(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪の速度を検出する車輪速検出手段と、車輪タイヤの接地によって変形する箇所に埋設され、変形によって電圧を発生する圧電素子と、車輪タイヤの全周に亘って埋設され、該圧電素子からの給電により磁界を発生する導電線と、車体側に取着され、前記磁界を検出する磁界センサとを備え、この磁界センサで検出した磁界が接地開始に伴う変化を生じてから接地終了に伴う変化を生ずるまでの間における時間隔と、前記車輪速検出手段で検出する車輪タイヤの車輪速とからタイヤの周方向における接地長を求めるよう構成し、
車両の前後加減速度を検出する加減速度検出手段を備え、加速度検出時は後輪タイヤに係わる前記接地長を加速度に応じて減算補正し、減速度検出時は前輪タイヤに係わる前記接地長を減速度に応じて減算補正することを特徴とする車輪タイヤの接地長検出装置。
【請求項２】
請求項１において、前記タイヤの周方向における接地長が設定長以上である時、タイヤ空気圧が不足しているとの判断を行うよう構成したことを特徴とする車輪タイヤの接地長検出装置。
【請求項３】
車輪の速度を検出する車輪速検出手段と、車輪タイヤの接地によって変形する箇所に埋設され、変形によって電圧を発生する圧電素子と、車輪タイヤの全周に亘って埋設され、該圧電素子からの給電により磁界を発生する導電線と、車体側に取着され、前記磁界を検出する磁界センサとを備え、この磁界センサで検出した磁界が接地開始に伴う変化を生じてから接地終了に伴う変化を生ずるまでの間における時間隔と、前記車輪速検出手段で検出する車輪タイヤの車輪速とからタイヤの周方向における接地長を求めるよう構成し、
前記磁界センサは前記車輪速検出手段の車輪速センサを構成し、該磁界センサで前記磁界および車輪速の双方を検出するよう構成し、
前記磁界センサの検出信号を周波数によってフィルタリング処理することにより前記磁界に係わる信号と、前記車輪速に係わる信号とに区分するよう構成したことを特徴とする車輪タイヤの接地長検出装置。
【請求項４】
請求項３において、前記タイヤの周方向における接地長が設定長以上である時、タイヤ空気圧が不足しているとの判断を行うよう構成したことを特徴とする車輪タイヤの接地長検出装置。
【請求項５】
請求項３または４において、車両の前後加減速度を検出する加減速度検出手段を備え、加速度検出時は後輪タイヤに係わる前記接地長を加速度に応じて減算補正し、減速度検出時は前輪タイヤに係わる前記接地長を減速度に応じて減算補正することを特徴とする車輪タイヤの接地長検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輪タイヤの周方向における接地長を検出する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤの接地長を検出する装置としては従来、例えば特開平９−１８８１１３号公報に記載されたごときものが知られている。
これは、タイヤ接地長に係わる信号を出力するセンサと、この信号を無線で送信する送信機と、その駆動用電源とをタイヤの内側に設け、一方で車体側には上記送信機からの信号を受信する受信機を設け、該受信機で受信した信号をもとにタイヤ接地時間とタイヤ回転時間とからタイヤの状態をモニタするよう構成したものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のようにタイヤ接地長検出用のセンサだけでなく、信号を送信する送信機やその駆動用電源までをもタイヤの内側に設けるのでは、これらの設置スペースを確保するのが困難であると共に回転している車輪側の構造が複雑になったり検出動作の信頼性に疑問が残って実際的でない。
【０００４】
加えて、タイヤ側に送信機を設けるということは、その電源として車載バッテリを使用することができず専用の電源をタイヤ側に設ける必要があることを意味し、当該電源の寿命が尽きたときに充電作業が必要になるし、この充電作業もタイヤをホイールから外して行うという非効率な作業に頼らざるを得ず、いずれにしても面倒なメインテナンスが不可欠になるという問題が懸念される。
【０００５】
本発明は、回転している車輪タイヤ側に設けるべき部品点数が少なくて簡単な構成でありながら、そして車輪側に何らの電源も必要としないで、車輪タイヤの周方向における接地長を検出し得るような装置を提案し、もって上述の問題をことごとく解消することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的のためこの発明による車輪タイヤの接地長検出装置は、車輪の速度を検出する車輪速検出手段と、車輪タイヤの接地によって変形する箇所に埋設され、変形によって電圧を発生する圧電素子と、車輪タイヤの全周に亘って埋設され、該圧電素子からの給電により磁界を発生する導電線と、車体側に取着され、前記磁界を検出する磁界センサとを備える。すなわち、回転している車輪側には上記の圧電素子および導電線を設けるのみとし、車体側には、上記の磁界を検出する磁界センサを取り付けて設ける。そして上記の磁界センサで検出した磁界が接地開始に伴う変化を生じてから接地終了に伴う変化を生ずるまでの間における時間隔と、車輪速とからタイヤの周方向における接地長を求めるよう構成し、車両の前後加減速度を検出する加減速度検出手段を備え、加速度検出時は後輪タイヤに係わる前記接地長を加速度に応じて減算補正し、減速度検出時は前輪タイヤに係わる前記接地長を減速度に応じて減算補正するよう構成する。なお車輪速とは、車輪の周速度であっても移動速度であっても、どちらでも構わない。
【０００７】
この発明の他の態様による車輪タイヤの接地長検出装置は、上記構成において検出したタイヤの周方向における接地長が設定長以上である時、タイヤ空気圧が不足しているとの判断を行うよう構成する。
【００１０】
この発明の他の態様による車輪タイヤの接地長検出装置は、車輪の速度を検出する車輪速検出手段と、車輪タイヤの接地によって変形する箇所に埋設され、変形によって電圧を発生する圧電素子と、車輪タイヤの全周に亘って埋設され、該圧電素子からの給電により磁界を発生する導電線と、車体側に取着され、前記磁界を検出する磁界センサとを備え、この磁界センサで検出した磁界が接地開始に伴う変化を生じてから接地終了に伴う変化を生ずるまでの間における時間隔と、前記車輪速検出手段で検出する車輪タイヤの車輪速とからタイヤの周方向における接地長を求めるよう構成し、前記磁界センサは前記車輪速検出手段の車輪速センサを構成し、該磁界センサで前記磁界および車輪速の双方を検出するよう構成し、前記磁界センサの検出信号を周波数によってフィルタリング処理することにより前記磁界に係わる信号と、前記車輪速に係わる信号とに区分して使い分けるよう構成したものである。
また、この発明の他の態様による車輪タイヤの接地長検出装置は、上記構成において検出したタイヤの周方向における接地長が設定長以上である時、タイヤ空気圧が不足しているとの判断を行うよう構成する。
また、この発明の他の態様による車輪タイヤの接地長検出装置は、上記構成において、車両の前後加減速度を検出する加減速度検出手段を備え、加速度検出時は後輪タイヤに係わる前記接地長を加速度に応じて減算補正し、減速度検出時は前輪タイヤに係わる前記接地長を減速度に応じて減算補正するよう構成する。
【００１１】
【発明の効果】
この発明に係る車輪タイヤの接地長検出装置においては、圧電素子を埋設した車輪タイヤの箇所が接地によって変形する時、圧電素子も変形して電圧を発生する。車輪タイヤの全周に亘って埋設した導電線は、圧電素子からの給電により磁界を発生する。車体側では磁界センサがこの磁界を検出し、当該検出した磁界が接地開始に伴う変化を生じてから接地終了に伴う変化を生ずるまでの間における時間隔と、車輪タイヤの車輪周速とからタイヤの周方向における接地長を求め、車両の加速度検出時は後輪タイヤに係わる上記接地長を加速度に応じて減算補正し、車両の減速度検出時は前輪タイヤに係わる上記接地長を減速度に応じて減算補正する。
【００１２】
ところでこの発明によれば、車輪側には上記の圧電素子および導電線を設けるのみであるから、回転している車輪側に設けるべき部品点数が少なくて簡単な構成でありながら、そして車輪側に何らの電源も必要としないで、車輪タイヤの周方向における接地長を検出することができるため、車輪側に設けるべき部品の設置スペースを確保するのが容易である共に、回転している車輪側の構造が複雑になったり、接地長検出動作の信頼性が低下したりすることもなく、従来の構成よりも軽量であり、タイヤのアンバランス重量も少なくなり一層実際的である。また、車両の加減速度に伴って発生した荷重移動による接地長増大分を上記検出した接地長から排除することができることとなり、車両の前後加減速度により後輪荷重または前輪荷重が増大して接地長が増えたのを誤って空気圧の不足と判定するような弊害を回避することができる。
【００１３】
加えて、車輪側に電源を設ける必要が全くないから、当該電源の寿命が尽きたときの面倒な充電作業、つまり、タイヤをホイールから外して行う非効率な充電作業も不要であって、面倒な電源管理のメインテナンスも一切必要でなくなるといった優れた特長を有する。
【００１４】
この発明の他の態様による車輪タイヤの接地長検出装置によれば、上記のごとくに検出したタイヤの周方向における接地長が設定長以上である時タイヤ空気圧が不足しているとの判断を行うため、上記タイヤ接地長の検出結果から確実且つ容易にタイヤ空気圧のチェックを行うことができる。
【００１５】
この発明の他の態様による車輪タイヤの接地長検出装置によれば、車両の加速度検出時は後輪タイヤに係わる上記接地長を加速度に応じて減算補正し、車両の減速度検出時は前輪タイヤに係わる上記接地長を減速度に応じて減算補正するため、車両の加減速度に伴って発生した荷重移動による接地長増大分を上記検出した接地長から排除することができることとなり、車両の前後加減速度により後輪荷重または前輪荷重が増大して接地長が増えたのを誤って空気圧の不足と判定するような弊害を回避することができ、前記磁界センサをアンチスキッド制御装置などの車輪速センサの代わりに設置し、この磁界センサで前記磁界および車輪速の双方を検出するため、磁界センサをタイヤ接地長検出装置とアンチスキッド制御装置など他のシステムとに兼用することができてコスト低減に寄与し、磁界センサをタイヤ接地長検出装置とアンチスキッド制御装置とに兼用する場合、磁界センサの検出信号を周波数によってフィルタリング処理することにより前記磁界に係わる信号と、前記車輪速に係わる信号とに区分して使い分けるのがよく、この場合、上記の兼用によっても磁界センサの検出信号を別手段の付加なしに、従って安価に、ソフト的な処理のみによりタイヤ接地長の検出およびアンチスキッド制御などに供することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１乃至図４は、本発明一実施の形態になる車輪タイヤ接地長検出装置を、ストラット式サスペンション装置により懸架された車輪１に対し適用して示す。
【００１９】
この車輪１は図１に示すように、ストラット２の下端に固着したアクスル３に回転自在に支持して、ストラット２をサスペンションメンバの１つとするサスペンション装置により車体に懸架する。
車輪１は、その中心部を成すホイールディスク４およびホイールディスク４の外周に結着したホイールリム５で構成されるホイールと、ホイールリム５に装着したタイヤ６とからなり、ホイールディスク４をアクスル軸と共に回転するディスクブレーキロータ７に取着して車輪１をアクスル３に回転自在に支持する。
【００２０】
ディスクブレーキロータ７は、アクスル３に取り付けたブレーキキャリパ８およびディスクブレーキロータ７の両側に配置した一対のブレーキパッド９と共にディスクブレーキを構成し、
このディスクブレーキは、ブレーキキャリパ８のブレーキシリンダに供給されたブレーキ液圧によりディスクブレーキロータ７をその両側におけるブレーキパッド９で挟圧する時に車輪１を回転制動するよう機能するものとする。
【００２１】
本実施の形態においては、タイヤ接地長を検出し得るようにするために図２に明示するごとく、車輪タイヤ６の接地によって変形する箇所、例えばタイヤトレッドの円周方向における一部に、変形によって電圧を発生する圧電素子１１を埋設、またはタイヤ内側に貼り付けする。
ここで圧電素子１１は、タイヤ６の接地開始によって自由状態から変形する時と、タイヤ６の接地終了によって自由状態に向けて変形する時の双方で電圧を発生するものとする。
【００２２】
車輪タイヤ６には更に、圧電素子１１からの給電により磁界を発生する導電線１２を車輪タイヤ６の全周に亘って延在するよう埋設、またはタイヤ内側に貼り付けする。
そして、上記のごとく導電線１２が発生した磁界を検出して電流を発生する磁界センサ１３を、図１に示すごとく例えばブレーキキャリパ８に取着して車体側に取り付ける。
【００２３】
図３に示すように、車両の各車輪１に係わる磁界センサ１３からの信号は、各車輪１の車輪速Ｖｗを個々に検出する車輪速センサ群１４からの信号、および車両の前後加速度Ｇ（負値が減速度）を検出する前後加速度センサ１５からの信号と共にコントローラ１６に入力し、
コントローラ１６はこれら入力情報をもとに車輪ごとに図４に示す制御プログラムを実行して、タイヤ６の周方向における接地長を検出すると共にこれに基づきタイヤ空気圧のチェックを行い、これら検出結果およびチェック結果を車輪ごとに表示器１７に表示して運転者がこれを確認し得るようにするものである。
【００２４】
図４のステップＳ１においては、磁界センサ１３からの信号である電流値を読み込み、次いでステップＳ２において、この電流値（導電線１２の磁界）を基にこれがタイヤ６の接地開始に伴う変化を生じてから接地終了に伴う変化を生じるまでの間における時間隔Ｔを計測する。
【００２５】
次のステップＳ３において、対応する車輪１の車輪速Ｖｗを読み込み、ステップＳ４で時間隔Ｔと対応車輪の車輪速Ｖｗより求まるタイヤが１回転する時間との比、およびタイヤ半径とからタイヤ接地長Ｌを求める。
ステップＳ５においては、タイヤ接地長Ｌが空気圧低下判定値Ｌｓ以上か否かによりタイヤ空気圧が異常低下しているか否かをチェックし、Ｌ≧Ｌｓならタイヤ空気圧が異常低下していると判定し、ステップＳ６で該当車輪の空気圧が異常低下していることを表示器１７に表示して運転者に空気圧の補充を促す。
【００２６】
ステップＳ５でタイヤ接地長Ｌが空気圧低下判定値Ｌｓ未満と判定する時はタイヤ空気圧が異常低下していないことから、ステップＳ６をスキップして制御をそのまま終了させる。
なお所定条件毎に１回、図４の処理をしてもよいし、システム起動後に常時図４の処理をしてもよい。
ここで所定条件毎に１回とは、例えばイグニッションＯＮ毎に１回や、１０分毎に１回などのことを言う。
【００２７】
ところで本実施の形態になるタイヤ接地長検出装置によれば、車輪（１）側には圧電素子１１および導電線１２を設けるのみであるから、回転している車輪側に設けるべき部品点数が少なくて簡単な構成でありながら、そして車輪側に何らの電源も必要としないで、車輪タイヤの周方向における接地長Ｌを検出することができるため、
車輪側に設けるべき部品の設置スペースを確保するのが容易である共に、回転している車輪側の構造が複雑になったり、接地長検出動作の信頼性が低下したりすることもなく実際的である。
【００２８】
加えて、車輪側に電源を設ける必要が全くないから、当該電源の寿命が尽きたときの面倒な充電作業、つまり、タイヤ６をホイール４，５から外して行う非効率な充電作業も不要であって、面倒な電源管理のメインテナンスも一切必要でなくなるといった優れた特長を有する。
【００２９】
また、検出したタイヤ６の周方向における接地長Ｌが設定長Ｌｓ以上である時タイヤ空気圧が不足しているとの判断を行うため、タイヤ接地長の検出結果から簡単且つ容易にタイヤ空気圧のチェックを行うことができる。
【００３０】
なお車両の加減速が行われている間は荷重移動が発生し、これにより加速時は後方への荷重移動により後輪加重が増大して接地長Ｌが増え、逆に減速時は前方への荷重移動により前輪加重が増大してタイヤ接地長Ｌが増え、かかる加減速に伴うタイヤ接地長Ｌの増大によりＬ≧Ｌｓになったのをタイヤ空気圧が異常低下したと誤判定する虞がある。
図５は、かかる誤判定をなくすようにした他の実施の形態になるタイヤ接地長検出用の制御プログラムを示す。
【００３１】
図５のステップＳ１１〜ステップＳ１４は、図４のステップＳ１〜ステップＳ４と同じ処理で、ステップＳ１１において磁界センサ１３からの電流値を読み込み、ステップＳ１２においてこの電流値（導電線１２の磁界）を基にこれがタイヤ６の接地開始に伴う変化を生じてから接地終了に伴う変化を生じるまでの間における時間隔Ｔを計測し、ステップＳ１３において車輪速Ｖｗを読み込み、ステップＳ１４で時間隔Ｔと、車輪速Ｖｗより求まるタイヤが１回転する時間との比およびタイヤ半径とからタイヤ接地長Ｌを求める。
【００３２】
次いでステップＳ１５において、図１の加速度センサ１５で検出した車両の前後加速度Ｇ（負値が減速度）を読み込み、更にステップＳ１６において、前後加速度Ｇの絶対値から上記の荷重移動によるタイヤ接地長の増大量に相当したタイヤ接地長補正量ΔＬを所定のマップまたは演算により求める。
次のステップＳ１７では、加速度検出時なら後輪タイヤに係わる上記接地長Ｌを、逆に減速度検出時なら前輪タイヤに係わる上記接地長Ｌを選択的に、上記の加減速度Ｇに応じたタイヤ接地長補正量ΔＬだけ差し引いて減算補正する。
【００３３】
図５のステップＳ１９およびステップＳ１９は、図４におけるステップＳ５およびステップＳ６と同じ処理で、ステップＳ１８において上記補正済みのタイヤ接地長Ｌが空気圧低下判定値Ｌｓ以上か否かによりタイヤ空気圧が異常低下しているか否かをチェックし、Ｌ≧Ｌｓならタイヤ空気圧が異常低下していると判定し、ステップＳ１９で該当車輪の空気圧が異常低下していることを表示器１７に表示して運転者に空気圧の補充を促す。
【００３４】
ステップＳ１８で上記補正済みのタイヤ接地長Ｌが空気圧低下判定値Ｌｓ未満と判定する時はタイヤ空気圧が異常低下していないことから、ステップＳ１９をスキップして制御をそのまま終了させる。
なお所定条件毎に１回、図５の処理をしてもよいし、システム起動後に常時図５の処理をしてもよい。
ここで所定条件毎に１回とは、例えばイグニッションＯＮ毎に１回や、１０分毎に１回などのことを言う。
【００３５】
ところで本実施の形態においては上記の通り、車両の前後加速度検出時は後輪タイヤに係わる接地長Ｌを加速度に応じた上記の補正量ΔＬだけ減算補正し、車両の減速度検出時は前輪タイヤに係わる上記の接地長Ｌを減速度に応じた補正量ΔＬだけ減算補正するため、車両の加減速度Ｇに伴って発生した荷重移動による接地長増大分を前記検出した接地長Ｌから排除することができることとなり、
車両の加減速度Ｇにより後輪荷重または前輪荷重が増大して接地長が増えたのを誤って空気圧の不足と判定するような弊害を回避することができる。
【００３６】
図６は、アンチスキッド制御装置が搭載された車両に対する本発明の適用例で、アンチスキッド制御装置において車輪速を検出するために設けられている車輪速ロータ１８の回転を磁気的にピックアップし得るよう前記の磁気センサ１３をアクスル３に設ける。
ここで磁気センサ１３は、車輪速ロータ１８と共にアンチスキッド制御装置の車輪速検出手段を構成する車輪速センサの取り付け箇所に当該車輪速センサの代わりに取着する。
【００３７】
かかる箇所にあっても磁気センサ１３は、図１の場合の取り付け箇所に対し導電線１２からの距離はほぼ同じであることから、前記のごとく導電線１２（図２および図３参照）が発生した磁界を検出することができる。
かように磁界センサ１３を、アンチスキッド制御装置の車輪速センサが取り付けられていた箇所へその代わりに設置し、この磁界センサ１３で導電線１２（図２および図３参照）の磁界および車輪速ロータ１８の回転を検出する場合、磁界センサ１３をタイヤ接地長検出装置とアンチスキッド制御装置とに兼用することができてコスト低減に寄与する。
【００３８】
ところで磁界センサ１３を上記のようにタイヤ接地長検出装置とアンチスキッド制御装置とに兼用する場合、図７に示すように磁界センサ１３からの信号をコントローラ１６内のフィルタリング処理部１６ａにより車輪速用のパルス周波数とタイヤ接地長検出用のパルス周波数とでフィルタリング処理し、これにより車輪速に係わるパルス信号とタイヤ接地長に代わるパルス信号とに区分して使い分け、前者の車輪速に係わるパルス信号をコントローラ１６内のアンチスキッド制御部１６ｂに供し、後者のタイヤ接地長に代わるパルス信号をコントローラ１６内におけるタイヤ接地長検出部１６ｃに供することとする。
この場合、上記の兼用によっても磁界センサ１３の検出信号を別手段の付加なしに、従って安価に、ソフト的な処理のみによりタイヤ接地長の検出およびアンチスキッド制御に供することができる。
【００３９】
なお上記した実施の形態においては何れも、検出したタイヤ接地長Ｌをタイヤ空気圧のチェックに用いる場合についてのみ説明したが、用途はこれに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明一実施の形態になる車輪タイヤの接地長検出装置を示す車輪懸架部の概略正面図である。
【図２】  同実施の形態になるタイヤ接地長検出装置の要部を成す圧電素子および導電線の配置要領を示すタイヤの斜視図である。
【図３】  同実施の形態におけるタイヤ接地長算出システムを示す系統図である。
【図４】  同システムにおけるコントローラが実行するタイヤ接地長検出およびタイヤ空気圧チェックプログラムを示すフローチャートである。
【図５】  本発明の他の実施の形態を示す、図４と同様なタイヤ接地長検出およびタイヤ空気圧チェックプログラムを示すフローチャートである。
【図６】  本発明の更に他の実施の形態になるタイヤ接地長検出装置を示す、図１と同様な車輪懸架部の概略正面図である。
【図７】  同実施の形態におけるコントローラの好適な構成を示す機能別ブロック線図である。
【符号の説明】
１  車輪
２  ストラット
３  アクスル
４  ホイールディスク
５  ホイールリム
６  タイヤ
７  ディスクブレーキロータ
８  ブレーキキャリパ
９  ブレーキパッド
11  圧電素子
12  導電線
13  磁界センサ
14  車輪速センサ群
15  前後加速度センサ
16  コントローラ
17  表示器
18  車輪速ロータ
【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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