(57)【要約】【課題】  車輪に取り付けられる空気調整バルブ等の部品の取り付け不良を検出する。【解決手段】  車輪異常検出装置１０は、他の部品に取り付けられてともに車輪を構成するバルブ構成体２０と、車輪の回転による遠心力の作用によってバルブ構成体２０に生じる変位量を推定する推定部２６と、推定部２６により推定された変位量に基づいてバルブ構成体２０の取り付けの良否を判定する判定部２７とから構成される。車輪異常検出装置１０は、車輪回転時のバルブ構成体２０の加速度を検出する加速度検出装置と、車輪の回転速度を検出する車輪速度センサ２４をさらに備える。推定部２６は、加速度検出装置により検出される車輪構成部品の第１の加速度と、車輪の回転速度から算出される車輪構成部品の第２の加速度との比率から、前記変位量を推定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
他の部品に取り付けられてともに車輪を構成する車輪構成部品と、
車輪の回転による遠心力の作用によって前記車輪構成部品に生じる変位量を推定する推定部と、
前記推定部により推定された変位量に基づいて前記車輪構成部品の取り付けの良否を判定する判定部と、
から構成される車輪異常検出装置。
【請求項２】
車輪回転時の前記車輪構成部品の加速度を検出する加速度検出装置と、
車輪の回転速度を検出する車輪速度センサをさらに備え、
前記推定部は、前記加速度検出装置により検出される前記車輪構成部品の第１の加速度と、前記車輪の回転速度から算出される前記車輪構成部品の第２の加速度との比率から、前記変位量を推定することを特徴とする請求項１に記載の車輪異常検出装置。
【請求項３】
前記加速度検出装置は前記車輪構成部品と一体的に設けられた加速度センサであることを特徴とする請求項２に記載の車輪異常検出装置。
【請求項４】
前記車輪構成部品がタイヤの空気調整バルブであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車輪異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪に取り付けられた車輪構成部品の取り付け不良を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両を安全に走行させるためには、タイヤを含む車輪の状態を正常に保つことが必要である。従って、タイヤの空気圧不足などの異常が車輪に発生したときには、これを速やかに検出して適切な処置を講ずる必要がある。
【０００３】
従来、車輪に設けられたタイヤ空気圧センサと、センサ検出信号を無線送信する無線送信手段とを有し、各輪のタイヤ空気圧をセンサにより直接検出して車体側に無線送信することで異常を検出する直接式タイヤ空気圧検出装置が知られている。このようなタイヤ空気圧センサは、例えば空気調整バルブと一体的に設けられる。空気調整バルブは、車輪の回転により生じる遠心力によっても外れないように、車輪のホイールにナットで固定されるのが一般的である。
【０００４】
特許文献１には、上記のような直接式タイヤ空気圧検出装置において、車輪に設けられた車両の走行状態を検出する手段を設け、車両が走行状態にある場合にのみタイヤ空気圧信号を送信するようにして、電力消費量を低減する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−３３４３２７号公報
【特許文献２】特開平１１−２０４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１では、車両の走行状態を検出する手段の取り付け状態が不良であると、走行状態の検出が適切に行えず、空気圧信号が車体側に送信されないような事態が起こりえる。また、バルブの緩みなどの車輪構成部品の取り付け不良は空気漏れの原因にもなる。従って、車両の安全走行のためにはこのような車輪構成部品の取り付け状態を正常に保つ必要がある。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、空気調整バルブ等の車輪構成部品の取り付け状態の不良を検出する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、他の部品に取り付けられてともに車輪を構成する車輪構成部品と、車輪の回転による遠心力の作用によって前記車輪構成部品に生じる変位量を推定する推定部と、前記推定部により推定された変位量に基づいて前記車輪構成部品の取り付けの良否を判定する判定部と、から構成される車輪異常検出装置を提供する。
【０００８】
ここで「車輪構成部品」とは、他の部品と組み合わされることで車輪を構成する部品のことであり、例えば、タイヤの空気調整バルブ、空気圧センサ等の各種センサが含まれる。
【０００９】
この態様によると、推定部によって推定された車輪構成部品の変位量に基づいて、車輪構成部品にナット緩みなどの取り付けの不良が発生していることを判定することができる。
【００１０】
車輪異常検出装置は、車輪回転時の前記車輪構成部品の加速度を検出する加速度検出装置と、車輪の回転速度を検出する車輪速度センサとを備えてもよい。この場合、前記推定部は、前記加速度センサにより検出される前記車輪構成部品の第１の加速度と、前記車輪の回転速度から算出される前記車輪構成部品の第２の加速度との比率から、前記変位量を推定する。
【００１１】
車輪の回転時、車輪構成部品には車輪外周方向への力が働くので、取り付け状態が不良であると車輪構成部品は本来の設置位置からずれてしまう。このとき、加速度検出装置の出力値は本来の位置にあったときの値とは異なる値を示すことになる。そこで、別途設けられた車輪速度センサの検出値から算出される加速度と、加速度検出手段により検出された加速度の比率を求めることで、車輪構成部品の変位量を算出することができる。なお、加速度検出手段には、加速度センサや歪みセンサが含まれる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の車輪異常検出装置によると、ナットの緩みなどによる車輪構成部品の取り付け不良を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の一実施形態は、直圧式のタイヤ空気圧検出装置において、タイヤの空気調整バルブと一体的に設けられた加速度センサから得られる加速度と、車体に設けられた車輪速度センサの出力から算出される加速度との比率を算出することによって、ナット緩みなどによる空気調整バルブの取り付け状態の不良を検出する車輪異常検出装置である。
【００１４】
図１は、車輪異常検出装置１０の全体構成を示す図である。図１には、タイヤ５０、ホイールリム５２及びホイール５４の断面が示されている。ホイールリム５２には、空気調整バルブとハウジングが一体的に構成されているバルブ構成体２０が取り付けられている。バルブ構成体２０のハウジング内には、タイヤ内の空気圧を検出する空気圧センサ、バルブ構成体２０の加速度を検出する加速度センサ３６、及び上記センサにより検出された空気圧、加速度のデータを車体側に送信するための送信機が収容されている（図２を参照）。空気圧センサ、加速度センサ及び送信機には、図示しない電池から電源が供給される。
【００１５】
車体側には、送信機からの信号を受信する受信機２２と、車輪の速度を検出するための車輪速度センサ２４と、バルブ構成体２０の車輪回転時の変位量を推定する推定部２６と、バルブ構成体の取り付け状態の良否を判定する判定部２７と、判定結果をユーザに知らせるためのブザーまたは警告ランプである警報機２８とが設けられる。
【００１６】
なお、推定部２６及び判定部２７は、ハードウエア的には任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはプログラムによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックとして描かれている。
【００１７】
図２は、バルブ構成体２０の詳細な構造と、ホイールへの取り付け状態を説明する図である。バルブ構成体２０のハウジング３８内には、上述したように、空気圧センサ３５、加速度センサ３６、これらセンサにより検出された空気圧と加速度を無線で車体側の受信機２２に送信する送信機３７が収容されている。
【００１８】
バルブ構成体２０のバルブ部３０は、ホイールリム５２に穿設されたバルブ取り付け孔に差し込まれる。バルブ部３０のホイールリム５２を貫通する部分には弾性ゴム製のグロメット４０が嵌挿されており、これによってタイヤ内部を気密構造とするとともに、タイヤの回転に伴う振動でバルブ構成体２０が損傷することを防止している。バルブ構成体２０は、ホイールリム５２の外側からワッシャ３３及びナット３４によってホイールリム５２に固定される。タイヤ内部を気密とし、またバルブ構成体２０の外れを防止するため、ナット３４のトルクは適切に管理されることが好ましい。
【００１９】
バルブ構成体２０のバルブ部３０は、ホイールリム外部に突き出すバルブキャップ３２を備える。バルブキャップ３２を外すとバルブコアの弁口部（図示せず）が現れる。バルブコアの弁口部は図示しない通孔によってタイヤ内部と連通しており、空気の供給を可能としている。
【００２０】
空気圧センサ３５は例えば半導体圧力センサであり、タイヤ内の空気圧を検出し、送信機３７を介して空気圧データを車体側に送信する。加速度センサ３６は例えば圧電素子型のセンサであり、主にタイヤの径方向加速度を検出するように配置される。
【００２１】
空気圧センサ３５による空気圧の検出は常時行ってもよいが、本実施形態では車輪の回転時にのみ空気圧を検出するように構成される。これは以下のようにして実現できる。つまり、車輪が回転すると、ホイールリム５２に取り付けたバルブ構成体２０もともに回転する。回転により発生する加速度を加速度センサ３６が検出し、加速度センサ３６の出力が所定値を超えた場合にのみ空気圧センサ３５を動作させる。これによって、空気圧センサ３５及び送信機３７の消費電力を低減して電池寿命を延ばすことができる。
【００２２】
次に図３を参照して、タイヤ回転時のバルブ構成体２０の様子について説明する。図３において、点線が車輪静止時のバルブ構成体２０であり、実線が車輪回転時のバルブ構成体２０である。バルブ構成体２０のうち、ハウジング３８はバルブ部３０に比べて重量が大きいため、車輪の回転によってハウジングをタイヤ半径方向外向きに変位させる力が働く。バルブ構成体２０のホイールリム貫通部分には弾性ゴム製のグロメットが挟まれているため、ゴムがつぶれることによってバルブ構成体２０の全体が傾く。
【００２３】
また、締め付けトルクの管理不備や振動によるナットの緩み、グロメットの破損・劣化などに起因する取り付け不良があると、ホイールリム５２とバルブ構成体２０の間に隙間ができるため、バルブ構成体２０のタイヤ半径方向外向きへの変位量は取り付け正常時よりも大きくなる。このような場合、ハウジング３８内の加速度センサ３６で検出される加速度は、車輪速度が同じであっても取り付け正常時と取り付け不良時とで検出値が大きく異なることになる。
【００２４】
より具体的に説明すると、例えば、加速度センサ３６が正常な位置にある場合に検出される径方向の加速度がＧ１であるとする。取り付け不良によりバルブ構成体２０が傾いて実線の状態になると、加速度センサ３６により検出される加速度は、車輪速度が同一であってもＧ１ｃｏｓθになる。従って、傾きθが大きくなると加速度センサ３６により検出される加速度は小さくなる。通常、空気圧センサ３５をオンにする加速度のしきい値は、グロメットの変形分と若干のナットの緩み分も見込んで設定されているが、バルブ構成体２０が大きく傾いた場合は空気圧センサ３５がオンになるタイミングが適切にならなくなるおそれがある。さらに、バルブ構成体２０の変位量が大きくなると、タイヤの空気漏れが発生したり、振動によりバルブ構成体自体が損傷したりするおそれがある。
【００２５】
そこで本実施形態では、別途車体に設けられる車輪速度センサ２４の検出値を利用して、バルブ構成体２０の取り付け不良を検出する方法を提供する。
【００２６】
以下、図４のフローチャートを参照して、本実施形態におけるバルブ構成体の取り付け不良検出方法を説明する。まず、推定部２６は、加速度センサ３６により検出され、送信機３７を介して送信される加速度Ｇ１を、受信機２２を介して取得する（Ｓ６２）。次に、推定部２６は、加速度を取得した車輪と同一の車輪の車輪速度センサ２４の検出値から車輪の角速度ωを算出する（Ｓ６４）。推定部２６は、角速度ωを用いて次式によりバルブ構成体２０に作用する加速度Ｇ２を算出する（Ｓ６６）。
【００２７】
Ｇ２＝ｒ・ω２
ここで、「ｒ」は取り付け正常時における加速度センサの車輪の回転中心からの半径である。
【００２８】
判定部２７は、Ｓ６２、Ｓ６４でそれぞれ算出されたＧ１、Ｇ２に対し、
Ｇ１＜ｋ・Ｇ２
が成り立つかどうかを判定する（Ｓ６８）。ここで、「ｋ」は取り付け不良を判定するための係数であり、例えばｋ＝０．７２に設定される。この値は、取り付け正常時と不良時のバルブ構成体２０の変位角θ＝約４５°に対応する。
【００２９】
Ｇ１≧ｋ・Ｇ２であれば（Ｓ６８のＮＯ）、判定部２７はバルブ構成体２０の取り付け状態が正常であると判定し、フローはＳ６２に戻る。Ｇ１＜ｋ・Ｇ２であれば（Ｓ６８のＹＥＳ）、判定部２７はバルブ構成体２０の取り付け状態が不良であると判定し、警報機２８を介してユーザに警報を発信する（Ｓ７０）。警報の代わりに、図示しないメモリにログを残して後でユーザが確認できるようにしてもよい。
【００３０】
図４に示したバルブ構成体の取り付け不良の判定は、各輪についてそれぞれ実行される。また、この判定は常時行ってもよいし、所定の間隔で行ってもよい。
【００３１】
以上説明したようにしてバルブ構成体２０の取り付け不良を速やかに検出することで、車体側で空気圧情報が得られなくなる事態を回避できる。また、上述のように、空気圧センサ３５を起動する加速度のしきい値は若干のナットの緩み分も見込んで設定されているが、図４に示した取り付け不良の判定方法によればナットの緩みを検出することができるので、上記しきい値についてナットの緩み分を考慮しない値に戻すことができる。
【００３２】
また、車輪速度センサ２４の出力から算出される加速度に比べて加速度センサ３６から得られる加速度が所定値以上小さかった場合には、空気圧センサ３５を車体側から強制的に起動して空気圧情報を送信させることが可能になる。
【００３３】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、各構成要素や処理プロセスの組合せにはいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、そのような変形例を挙げる。
【００３４】
別の実施形態では、取り付け状態を判定する対象となる部品は、空気調整バルブ単体であってもよいし、車輪に備えられる各種センサ単体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る車輪異常検出装置の構成を示した図である。
【図２】図１のバルブ構成体の拡大図である。
【図３】取り付け正常時と取り付け不良時のバルブ構成体の変位角を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による取り付け状態判定方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
１０  車輪異常検出装置、  ２０  バルブ構成体、  ２２  受信機、  ２４  車輪速度センサ、  ２６  推定部、  ２７  判定部、  ２８  警報機、  ３０  バルブ部、  ３２  バルブキャップ、  ３３  ワッシャ、  ３４  ナット、  ３５  空気圧センサ、  ３６  加速度センサ、  ３７  送信機、  ３８  ハウジング、  ４０  グロメット、  ５０  タイヤ、  ５２  ホイールリム、  ５４  ホイール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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