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JP6425881B2 - Abnormal condition detection device for automobile tire - Google Patents

Abnormal condition detection device for automobile tire Download PDF

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JP6425881B2
JP6425881B2 JP2013241126A JP2013241126A JP6425881B2 JP 6425881 B2 JP6425881 B2 JP 6425881B2 JP 2013241126 A JP2013241126 A JP 2013241126A JP 2013241126 A JP2013241126 A JP 2013241126A JP 6425881 B2 JP6425881 B2 JP 6425881B2
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Description

この発明は、自動車のタイヤにおける異物噛み込みやブロックの欠け、フラットスポットの発生などの異常を検知し、安全性に関する警告を可能にする、自動車用タイヤの異常状態検出装置に関する。   The present invention relates to an abnormal condition detection apparatus for an automobile tire, which detects an abnormality such as a foreign object biting in a tire of a car, a chipping of a block, or the occurrence of a flat spot and enables a warning regarding safety.

特許文献１には、回転体の物理量（振動、音、回転数、歪、変位）を計測し、１つの適応デジタルフィルタが１つの回転次数成分を解析することで、時間遅れやメモリ量を増大することなく検出精度を向上することができる回転体の異常検出装置が提示されている。 特許文献２には、磁気ロータの見かけの回転速度変動の発生間隔時間とその回転速度の積に基づいて、特定位置における見かけの回転速度変動を判定することで、磁気ロータの異常状態や悪路状態を検出できる磁気式回転検出装置を用いた車両制御装置が提示されている。
特許文献３には、タイヤに取り付けたセンサから発生した波形を解析することで、車両に関連する様々なパラメータを得るための方法が提示されている。 Patent Document 1 measures physical quantities (vibration, sound, rotation number, strain, displacement) of a rotating body, and one adaptive digital filter analyzes one rotation order component to increase time delay and memory amount. An abnormality detection device for a rotating body that can improve detection accuracy without having to do so is presented. In Patent Document 2, the abnormal state of the magnetic rotor or the rough road is determined by determining the apparent rotational speed fluctuation at a specific position based on the product of the generation interval time of the apparent rotational speed fluctuation of the magnetic rotor and its rotational speed. A vehicle control device using a magnetic rotation detection device capable of detecting a state is presented.
Patent Document 3 presents a method for obtaining various parameters related to a vehicle by analyzing a waveform generated from a sensor attached to a tire.

特許文献４には、自動車の車輪用軸受に回転検出装置を取り付け、信号を逓倍する機能を設けた高分解能回転検出装置が提示されている。
特許文献５には、自動車の車輪用軸受に回転検出装置を取り付けた、絶対角検出を可能とした回転検出装置が提示されている。
特許文献６には、タイヤの回転センサ信号からスリップ率等を推定する方法が提示されており、数回転にわたるタイヤの回転信号から回転同期成分を平均化して検出する方法も提示されている。 Patent Document 4 discloses a high resolution rotation detection device provided with a rotation detection device mounted on a wheel bearing of a car and provided with a function of multiplying a signal.
Patent Document 5 presents a rotation detection device capable of detecting an absolute angle in which a rotation detection device is attached to a wheel bearing of an automobile.
Patent Document 6 proposes a method of estimating a slip ratio or the like from a rotation sensor signal of a tire, and also shows a method of averaging and detecting a rotation synchronization component from a rotation signal of a tire over several revolutions.

特開２００７−１３９６９７号公報JP 2007-139697 A 特開２００８−１７４２３５号公報JP, 2008-174235, A 特開２０１２−１６２２５９号公報JP 2012-162259 A 特開２０１１−００２３５７号公報JP, 2011-002357, A 特開２００８−２３２４２６号公報JP, 2008-232426, A 特開２００６−１２６１６４号公報JP, 2006-126164, A

タイヤに異物が噛み込んだり、傷やフラットスポットが生じた状態で走行すると、タイヤの性能低下を引き起こしたり、パンクの発生など、危険性が高くなる。これらを予防するためには、走行前にタイヤに異物の噛み込みや傷、フラットスポットなどの異常がないか確認する必要がある。
しかしながら、タイヤの状態を目視点検する場合、一般ユーザには状態を判別し難い場合もあり、定期的に点検しないと見逃してしまう恐れがある。また、走行中に発生した釘や石の噛み込みやパンクなどは、運転者が気づかない場合も多く、交通事故に繋がる恐れもある。 When the vehicle is driven in a state where foreign matter bites into the tire, or a scratch or a flat spot occurs, the danger of causing the performance of the tire to deteriorate or the occurrence of a puncture becomes high. In order to prevent these problems, it is necessary to confirm whether there is an abnormality such as biting of a foreign matter, a scratch, or a flat spot on the tire before traveling.
However, when visually inspecting the condition of the tire, it may be difficult for a general user to determine the condition, and there is a risk that the user may miss it if not regularly checked. Also, nails and stone bites and punctures that occur during driving are often not noticed by the driver, which may lead to traffic accidents.

そのため、タイヤの異常状態を走行中に検出できる異常状態検出装置が望まれる。特許文献３には、前述のように、タイヤに取り付けたセンサから発生した波形を解析することで、車両に関連する様々なパラメータを得るための方法が提示されている。しかし、タイヤに取り付けられる特殊なセンサが必要となり、コスト高になる。   Therefore, an abnormal state detection device capable of detecting an abnormal state of a tire while traveling is desired. As described above, Patent Document 3 presents a method for obtaining various parameters related to a vehicle by analyzing a waveform generated from a sensor attached to a tire. However, a special sensor attached to the tire is required, which increases the cost.

このため、特殊なセンサを設けることなく、それほど大きくコストが増加することなしにタイヤが異常状態にあることを検出し、運転者に知らせることを可能にして、不安全な状態での走行による事故を未然に防ぐことが望まれている。特に、給油を必要としない電動車両などでは、サービスマンによるタイヤの状況確認機会も少なくなることから、異常状態を検知して運転者に注意を促すことが望まれる。   For this reason, it is possible to detect that the tire is in an abnormal state and to notify the driver without a large increase in cost without providing a special sensor, and an accident due to traveling in an unsafe state It is desirable to prevent In particular, in the case of an electric vehicle that does not require refueling, since there are less opportunities for service personnel to check the condition of the tire, it is desirable to detect an abnormal condition and alert the driver.

特許文献２には、磁気ロータの異常状態や悪路状態を検出する技術につき記載されており、特許文献６にはスリップ率を推定する方法が提示されている。しかし、走行中のタイヤの異常検出についての提示はない。他の特許文献１，４，５は、いずれも回転検出についての技術であり、走行中のタイヤの異常検出についての提示はない。   Patent Document 2 describes a technique for detecting an abnormal state or a rough road state of a magnetic rotor, and Patent Document 6 presents a method for estimating a slip ratio. However, there is no indication about abnormality detection of a running tire. The other patent documents 1, 4 and 5 are all techniques for detecting the rotation, and there is no indication about detecting the abnormality of the running tire.

この発明の目的は、タイヤの異常状態を走行中に検出できてタイヤ異常の確実な検出、運転者への認知、安全確認の促し、予防安全が実現でき、かつ特殊なセンサを設ける必要がなくて、大幅にコストアップすることなく、車両に実装することができる自動車用タイヤの異常状態検出装置を提供することである。   The object of the present invention is to detect an abnormal condition of a tire while traveling, to reliably detect a tire abnormality, to recognize a driver, to prompt safety confirmation, to realize preventive safety, and to eliminate the need to provide a special sensor It is an object of the present invention to provide an abnormal condition detection device for an automobile tire that can be mounted on a vehicle without significantly increasing the cost.

この発明の自動車用タイヤの異常状態検出装置は、車輪１の回転を検出する回転センサ２と、この回転センサ２の検出した回転信号から回転に同期した回転速度の変動を抽出し、この回転速度の変動から複数回転に渡る回転に同期した回転速度変動パターンを抽出する信号処理ユニット３と、この抽出した回転速度変動パターンと設定された基準となる回転速度変動パターンとの差分を求め、この求めた差分から前記車輪１のタイヤ１ａの異常状態を推定しその推定した異常情報を出力する異常状態判断ユニット４とを備え、
前記信号処理ユニット３は、初期状態の回転速度変動パターンを前記基準となる回転速度変動パターンとして記憶する基準速度パターン記憶部７を有していて、この基準速度パターン記憶部７は、前記基準となる回転速度変動パターンを更新する機能を有しており、
前記信号処理ユニット３は、前記回転センサ２の検出した回転信号につき、この回転センサ２の回転信号に重畳する製造上のばらつき程度の微小な誤差成分を補正する誤差補正部８を有し、前記回転に同期した回転速度の変動の抽出を、前記誤差成分が補正された回転信号を用いて行う。 The abnormal state detection device for an automobile tire according to the present invention extracts the fluctuation of the rotational speed synchronized with the rotation from the rotation sensor 2 which detects the rotation of the wheel 1 and the rotation signal detected by the rotation sensor 2 The signal processing unit 3 for extracting the rotational speed fluctuation pattern synchronized with the rotation over a plurality of rotations from the fluctuation of the motor, and the difference between the extracted rotational speed fluctuation pattern and the set reference rotational speed fluctuation pattern difference from the estimated abnormal state of the tires 1a of the wheel 1 e Bei the abnormal state determination unit 4 and outputs the estimated abnormality information,
The signal processing unit 3 has a reference speed pattern storage unit 7 that stores the rotational speed fluctuation pattern in the initial state as the reference rotational speed fluctuation pattern, and the reference speed pattern storage unit 7 uses the reference speed pattern storage unit 7 as the reference. Function to update the rotational speed fluctuation pattern
Before SL signal processing unit 3, the detected rotation signal of the rotation sensor 2 per has an error correcting unit 8 for correcting the minute error component of about manufacturing variations superimposed on the rotation signal of the rotation sensor 2, Extraction of the fluctuation of the rotational speed synchronized with the rotation is performed using the rotation signal with the error component corrected.

前記回転センサ２は、車輪用軸受３０またはドライブシャフト等に設置され、車輪１の回転を検出する。前記信号処理ユニット３は、前記回転センサ２で検出された回転信号を用い、回転に同期した回転速度の変動を抽出する。前記信号処理ユニット３は、さらに、入力された回転信号を用いて、走行中のタイヤの回転速度を測定するようにしても良い。
信号処理においては、前記回転速度の変動から複数回転に渡る回転に同期した速度変動パターンを抽出する。１回転分のみの回転速度の変動には路面の凹凸などによる影響があるが、ある程度の回転回数にわたる期間の回転信号を収集し、平均化または積算処理等をすることで、路面の凹凸などによる影響が排除された特定の回転速度変動パターンが抽出される。また、信号処理においては、ノイズ成分やセンサ誤差成分を抑制するために、例えばローパスフィルタやハイパスフィルタ等によってフィルタ処理し、回転速度データからタイヤの回転に同期した変動に起因する成分を抽出する。
異常状態判断ユニット４は、信号処理ユニット３で抽出した回転速度変動パターンと設定された基準となる回転速度変動パターンとの差分を求め、この求めた差分、例えば差分の特徴から前記車輪１のタイヤ１ａの異常状態を推定し、その推定した異常情報を出力する。
タイヤ１ａに異物の噛み込みや傷、フラットスポット等による変形や摩耗が生じると、異常発生部位の路面との接地面の形状が変化するため回転速度変動のパターンが変化する。この変化は、前記信号処理ユニット３で抽出した回転速度変動パターンと設定された基準となる回転速度変動パターンとの差分として現れる。そのため、この差分を求めることで、この差分の特徴からタイヤ１ａの異常状態を検出することができる。 The rotation sensor 2 is installed on the wheel bearing 30 or the drive shaft, and detects the rotation of the wheel 1. The signal processing unit 3 uses the rotation signal detected by the rotation sensor 2 to extract the fluctuation of the rotation speed synchronized with the rotation. The signal processing unit 3 may further measure the rotational speed of the running tire by using the input rotation signal.
In signal processing, a speed fluctuation pattern synchronized with rotation over a plurality of rotations is extracted from the fluctuation of the rotation speed. Fluctuations in the rotational speed of only one revolution are affected by irregularities on the road surface, etc., but by collecting rotation signals for a period over a certain number of revolutions and averaging or integrating, etc. A specific rotational speed fluctuation pattern whose influence is eliminated is extracted. Further, in signal processing, in order to suppress noise components and sensor error components, for example, filter processing is performed using a low pass filter, high pass filter or the like, and components resulting from fluctuations synchronized with tire rotation are extracted from rotational speed data.
The abnormal state determination unit 4 calculates the difference between the rotational speed fluctuation pattern extracted by the signal processing unit 3 and the set reference rotational speed fluctuation pattern, and the tire of the wheel 1 is obtained from the characteristic of the calculated difference, for example, the difference. The abnormal state of 1a is estimated, and the estimated abnormal information is output.
When a foreign object bites in the tire 1a, deformation or wear occurs due to a scratch, a flat spot or the like, the shape of the contact surface with the road surface where the abnormality has occurred changes the pattern of rotational speed fluctuation. This change appears as a difference between the rotational speed fluctuation pattern extracted by the signal processing unit 3 and the reference rotational speed fluctuation pattern. Therefore, by obtaining this difference, an abnormal state of the tire 1a can be detected from the feature of this difference.

このように、タイヤ１ａの異常状態を、走行中に回転センサ２の情報から検出することができるため、特殊なセンサを設ける必要がない。そのため、大幅にコストアップすることなく、車両に実装することができる。
従来は目視による点検のため見逃す可能性があったが、車両のセンサによって検出するため、適切な警告を発信して安全確認を促し、予防安全を実現できる。タイヤ１ａに異常が生じた状態で運転していることを気づかない場合であっても、検出信号によって車両が警告を発信できるため、走行速度を落とし急ハンドルを避けるなどの運転操作を促すことが可能になり、交通事故を防止することができる。また、タイヤ１ａに深刻な異常が発生した場合、自動的に車両の速度を落とすか、または停止させる制御を施すことで、交通事故を防止することができる。 As described above, since the abnormal state of the tire 1a can be detected from the information of the rotation sensor 2 while traveling, it is not necessary to provide a special sensor. Therefore, it can mount in a vehicle, without raising a cost sharply.
In the past, there was a possibility of missing due to visual inspection, but because it is detected by the sensor of the vehicle, appropriate warning can be issued to prompt safety confirmation, and preventive safety can be realized. Even if you are not aware that you are driving with the tire 1a in an abnormal state, the vehicle can issue a warning according to the detection signal, so you can accelerate the driving operation such as reducing the traveling speed and avoiding sudden steering. It is possible to prevent traffic accidents. In addition, when a serious abnormality occurs in the tire 1a, a traffic accident can be prevented by automatically lowering the speed of the vehicle or performing control to stop the vehicle.

この発明において、前記信号処理ユニット３は、前記回転に同期した回転速度変動パターンを抽出するにつき、前記回転センサ２の複数回転にわたる回転信号データを、回転に同期させた平均化処理または積算処理によって行うようにしても良い。
回転同期成分を積算もしくは平均化して抽出することにより、ごくわずかな回転変動パターンを検出できるため、異常状態が発生した初期の状態で兆候をとらえ、状況が進展する前に異常を検知して通知できる可能性が高くなる。 In the present invention, when the signal processing unit 3 extracts the rotational speed fluctuation pattern synchronized with the rotation, the rotation signal data over a plurality of rotations of the rotation sensor 2 is averaged or accumulated in synchronization with the rotation. You may do so.
By extracting or integrating the rotational synchronization component, it is possible to detect a very slight rotational fluctuation pattern, so that symptoms are caught in the initial state in which an abnormal state occurs, and an abnormality is detected and notified before progress of the situation. There is a high possibility of doing it.

この発明において、前記信号処理ユニット３は、前記回転に同期した回転速度の抽出の処理を、一つ以上設定された走行速度範囲にある状態のときに選択的に行うようにしても良い。
この場合に、前記信号処理ユニット３は、前記抽出の処理を複数の走行速度範囲について行い、前記異常状態判断ユニット４は、前記信号処理ユニット３が前記抽出の処理を行うそれぞれの速度範囲のデータについて、それぞれ異常状態の推定処理を行い、これら複数の推定処理の結果から異常状態を総合判断するようにしても良い。これにより異常判断の精度、信頼性の向上が得られる。 In the present invention, the signal processing unit 3 may selectively perform the process of extracting the rotational speed synchronized with the rotation when one or more traveling speed ranges are set.
In this case, the signal processing unit 3 performs the extraction process for a plurality of traveling speed ranges, and the abnormal state determination unit 4 determines data of the respective speed ranges where the signal processing unit 3 performs the extraction process. For each of the above, the estimation process of the abnormal state may be performed, and the abnormal state may be comprehensively judged from the result of the plurality of estimation processes. This can improve the accuracy and reliability of the abnormality determination.

この発明において、前記異常状態判断ユニット４は、前記基準となる回転速度変動パターンと検出した回転速度変動パターンとの差分より得られるパターンのピーク値が、あらかじめ設定したしきい値を超えることによって異常状態を判断する構成であっても良い。
しきい値で判断することで、容易に異常状態の判断が行える。
前記ピーク値を前記しきい値と比較して異常状態を判断する場合、タイヤ交換した場合と異常がある場合とで区別が付かない恐れがある。しかし、しきい値を超えるピークの数が１回転中に１〜数個であるときに限定することで、設定された上限個数を超える場合は、タイヤ１ａが交換された、又は、パンク等の異常が想定されるとして、警告を出力することができる。 In the present invention, the abnormal state determination unit 4 determines that the peak value of the pattern obtained from the difference between the reference rotational speed fluctuation pattern and the detected rotational speed fluctuation pattern exceeds the preset threshold value. It may be configured to determine the state.
By judging by the threshold value, it is possible to easily judge the abnormal state.
In the case where the peak value is compared with the threshold value to determine an abnormal state, there is a possibility that distinction can not be made between the case where the tire is replaced and the case where there is an abnormality. However, if the number of peaks exceeding the threshold value is limited to one or more during one rotation, and if the set upper limit number is exceeded, the tire 1a is replaced or a puncture etc. A warning can be output on the assumption that an abnormality is assumed.

この発明において、前記異常状態判断ユニット４は、前記基準となる回転速度変動パターンと検出した回転速度変動パターンとの差分より得られるパターンの絶対値の積算値、又は２乗の積算値が、あらかじめ設定した値を超えることによって異常状態を判断するようにしても良い。これにより正確な判断が行える。   In the present invention, in the abnormal state determination unit 4, the integrated value of the absolute value of the pattern obtained from the difference between the reference rotational speed fluctuation pattern and the detected rotational speed fluctuation pattern or the integrated value of the squares is in advance. An abnormal state may be determined by exceeding the set value. This makes an accurate determination.

この発明において、前記回転センサ２は、零相を備えた回転センサまたは絶対角検出機能を備えた回転センサで構成し、前記異常状態判断ユニット４は、検出した前記回転速度変動パターンの位相を合わせた状態で、前記基準となる回転速度変動パターンとの差分を求め、この差分の大きさから前記車輪のタイヤの異常状態を推定するようにしても良い。位相を合わせて差分を求めることで、その差分の大きさからタイヤの異常状態を容易にかつ精度良く推定できる。
回転センサ２は、車輪用軸受３０およびドライブシャフトのいずれに設けられていても良いが、車輪用軸受３０に組み込まれている場合、検出誤差が小さくなり、僅かな回転速度変動も検出することができる。そのため、運転者が感知できないようなタイヤ１ａの異常状態を精度よく検出することができる。 In the present invention, the rotation sensor 2 is configured of a rotation sensor having a zero phase or a rotation sensor having an absolute angle detection function, and the abnormal state determination unit 4 matches the phase of the detected rotation speed fluctuation pattern. In this state, the difference with the reference rotational speed fluctuation pattern may be obtained, and the abnormal state of the tire of the wheel may be estimated from the size of the difference. By obtaining the difference by combining the phases, the abnormal state of the tire can be easily and accurately estimated from the magnitude of the difference.
The rotation sensor 2 may be provided on either the wheel bearing 30 or the drive shaft, but when incorporated in the wheel bearing 30, the detection error is reduced and a slight rotational speed fluctuation may also be detected. it can. Therefore, an abnormal state of the tire 1a which can not be sensed by the driver can be detected with high accuracy.

検出対象とする回転速度変動パターンを精度よく検出するために、車輪１に対して搭載される回転センサ２には十分な検出精度と、十分な空間分解能を備えたものを使用することが望まれる。
この発明において、前記回転センサ２が磁気センサと磁気エンコーダもしくはパルサギヤで構成され、回転による磁気強度の変動をアナログ信号で出力する構成であっても良い。
回転に伴って出力されるアナログ信号を分析すれば、信号に含まれている波形の歪みなどから回転速度の変動を抽出できるため、パルス出力の場合と同様の処理が可能である。 In order to detect the rotational speed fluctuation pattern to be detected with high accuracy, it is desirable that the rotation sensor 2 mounted on the wheel 1 use one with sufficient detection accuracy and sufficient spatial resolution. .
In the present invention, the rotation sensor 2 may be configured by a magnetic sensor and a magnetic encoder or a pulsar gear, and may output a variation in magnetic intensity due to rotation as an analog signal.
By analyzing an analog signal output with rotation, it is possible to extract the fluctuation of the rotational speed from the distortion of the waveform included in the signal, etc. Therefore, the same processing as in the case of pulse output is possible.

また、前記回転センサ２が磁気センサと磁気エンコーダもしくはパルサギヤで構成され、前記磁気センサの検出信号を逓倍した回転パルスを出力する逓倍回路を備えたものであっても良い。
磁気センサと磁気エンコーダもしくはパルサギヤで構成される回転センサは、温度変化や汚れ等の劣悪な環境に強い。その反面、光学式の回転センサに比べて分解能が低いが、逓倍回路を備えることで分解能を高めることができる。前記回転センサが、逓倍回路を備えたものであるなど、高分解能な回転センサ２であることで、低速走行状態における回転変動成分を、高い分解能で検出できるため、異常状態の検知感度が高くなる。 Further, the rotation sensor 2 may be configured by a magnetic sensor and a magnetic encoder or a pulsar gear, and may include a multiplication circuit that outputs a rotation pulse obtained by multiplying a detection signal of the magnetic sensor.
A rotation sensor composed of a magnetic sensor and a magnetic encoder or a pulsar gear is resistant to adverse environments such as temperature changes and dirt. On the other hand, although the resolution is lower than that of the optical rotation sensor, the resolution can be enhanced by providing a multiplying circuit. Since the rotation sensor is a high resolution rotation sensor 2 such as one provided with a multiplying circuit, it is possible to detect a rotational fluctuation component in a low speed traveling state with a high resolution, so that the detection sensitivity of an abnormal state becomes high. .

この発明において、前記異常状態判断ユニット４が出力した異常情報に基づいて、運転者への警告または車両の制御状態を変更する異常推定結果利用手段１７を設けても良い。異常推定結果利用手段１７は、例えば異常状態判断ユニット４に対して上位となる車両のコンピュータに設ける。異常推定結果利用手段１７は、具体的には、例えば次のいずれかの機能を持つものとされる。   In the present invention, an abnormality estimation result utilization means 17 may be provided which warns the driver or changes the control state of the vehicle based on the abnormality information output from the abnormality state determination unit 4. The abnormality estimation result utilization means 17 is provided, for example, in a computer of a vehicle which is an upper level with respect to the abnormality determination unit 4. Specifically, the abnormality estimation result utilization means 17 has, for example, one of the following functions.

前記異常推定結果利用手段１７は、前記異常状態判断ユニット４が出力した異常情報に基づいて、運転席の警告報知手段に表示させる機能を有するようにしても良い。この場合に、検出した異常情報に基づいて、タイヤ１ａの異常状態がどの車輪１で発生しているかを知らせる構成とすることが望ましい。   The abnormality estimation result utilization unit 17 may have a function of causing the warning notification unit of the driver's seat to display the abnormality information based on the abnormality information output from the abnormality condition determination unit 4. In this case, it is desirable to indicate which wheel 1 the abnormal state of the tire 1a is generated on the basis of the detected abnormality information.

前記異常推定結果利用手段１７は、前記異常状態判断ユニット４が出力した異常情報に基づいて、車両を設定速度まで減速させる機能、または車両制御コンピュータの制御パラメータを変更し、タイヤ１ａの能力を考慮した安全制御を行う機能を有するようにしても良い。タイヤ１ａの異常情報に基づいて車両を設定速度まで減速させる制御、例えば停止させる制御を自動で行うことで、運転者が気づかないタイヤ１ａの異常時にも安全が得られる。また、タイヤ１ａの能力低下に応じて、車両姿勢制御などの安全制御システム２２ａのパラメータを変更し、タイヤ１ａの能力低下を考慮して安全制御システム２２ａを調整することで、状況に適した安全制御が確実に行える。   The abnormality estimation result utilization means 17 changes the control parameter of the vehicle control computer or the function of decelerating the vehicle to the set speed based on the abnormality information output by the abnormality condition determination unit 4 and takes into consideration the ability of the tire 1a. You may make it have the function to perform the safety control. By automatically performing control to decelerate the vehicle to the set speed, for example, control to stop the vehicle based on the abnormality information of the tire 1a, safety can be obtained even when the abnormality of the tire 1a is not noticed by the driver. In addition, the parameters of the safety control system 22a such as the vehicle attitude control are changed according to the reduction in the capacity of the tire 1a, and the safety control system 22a is adjusted in consideration of the reduction in the capacity of the tire 1a Control can be done securely.

前記異常推定結果利用手段１７は、前記異常状態判断ユニット４が出力した異常情報に基づいて、車両に搭載されたコンピュータが通信回線を通じて異常状態を、車両の点検またはタイヤ１ａの交換が可能な定められた営業所に発信する機能を有するようにしても良い。
このようにタイヤ１ａの異常に対する点検，交換の情報が営業所２０に発信させることで、営業所２０におけるタイヤ１ａの在庫確認等を早期に行い、迅速かつ適切な点検，交換が期待できる。 Based on the abnormality information output from the abnormal state determination unit 4, the abnormality estimation result utilization means 17 determines that the computer mounted on the vehicle can inspect an abnormal state, check the vehicle or replace the tire 1a through the communication line. It may be possible to have a function to make a call to a designated sales office.
In this manner, by transmitting information on inspection and replacement for abnormality of the tire 1a to the sales office 20, inventory confirmation of the tire 1a in the sales office 20 can be performed at an early stage, and quick and appropriate inspection and replacement can be expected.

前記異常推定結果利用手段１７は、車両に設けられた他車両への異常報知手段、例えばハザードランプ等を動作させる機能を有するようにしても良い。   The abnormality estimation result utilization unit 17 may have a function of operating an abnormality notification unit, such as a hazard lamp, to another vehicle provided in the vehicle.

この発明の自動車用タイヤの異常状態検出装置は、車輪の回転を検出する回転センサと、この回転センサの検出した回転信号から回転に同期した回転速度の変動を抽出し、この回転速度の変動から複数回転に渡る回転に同期した回転速度変動パターンを抽出する信号処理ユニットと、この抽出した回転速度変動パターンと設定された基準となる回転速度変動パターンとの差分を求め、この求めた差分から前記車輪のタイヤの異常状態を推定しその推定した異常情報を出力する異常状態判断ユニットとを備え、前記信号処理ユニットは、初期状態の回転速度変動パターンを前記基準となる回転速度変動パターンとして記憶する基準速度パターン記憶部を有していて、この基準速度パターン記憶部は、前記基準となる回転速度変動パターンを更新する機能を有しており、前記信号処理ユニットは、前記回転センサの検出した回転信号につき、この回転センサの回転信号に重畳する製造上のばらつき程度の微小な誤差成分を補正する誤差補正部を有し、前記回転に同期した回転速度の変動の抽出は、前記誤差成分が補正された回転信号を用いて行うため、タイヤの異常状態の走行中の検出が可能となり、運転者への認知、安全確認の促し、予防安全を実現し、かつ特殊なセンサを設ける必要がなくて、大幅にコストアップすることなく、車両に実装することができる。 The abnormal state detection device for an automobile tire according to the present invention extracts the fluctuation of the rotational speed synchronized with the rotation from the rotational sensor that detects the rotation of the wheel, and the rotational signal detected by the rotational sensor, A signal processing unit for extracting a rotational speed fluctuation pattern synchronized with rotation over a plurality of rotations, and a difference between the extracted rotational speed fluctuation pattern and a set reference rotational speed fluctuation pattern are determined, and the calculated difference is e Bei the abnormal state determination unit estimates the abnormal state of the tires of the wheels and outputs the estimated error data, wherein the signal processing unit, stores the rotational speed fluctuation pattern in the initial state as a rotation speed fluctuation pattern serving as the reference The reference speed pattern storage unit updates the rotational speed fluctuation pattern as the reference. That function has, prior SL signal processing unit, the detected rotation signal of the rotation sensor per, error correction unit for correcting a small error component of about manufacturing variations superimposed on the rotation signal of the rotation sensor Since the extraction of the fluctuation of the rotational speed synchronized with the rotation is performed using the rotation signal in which the error component is corrected, detection of the abnormal state of the tire during traveling becomes possible, and recognition of the driver is realized. This can be implemented in vehicles without prompting for safety confirmation, achieving preventive safety, and without the need to provide special sensors, and without significantly increasing the cost.

この発明の一実施形態に係る自動車用タイヤの異常状態検出装置の概念構成を示すブロック図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a block diagram which shows the conceptual structure of the abnormal state detection apparatus of the tire for motor vehicles which concerns on one Embodiment of this invention. 同異常状態検出装置の信号処理ユニットの概念構成のブロック図である。It is a block diagram of a conceptual structure of the signal processing unit of the same abnormal condition detection apparatus. 同異常状態検出装置の異常状態判断ユニットの概念構成のブロック図である。It is a block diagram of a conceptual structure of the abnormal condition determination unit of the same abnormal condition detection apparatus. 同異常状態検出装置の利用形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the utilization form of the same abnormal condition detection apparatus. 複数回転にわたる回転に同期した回転速度変動パターンの作成方法の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the production method of the rotational speed fluctuation pattern synchronized with the rotation over several rotations. 複数回転にわたる回転に同期した回転速度変動パターンの作成方法の一例を波形により示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the production method of the rotational speed fluctuation pattern synchronized with the rotation over several rotations by a waveform. 異常状態の回転速度変動パターン例の説明図である。It is explanatory drawing of the rotational speed fluctuation pattern example of an abnormal state. 同異常状態検出装置の信号処理ユニットによる回転速度変動パターンの検出方法の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the detection method of the rotational speed fluctuation pattern by the signal processing unit of the abnormal condition detection apparatus. テープ付着による回転変動データの違いを示すグラフである。It is a graph which shows the difference in rotation fluctuation data by tape adhesion. ネジ有無による回転変動データの違いを示すグラフである。It is a graph which shows the difference in rotation variation data by screw existence. 回転変動の速度依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the speed dependency of rotation fluctuation. 同異常状態検出装置で用いる回転センサを装備した車輪用軸受の一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the bearing for wheels equipped with the rotation sensor used with the same abnormal state detection apparatus. 同車輪用軸受をインボードから見た図である。It is the figure which looked at the bearing for the same wheels from inboard. 同異常状態検出装置で用いる回転センサを装備した車輪用軸受の他の例の断面図である。It is sectional drawing of the other example of the bearing for wheels equipped with the rotation sensor used with the same abnormal state detection apparatus. 同車輪用軸受をインボードから見た図である。It is the figure which looked at the bearing for the same wheels from inboard. 同異常状態検出装置で用いる回転センサを装備した車輪用軸受のさらに他の例の断面図である。It is sectional drawing of the further another example of the bearing for wheels equipped with the rotation sensor used with the same abnormal state detection apparatus. 同車輪用軸受をインボードから見た図である。It is the figure which looked at the bearing for the same wheels from inboard. 同異常状態検出装置が用いる回転センサの一例を示す断面図および斜視図である。It is sectional drawing and a perspective view which show an example of the rotation sensor which the same abnormal condition detection apparatus uses. 同異常状態検出装置が用いる回転センサの他の例を示す断面図および斜視図である。It is sectional drawing and the perspective view which show the other example of the rotation sensor which the same abnormal condition detection apparatus uses. 回転センサにおける逓倍回路の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the multiplying circuit in a rotation sensor. 同逓倍回路を用いる磁気センサの説明図である。It is an explanatory view of a magnetic sensor using the same multiplication circuit. 同回転センサとして用いる絶対角回転センサの例を示す構成説明図である。It is structure explanatory drawing which shows the example of the absolute angle rotation sensor used as the same rotation sensor. 同回転センサの磁極配列および検出信号の説明図である。It is explanatory drawing of the magnetic pole arrangement | sequence of the same rotation sensor, and a detection signal. 同回転センサの磁極配列および検出信号の処理例の説明図である。It is explanatory drawing of the magnetic pole arrangement | sequence of the same rotation sensor, and the processing example of a detection signal.

この発明の第１の実施形態を図面と共に説明する。図１に示すように、この自動車用タイヤの異常状態検出装置は、異常の検知対象となるタイヤ１ａを有する車輪１の回転速度を検出する回転センサ２を、車輪用軸受もしくはドライブシャフト外輪等に設置し、出力される回転信号を処理するための信号処理ユニット３を設ける。この信号処理ユニット３の出力を用いてタイヤ１ａの異常を検知する異常状態判断ユニット４を設ける。信号処理ユニット３と異常状態判断ユニット４とで、異常状態検出装置本体５が構成される。異常状態検出装置本体５は、独立したＥＣＵとしても良く、また車両全体の制御を行うＥＣＵの一部として設けても良い。回転センサ２は、換言すれば車輪速センサである。図１２〜図１７に回転センサ付きの車輪用軸受を例示するが、これについては後に説明する。   A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the abnormal state detecting device for an automobile tire comprises a rotation sensor 2 for detecting the rotational speed of a wheel 1 having a tire 1a to be detected as an abnormality, such as a wheel bearing or a drive shaft outer ring. A signal processing unit 3 is provided for processing and processing the rotation signal to be installed and output. An abnormal state determination unit 4 is provided which detects an abnormality of the tire 1a using the output of the signal processing unit 3. The signal processing unit 3 and the abnormal state determination unit 4 constitute an abnormal state detection device main body 5. The abnormal state detection device main body 5 may be an independent ECU, or may be provided as part of an ECU that controls the entire vehicle. The rotation sensor 2 is, in other words, a wheel speed sensor. 12 to 17 illustrate wheel bearings with rotation sensors, which will be described later.

図２に信号処理ユニット３の概念構成を示す。信号処理ユニット３では、回転センサ２が検出した回転信号を用いて走行中の車輪１の回転速度を回転速度判別部５ａで測定し、車輪１の回転に同期した回転速度の変動、つまり１回転毎の回転速度変動パターンを、回転変動パターン抽出部６で抽出する。
ここで、回転センサ２に用いられる磁気エンコーダなどの検出ターゲットには、製造上のばらつきなどによるピッチ誤差が含まれている。そのため、初期状態の正常な状態の回転速度変動パターンを基準の速度パターンＰ０として、基準速度パターン記憶部７に記憶しておき、回転センサ２の回転信号に重畳する微小な誤差成分を、誤差補正部８で補正する構成としている。 FIG. 2 shows a conceptual configuration of the signal processing unit 3. In the signal processing unit 3, the rotational speed of the running wheel 1 is measured by the rotational speed determination unit 5 a using the rotational signal detected by the rotational sensor 2, and the fluctuation of the rotational speed synchronized with the rotation of the wheel 1, that is, one rotation The rotational fluctuation pattern extraction unit 6 extracts each rotational speed fluctuation pattern.
Here, a detection target such as a magnetic encoder used for the rotation sensor 2 includes a pitch error due to a manufacturing variation or the like. Therefore, the rotational speed fluctuation pattern in the normal state in the initial state is stored in the reference speed pattern storage unit 7 as the reference speed pattern P0, and the small error component superimposed on the rotation signal of the rotation sensor 2 is corrected for error. The configuration is such that correction is performed by the unit 8.

回転変動パターン抽出部６による信号処理においては、ノイズ成分やセンサ誤差成分を抑制するために、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）やハイパスフィルタ（ＨＰＦ）（いずれも図示せず）によってフィルタ処理し、回転信号からタイヤ１ａの形状やトレッドパターンに起因する速度変動成分を抽出する。また、路面の凹凸による影響を排除するために、ある程度の回転回数にわたる期間の回転信号を処理して、特定の回転速度変動パターンを抽出する。例えば、数回転にわたる車輪１の回転信号から回転同期成分を平均化して検出する。抽出処理に平均化処理や積算処理を適用することで、効果的に車輪１の回転に同期しないランダムな回転変動の影響が排除される。   In the signal processing by the rotation fluctuation pattern extraction unit 6, in order to suppress noise components and sensor error components, filtering processing is performed by a low pass filter (LPF) or a high pass filter (HPF) (neither is shown), and rotation signals are The speed fluctuation component resulting from the shape of the tire 1a and the tread pattern is extracted. Also, in order to eliminate the influence of road surface irregularities, the rotation signal during a certain number of rotations is processed to extract a specific rotation speed fluctuation pattern. For example, the rotational synchronization component is averaged and detected from the rotational signal of the wheel 1 over several revolutions. By applying the averaging process and the integration process to the extraction process, the influence of the random rotation fluctuation not synchronized with the rotation of the wheel 1 is effectively eliminated.

上記平均化処理の具体例を図５，図６と共に説明する。この例は、回転センサ２が、図１８に示すように、磁気エンコーダ２ａと磁気センサ２ｂとで構成され、磁気エンコーダ２ａが、被検出部であるＮ，Ｓの磁極２ａａを交互に有するセンサである場合に適用される。磁気エンコーダ２ａの代わりに検出歯車（図示せず）を用いた場合も、磁気エンコーダ２ａの場合と同様に適用される。回転センサ２については、後に具体的に説明する。   A specific example of the averaging process will be described with reference to FIGS. 5 and 6. In this example, as shown in FIG. 18, the rotation sensor 2 is composed of a magnetic encoder 2a and a magnetic sensor 2b, and the magnetic encoder 2a is a sensor alternately having N and S magnetic poles 2aa which are detection portions. Applies to a case. When a detection gear (not shown) is used instead of the magnetic encoder 2a, the same applies as in the case of the magnetic encoder 2a. The rotation sensor 2 will be specifically described later.

図５において、回転センサ２の出力を、タイヤ１回転を周期として、タイヤ複数回転分の、被検出部（磁極２ａａまたは検出歯車の個々の歯）の通過速度または通過所要時間を回転変動パターン抽出部６の平均化部６ａで平均して、タイヤ特性となる回転速度変動パターンを抽出部６ｂで得る。単純平均をとるだけでなく、過去の値よりも直前の値に重きを置いた加重平均をとれば、常に最新のタイヤの特性を得ることができ、タイヤ特性の経時変化に追従することができる。   In FIG. 5, the output of the rotation sensor 2 is taken as a cycle of one rotation of the tire, and the passage speed or the required passage time of the detection portion (magnetic pole 2aa or individual teeth of the detection gear) for a plurality of rotations of the tire is extracted rotational fluctuation pattern The averaging unit 6a of the unit 6 averages the rotational speed fluctuation patterns as tire characteristics and is obtained by the extracting unit 6b. Not only by taking a simple average, but also taking a weighted average with emphasis on the previous values rather than past values, it is possible to always obtain the latest tire characteristics and follow the changes in tire characteristics over time. .

例えば、図６（Ａ）に示すように、回転センサ２の出力が与えられた場合に、複数回転分の被検出部（磁極２ａａまたは検出歯車の個々の歯）の通過速度または通過所要時間の値を平均すると、図６（Ｂ）に示すタイヤ特性である回転速度変動パターンが得られる。なお、図６において縦軸は個々の被検出部の通過速度または通過所要時間、横軸は時刻（個々の被検出部に対応）またはパルスの位置である。   For example, as shown in FIG. 6A, when the output of the rotation sensor 2 is given, the passing speed or passing time of the detected portion (magnetic pole 2aa or individual teeth of the detection gear) for a plurality of rotations. By averaging the values, a rotational speed fluctuation pattern, which is a tire characteristic shown in FIG. 6 (B), is obtained. In FIG. 6, the vertical axis represents the passing speed or the required passage time of each detection target, and the horizontal axis represents the time (corresponding to each detection target) or the position of a pulse.

異常状態の回転速度変動パターンの例を図７に示す。タイヤ１ａに異物噛み込みや傷、フラットスポットが生じると、タイヤ接地面のパターン形状の変化や、踏込時の抵抗変化などにより、回転速度変動の発生状態が変化し、図７のような回転速度変動パターンが観測される。通常のパターンから突出した誤差が観測されるので、これを図１，図３の異常状態判断ユニット４で検出し異常状態に関する情報を出力する。   An example of the rotational speed fluctuation pattern in the abnormal state is shown in FIG. If foreign matter bites, scratches, or flat spots occur in the tire 1a, the generation state of the rotational speed change changes due to a change in the pattern shape of the tire contact surface, a change in resistance at the time of stepping on, etc. Fluctuation patterns are observed. Since an error protruding from the normal pattern is observed, this is detected by the abnormal state determination unit 4 of FIGS. 1 and 3 to output information on the abnormal state.

図３に異常状態判断ユニット４の概念構成を示す。異常状態判断ユニット４は、信号処理ユニット３で抽出した回転速度変動パターンと、基準パターン記憶部１３に設定された基準となる回転速度変動パターンとの差分を、差分計算部１４で求め、この求めた差分から、異常推定部１１により前記車輪１のタイヤ１ａの異常状態を推定しその推定した異常情報を出力する。
すなわち、図８に示すように、基準となる回転速度変動パターン(Pref)と観測した回転速度変動パターン(Pobs)の差分を差分計算部１４で求め、この差分より得られるパターン(Pdif)につき、１回転中に１〜数回のしきい値を超えるようなズレが発生したときに、異常状態判断ユニット４の異常推定部１１は異常状態が観測されたと判断する。 FIG. 3 shows a conceptual configuration of the abnormal state determination unit 4. The abnormal state determination unit 4 obtains the difference between the rotational speed fluctuation pattern extracted by the signal processing unit 3 and the reference rotational speed fluctuation pattern set in the reference pattern storage unit 13 by the difference calculation unit 14 and obtains this difference. From the difference, the abnormality estimation unit 11 estimates the abnormal state of the tire 1a of the wheel 1 and outputs the estimated abnormality information.
That is, as shown in FIG. 8, the difference between the reference rotational speed fluctuation pattern (Pref) and the observed rotational speed fluctuation pattern (Pobs) is determined by the difference calculation unit 14, and the pattern (Pdif) obtained from this difference is When a deviation that exceeds one to several threshold values occurs during one rotation, the abnormality estimation unit 11 of the abnormal state determination unit 4 determines that an abnormal state is observed.

回転速度変動パターンの検出方法の具体例を説明する。
例えば、回転位相を合わせた状態で走行中の回転速度変動パターン(Pobs)と基準の回転速度変動パターン(Pref)の差分を検出する。このとき、回転位相の判別を容易にするために、前記回転センサ２（図１）として、Ｚ相（ゼロ相）信号を備えた回転角センサを使用してもよいし、絶対角センサを使用してもよい。 A specific example of the method of detecting the rotational speed fluctuation pattern will be described.
For example, the difference between the rotational speed fluctuation pattern (Pobs) during traveling and the reference rotational speed fluctuation pattern (Pref) while the rotational phase is matched is detected. At this time, a rotation angle sensor provided with a Z phase (zero phase) signal may be used as the rotation sensor 2 (FIG. 1) to facilitate the determination of the rotation phase, or an absolute angle sensor may be used. You may

異常状態判断ユニット４は、前記差分より得られたパターン(Pdif)のピーク値が、設定したしきい値より大きくなったときに、異常状態と判断してもよい。また、Σ｜Pdif｜またはΣ(Pdif)2 が設定値より大きくなったときに、異常状態と判断してもよい。 The abnormal state determination unit 4 may determine an abnormal state when the peak value of the pattern (Pdif) obtained from the difference becomes larger than the set threshold value. Also, when Σ | Pdif | or Σ (Pdif) 2 becomes larger than the set value, it may be judged as an abnormal state.

このとき、タイヤ交換した場合と区別がつかないので、一般の異常判断については、差分より得られたパターン(Pdif)のうち、しきい値を超えるピークの数が、１回転中に１〜数個であるときに限定しても良い。設定された上限個数を超える場合は、タイヤが交換されたか、又はパンク等の異常が想定されるとして、一般の異常判断ではなく、タイヤ交換またはパンクを示す特別の異常の判断結果となる警告を、異常推定部１１によって出力する。   At this time, since it is indistinguishable from the case where the tire is replaced, the number of peaks exceeding the threshold among the patterns (Pdif) obtained from the difference is one to one in one revolution for general abnormality judgment. It may be limited when it is one. If the set upper limit number is exceeded, it is assumed that a tire has been replaced or an abnormality such as puncture is assumed, and a warning that results in a judgment of a special abnormality indicating tire replacement or puncture, not a general abnormality judgment. , And output by the abnormality estimation unit 11.

基準となる回転速度変動パターン(Pref)としては、初期の回転速度変動パターンを基準速度パターン記憶部１３〈例えば初期状態メモリ〉に記憶しておいて良く、これにより、回転センサ２の固有の誤差パターンやタイヤ１ａのアンバランスなどの情報も含めた初期状態からの変化分を検出することができ、より検出感度を高めることができる。ただし、車輪１のタイヤ１ａやホイール（図示せず）を交換したときには、基準となる回転速度変動パターン(Pref)が変化するため、精度が劣化することになる。そのため、前記基準速度パターン記憶部１３は、基準とする回転速度変動パターン(Pref)とする初期の回転速度変動パターンを更新する機能を備えてもよい。 As the rotational speed fluctuation pattern (Pref) serving as a reference, an initial rotational speed fluctuation pattern may be stored in reference speed pattern storage unit 13 <for example, initial state memory>. The amount of change from the initial state including information such as the pattern and the imbalance of the tire 1a can be detected, and the detection sensitivity can be further enhanced. However, when the tire 1a of the wheel 1 or the wheel (not shown) is replaced, the rotational speed fluctuation pattern (Pref) as a reference changes, so the accuracy is degraded. Therefore, the reference speed pattern storage unit 13 may have a function of updating an initial rotation speed fluctuation pattern as a reference rotation speed fluctuation pattern (Pref).

検出対象とする特定の回転速度変動パターンを精度よく検出するために、車輪１に対して搭載される回転センサ２には十分な検出精度と、十分な空間分解能を備えたものとするのが望ましい。例えば、少なくとも０．５％の回転速度変動を検出できる精度を備え、１回転あたりのパルス数を４０以上とする。より高い次数の回転変動成分を含む低速回転時に十分なデータを取得するためには、回転センサ２の分解能をさらに高いものにするのが望ましい。タイヤ１ａのブロックサイズなどの構造を考慮すると、接地長２０mm程度の分解能を確保できるように、回転センサ２の１回転あたりの出力パルス数を最低１００以上にするのが望ましい。   In order to detect a specific rotation speed fluctuation pattern to be detected with high accuracy, it is desirable that the rotation sensor 2 mounted on the wheel 1 should have sufficient detection accuracy and sufficient spatial resolution. . For example, the number of pulses per one rotation is set to 40 or more with an accuracy capable of detecting rotational speed fluctuation of at least 0.5%. In order to acquire sufficient data at low speed rotation including higher order rotation fluctuation components, it is desirable to make the resolution of the rotation sensor 2 higher. In consideration of the structure such as the block size of the tire 1a, it is desirable to set the number of output pulses per one rotation of the rotation sensor 2 to at least 100 or more so as to secure resolution of about 20 mm in contact length.

なお、回転センサ２の出力は必ずしもパルス出力である必要はなく、アナログ信号であってもよい。回転に伴って出力されるアナログ信号を分析すれば、信号に含まれている波形の歪みなどから回転速度の変動を抽出できるため、パルス出力の場合と同様の処理が可能である。特に、回転パルスの分解能（逓倍能力）が低い場合には、アナログ信号を積極的に利用することにより、高い分解能での信号処理を実行するのが望ましい。   The output of the rotation sensor 2 does not necessarily have to be a pulse output, and may be an analog signal. By analyzing an analog signal output with rotation, it is possible to extract the fluctuation of the rotational speed from the distortion of the waveform included in the signal, etc. Therefore, the same processing as in the case of the pulse output is possible. In particular, when the resolution (multiplication ability) of the rotational pulse is low, it is desirable to execute signal processing with high resolution by actively using an analog signal.

異常状態を模擬して試験したデータ例につき、図９、図１０と共に説明する。
タイヤトレッド面に異物が付着した場合や、局所的に摩耗が進んだ場合を想定した試験をした。タイヤトレッド面にトレッドを横切るようにして厚さ約０．３mmのビニールテープを貼り付けた状態で、約１５km/hの速度でアスファルト路面を数十メートル走行し、一回転あたり９６０回の分解能で回転速度データを収集した。このとき、ビニールテープ表面では摩擦係数が減少するため、接地面に作用する力が変化して回転変動が発生する。またその大きさはビニールテープの幅によって変化する。抽出された一回転分の速度変動パターンを図９に示す。 Examples of data simulated and tested on abnormal conditions will be described with reference to FIGS.
Tests were conducted on the assumption that foreign matter adhered to the tire tread surface, or that wear progressed locally. Travel a few tens of meters on an asphalt road with a speed of about 15 km / h, with a vinyl tape of about 0.3 mm in thickness pasting the tread on the tire tread surface, at a resolution of 960 times per revolution The rotational speed data was collected. At this time, since the coefficient of friction decreases on the surface of the vinyl tape, the force acting on the contact surface changes to cause rotational fluctuation. Moreover, the size changes with the width of a vinyl tape. The extracted speed fluctuation pattern for one rotation is shown in FIG.

各グラフは、それぞれ、(a) テープ無し、(b) テープ幅６mm、(c) テープ幅１２mm、における回転速度変動を規格化してプロットしたものである。タイヤトレッド面にテープを貼り付けたことにより、特定の回転変動パターンが発生していることがわかる。   Each graph is a normalized plot of rotational speed fluctuation in (a) no tape, (b) tape width 6 mm, and (c) tape width 12 mm. By sticking the tape on the tire tread surface, it can be seen that a specific rotational fluctuation pattern is generated.

また、タイヤ１ａのトレッドブロックに釘が刺さったような場合や、トレッドブロックの溝に異物が噛み込んだ場合を想定した試験をした。タイヤ１ａの接地面にあるトレッドブロックの側面にネジを刺し込み、トレッド面からネジ頭が約３mm飛び出した状態で約１５km/hの速度でアスファルト路面を数十メートル走行し、一回転あたり９６０回の分解能で回転速度データを収集した。抽出された一回転分の速度変動パターンから、低周波成分を除去した波形を図１０に示す。ネジによって接地面に作用する力が変化して回転変動が発生するため、特定の回転変動パターンが発生していることがわかる。   Moreover, the case where a nail stuck in the tread block of the tire 1a, and the case where the foreign material bited in the groove of the tread block were assumed. A screw is inserted into the side of the tread block on the ground contact surface of the tire 1a, and the asphalt road is traveled several tens of meters at a speed of about 15 km / h with about 3 mm of screw head jumping out of the tread surface. The rotational speed data was collected at a resolution of. A waveform obtained by removing low frequency components from the extracted speed fluctuation pattern for one rotation is shown in FIG. It can be seen that a specific rotation fluctuation pattern is generated because the force acting on the ground contact surface by the screw changes to generate rotation fluctuation.

回転速度によるパターン変化に対する対応につき説明する。
回転速度変動の発生状況はタイヤ１ａの状態に応じて変化するため、走行速度によって影響を受けることが示されている。図１１に示す波形の点線で示した部分は、回転変動の発生する回転位置で観測された速度変動波形であり、(a) 〜(c) に示されるように走行速度によって波形が変化している。すなわち、回転速度変動成分はタイヤの伝達特性により周波数特性を示し、走行速度によってその位相や振幅が変化する。そのため、回転速度変動パターンを抽出する際には、回転速度が特定の範囲にある状態の信号を用いて処理するのが望ましく、信号処理ユニット３〈図２〉には回転信号から回転速度を判別する回転速度判別部５ａを設けて回転速度の判別機能を備えておく。 The response to the pattern change due to the rotational speed will be described.
It is shown that the occurrence of the rotational speed fluctuation is affected by the traveling speed because it changes in accordance with the state of the tire 1a. The portion shown by the dotted line of the waveform shown in FIG. 11 is the velocity fluctuation waveform observed at the rotational position where the rotational fluctuation occurs, and the waveform changes with the traveling speed as shown in (a) to (c). There is. That is, the rotational speed fluctuation component exhibits frequency characteristics by the transfer characteristics of the tire, and its phase and amplitude change depending on the traveling speed. Therefore, when extracting the rotational speed fluctuation pattern, it is desirable to process using a signal in a state where the rotational speed is in a specific range, and the signal processing unit 3 <Fig. 2> determines the rotational speed from the rotation signal. The rotational speed determination unit 5a is provided to have a rotational speed determination function.

より好ましくは、回転速度判別部５ａによる回転速度判別処理では複数の回転速度領域を分類するのが望ましい。例えば、回転速度判別部５ａが、複数の回転速度領域に分類されたどの回転速度の領域に該当するかを示す速度領域情報を、回転速度変動パターンの情報と共に出力する。異常判断ユニット４〈図１，図３〉では、それぞれの回転速度領域に対して、比較対象とする基準の回転速度変動パターンを用意しておき、それぞれの領域で異常状態を判別し、その結果から総合判断するように構成する。総合判断の方法は、例えば、複数の速度領域が異常状態であるとされた場合に異常であると総合判断をしても、またいずれか一つの速度領域において異常の場合は、異常であるとの総合判断としても良く、その他、種々の方法で総合判断できる。複数の速度領域で回転速度変動パターンを検出することにより、一つに限定された速度範囲のデータだけを抽出して判別する場合と比較して、より多くの走行データに基づいて総合的な判断が可能になるため、異常検出の精度が向上する。   More preferably, it is desirable to classify a plurality of rotational speed regions in the rotational speed discrimination process by the rotational speed discrimination unit 5a. For example, the rotation speed determination unit 5a outputs, together with the information on the rotation speed fluctuation pattern, the speed area information indicating which rotation speed area corresponds to the plurality of rotation speed areas. In the abnormality determination unit 4 <Fig. 1 and Fig. 3>, the reference rotational speed fluctuation pattern to be compared is prepared for each rotational speed area, and the abnormal state is determined in each area, and the result is To make a comprehensive judgment from The method of comprehensive judgment is, for example, that even if comprehensive judgment is made when a plurality of speed regions are judged to be abnormal, it is judged as abnormal if any of the speed regions is abnormal. In addition, it can be comprehensively judged by various methods. By detecting rotational speed fluctuation patterns in a plurality of speed regions, comprehensive judgment can be made based on more traveling data as compared with the case where only data of a speed range limited to one is extracted and determined. Accuracy of anomaly detection is improved.

検出した異常状態の情報を利用する例につき説明する。
図４はその一例を示す。検出されたタイヤの異常状態は、図１の前記信号処理ユニット３および異常状態判断ユニット４からなる異常状態検出装置本体１５〈図４〉から、車両の上位コンピュータ１６に伝達され、上位コンピュータ１６に設けられた異常推定結果利用手段１７は、異常状態に応じて運転席の警告報知手段１９に表示させる。例えば警告ランプなどの表示ランプ１９ａを点灯させる。これにより、運転者にタイヤ１ａの確認や点検を促す。警告報知手段１９は、表示ランプ１９ａの他、液晶表示装置等の画像表示装置１９ｂに注意表示の画像を表示するものであっても良い。 An example using information on the detected abnormal state will be described.
FIG. 4 shows an example. The abnormal condition of the detected tire is transmitted to the host computer 16 of the vehicle from the abnormal condition detecting device main body 15 <FIG. 4> consisting of the signal processing unit 3 and the abnormal condition judging unit 4 of FIG. The provided abnormality estimation result utilization means 17 causes the warning notification means 19 of the driver's seat to display according to the abnormal state. For example, a display lamp 19a such as a warning lamp is turned on. This prompts the driver to check or check the tire 1a. The warning notification means 19 may display the image of the caution display on the image display device 19 b such as a liquid crystal display device in addition to the display lamp 19 a.

異常推定結果利用手段１７は、前記警告報知手段１９への表示と同時に、上位コンピュータ１６から車両と通信可能な通信回線網１８を通じて情報を発信し、必要に応じて車両販売店やサービス店などの営業所２０を通じた点検・修理・交換の促進が行われるようにする。   The abnormality estimation result utilization means 17 transmits information from the host computer 16 through the communication network 18 capable of communicating with the vehicle simultaneously with the display on the warning notification means 19 and, if necessary, such as a vehicle shop or service shop The promotion of inspection, repair and replacement through the sales office 20 is performed.

異常推定結果利用手段１７は、警告報知手段１９に報知させる場合等に、検出されたタイヤ１ａの異常状態がどの車輪１で発生しているのかを運転者や作業者に分かりやすく表示させるようにすることが好ましい。   The abnormality estimation result utilization means 17 makes it easy for the driver or the operator to easily display to which wheel 1 the abnormal state of the detected tire 1 a is generated when notifying the alarm notifying means 19 or the like. It is preferable to do.

異常推定結果利用手段１７は、走行中に検出された異常状態の種類やレベルに応じて、安全に走行できる速度まで減速、または停止させるようにしてもよい。例えば、特に危険な状態と判断された場合には、ＥＣＵ（電機制御ユニット）等の車両制御装置２２に、前記減速または停止の指令を与える。
また、異常推定結果利用手段１７は、検出された異常状態に応じて、車両制御装置２２における車両姿勢制御などの安全制御システム２２ａのパラメータを変更し、タイヤ１ａの異常を考慮して安全制御システム２２ａを調整してもよい。 The abnormality estimation result utilization means 17 may be decelerated or stopped to a speed at which safe traveling can be performed, according to the type and level of the abnormal state detected during traveling. For example, when it is determined that the vehicle is in a particularly dangerous state, the vehicle control device 22 such as an ECU (electrical control unit) is instructed to decelerate or stop.
Further, the abnormality estimation result utilization means 17 changes the parameters of the safety control system 22a such as the vehicle attitude control in the vehicle control device 22 according to the detected abnormal state, and takes into consideration the abnormality of the tire 1a. 22a may be adjusted.

上記のように減速または停止させるその場合には、異常状態の種類やレベルに応じて、周囲への安全配慮のためハザードランプなどで注意を促すようにしても良い。
また、異常推定結果利用手段１７は、車両間の通信回線がある場合には、通信回線を通じて周囲の車両に対して注意情報を発信し、安全な距離を保つ等の予防措置を講じるのがよい。 In the case of decelerating or stopping as described above, depending on the type and level of the abnormal state, attention may be drawn with a hazard lamp or the like for safety consideration to the surroundings.
In addition, when there is a communication line between vehicles, the abnormality estimation result utilization means 17 may transmit caution information to surrounding vehicles through the communication line, and take preventive measures such as maintaining a safe distance. .

この実施形態に係る自動車用タイヤの異常状態検出装置の効果を整理して次に示す。
・タイヤ１ａの異常状態を、走行中に回転センサの情報から検出することができるため、特殊なセンサを設ける必要がない。そのため、大幅にコストアップすることなく、車両に実装することができる。
・従来は目視による点検のため見逃す可能性があったが、車両の回転センサ２によって検出するため、適切な警告を発信して安全確認を促し、予防安全を実現できる。
・タイヤ１ａに異常が生じた状態で運転していることを気づかない場合であっても、検出信号によって車両が警告を発信できるため、走行速度を落とし急ハンドルを避けるなどの運転操作を促すことが可能になり、交通事故を防止することができる。
・タイヤ１ａに深刻な異常が発生した場合、自動的に車両の速度を落とす、または停止させる制御を施すことで、交通事故を防止することができる。
・回転同期成分を積算もしくは平均化して抽出することにより、ごくわずかな回転変動パターンを検出できるため、異常状態が発生した初期の状態で兆候をとらえ、状況が進展する前に異常を検知して通知できる可能性が高くなる。
・車輪用軸受に回転センサが組み込まれている場合は、検出誤差が小さくなり、わずかな回転速度変動も検出することができる。そのため、運転者が感知できないようなタイヤの異常状態を精度よく検出することができる。
・さらに高分解能な回転センサ２と組み合わせることで、低速走行状態における回転変動成分を、高い分解能で検出できるため、異常状態の検知感度が高くなる。 The effects of the abnormal state detection device for an automobile tire according to this embodiment are summarized and shown below.
Since it is possible to detect the abnormal state of the tire 1a from the information of the rotation sensor while traveling, it is not necessary to provide a special sensor. Therefore, it can mount in a vehicle, without raising a cost sharply.
Conventionally, there has been a possibility of missing due to visual inspection. However, since detection is performed by the rotation sensor 2 of the vehicle, appropriate warning can be issued to prompt safety confirmation, and preventive safety can be realized.
・ Because the vehicle can issue a warning according to the detection signal even when not aware that the vehicle is operating with the tire 1a in an abnormal state, prompting the driver to perform a driving operation such as lowering the traveling speed or avoiding sudden steering. It is possible to prevent traffic accidents.
-When a serious abnormality occurs in the tire 1a, a traffic accident can be prevented by performing control to slow down or stop the vehicle speed automatically.
-By extracting or integrating a rotational synchronization component, it is possible to detect a very slight rotational fluctuation pattern, so that symptoms are caught in the initial state in which an abnormal state occurs, and an abnormality is detected before the situation progresses. There is a high probability of being able to notify.
When the rotation sensor is incorporated in the wheel bearing, the detection error is reduced, and a slight change in rotational speed can also be detected. Therefore, the abnormal condition of the tire which can not be sensed by the driver can be detected accurately.
-By combining with the rotation sensor 2 with higher resolution, the rotation fluctuation component in the low speed traveling state can be detected with high resolution, so the detection sensitivity of the abnormal state becomes high.

図１８は、回転センサ２の具体例を示す。この回転センサ２は、ラジアルタイプの磁気式であり、ターゲットとなる環状の磁気エンコーダ２ａと、この磁気エンコーダ２ａの外周面に対面してこの磁気エンコーダ２ａの磁気を検出する磁気センサ２ｂとを有する。磁気エンコーダ２ａは、Ｎ，Ｓの磁極２ａａを交互に有し、磁気センサ２ｂからは正弦波状の回転信号を出力する。この正弦波状の回転信号は信号処理手段２ｃで矩形に整形され、矩形波のパルス信号として出力される。信号処理手段２ｃは、逓倍回路２ｃａを有していても良く、その場合、逓倍された高分解能の回転信号を出力する。   FIG. 18 shows a specific example of the rotation sensor 2. The rotation sensor 2 is a radial type magnetic type, and has an annular magnetic encoder 2a as a target, and a magnetic sensor 2b facing the outer peripheral surface of the magnetic encoder 2a and detecting the magnetism of the magnetic encoder 2a. . The magnetic encoder 2a has N and S magnetic poles 2aa alternately, and the magnetic sensor 2b outputs a sinusoidal rotation signal. The sinusoidal rotation signal is shaped into a rectangular shape by the signal processing means 2c, and is output as a rectangular wave pulse signal. The signal processing means 2c may have a multiplying circuit 2ca, and in this case, it outputs a multiplied high resolution rotation signal.

磁気エンコーダ２ａは、前記磁極２ａａに軸方向に並んで、円周上の１か所にＺ相（零相）検出用の磁極２ａｂを有するものであっても良く、その場合、磁気センサ２ｂは、前記Ｎ，Ｓ交互の磁極２ａａの検出用のセンサ部２ｂａに加えて、Ｚ相検出用の磁極２ａｂを検出するセンサ部２ｂｂが設けられる。このセンサ部２ｂｂは、１回転で１回のＺ相（零相）信号を出力する。   The magnetic encoder 2a may have a magnetic pole 2ab for Z-phase (zero phase) detection at one location on the circumference, axially aligned with the magnetic pole 2aa, in which case the magnetic sensor 2b In addition to the sensor portion 2ba for detecting the N and S alternating magnetic poles 2aa, a sensor portion 2bb for detecting the Z-phase detecting magnetic pole 2ab is provided. The sensor unit 2bb outputs one Z-phase (zero-phase) signal in one rotation.

図１９は、回転センサ２の他の例を示す。この回転センサ２は、アキシアルタイプの磁気式であり、環状の磁気エンコーダ２ａと磁気センサ２ｂとがアキシアル方向に対面する。磁気エンコーダ２ａは、断面Ｌ字状のセンサ取付リング２ｄのフランジ部に取付けられている。その他の構成は、図１８に示したラジアルタイプの回転センサ２と同様である。なお、図１９の例では図示を省略したが、このラジアルタイプの回転センサ２においても、前記と同様に零相用の磁極およびセンサ部、並びに逓倍回路を設けても良い。   FIG. 19 shows another example of the rotation sensor 2. The rotation sensor 2 is an axial type magnetic type, and the annular magnetic encoder 2a and the magnetic sensor 2b face each other in the axial direction. The magnetic encoder 2a is attached to a flange portion of a sensor attachment ring 2d having an L-shaped cross section. The other configuration is the same as that of the radial type rotation sensor 2 shown in FIG. Although illustration is omitted in the example of FIG. 19, in the radial type rotation sensor 2 as well, the magnetic pole for zero phase, the sensor unit, and the multiplier circuit may be provided as described above.

なお、図１８，図１９は、いずれも磁気エンコーダ２ａを有する回転センサ２を示したが、回転センサ２は、ターゲットがギヤ型の磁性体からなるパルサリング（図示せず）、いわゆる検出歯車であっても良い。その場合、磁気センサはパルサリングの歯部を検出して回転信号を出力する。
これら磁気エンコーダ２ａやギヤ型のパルサリングを用いた磁気式の回転センサ２によると、温度変化や汚れなどの劣悪な環境に強い。磁気式の場合、光学式に比べて磁極を細かく設けることが困難であるが、逓倍回路２ｃａを有すると、回転速度変動パターンを検出するために必要な分解能の回転信号が得られる。 Although FIGS. 18 and 19 each show the rotation sensor 2 having the magnetic encoder 2a, the rotation sensor 2 is a pulser ring (not shown) whose target is a gear type magnetic body, so-called detection gear. It is good. In that case, the magnetic sensor detects the pulser ring teeth and outputs a rotation signal.
According to the magnetic rotation sensor 2 using the magnetic encoder 2a and the gear type pulser ring, it is resistant to a bad environment such as temperature change and dirt. In the case of the magnetic type, it is difficult to provide the magnetic pole finely as compared with the optical type, but when the frequency multiplier circuit 2ca is provided, a rotation signal with the resolution necessary to detect the rotational speed fluctuation pattern can be obtained.

図２０は、前記逓倍回路２ｃａの一例を示す。なお、この逓倍回路２ｃａは、磁気センサ２ｂとして、図２１に示すように、磁気エンコーダ２ｂａの１磁極対のピッチλを１周期とするとき、９０度位相差（λ／４）となるように磁極の並び方向に離して配置したホール素子などの２つの磁気センサ素子２ｂａａ，２ｂａｂを用い、これら２つの磁気センサ素子２ｂａａ，２ｂａｂにより得られる２相の信号(sinφ,cosφ) から磁極内位相 (φ=tan-1(sinφ／cos φ))を逓倍して算出するものとしている。   FIG. 20 shows an example of the multiplying circuit 2 ca. In this case, as shown in FIG. 21, when the pitch λ of one magnetic pole pair of the magnetic encoder 2ba is one period, the frequency multiplier circuit 2ca has a 90 ° phase difference (λ / 4) as the magnetic sensor 2b. By using two magnetic sensor elements 2 baa and 2 bab such as Hall elements spaced apart in the alignment direction of the magnetic poles, two phase signals (sin φ, cos φ) obtained by these two magnetic sensor elements 2 baa and 2 bab Calculation is performed by multiplying φ = tan−1 (sin φ / cos φ)).

この逓倍回路２ｃａ、図２０に示すように、信号発生手段４１、扇形検出手段４２、マルチプレクサ手段４３、および微細内挿手段４４とを備える。
信号発生手段４１は、前記磁気センサ２ｂの出力である２相の信号sin,cos から、同一の振幅Ａ0 と同一の平均値Ｃ0 とを有し、ｍをｎ以下の正の整数、ｉを１〜２m-1 の正の整数として、相次いで互いに２π／２m-1 ずつ位相がずれた、２m-1 個の信号ｓi を生成する手段である。
扇形発生手段４２は、２m 個の等しい扇形Ｐi を定義するようにコード化された、ｍ個のディジタル信号ｂn-m+1 ，ｂn-m+2 ，……，ｂn-1 ，ｂn を発生する、２m-1 個の信号ｓi によって区切られた２m 個の扇形Ｐi を検出する手段である。
マルチプレクサ手段４３は、上記扇形発生手段４２から発生するｍ個の上記ディジタル信号ｂn-m+1 ，ｂn-m+2 ，……，ｂn-1 ，ｂn によって制御され、上記信号発生手段４１から生成される２m-1 個の上記信号ｓi を処理して、振幅が一連の２m-1 個の上記信号ｓi の上記平均値Ｃ0 と第１のしきい値Ｌ1 との間にある部分によって構成される一方の信号Ａと、振幅が一連の２m-1 個の上記信号ｓi の上記第１のしきい値Ｌ1 とこのしきい値よりも高い第２のしきい値Ｌ2 との間にある部分によって構成される他方の信号Ｂとを生成するアナログの手段である。
微細内挿手段４４は、所望の分解能を得るために、角度２π／２m の２m 個の上記扇形Ｐi の各々を角度２π／２n の２n-m 個の同じサブ扇形に細分するようにコード化された、（ｎ−ｍ）個のディジタル信号ｂ1 ，ｂ2 ，……，ｂn-m-1 ，ｂn-m （ここではｂ1 ，ｂ2 ，……，ｂ8 ，ｂ9 ）回転パルスに逓倍される。 As shown in FIG. 20, the frequency multiplying circuit 2 ca includes signal generating means 41, sector detection means 42, multiplexer means 43, and fine interpolation means 44.
The signal generation means 41 has the same amplitude A0 and the same average value C0 from the two-phase signals sin and cos which are the output of the magnetic sensor 2b , and m is a positive integer less than or equal to n and i is 1 It is a means for generating 2 m -1 pieces of signals si which are sequentially out of phase with each other by 2π / 2 m -1 as positive integers of -2 m -1 .
The sector generator 42 generates m digital signals bn-m + 1, bn-m + 2,..., Bn-1 and bn encoded to define 2m equal sectors Pi. , 2m-1 pieces of signals si are means for detecting 2m pieces of sector Pi.
The multiplexer means 43 is controlled by the m digital signals bn-m + 1, bn-m + 2,..., Bn-1 and bn generated from the fan-shaped generator means 42 and generated from the signal generator means 41. Processing the 2m-1 said signals si to be constituted by the part whose amplitude is between said average value C0 of said series of 2m-1 signals si and a first threshold L1. By a portion of one signal A and a second threshold L2 whose amplitude is greater than the first threshold L1 of the series 2 m-1 of the above-mentioned signals si. It is an analog means to generate the other signal B configured.
Fine interpolation unit 44, in order to obtain the desired resolution, the angle 2 [pi / 2 2 m pieces of 2 nm pieces of coded to subdivide the same sub-sector of each angle 2 [pi / 2n of the sector Pi of m .., Bn-m-1, bn-m (here, b1, b2,..., B8, b9) rotation pulses are multiplied by (nm) digital signals b1, b2,.

図２２〜図２３は、回転センサ２を絶対角検出型とした一例を示す。この例では、磁気エンコーダ２ａに２列の磁極列２ａＡ，２ａＢを設け、片方の磁極列２ａＡの磁極対数をＰ、もう片方の磁極列２ａＢの磁極対数をＰ＋ｎとしている。そのため、両磁極列２ａＡ，２ａＢの間で、１回転あたり磁極対にしてｎ個分の位相差があり、これら磁気磁極列２ａＡ，２ａＢに対応する磁気センサ２ｂａ，２ｂｂの検出信号の位相は、３６０／ｎ度回転するごとに一致する。 22 to 23 show an example in which the rotation sensor 2 is an absolute angle detection type. In this example, two magnetic pole rows 2aA and 2aB are provided in the magnetic encoder 2a. The magnetic pole number of one magnetic pole row 2aA is P, and the magnetic pole number of the other magnetic pole row 2aB is P + n. Therefore, both magnetic pole row 2 aA, among 2aB, there is a phase difference of n partial in the magnetic pole pair per rotation, these magnetic pole row 2aA, magnetic sensor 2ba corresponding to 2aB, detection signal of the phase of 2bb is , 360 / n degrees each match.

信号処理手段２ｃを構成する位相差検出手段２ｃｂは、磁気センサ２ｂａ，２ｂｂの検出信号により、図２３（Ｅ）に示したような位相差信号を出力する。その次段に設けられた角度算出手段２ｃｃは、位相差検出手段２ｃｂで求められた位相差を補正した後に、予め設定された計算パラメータにしたがって絶対角度へ換算する処理を行う。   The phase difference detection means 2cb which comprises the signal processing means 2c outputs a phase difference signal as shown to FIG. 23 (E) by the detection signal of magnetic sensor 2ba, 2bb. The angle calculating means 2cc provided in the next stage performs processing of converting the phase difference obtained by the phase difference detecting means 2cb into an absolute angle in accordance with a preset calculation parameter after correcting the phase difference.

図２３（Ａ），（Ｂ）には両磁極列２ａＡ，２ａＢの磁極のパターン例を示し、図２３（Ｃ），（Ｄ）にはこれら磁極列２ａＡ，２ａＢに対応する磁気センサ２ｂａ，２ｂｂの検出信号の波形を示す。図示の例では、磁極列２ａＡの３磁極対に対して、磁極列２ａＢＢの２磁極対が対応しており、この区間内での絶対位置を検出することができる。図２４（Ｅ）は、図２３（Ｃ），（Ｄ）の検出信号に基づき、図２２の位相差検出手段２ｃｂにより求められる位相差の出力信号の波形図を示す。   23A and 23B show pattern examples of the magnetic poles of the two magnetic pole rows 2aA and 2aB, and FIGS. 23C and 23D show magnetic sensors 2ba and 2bb corresponding to the magnetic pole rows 2aA and 2aB. The waveform of the detection signal of In the illustrated example, the two magnetic pole pairs of the magnetic pole row 2aBB correspond to the three magnetic pole pairs of the magnetic pole row 2aA, and the absolute position in this section can be detected. FIG. 24E shows a waveform diagram of the output signal of the phase difference obtained by the phase difference detection means 2cb of FIG. 22 based on the detection signals of FIGS. 23C and 23D.

位相差検出手段２ｃｂの検出した位相差信号（図２３（Ｅ），図２４（Ｅ））は、互いの磁極列２ａＡ，２ａＢの磁気干渉やノイズの影響を受けているため、実際には歪みを持った波形となる。そこで角度算出手段２ｃｃでは、角度補正手段２ｃｃａで補正し、検出精度の高い絶対角度を算出する。   The phase difference signals (FIG. 23 (E), FIG. 24 (E)) detected by the phase difference detecting means 2cb are affected by the magnetic interference and noise of the magnetic pole arrays 2aA and 2aB with each other, and therefore distortion is actually made. It becomes a waveform with. Therefore, in the angle calculation means 2cc, correction is performed by the angle correction means 2cca, and an absolute angle with high detection accuracy is calculated.

図１２〜図１７は、前記回転センサ２が設けられる車輪用軸受の各例を示す。図１２，図１３に示す車輪用軸受３０は、第３世代型の内輪回転タイプで、かつ駆動輪支持用であり、複列の中央に回転センサ２を設けた例を示す。この車輪用軸受３０は、内周に複列の転走面３３を形成した外方部材３１と、これら各転走面３３に対向する転走面３４を形成した内方部材３２と、これら外方部材３１および内方部材３２の転走面３３，３４間に介在した複列の転動体３５とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する。この車輪用軸受３０は、複列外向きアンギュラ玉軸受型とされていて、転動体３５はボールからなり、各列毎に保持器３６で保持されている。内方部材３２は、ハブ輪３２ａと、このハブ輪３２ａのインボード側端の外周に嵌合した内輪３２ｂとでなり、各輪３２ａ、３２ｂの外周に前記転走面３４が設けられている。外方部材３１と内方部材３２の間の軸受空間の両端は、シール３７，３８によりそれぞれ密封されている。   12 to 17 show examples of the wheel bearing on which the rotation sensor 2 is provided. The wheel bearing 30 shown in FIGS. 12 and 13 is a third generation inner ring rotation type for supporting a driving wheel, and shows an example in which the rotation sensor 2 is provided at the center of a double row. The wheel bearing 30 includes an outer member 31 having a plurality of rows of rolling contact surfaces 33 formed on its inner periphery, an inner member 32 having rolling contact surfaces 34 opposed to the respective rolling contact surfaces 33, and the outer A double row of rolling elements 35 interposed between the rolling surfaces 33 and 34 of the direction member 31 and the inward member 32 is provided, and the wheels are rotatably supported on the vehicle body. The wheel bearing 30 is a double row outward angular contact ball bearing type, and the rolling elements 35 are balls, and are held by the cage 36 for each row. The inward member 32 comprises a hub wheel 32a and an inner ring 32b fitted to the outer periphery of the inboard end of the hub ring 32a, and the rolling surface 34 is provided on the outer periphery of each of the wheels 32a and 32b. . Both ends of the bearing space between the outer member 31 and the inner member 32 are sealed by seals 37 and 38, respectively.

この車輪用軸受３０において、内方部材３２の両転走面３４，３４間の外周に、回転センサ２のエンコーダ２ａが設けられ、このエンコーダ２ａに対面する磁気センサ２ｂが、外方部材３１に設けられた半径方向のセンサ取付孔４０内に設置されている。回転センサ２は、例えば図１８と共に前述したラジアルタイプのものである。   In the wheel bearing 30, the encoder 2a of the rotation sensor 2 is provided on the outer periphery between the two rolling surfaces 34, 34 of the inward member 32, and the magnetic sensor 2b facing the encoder 2a It is installed in the provided radial sensor mounting hole 40. The rotation sensor 2 is, for example, of the radial type described above with reference to FIG.

図１４，図１５に示す車輪用軸受３０は、第３世代型の内輪回転タイプで、かつ駆動輪支持用であり、インボード側端に回転センサ２を設けた例を示す。この例では、回転センサ２には、図１９と共に前述したアキシアルタイプのものが用いられている。具体的にはインボード側端のシール３８における、内方部材３２の外周面に圧入固定されるスリンガが、図１９の例のセンサ支持リング２ｄを兼ねている。磁気センサ２ｂは、リング状の金属ケース３９内に樹脂モールドされ、金属ケース３９を介して外方部材３１に固定される。その他の構成は、図１２，図１３に示した例と同様である。   The wheel bearing 30 shown in FIG. 14 and FIG. 15 is a third generation inner ring rotation type for supporting a driving wheel, and shows an example in which the rotation sensor 2 is provided at the inboard end. In this example, the rotation sensor 2 is of the axial type described above with reference to FIG. Specifically, in the seal 38 at the inboard end, a slinger press-fitted and fixed to the outer peripheral surface of the inward member 32 doubles as the sensor support ring 2d of the example of FIG. The magnetic sensor 2 b is resin-molded in a ring-shaped metal case 39, and fixed to the outer member 31 via the metal case 39. The other configuration is the same as the example shown in FIG. 12 and FIG.

図１６，図１７に示す車輪用軸受３０は、第３世代型の内輪回転タイプで、かつ従動輪支持用であり、インボード側端に回転センサ２を設けた例を示す。この例では、外方部材３１のインボード側端部の端面開口がカバー２９で覆われており、このカバー２９に回転センサ２の磁気センサ２ｂが取付けられている。その他の構成および作用効果は図１２，図１３に示した例と同様である。   The wheel bearing 30 shown in FIGS. 16 and 17 is a third generation inner ring rotation type and is for supporting a driven wheel, and shows an example in which the rotation sensor 2 is provided at the inboard end. In this example, the end face opening of the inboard end of the outer member 31 is covered with a cover 29, and the magnetic sensor 2 b of the rotation sensor 2 is attached to the cover 29. The other configuration and operational effects are the same as those of the example shown in FIGS.

なお、この発明の自動車用タイヤの異常状態検出装置本は、乗用車やタクシーなど小型の自動車から、トラックやトレーラー、バスなどの 大型自動車まで幅広く適用できる。
最も好ましい形態は、トラックやトレーラー、バスなどの大型自動車への適用である。 これら自動車では、乗客や貨物を安全に効率よく運搬することが要求されるため、常に車両を正常な状態に保つことが重要になる。 日常の運行前点検に加えて、走行中にも車両状態をモニタすることにより、 運行に影響が出る前にその兆候をつかむことが必要になっている。 The abnormal state detection device for automobile tires according to the present invention can be widely applied to small cars such as passenger cars and taxis, and large cars such as trucks, trailers and buses.
The most preferable form is application to a large car such as a truck, a trailer, or a bus. Since these vehicles are required to transport passengers and cargo safely and efficiently, it is important to always keep the vehicle in a normal state. In addition to daily pre-service inspections, it is necessary to monitor the condition of the vehicle while driving so that it is necessary to catch its symptoms before it affects its operation.

１…車輪
１ａ…タイヤ
２…回転センサ
２Ａ…ターゲット
２Ｂ…磁気センサ
２Ｃ…逓倍手段
３…信号処理ユニット
４…異常状態判断ユニット
５…異常状態検出装置本体
５ａ…回転速度判別部
６…回転変動パターン抽出部
８…誤差補正部
１６…上位コンピュータ
１７…異常推定結果利用手段
１９…警告報知手段
２０…営業所 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wheel 1a ... Tire 2 ... Rotation sensor 2A ... Target 2B ... Magnetic sensor 2C ... Multiplication means 3 ... Signal processing unit 4 ... Abnormal condition determination unit 5 ... Abnormal condition detection apparatus main body 5a ... Rotational speed discrimination | determination part 6 ... Rotational fluctuation pattern Extraction unit 8 Error correction unit 16 Upper computer 17 Abnormality estimation result utilization unit 19 Warning notification unit 20 Sales office

Claims (15)

車輪の回転を検出する回転センサと、この回転センサの検出した回転信号から回転に同期した回転速度の変動を抽出し、この回転速度の変動から複数回転に渡る回転に同期した回転速度変動パターンを抽出する信号処理ユニットと、この抽出した回転速度変動パターンと設定された基準となる回転速度変動パターンとの差分を求め、この求めた差分から前記車輪のタイヤの異常状態を推定しその推定した異常情報を出力する異常状態判断ユニットと、を備え、
前記信号処理ユニットは、初期状態の回転速度変動パターンを前記基準となる回転速度変動パターンとして記憶する基準速度パターン記憶部を有していて、この基準速度パターン記憶部は、前記基準となる回転速度変動パターンを更新する機能を有しており、
前記信号処理ユニットは前記回転センサの検出した回転信号につき、この回転センサの回転信号に重畳する製造上のばらつき程度の微小な誤差成分を補正する誤差補正部を有し、前記回転に同期した回転速度の変動の抽出は、前記誤差成分が補正された回転信号から行う、
自動車用タイヤの異常状態検出装置。 A rotation sensor that detects the rotation of the wheel, and a fluctuation of the rotation speed synchronized with the rotation are extracted from the rotation signal detected by the rotation sensor, and a rotation speed fluctuation pattern synchronized with the rotation over multiple rotations from the fluctuation of the rotation speed The difference between the extracted signal processing unit and the extracted rotational speed fluctuation pattern and the set reference rotational speed fluctuation pattern is determined, and the abnormal state of the tire of the wheel is estimated from the calculated difference and the estimated abnormality e Bei the abnormal state determination unit for outputting information, and
The signal processing unit includes a reference speed pattern storage unit that stores the rotational speed fluctuation pattern in the initial state as the reference rotational speed fluctuation pattern, and the reference speed pattern storage unit is configured to calculate the reference rotational speed. Has a function to update the fluctuation pattern,
Before SL signal processing unit per rotation signal detected of the rotation sensor, having an error correction unit for correcting a small error component of about manufacturing variations superimposed on the rotation signal of the rotation sensor, synchronized with the rotation Extraction of fluctuation of rotational speed is performed from the rotational signal corrected for the error component.
Abnormal condition detection device for automobile tires. 請求項１に記載の自動車用タイヤの異常状態検出装置において、前記信号処理ユニットは、前記回転に同期した回転速度変動パターンを抽出するにつき、前記回転センサの複数回転にわたる回転信号データを、回転に同期させた平均化処理または積算処理によって行う自動車用タイヤの異常状態検出装置。   The device for detecting abnormal states of an automobile tire according to claim 1, wherein the signal processing unit extracts rotation speed fluctuation patterns synchronized with the rotation, the rotation signal data of the rotation sensor over a plurality of rotations is rotated. An abnormal condition detection device for an automobile tire which is performed by synchronized averaging processing or integration processing. 請求項１または請求項２に記載の自動車用タイヤの異常状態検出装置において、前記信号処理ユニットは、前記回転に同期した回転速度の抽出の処理を、一つ以上設定された走行速度範囲にある状態のときに選択的に行うようにした自動車用タイヤの異常状態検出装置。   The device for detecting abnormal states of an automobile tire according to claim 1 or 2, wherein the signal processing unit is in a traveling speed range in which one or more processings of extraction of a rotational speed synchronized with the rotation are set. An abnormal condition detecting device for an automobile tire which is selectively performed in a state. 請求項３に記載の自動車用タイヤの異常状態検出装置において、前記信号処理ユニットは、前記抽出の処理を複数の走行速度範囲について行い、前記異常状態判断ユニットは、前記信号処理ユニットが前記抽出の処理を行うそれぞれの速度範囲のデータについて、それぞれ異常状態の推定処理を行い、これら複数の推定処理の結果から異常状態を総合判断する自動車用タイヤの異常状態検出装置。   4. The automobile tire abnormal state detection device according to claim 3, wherein the signal processing unit performs the extraction processing for a plurality of traveling speed ranges, and the abnormal state judgment unit includes the signal processing unit that performs the extraction. An abnormal condition detecting device for an automobile tire, which performs an estimation process of an abnormal condition on data of each speed range to be processed and comprehensively determines the abnormal condition from the result of the plurality of estimation processes. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の自動車用タイヤの異常状態検出装置において、前記異常状態判断ユニットは、前記基準となる回転速度変動パターンと検出した回転速度変動パターンとの差分より得られるパターンのピーク値が、あらかじめ設定したしきい値を超えることによって異常状態を判別する自動車用タイヤの異常状態検出装置。   The abnormal state detection device for an automobile tire according to any one of claims 1 to 4, wherein the abnormal state determination unit is a difference between the reference rotational speed fluctuation pattern and the detected rotational speed fluctuation pattern. An abnormal condition detection device for an automobile tire, which determines an abnormal condition when a peak value of a pattern obtained by the above exceeds a preset threshold value. 請求項５に記載の自動車用タイヤの異常状態検出装置において、前記異常状態判断ユニットは、前記差分より得られたパターンのうち、しきい値を超えるピークの数が、１回転中に１〜数個であるときに限定する自動車用タイヤの異常状態検出装置。   The device for detecting an abnormal state of a tire for an automobile according to claim 5, wherein the abnormal state determination unit is configured such that the number of peaks exceeding a threshold among the patterns obtained from the difference is one to one during one rotation. An abnormal condition detection device for automobile tires which is limited to the number of individual vehicles. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の自動車用タイヤの異常状態検出装置において、前記異常状態判断ユニットは、前記基準となる回転速度変動パターンと検出した回転速度変動パターンとの差分より得られるパターンの絶対値の積算値、又は、２乗の積算値があらかじめ設定した値を超えることによって異常状態を判別する自動車用タイヤの異常状態検出装置。   The abnormal state detection device for an automobile tire according to any one of claims 1 to 6, wherein the abnormal state determination unit is a difference between the rotational speed fluctuation pattern as the reference and the detected rotational speed fluctuation pattern. An abnormal condition detection device for an automobile tire, which determines an abnormal condition when an integrated value of absolute values of patterns obtained by the above or an integrated value of squares exceeds a preset value. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の自動車用タイヤの異常状態検出装置において、前記回転センサは、零相を備えた回転センサまたは絶対角検出機能を備えた回転センサで構成し、前記異常状態判断ユニットは、検出した前記回転速度変動パターンの位相を合わせた状態で、前記基準となる回転速度変動パターンとの差分を求め、この差分の大きさから前記車輪のタイヤの異常状態を推定する自動車用タイヤの異常状態検出装置。   The vehicle tire abnormal state detection device according to any one of claims 1 to 7, wherein the rotation sensor is configured of a rotation sensor having a zero phase or a rotation sensor having an absolute angle detection function. The abnormal state determination unit determines a difference between the detected rotational speed fluctuation pattern and the reference rotational speed fluctuation pattern in a state in which the phase of the detected rotational speed fluctuation pattern is matched, and the abnormal state of the tire of the wheel from the magnitude of the difference. Abnormal condition detection device for automobile tires to estimate. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の自動車用タイヤの異常状態検出装置において、前記回転センサが磁気センサと磁気エンコーダもしくはパルサギヤで構成され、回転による磁気強度の変動をアナログ信号で出力する構成である自動車用タイヤの異常状態検出装置。   The abnormal state detection device for an automobile tire according to any one of claims 1 to 8, wherein the rotation sensor is constituted of a magnetic sensor and a magnetic encoder or a pulsar gear, and a change in magnetic intensity due to rotation is an analog signal. An abnormal condition detection device for an automobile tire that is configured to output. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の自動車用タイヤの異常状態検出装置において、前記回転センサが磁気センサと磁気エンコーダもしくはパルサギヤで構成され、前記磁気センサの検出信号を逓倍した回転パルスを出力する逓倍回路を備えたものである自動車用タイヤの異常状態検出装置。   The device according to any one of claims 1 to 8, wherein the rotation sensor is composed of a magnetic sensor and a magnetic encoder or a pulsar gear, and the rotation of the detection signal of the magnetic sensor is multiplied. An abnormal condition detecting device for an automobile tire, comprising a multiplying circuit for outputting a pulse. 請求項１ないし請求項１０のいずれ１項に記載の自動車用タイヤの異常状態検出装置において、前記異常状態判断ユニットが出力した異常情報に基づいて、運転者への警告または車両の制御状態を変更する異常推定結果利用手段を設けた自動車用タイヤの異常状態検出装置。   The vehicle tire abnormal state detection device according to any one of claims 1 to 10, wherein the warning to the driver or the control state of the vehicle is changed based on the abnormal information outputted by the abnormal state judging unit. An abnormal condition detecting device for an automobile tire provided with an abnormality estimation result utilizing means. 請求項１１に記載の自動車用タイヤの異常状態検出装置において、前記異常推定結果利用手段は、前記異常状態判断ユニットが出力した異常情報に基づいて、運転席の警告報知手段に表示させる機能を有する自動車用タイヤの異常状態検出装置。   The apparatus for detecting an abnormal state of a tire for an automobile according to claim 11, wherein the abnormality estimation result utilization means has a function of causing a warning notification means of a driver's seat to display based on the abnormality information outputted by the abnormal state determination unit. Abnormal condition detection device for automobile tires. 請求項１１または請求項１２に記載の自動車用タイヤの異常状態検出装置において、前記異常推定結果利用手段は、前記異常状態判断ユニットが出力した異常情報に基づいて、車両を設定速度まで減速させ、または車両制御ユニットの制御パラメータを変更し、タイヤの能力を考慮した安全制御を行う機能を有する自動車用タイヤの異常状態検出装置。   The apparatus for detecting an abnormal state of an automobile tire according to claim 11 or 12, wherein the abnormality estimation result utilization means decelerates the vehicle to a set speed based on the abnormality information output from the abnormal state determination unit. Or the abnormal condition detection apparatus of the automotive tire which has a function which changes the control parameter of a vehicle control unit, and performs the safety control which considered the capability of the tire. 請求項１１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の自動車用タイヤの異常状態検出装置において、前記異常推定結果利用手段は、前記異常状態判断ユニットが出力した異常情報に基づいて、車両から通信回線を通じて異常状態を、車両の点検またはタイヤの交換が可能な定められた営業所に発信する機能を有する自動車用タイヤの異常状態検出装置。   The apparatus according to any one of claims 11 to 13, wherein the abnormality estimation result utilization unit communicates with the vehicle based on the abnormality information output from the abnormality determination unit. An automotive tire abnormal condition detection device having a function of transmitting an abnormal condition to a defined sales office where vehicle inspection or tire replacement is possible through a line. 請求項１１ないし請求項１４のいずれか１項に記載の自動車用タイヤの異常状態検出装置において、前記異常推定結果利用手段は、車両に設けられた他車両への異常報知手段を動作させる機能を有する自動車用タイヤの異常状態検出装置。   The apparatus for detecting an abnormal state of an automobile tire according to any one of claims 11 to 14, wherein the abnormality estimation result utilization means has a function of operating an abnormality notification means for another vehicle provided in the vehicle. An abnormal condition detection device for an automobile tire having the same.
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