば、タイヤが異なる種類に交換された場合等にも、新たに振動周波数基準スペクトルデータを作成するため、交換されたタイヤの空気圧の低下判定を高精度に行える。また、請求項３に記載の発明によれば、車両が備えている車輪速センサの検出値をそのまま利用することができるので、例えばコスト的にも機器のレイアウト的にも都合がよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態のタイヤ空気圧監視装置を搭載した車両のシステム構成図である。
【図２】第１実施形態の要部をなすタイヤ空気圧監視装置のブロック構成図である。
【図３】第１実施形態でのデータ処理の流れを示す図である。
【図４】第１実施形態でのタイヤの空気圧を監視する処理のうち、タイヤ振動周波数基準スペクトルデータを作成する処理を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態での正規化後のタイヤの振動周波数基準スペクトルを示すグラフである。
【図６】第１実施形態でのタイヤの空気圧を監視する処理のうち、空気圧の低下を判定する処理を示すフローチャートである。
【図７】第１実施形態での正規化後の振動周波数現在スペクトルを示すグラフである。
【図８】ホワイトノイズの一例を示すグラフである。
【図９】第２実施形態での空気圧の低下を判定する処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１    …  タイヤ空気圧監視装置
１１  …  入出力インタフェース
１２  …  安定判別演算部
１３  …  第１バッファコントローラ
１４  …  第１データバッファ
１５  …  基準スペクトルデータ作成部
１６  …  第２バッファコントローラ
１７  …  第２データバッファ
１８  …  スペクトルデータ作成部
１９  …  空気圧低下判定部
２０  …  空気圧警告灯
２１  …  空気圧警告ブザー
Ｃ    …  車両
Ｗ    …  車輪
ＶＳ  …  車輪速センサ
【図１】
2005008039.tif 000003
【図２】
2005008039.tif 000004
【図３】
2005008039.tif 000005
【図４】
2005008039.tif 000006
【図５】
2005008039.tif 000007
【図６】
2005008039.tif 000008
【図７】
2005008039.tif 000009
【図８】
2005008039.tif 000010
【図９】
2005008039.tif 000011