JP2009175158A

JP2009175158A - 荷重配分判定方法

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Publication number: JP2009175158A
Application number: JP2009114461A
Authority: JP
Inventors: Masatsugu Kitano; 雅嗣北野
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2009-05-11
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2009-08-06
Anticipated expiration: 2024-09-17
Also published as: JP4898867B2

Abstract

【課題】本発明の目的は、車両に特別な荷重センサーを設けずに、車両の荷重配分を判定する方法を提供することである。
【解決手段】本発明の車両の荷重配分判定方法は、車両が制動中である場合に、車輪の所定の２つの組合せにおける車輪の回転速度の演算値を比較した結果と、所定の荷重における前記車輪の所定の２つの組合せにおける車輪の回転速度の演算値を比較した結果とを比べることによって、車輪ごとの荷重配分または車軸ごとの荷重配分を判定することを特徴とする。車輪の所定の２つの組合せにおける車輪の回転速度の演算値として、前輪の回転速度の平均と後輪の回転速度の平均、左側２輪の回転速度の平均と右側２輪の回転速度の平均、左側２輪の前輪の回転速度と後輪の回転速度、右側２輪の前輪の回転速度と後輪の回転速度、前輪２輪の左輪回転速度と右輪回転速度、または後輪２輪の左輪回転速度と右輪回転速度とすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の車輪ごとの荷重配分または車軸ごとの荷重配分を判定する方法および装置、ならびに車両の荷重配分判定プログラムに関する。

車両に装着されたタイヤの空気圧が低下すると、燃費が悪化し、また高速走行においてバーストの危険がある。従来、タイヤが減圧すると、タイヤの動荷重半径の減少や共振周波数の変化などタイヤの特性が変化することを利用して、空気圧低下を検出している。

たとえば従来のタイヤ空気圧低下検出装置は、ある車両の特定のタイヤが減圧すると正常内圧のタイヤより外径（タイヤの動荷重半径）が減少するため、他の正常なタイヤに比べると回転角速度が増加するという原理を用いている。たとえば、タイヤの回転角速度の相対的な差から内圧低下を検出する方法では、判定値として、
ＤＥＬ＝｛（Ｆ１＋Ｆ４）／２−（Ｆ２＋Ｆ３）／２｝／｛（Ｆ１＋Ｆ２
＋Ｆ３＋Ｆ４）／４｝×１００（％）
を用いている（特許文献１）。ここで、Ｆ１〜Ｆ４は、それぞれ前左タイヤ、前右タイヤ、後左タイヤおよび後右タイヤの回転角速度である。

しかし、乗車人数や荷重の重さなどの、荷重の変化によっても前記のタイヤ特性が変化するので、積載荷重の変化とタイヤ空気圧の変化を区別することができないと、積載荷重の変化をタイヤ空気圧の変化と判定することになり、タイヤ空気圧低下を精度よく判定することができない。

前記判定値ＤＥＬは４輪の空気圧がすべて正常であればゼロとなるが、１輪で減圧が発生すると、その動荷重半径変化の程度に応じて、判定値が変化する。運転者に警報を出したい空気圧低下が正常圧に対して３０％の減圧であるとすると、３０％減圧時の判定値をしきい値として、判定値がしきい値を超えた場合に警報を発すればよい。しかし、通常、荷重が大きいほど、減圧時の動荷重半径減少量が小さいため、同じ３０％減圧に対して、一名乗車の場合の３０％減圧時の判定値は、５名乗車の場合の３０％減圧時の判定値より大きい。

たとえば、３０％減圧時の判定値が、１名乗車の場合は０．３であり、５名乗車の場合は０．２５であったとする。この例の場合、５名乗車時にも３０％減圧で警報を発しようとすれば、しきい値は０．２５としなくてはならない。しかし、しきい値０．２５では１名乗車時には２５％減圧で警報してしまうことになる（３０×０．２５÷０．３＝２５）。

荷重配分を判定する装置として特許文献２〜４に記載の発明がある。特許文献２では、共振レベルを検出する手段が必要であり、特許文献３では、制動力を検出する手段と路面μ勾配演算手段を必要とし、特許文献４では、加減速検出手段が必要である。

また、タイヤ空気圧低下検出に荷重配分情報を利用することが、特許文献５および６に記載されているが、特許文献５はサスペンションストロークセンサーを使用して荷重を検出しており、特許文献６はドア、トランクまたは給油口が開閉された前後の共振周波数の変化を荷重変化と判定するか、サスペンションストロークセンサーを使用して荷重を検出する。

なお、特許文献７には、前輪の回転速度と後輪の回転速度の比が、制動時と非制動時とで変化することが記載されているが、制動時の前輪の回転速度と後輪の回転速度の比と、車両の荷重との関係については記載されていない。

特開昭６３−３０５０１１号公報特開平１１−２３４２５号公報特開平１１−１８９１３６号公報特開２００３−３０６０９３号公報特開平９−１９６７９１号公報特開平１０−１１５５７８号公報特開平９−２２２２号公報

前述のように荷重によってもタイヤ空気圧を判定する特性が変化するので、正確にタイヤ空気圧低下を判定するには、荷重の変化に対応して判定しきい値を変えるなどの対策が必要である。従来、荷重を計測するには、特別にサスペンションストロークセンサーが必要であった。しかし、サスペンションストロークセンサーを装備するのは一般的ではない。

本発明の目的は、車両に特別な荷重センサーを設けずに、車両の荷重配分を判定する方法を提供することである。

また、荷重別にしきい値を設け、前記荷重配分判定値を用いて、荷重に応じた正確な減圧警報を発することができる、タイヤ空気圧低下検出方法を提供することを目的とする。

本発明の車両の荷重配分判定方法は、車両に装着された車輪の回転速度および該車両が制動中かどうかを判定する判定フラグを用いて、該車両が制動中である場合に、前記車輪のうちの２輪の回転速度を比較した結果と、所定の荷重における当該２輪の回転速度を比較した結果とを比べることによって、前記車両の車輪ごとの荷重配分または車軸ごとの荷重配分を判定することを特徴とする。

本発明において「２輪の回転速度」とは、（１）車両の全車輪のうちの２本の車輪それぞれの回転速度、（２）全車輪のうちの少なくとも２本の車輪それぞれの回転速度の平均値と残りの少なくとも２本の車輪それぞれの回転速度の平均値、または（３）全車輪のうちの１本の車輪の回転速度と残りの少なくとも２本の車輪それぞれの回転速度の平均値をいう。

また、本発明の車両の荷重配分判定装置は、車両に装着された車輪の回転速度を検出する手段と、該車両が制動中かどうかを検出する手段と、該車両が制動中である場合に、前記車輪のうちの２輪の回転速度を比較する演算手段と、所定の荷重における当該２輪の回転速度を記憶する手段とを有し、前記演算手段の比較結果と前記記憶された所定の荷重における当該２輪の回転速度を比べることによって、前記車両の車輪ごとの荷重配分または車軸ごとの荷重配分を判定することを特徴とする。

さらに、本発明の車両の荷重配分判定プログラムは、車両の荷重配分を判定するためにコンピュータを、前記車両に装着された車輪の回転速度を検出する手段と、該車両が制動中かどうかを検出する手段と、該車両が制動中である場合に、前記車輪のうちの２輪の回転速度を比較する演算手段と、所定の荷重における当該２輪の回転速度もしくはその比較結果を記憶する手段と、前記演算手段の比較結果と前記記憶された所定の荷重における当該２輪の回転速度もしくは比較結果とを比べることによって、前記車両の車輪ごとの荷重配分または車軸ごとの荷重配分を判定する手段として機能させることを特徴とする。

前記車輪のうちの２輪の回転速度として、前記２輪の回転速度が、前記車両の前輪２輪の回転速度の平均と後輪２輪の車輪回転速度の平均、前記車両の左側２輪の車輪回転速度の平均と右側２輪の車輪回転速度の平均、前記車両の左側２輪の前輪の回転速度と後輪の回転速度、前記車両の右側２輪の前輪の回転速度と後輪の回転速度、前記車両が前輪が１輪の３輪車両の場合の前輪の回転速度と後輪２輪の回転速度の平均、前記車両が後輪が１輪の３輪車両の場合の後輪の回転速度と前輪２輪の回転速度の平均とすることができる。

また、前記車両が６輪車両の場合において、前記２輪の回転速度が、最前２輪の回転速度の平均と後側４輪の回転速度の平均、最後２輪の回転速度の平均と前側４輪の回転速度の平均、左側３輪の回転速度の平均と右側３輪の回転速度の平均、最前２輪の回転速度の平均と最後２輪の回転速度の平均、最前２輪の回転速度の平均と中央駆動軸２輪の回転速度の平均、または最後２輪の回転速度の平均と中央駆動軸２輪の回転速度の平均とすることができる。

本発明において、車輪の回転速度は車輪の回転角速度と所与のタイヤ半径の積である。また、車両の荷重配分とは、ある車両において、共通する車輪を含まない任意の２組の車輪にかかる荷重の大小関係をいい、たとえば車両の車輪ごとにかかる荷重の大小関係、または車軸ごとにかかる荷重の大小関係をいう。

本発明の車両の荷重配分判定方法は、前記２輪の回転速度の比較が、左前輪回転速度と左後輪回転速度との差を該左後輪回転速度で除した値によってなされることができる。

また、前記２輪の回転速度の比較が、右前輪回転速度と右後輪回転速度との差を該右後輪回転速度で除した値によってなされてもよい。

さらに、前記２輪の回転速度の比較が、前２輪回転速度と後２輪回転速度との差を該後２輪回転速度で除した値によってなされてもよい。

本発明にかかわるタイヤ空気圧低下検出方法は、前記車両の荷重配分判定方法を用いて、荷重配分判定結果に応じてタイヤ空気圧低下を検出するしきい値を変更することを特徴とする。なお、タイヤ空気圧低下を検出するしきい値を変更するための、前記車両の荷重配分判定方法として、車両に装着された車輪の回転速度および該車両が制動中かどうかを判定する判定フラグを用いて、該車両が制動中である場合に、前記車輪のうちの２輪の回転速度を比較した結果と、所定の荷重における当該２輪の回転速度を比較した結果とを比べることによって、前記車両の車輪ごとの荷重配分または車軸ごとの荷重配分を判定することができる。

また、本発明にかかわるタイヤ空気圧低下検出装置は、前記車両の荷重配分判定方法を用いて、荷重配分判定結果に応じてタイヤ空気圧低下を検出するしきい値を変更することを特徴とする。なお、タイヤ空気圧低下を検出するしきい値を変更するための、前記車両の荷重配分判定方法として、車両に装着された車輪の回転速度および該車両が制動中かどうかを判定する判定フラグを用いて、該車両が制動中である場合に、前記車輪のうちの２輪の回転速度を比較した結果と、所定の荷重における当該２輪の回転速度を比較した結果とを比べることによって、前記車両の車輪ごとの荷重配分または車軸ごとの荷重配分を判定することができる。

本発明の車両の荷重配分判定方法は、車両が制動中であることを検出し、制動中である場合に、車両に装着された４輪のうちの２輪（たとえば、４輪のうちの前輪２輪と後輪２輪）における車輪回転速度（たとえば、前輪２輪の回転速度平均と後輪２輪の回転速度平均）を比較し（たとえば、前輪２輪の回転速度平均／後輪２輪の回転速度平均−１）、該比較した値と所定の荷重（たとえば、当該車両における１名乗車と５名乗車の荷重）において計測された同じ車輪の組合せ（前輪２輪と後輪２輪）における演算値の比較値とを比べることによって、車両の荷重配分を判定する。たとえば、１名乗車の比較値と５名乗車の比較値にもとづいて、走行中の比較値から、補間法によって走行中の荷重配分判定値を得る。後述する実施の形態１に示される例でいえば、左前輪回転速度／左後輪回転速度−１、右前輪回転速度／右後輪回転速度−１、および前２輪の回転速度の平均／後２輪の回転速度の平均−１の比較値を利用して、小型乗用車（トヨタカローラ）において、５名乗車の場合と、運転者と後席右とトランク右側に荷物（ウエイト６０ｋｇ）を積載した場合とでは、前後の荷重配分比は同じであるが、左右の荷重配分が異なることを判定することができる。

判定できる荷重配分としては、たとえば、前輪２輪と後輪２輪の荷重配分、左側２輪と右側２輪の荷重配分、左側２輪の前輪と後輪の荷重配分、右側２輪の前輪と後輪の荷重配分、前輪の左車輪と右車輪の荷重配分、または後輪の左車輪と右車輪の荷重配分がある。

なお、制動中であることを検出するには、ブレーキが操作されているかどうかを検出すればよい。たとえば、ブレーキの操作には制動灯（いわゆるブレーキランプ）が連動しているので、ブレーキが操作されているかどうかを検出するには、制動灯のオン／オフ信号を分岐して入力するだけで可能である。

また、判定された荷重配分に応じて、タイヤ空気圧低下検出のしきい値を変えることにより、積載荷重が変化した場合でも正確にタイヤ空気圧低下を検出することができる。後述する実施の形態２に示される例でいえば、制動中の前後の車輪の回転速度比によって荷重配分を判定した結果を用いて、荷重配分判定値に応じたタイヤ減圧しきい値（１名乗車のしきい値０．３、５名乗車のしきい値０．２５）を設定することにより、普通乗用車（日産セドリック）において、１輪が２５％減圧した状態では、１名乗車と５名乗車のいずれの場合においても減圧と判定せず、１輪が３０％減圧した状態では１名乗車と５名乗車のいずれの場合においても減圧と判定することができる。その結果、異なる荷重配分状態であっても同じ減圧判定条件で、運転者に誤りなくタイヤ減圧の危険を知らせることができる。

本発明によれば、如上のとおりに判定された荷重配分の情報をＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）装置やＴＲＣ（トラクションコントロール）装置などに用いることにより、荷重配分に応じた最適な制御を行なうことができる。

たとえばＡＢＳ装置では、荷重配分を本発明の荷重配分判定装置から入力して、荷重配分に応じて各車輪のブレーキ操作力の配分を設定することができる。ＡＢＳ装置では、時々刻々スリップ（タイヤロック）していることを検出して、リアルタイムにブレーキ操作力を調節するものであるが、荷重配分に応じて車輪ごとのブレーキ操作力を設定することによって、各車輪がロックする直前の最大制動力を得ることが可能になり、より安全確実な制動を実現できる。その結果、荷重配分が異なっても、制動中に車体が進行方向に対して傾くことなく、運転者が方向制御可能な状態で制動操作することができる。

ＴＲＣ装置では、荷重配分を本発明の荷重配分判定装置から入力して、たとえば、左右輪の駆動力配分を調節したり、荷重配分に応じた駆動力の上限を設定して発進・加速時のスリップをなくし、より効果的な車両の駆動制御を実現できる。

本発明の荷重配分判定方法によれば、特別なサスペンションストロークセンサーを用いなくても、タイヤ空気圧低下警報装置に最低限必要な車輪速度情報にブレーキのオン／オフ情報を付加するだけで、車両の荷重配分を判定することができる。

また、荷重が変化しても、一定の目標とする減圧量でタイヤ空気圧低下警報を発することができる。

本発明の実施の形態１にかかわる、荷重配分判定方法の一例を示すフローチャートである。本発明の実施の形態１にかかわる、２名乗車と５名乗車＋荷物の場合における荷重配分判定のための演算値の変化を表わすグラフである。本発明の実施の形態１にかかわる、荷重が変化した場合の荷重配分判定のための演算値と、前軸と後軸との荷重配分比との関係を表わすグラフである。本発明の実施の形態１にかかわる、５名乗車した場合における３つの荷重配分判定のための演算値と前後Ｇとの関係を表わすグラフである。本発明の実施の形態１にかかわる、車両の右側に荷重が偏った場合における、３つの荷重配分判定のための演算値と前後Ｇとの関係を表わすグラフである。本発明の実施の形態２にかかわる、タイヤ空気圧低下検出装置の一例を示すブロック図である。本発明にかかわる荷重配分判定方法の、別の一例を示すフローチャートである。

車両に装着されている車輪のうち、２つの車輪の速度を比較する（４輪車両の場合、４輪のうち２輪でもよいし、４輪のうちの２輪ずつの平均値二つの比較でもよい）。

ある車両について、積載状態のみ異なる二つの状態を考える。

状態Ａのときの制動中の該当する２つの車輪速度の大小関係がＦ１＝Ｆ２^*１．００２０で表され、状態Ｂのときの制動中の該当する２つの車輪速度の大小関係がＦ１＝Ｆ２^*１．００２５で表されたとすると（Ｆ１は車輪１の回転速度、Ｆ２は車輪２の回転速度を意味する）、車輪１は状態Ａのときに比べ、状態Ｂのときには車輪２との相対比較では速くなっている。

このとき、状態Ａのときより状態Ｂは車輪１への荷重が大きくなった、もしくは車輪２への荷重が小さくなったと判断する。

また、状態Ｃのときに、制動中の該当する２つの車輪速度の大小関係がＦ１＝Ｆ２＊１．００５０で表されたとすると、状態Ａのときより状態Ｃは車輪１への荷重が状態Ａから状態Ｂへの変化の２倍大きくなった、もしくは車輪２への荷重が状態Ａから状態Ｂへの変化の２倍小さくなったと判断する。

車輪の所定の２つの組合せにおける該車輪の回転速度の演算値として、前輪２輪の回転速度の平均と後輪２輪の車輪回転速度の平均、左側２輪の車輪回転速度の平均と右側２輪の車輪回転速度の平均、左側２輪の前輪の回転速度と後輪の回転速度、右側２輪の前輪の回転速度と後輪の回転速度、前輪２輪の左輪回転速度と右輪回転速度、または後輪２輪の左輪回転速度と右輪回転速度とすることができる。

また、３輪車両（たとえば前輪が１輪）の場合は、車輪の所定の２つの組合せにおける該車輪の回転速度の演算値として、前輪の回転速度と後輪２輪の回転速度の平均、後輪２輪の左輪回転速度と右輪回転速度とすることができる。

車両の積載状態の相対変化が判断でき、ある特定状態（例：一名乗車）を記憶しておけば、その条件からの載積状態変化が検出できる（例：左右の２輪の車輪回転速度の比較で、左右均等の載積状態を記憶しておけば、左右方向の偏った載積を検出できる）。

本発明は、たとえば１名乗車のときと５名乗車のときでは制動時の前後輪比が異なり、またその異なる程度は乗員数などの荷重総量に応じて変化することを利用する。

以下の説明では、車輪の回転速度をつぎのように表わす。
Ｗ_**：車輪回転速度、
＊＊は車輪位置を表わす（ＦＬ：前左、ＦＲ：前右、ＲＬ：後左、ＲＲ：後右）
たとえば前左の車輪回転速度は、Ｗ_FLである。

実施の形態１
つぎに、本発明の方法をトヨタカローラ（ＦＦ車両：乗車定員５名）に適用して、実際に比較した例を説明する。また比較する２つの車輪速度には、前２輪の平均車輪速度と後２輪の平均車輪速度を用いた。

図２は（（Ｗ_FL＋Ｗ_FR）／２）／（（Ｗ_RL＋Ｗ_RR）／２）−１、すなわち「前２輪平均回転速度／後２輪平均回転速度−１」の値を、そのときの前後加速度（重力加速度を単位とする。以下、前後Ｇという）に対してプロットしたグラフである。データは、制動中のもので前席に２名（運転者と助手）が乗車した状態と、定員乗車に加え荷室に６０ｋｇのウエイトを載積した状態とで計測を行なった。データを計測したルートは、六甲アイランドから鳴尾浜までの区間を阪神高速湾岸線を経由して往復する３０キロ弱のルートである。所要時間およそ４０分であった。

使用した比較値（前２輪平均／後２輪平均−１）は、前輪回転速度＞後輪回転速度の場合に正の値をとり、前輪速度＜後輪速度の場合に負の値となる。またその絶対値の大小は、速いほうの車輪速度が他方の速度より速い程度に比例する。本比較例の場合は、制動中には駆動輪である前輪のほうが制動力が大きく、回転方向と逆にわずかにスリップするので、後２輪は前２輪より速く回っている。また２名乗車状態に比べ、５名乗車＋荷物の状態ではその差が拡大しているといえる。

使用した比較値（前２輪平均／後２輪平均−１）の絶対値の大小は、速いほうの車輪速度が他方速度より速い程度に比例する。本比較例の場合には、２名乗車状態に比べ、５名乗車＋荷物の状態ではその差が拡大している。

ついで、
(1) 運転者のみ
(2) 運転者と助手席に乗員（計２名乗車）
(3) 運転者と助手席と後席右に乗員（計３名乗車）
(4) 運転者と助手席と後席右と後席左に乗員（計４名乗車）
(5) 運転者と後席右と後席左に乗員（計３名乗車）
(6) 運転者と助手席と後席右と後席左と後席中央に乗員（計５名乗車）
(7) 運転者と助手席と後席右と後席左と後席中央に乗員（計５名乗車）およびトランク中央（ウエイト６０ｋｇ）（前記車両（トヨタカローラ）の最大荷重相当とする。）
(8) 運転者と後席右とトランク右側（ウエイト６０ｋｇ）
の計８水準で同様の測定を実施した（各水準で２回ずつ、計２×８＝１６セット）。

表１は、各水準での車輪あたりの重量（輪重）および車軸あたりの重量（軸重）データである。図３は、それぞれの水準における、制動中の比較値（前２輪平均／後２輪平均−１）と前後荷重配分（前軸重／後軸重）の関係を表わすグラフである。このグラフは、制動中の比較値が変化すれば、前後の荷重配分が変化したことがわかることを意味し、そして、前後配分の異なる２条件に対する比較値がわかれれば（回帰線もしくはそれに相当する関係がわかれば）、走行中の比較値から回帰線の関係または補間法によって、荷重配分が判定できる。また、前記８水準（またはその一部の水準）を所定の荷重条件として、制動中の車輪回転速度を計測し、比較値を演算して設定しておくことができる。

前記の８水準のうち、(6)と(8)は前後の荷重配分比はともに１．２８であるが、左右の荷重配分をみると、表２のようになる。

図４および５は、前記(6)（図４）と(8)（図５）の荷重配分において、３つのパターンの車輪の組合せによる車輪回転速度の比較値を、前後Ｇに対してプロットしたグラフである。図４および５において、ＬＦ／Ｒ−１は左前輪回転速度／左後輪回転速度−１（すなわちＷ_FL／Ｗ_RL−１）を、ＲＦ／Ｒ−１は右前輪回転速度／右後輪回転速度−１（すなわちＷ_FR／Ｗ_RR−１）を、およびＦ／Ｒ−１は前２輪の回転速度の平均／後２輪の回転速度の平均−１（すなわち（（Ｗ_FL＋Ｗ_FR）／２）／（（Ｗ_RL＋Ｗ_RR）／２）−１）を表わす。

図４および５から、前記(6)の荷重配分における「Ｗ_FL／Ｗ_RL−１」と「Ｗ_FR／Ｗ_RR−１」との差（それぞれの平均値の差）は、０．００４４５８である。一方、前記(8)の荷重配分における「Ｗ_FL／Ｗ_RL−１」と「Ｗ_FR／Ｗ_RR−１」との差（それぞれの平均値の差）は、−０．０００９である。このように、「Ｗ_FL／Ｗ_RL−１」と「Ｗ_FR／Ｗ_RR−１」との差を比較すれば、左右の荷重配分が変わったことが判断できる。また、左右配分の異なる２条件に対する比較値の差がわかれば（回帰線もしくはそれに相当する関係がわかれば）、比較値の差から左右配分が特定できる。

図１は、荷重配分状態を判定する方法の例を示すフローチャートである。図１を参照して、荷重配分状態を判定する方法を説明する。

通常、荷重状態は車両が停止しなければ変化しない。乗員の乗り降り、荷物の積み降ろしは車両が停止しなければ行なわない。また、燃料が空の状態から燃料タンク一杯にした場合にも、荷重状態が変化するが、燃料を給油する場合も車両を停止して行なう。したがって、図１のフローチャートには記載していないが、車両が一定時間以上停止したことを検出して、その前後で荷重状態が変化したかどうかを判定する。逆に、車両が停止していない間は、荷重状態が変化していないと仮定して、その間の車輪回転速度の演算値を平均処理または直線近似処理を行なうことができる。

車両が停止したことを検出するには、車輪回転速度が一定時間０であることを検出してもよいし、イグニッションスイッチがオフされたことや、自動変速機が一定時間Ｐレンジにあることによっても検出することができる。

本実施の形態１では、車両が一定時間（たとえば３分）停止したことがない間、所定時間（たとえば３０分）の間、車両が制動中の車輪回転速度の演算値をサンプリングして平均値を算出する。また、荷重配分状態は６パターンを想定している。たとえば、前記の車両（トヨタカローラ）では、１名〜５名乗車と、５名乗車＋荷物６０ｋｇの６パターンが想定できる。

車両が制動中であることを判定し（ステップＳ１０）、制動中である場合に前後の車輪の回転速度比（（Ｗ_FL＋Ｗ_FR）／２）／（（Ｗ_RL＋Ｗ_RR）／２）−１（以下、前後比という）をサンプリングする（ステップＳ１１）。一定時間の間（車両が停止していないとして）サンプリングして、その平均値Ａを算出する(ステップＳ１３)。本実施例ではサンプリングを一定時間としているが（ステップＳ１２）、一定のサンプリング数が得られるまでサンプリングしてもよい。

制動中であることを検出するには、ブレーキが操作されているかどうかを検出する。ブレーキの操作には制動灯（いわゆるブレーキランプ）が連動しているので、ブレーキが操作されているかどうかを検出するには、制動灯のオン／オフ信号を分岐して入力する。

算出された平均値Ａを、既に記憶された前後比平均値Ｍ(n)と比較して、荷重配分を判断する。所定の荷重における前後比平均値Ｍ(n)は予め測定して、記憶しておく。本実施例では、最小の荷重である１名乗車の場合の前後比平均値Ｍ(1)と、最大の荷重である５名乗車＋６０ｋｇ積載の場合の前後比平均値Ｍ(6)を予め計測して設定しておき、Ｍ(2)〜Ｍ(5)はその間を等分した値としている。δはＭ(6)とＭ(1)の差を１０等分した値である。

走行中の前後比平均値ＡとＭ(n)との比較は、Ｍ(n)を中心としてある幅の範囲にあるかどうかで判断する。たとえば本実施例では、６パターンとしているので、Ｍ(1)とＭ(6)の差を１０等分した値をδとして、ＡがＭ(n)±δの範囲であれば（ステップＳ１５）、ＡはＭ(n)と同じ荷重配分と判断する（ステップＳ１９）。

あるいは、６パターンすべてにおいて予め計測した前後比平均値をＭ(n)として設定してもよい。この場合は、走行中の前後比平均値Ａが、（Ｍ(n-1)＋Ｍ(n)）／２から（Ｍ(n)＋Ｍ(n+1）)／２の範囲にあるかどうかを判定する。Ｍ(1)−δ、またはＭ(6)＋δのδに相当する値は（Ｍ(2)−Ｍ(1))／２、または（Ｍ(6)−Ｍ(5)）／２を使用する。

走行中の前後比平均値Ａが、いずれの前後比平均値Ｍ(n)の範囲にも入らなかった場合（ステップＳ１７からＮへの分岐）、異常処理を行なう（ステップＳ１８）。異常処理としては、たとえば前輪２輪または後輪２輪の同時減圧、あるいは４輪の同時減圧を警報することが想定される。

図７は本発明の荷重配分判定方法の、別の一例を示すフローチャートである。図７の方法では、図１の方法と同じく、６パターンの荷重配分状態を想定している。図７のフローチャートでは、制動中の前後比平均値Ａと、記憶された前後比平均値Ｍ(n)との大小または等しいことの判定は、図１と同様に、Ｍ(n)にある幅をもたせた（Ｍ(n-1)＋Ｍ(n)）／２から（Ｍ(n)＋Ｍ(n+1）)／２の範囲で判断するが、図７では省略されている。図７は、基準となる前後比平均値Ｍ(n)を車両が走行中に設定する方法を示している。すなわち、制動中の前後比平均値Ａが最大のＭ(6)より大きければ、Ｍ(6)をＡで置き換え、Ａが最小のＭ(1)より小さければ、Ｍ(1)をＡで置き換えることによって、走行を繰り返すうちに、いずれその車両の最大積載荷重配分および最小積載荷重配分の前後比平均値が設定される。

こうして、制動中の前後比平均値を記憶された前後比平均値と比べることによって、そのときの荷重配分を判断することができる。図１または図７の例でいえば、荷重状態が６パターンのいずれであるかを判断することができる。

本実施の形態１では、荷重配分状態を６パターンとしたが、パターンの数は６に限定されるわけではなく、データのサンプリング数と検出の精度を考慮して、いくつに設定してもよい。データのサンプリング数を多くして、精度を高くすれば、パターンを細かくわけることができる。また、荷重配分状態を粗く判定するのでよければ、パターンを少なくして、速く荷重配分状態を判断することができる。

実施の形態２
図６は、本発明の実施の形態にかかわるタイヤ空気圧低下検出装置のブロック図である。タイヤ空気圧低下検出装置１０は制動検出装置１から入力装置３を介して車両が制動中かどうかを入力して、メモリ５に記憶する。また車輪速検出装置２から車輪回転速度情報を入力してメモリ５に記憶する。車輪速検出装置２からの車輪回転速度情報は車輪の回転によって生じるパルスであってもよい。その場合は入力されるパルスの周期またはある時間間隔のパルス数から車輪回転速度を算出することができる。ＣＰＵ４はメモリ５におかれたプログラムを実行する。本実施の形態ではメモリ５を１つに記載しているが、プログラムをＲＯＭ（読み出し専用メモリ）に、演算データをＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に記憶するよう分けてもよい。また、判定したタイヤ空気圧減圧警報を表示する減圧警報表示装置７や、荷重配分情報およびタイヤ空気圧低下情報を利用する車両駆動制御装置８が接続される。

制動検出は、実施の形態１と同様に制動灯のオン／オフ信号を分岐して入力する。

実施の形態１で説明した荷重配分判定方法によって、荷重を判定し、その荷重に応じたタイヤ空気圧低下判定しきい値を設定する。車輪速検出装置２から入力した車輪回転速度情報に基づいて、タイヤ空気圧低下判定値を計算し、該判定値としきい値とを比較して、タイヤが規定範囲を超えて減圧しているかどうかを判定する。判定値がしきい値以上で減圧していると判定される場合は、たとえばランプ点灯やブザー鳴動によって警報を表示する（減圧警報表示装置７）。

また、荷重配分情報を車両制御装置８（たとえばＡＢＳ装置やＴＲＣ装置）に出力して、車両駆動制御に利用することができる。この場合はタイヤ空気圧低下検出装置１０は、荷重配分判定装置でもある。

つぎに、荷重配分判定値を利用して、荷重配分に応じてタイヤ減圧判定のしきい値を変えることによって、減圧判定を精度よく行なう方法について、実施例に沿って説明する。

実施例の条件
使用した車両：日産セドリック（２０００年６月モデルＧＨ−ＨＹ３４）
使用したタイヤ：ダンロップ・ｂ＞ＬＭ７０２２１５／４５ＺＲ１７
タイヤ空気圧低下判定値：
(((Ｗ_FL＋Ｗ_RR)／２−(Ｗ_FR＋Ｗ_RL)／２)／(Ｗ_FL＋Ｗ_FR＋Ｗ_RL＋Ｗ_RR)／４)×１００
ここで、Ｗ_**：車輪回転速度、
＊＊は車輪位置を表わす（ＦＬ：前左、ＦＲ：前右、ＲＬ：後左、ＲＲ：後右）。
運転者の体重は７２ｋｇであり、他の乗員は一名あたり６０ｋｇのウエイトで代用した。

正常内圧時には判定値が０であるが、３０％減圧のときの判定値が、１名乗車の場合は０．３、５名乗車の場合は０．２５となる車両とタイヤの組合せに対して、減圧判定値のしきい値を、１名乗車の荷重配分における減圧判定しきい値を０．３、５名乗車の荷重配分における減圧判定しきい値を０．２５と設定した。

荷重配分状態の判定は、制動中である場合の前後の車輪の回転速度比（（Ｗ_FL＋Ｗ_FR）／２）／（（Ｗ_RL＋Ｗ_RR）／２）−１を使用し、実施の形態１の例、図１のフローチャートと同様の方法を、本実施例の車両（日産セドリック）の最大荷重に合わせたうえで適用した。

その設定で、１輪を２５％減圧して走行テストを行なったところ、荷重判定により荷重に応じたしきい値が選択され、１名乗車の場合、および５名乗車の場合いずれも警報を発することがなかった。

同じ設定で、１輪を３０％減圧して走行テストを行なったところ、荷重判定により荷重に応じたしきい値が選択され、１名乗車の場合、および５名乗車の場合いずれも警報が発せられた。

こうして荷重配分に応じた減圧判定しきい値を設定することによって、タイヤ空気圧低下検出を荷重に応じて正確に行なうことができる。実施の形態２の例でいえば、普通乗用車（日産セドリック）において、１輪が２５％減圧した状態では、１名乗車と５名乗車のいずれの場合においても減圧と判定せず、１輪が３０％減圧した状態では１名乗車と５名乗車のいずれの場合においても減圧と判定することができる。したがって、本発明の荷重配分判定方法の結果を利用して、荷重配分状態に応じたタイヤ減圧判定しきい値を設定することによって、異なる荷重配分状態であっても同じ減圧判定条件で、運転者に誤りなくタイヤ減圧の危険を知らせることができる。

なお、前記実施の形態１および２においては、例として小型乗用車（トヨタカローラ）および普通乗用車（日産セドリック）について述べたが、本発明の荷重配分判定方法は、小型乗用車または普通乗用車に限定されるものではなく、軽自動車、３輪車両、ミニバン、ワゴン、トラック、バスなど中空タイヤを備える車両に適用することができる。

また、本実施の形態では、２輪の回転速度として４輪車両の前輪２輪の回転速度の平均と後輪２輪の回転速度の平均、左側２輪の前輪の回転速度と後輪の回転速度、および右側２輪の前輪の回転速度と後輪の回転速度を例にして荷重配分判定を説明したが、その他の任意の２輪の回転速度の比較によって、対象となる２輪の荷重配分を判定することができる。たとえば、左側２輪の回転速度の平均と右側２輪の回転速度の平均を比較することによって、車両の左右の荷重配分を判定することができる。また、前輪（後輪）が１輪の３輪車両においては、前輪（後輪）の回転速度と後輪（前輪）２輪の回転速度の平均を比較することによって、車両の前後の荷重配分を判定することができる。

さらに、後輪が４輪の６輪車両においては、２輪の回転速度として、前輪２輪の回転速度の平均と後輪４輪の回転速度の平均、または左側３輪の回転速度の平均と右側３輪の回転速度の平均とすることができ、車両の前後の荷重配分、または車両の左右の荷重配分を判定することができる。さらにまた、セミトレーラー用トラクタとセミトレーラの組合せによる６輪車両の場合では、２輪の回転速度として、セミトレーラ用トラクタの４輪の回転速度の平均とセミトレーラの２輪の回転速度の平均、セミトレーラ用トラクタの前輪２輪の回転速度の平均と後輪２輪の回転速度の平均、セミトレーラ用トラクタの前輪２輪の回転速度の平均とセミトレーラの２輪の回転速度の平均、またはセミトレーラ用トラクタの後輪２輪の回転速度の平均とセミトレーラの２輪の回転速度の平均とすることができ、セミトレーラ用トラクタとセミトレーラの２輪にかかる荷重配分、または車軸ごとの荷重配分を判定することができる。

本明細書では、２輪の回転速度として全ての組合せを尽くすことはできないが、前記の例にならって２輪の回転速度の組合せを設定して、本発明の方法を適用することによって、その２輪の組合せの荷重配分を判定することができる。

１制動検出装置
２車輪速検出装置
３入力装置
４ＣＰＵ
５メモリ
６出力装置
７減圧警報表示装置
８車両駆動制御装置
１０タイヤ空気圧低下検出装置

Claims

車両に装着された車輪の回転速度をもとに車両の荷重配分を判定する方法であって、前記車輪の回転速度を検出するステップ、前記車両が制動中かどうかを判定するステップ、および車両が制動中である場合に前記車輪のうちの２輪の回転速度比較値と、所定の荷重における前記２輪の回転速度比較値とを比べて、制動中の２輪の回転速度比が荷重配分と相関関係にあることを利用する補完法により、車両の荷重配分を判定するステップを有することを特徴とする車両の荷重配分判定方法。
車両に装着された車輪の回転速度をもとに車両の荷重配分を判定する荷重配分判定装置であって、前記車輪の回転速度を検出する手段、および前記車両が制動中かどうかを判定する手段と、車両が制動中である場合に前記車輪のうちの２輪の回転速度比較値と、所定の荷重における前記２輪の回転速度比較値とを比べて、制動中の２輪の回転速度比が荷重配分と相関関係にあることを利用する補完法により、車両の荷重配分を判定する手段とを有する車両の荷重配分判定装置。
車両の荷重配分を判定するためにコンピュータを、前記車両に装着された車輪の回転速度を検出する手段と、該車両が制動中かどうかを検出する手段と、車両が制動中である場合に前記車輪のうちの２輪の回転速度比較値と、所定の荷重における前記２輪の回転速度比較値とを比べて、制動中の２輪の回転速度比が荷重配分と相関関係にあることを利用する補完法により、車両の荷重配分を判定する手段として機能させる車両の荷重配分判定プログラム。
請求項１記載の車両の荷重配分判定方法を用いて、荷重配分判定結果に応じてタイヤ空気圧低下を検出するしきい値を変更するタイヤ空気圧低下検出方法。
請求項１記載の車両の荷重配分判定方法を用いて、荷重配分判定結果に応じてタイヤ空気圧低下を検出するしきい値を変更するタイヤ空気圧低下検出装置。