JPH0210722B2

JPH0210722B2 -

Info

Publication number: JPH0210722B2
Application number: JP56104874A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Hidaka
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1981-07-03
Filing date: 1981-07-03
Publication date: 1990-03-09
Also published as: JPS588411A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は車輌のタイヤ空気圧制御装置に関す
る。

従来の車輌のタイヤ空気圧制御装置としては、
例えば、実公昭46−18171号に開示されているも
のがある。これはタイヤ内部の空気を充填あるい
は放出する電磁弁と、この電磁弁を操作するため
のタイヤの空気圧を検出して動作する圧力開閉器
および手動開閉器と、を備えている。しかしなが
ら、このような従来の車輌のタイヤ空気圧制御装
置にあつては、単にタイヤの空気圧のみを検出し
てタイヤの空気圧を制御する機構となつていたた
め、乗員の数や荷物の積載状態や走行状態によつ
ては、車輌の操縦性や走行安定性や乗心地などを
満足なものにすることができないという問題点が
あつた。

この発明は、このような従来の問題点に着目し
てなされたもので、タイヤの空気圧、タイヤにか
かる荷重あるいはそれらに加えて車輌走行時の振
動レベル（車体上下振動加速度あるいは懸架装置
のバネ下上下振動加速度のR.M.S（２乗平均）値
など）や車速を検出し、これらの値に基づいてタ
イヤの空気圧を制御することにより、上記問題点
を解決することを目的としている。

一般に、車輌の操縦性（旋回性能）は、車輌の
旋回が車輌に加える遠心力と前後輪から発生する
タイヤのコーナリングフオースとの均衡により行
なわれるため、タイヤのコーナリングパワー（タ
イヤのスリツプ角の変化に対してタイヤのコーナ
リングフオースが変化する割合を示し、スリツプ
角が小さい範囲ではほぼ一定値をとる。）に依存
する。したがつて、コーナリングパワーが大きい
ほど小さなスリツプ角で同じコーナリングフオー
スを生じ、これに匹敵する遠心力に抗して旋回で
きることになるため、車輌はより小さい舵角で旋
回でき、ハンドルの切れがシヤープで優れた操縦
性（旋回性能）を示すことが知られている。一
方、第１図に示すように、タイヤはそのコーナリ
ングパワーを最大にする空気圧がタイヤにかかる
荷重によつて変化する特性を有することが知られ
ている。

したがつて、この発明のタイヤ空気圧制御装置
においては、上述の事実に基づき、タイヤの空気
圧を検出する手段と、タイヤにかかる荷重を検出
する手段と、これらに基づいてタイヤに所要のコ
ーナリングパワーが得られるようにタイヤの空気
圧を制御する制御手段とを備えて、タイヤのコー
ナリングパワーがタイヤにかかる荷重に対して最
大値の付近をとるようにタイヤの空気圧を制御す
る。この結果、この発明のタイヤ空気圧制御装置
にあつては車輌の荷重が変化してもコーナリング
パワーをいつも最大値付近にとることができて車
輌の操縦性（旋回特性）を優れたものとすること
ができる。

また、一般に車輌の走行安定性は、スタテツク
マージンＳ＝（Cr／Cf＋Cr−ａ／ａ＋ｂ）（ここで、Cf
、 Crは第２図に示すようにそれぞれ前輪または後
輪のタイヤのコーナリングパワーを、ａ，ｂは同
じく第２図に示すようにそれぞれ前輪または後輪
の路面の着力点から車輌の重心Ｃ，Ｇまでの距離
を示す。）で表わされることが知られている。す
なわち、スタテツクマージンＳが正の場合には、
前後輪のタイヤが生ずるコーナリングフオースの
合力の作用点が重心Ｃ，Ｇより車輌後方にあり、
直進走行中の車輌に何らかの外乱があつたとき、
車輌を前の状態に戻そうとする復元モーメントが
働くため走行安定性を有することが知られてい
る。また、第１図に示したように、タイヤのコー
ナリングパワーはタイヤの内圧および荷重により
変化することが知られている。

したがつて、上述の事実に基づき、タイヤの空
気圧やタイヤにかかる荷重から各車輪の荷重配分
を検出し、スタテツクマージンＳを正とするコー
ナリングパワーがタイヤに得られるようにタイヤ
の空気圧を制御すれば、乗員の数や積載状態が変
化しても、車輌の走行安定性を優れたものとする
こともできる。

また、一般に車輌の乗心地は車輌走行時に路面
から車体に伝わる振動レベルが大きいと悪くな
る。この路面からの振動伝達はタイヤの空気圧が
高くなると大きくなり、タイヤの空気圧が低くな
ると小さくなることが知られている。

したがつて、上述の事実に基づき、タイヤの空
気圧、タイヤにかかる荷重および車輌走行時の振
動レベルから、スタテツクマージンＳを正とする
ようなコーナリングパワーが得られるようにタイ
ヤの空気圧を制御するとともに、例えば、荒地走
行時のように路面から車体に伝わる振動レベルが
大きいときにはタイヤの空気圧を低めに補正する
ようにすれば、車輌の走行安定性と乗心地をとも
に優れたものにすることもできる。

また、一般に車輌は高速走行時においては、通
常走行時に較べてタイヤの空気圧を高めにしてス
タンデイングウエーブ現象等を防止し高速走行時
の安全性を高めことが必要である。

したがつて、上述の事実に基づき、タイヤの空
気圧、タイヤにかかる荷重および車速から、所要
のコーナリングパワーが得られるようにタイヤの
空気圧を制御するとともに、高速走行時には通常
走行時より空気圧を高めに制御するようにすれ
ば、走行安定性、なかでも高速走行時の安全性を
図ることもできる。

以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第３，４，５図は、この発明の一実施例による
車輌のタイヤ空気圧制御装置を示す図である。ま
ず、構成を説明する。第３図に示すようにこの実
施例のタイヤ空気圧制御装置１は、前後左右に空
気入りタイヤ２，３，４，５を装着した車輌６に
おいて、前後のタイヤ２，３および４，５の空気
圧を検出する手段７および８と、それぞれのタイ
ヤ２，３，４，５にかかる荷重を検出する手段
９，１０，１１，１２と、それぞれの車輪の車体
上下方向の振動加速度を検出する手段１３，１
４，１５，１６と、車速を検出する手段１７と、
これらにより検出された信号に基づいてタイヤ
２，３，４，５の空気圧を制御する制御手段１８
と、を備えている。前の左右タイヤ２，３の空気
圧を検出する手段７は、前の左右タイヤ２，３に
連絡した前輪側圧力測定室１９に設けられてお
り、後の左右タイヤ４，５の空気圧を検出する手
段８は、後の左右のタイヤ４，５に連絡した後輪
側圧力測定室２０に設けられている。それぞれの
タイヤ２，３，４，５にかかる荷重を検出する手
段９，１０，１１，１２は、例えばそれぞれのタ
イヤ２，３，４，５を支持するサスペンシヨンの
コイルスプリングと車体との間にロードセルを挿
入するかまたはこれらのコイルスプリングのたわ
み量を測定する構成をとつている。それぞれの車
輪の車体上下方向の振動加速度を検出する手段１
３，１４，１５，１６は、例えばそれぞれの車輪
を支持するサスペンシヨンアームに振動加速度計
を設けるか、または、前述の荷重を検出する手段
９，１０，１１，１２を併用する構成をもつてい
る。車速を検出する手段１７は、トランスミツシ
ヨンのスピードメータケーブル取出部に設けてス
ピードメータケーブルの回転をパルスでカウント
しそれを車速に変換する構成をとつている。図
中、一点鎖線は各検出手段と制御手段１８との間
の信号の伝達径路を示している。２１は圧力空気
系を示す。圧力空気系２１は、エンジンで直接あ
るいは電動モータで駆動される空気圧縮ポンプ２
２、空気圧縮ポンプ２２で発生した圧力空気が蓄
積される蓄圧室２３、制御手段１８から出力され
る信号により作動する２つの３位置切換弁２４，
２５、３位置切換弁２４，２５を介してそれぞれ
蓄圧室２３に連絡される前輪側または後輪側圧力
測定室１９，２０、前の左右のタイヤ２，３を装
着した車輪をそれぞれ回転自在に支持するととも
にタイヤ２，３の内部と前輪側圧力測定室１９と
を配管を介して連絡するロータリジヨイント２
６，２７、同様に後の左右のタイヤ４，５を装着
した車輪をそれぞれ回転自在に支持するとともに
タイヤ４，５の内部と後輪側圧力測定室２０とを
配管を介して連絡するロータリジヨイント２８，
２９を有する。図中点線は圧力空気の径路を示し
ている。

第４図Ａ，Ｂ，Ｃに示すように、３位置切換弁
２４，２５はスプリングセンタ式の構成を有し、
制御手段１８からタイヤの空気圧を一定に保持す
る信号が入力するときは操作力が働かず自らのス
プリング力により第４図Ａの中立の第１位置にあ
つて圧力測定室１９，２０と蓄圧室２３および大
気３０との連絡を遮断するようになつている。ま
た、３位置切換弁２４，２５は、制御手段１８か
らタイヤの空気圧を上昇させる信号が入力すると
きは、操作力が働いて第４図Ｂの第位置に移動
し、圧力測定室１９，２０と蓄圧室２３とを連絡
するようになつている。また、３位置切換弁２
４，２５は、制御手段１８からタイヤの空気圧を
低下させる信号が入力するときは、操作力が働い
て第４図Ｃの第位置に移動し、圧力測定室１
９，２０と大気３０とを連絡するようになつてい
る。

次に第５図に示す制御手段１８のブロツク図を
参照して、制御手段１８の構成および空気圧制御
装置１の作用をあわせて説明する。この制御手段
１８は、車輪荷重の変動に対してもスタテツクマ
ージンＳを正とするコーナリングパワーが得られ
るようにタイヤ２，３，４，５の空気圧を制御し
て走行安定性を確保するとともに、荒地走行時の
ように路面から車体に伝わる振動レベルが大きい
ときには、タイヤの空気圧を低めに補正して乗心
地の向上も同時に図るものである。すなわち、制
御手段１８は、前の左右のタイヤ２，３にかかる
荷重を検出する検出手段９，１０の荷重信号
Wf₁、Wf₂を入力して前輪荷重、Wf＝Wf₁＋Wf₂
を計算する前輪荷重演算回路３１と、同様に後の
左右のタイヤ４，５にかかる荷重を検出する検出
手段１１，１２の荷重信号Wr₁、Wr₂を入力して
後輪荷重Wr＝Wr₁＋Wr₂を計算する後輪荷重演
算回路３２とを有し、前輪および後輪荷重演算回
路３１，３２で求められた前輪および後輪荷重
Wf、Wrを、車輌静止時にメモリー３３，３４に
以下のように記憶するようになつている。すなわ
ち、車速を検出する手段１７から車速νが零であ
る信号がトリガ回路３５に入力すると、記憶トリ
ガが発生され各演算回路３１，３２の内容がメモ
リー３３，３４に入力することにより、静止時の
前輪および後輪荷重Wf、Wrが記憶されるように
なつている。３６は重心位位置演算回路であり、
メモリー３３，３４に記憶された静止時の前後輪
荷重Wf、Wrから車輌の重心位置（荷重配分）Ｇ
＝Wr／Wf＋Wr（＝ａ／ａ＋ｂ）を演算して求め、後述するコーナリングフオースCf、Crの合力作用位
置演算回路３７に入力している。３８はスタテツ
クマージン設定回路であり、スタテツクマージン
Ｓ（＝Cr／Cf＋Cr−ａ／ａ＋ｂ）を正の値に設定するとともに、その大小を調節して走行安定性の大きさ
を選択している。コーナリングフオースの合力作
用位置演算回路３７には、このスタテツクマージ
ン設定回路３８で設定されたスタテツクマージン
Ｓと重心位置（荷重配分）Ｇ（＝ａ／ａ＋ｂ）が入力され、このスタテツクマージンＳを得るのに必要
なコーナリングフオースの合力作用位置（前後輪
のコーナリングフオースの配分）Ｃ＝Ｓ＋Ｇ（＝
Cr／Cf＋Cr）が算出される。３９は旋回能力設定回路であり、メモリー３３，３４の前後輪荷重Wf、
Wrを入力して全荷重Ｗ＝Wf＋Wrを求めるとと
もに、この全荷重Ｗに予め設定した平均的な路面
における係数Ｋを乗じてコーナリングパワーの和
Cf＋Cr（＝KW）を求めている。なお、この係数
Ｋは、路面に応じて運転者が選択切換できるよう
にしておいてもよい。４０はコーナリングパワー
演算回路であり、旋回能力設定回路３９で設定さ
れたコーナリングパワーの和Cf＋Cr（＝KW）と
コーナリングフオースの合力作用位置演算回路３
７で求めたコーナリンングフオースの合力作用位
置（前後輪のコーナリングパワーの配分）Ｃ（＝
Cr／Cf＋Cr）とを入力して、スタテツクマージンＳを得るに必要な前輪のタイヤ２，３のコーナリン
グパワーCf＝（１−Ｃ）KWと後輪のタイヤ４，
５のコーナリングパワーCr＝CKWとを算出して
いる。これらの（１＋Ｃ）KWとCKWは、装着
したタイヤに応じたコーナリングパワーの目標値
として使用される。したがつて、コーナリングパ
ワー演算回路４０は目標値演算手段として機能す
る。４１はタイヤ空気圧演算回路であり、コーナ
リングパワー演算回路４０で求めたコーナリング
パワーCf、Crを生ずるために必要な前後のタイ
ヤ２，３および４，５の空気圧PfおよびPrの制
御値を算出している。すなわち、タイヤ空気圧演
算回路４１には装着されたタイヤ２，３，４，５
に応じて図示のように車輪荷重Wf、Wrをパラメ
ータとしてこれによつて変化するコーナリングパ
ワーCf、Crとタイヤ空気圧Pf、Prとの関係を表
わす関数Pf、ｒ＝Ｆ（Cf、ｒ Wf、ｒ）が記憶さ
れており、メモリー３３，３４から入力される前
後輪のWf、Wrとコーナリングパワー演算回路４
０から入力される前後輪のコーナリングパワー
Cf、Crとを代入して、これらのコーナリングパ
ワーCf、Crを生ずるのに必要な前後のタイヤ２，
３および４，５の空気圧PfおよびPrの制御値を
求める。したがつて、タイヤ空気圧演算回路４１
は、制御値演算手段として機能する。なお、後述
の空気圧補正回路４２を制御値演算手段に加えて
もよい。関数Ｆは車輪荷重Wf、Wrに応じて上限
のタイヤ空気圧を設定しており、タイヤ２，３，
４，５に過大な空気圧が供給されるのを防止しタ
イヤを保護している。なお、関数Ｆは前後のタイ
ヤ２，３および４，５とも同じものを設定したが
前後ごとに異なる関数Ｆを記憶するようにしても
よい。４２は空気圧補正回路であり、荷重配分が
極端に片寄つた時などにおいて、前輪または後輪
のタイヤ２，３，４，５が極端に低圧または高圧
となるとタイヤが異常発熱等を生じてトラブルを
生ずるため、空気圧の上下限を設定してその範囲
内でのみタイヤ空気圧演算回路４１の関数Ｆに基
づく空気圧Pf、Prの制御を行なう。すなわち、
空気圧補正回路４２は、装着されたタイヤ２，
３，４，５に応じて図示のように関数Ｆで求めら
れた空気圧PfまたはPrが、下限空気圧Ｌと上限
空気圧Ｈとの間にあるときはその空気圧の値Pf
またはPrをそのまま出力し、空気圧PfまたはPr
が下限空気Ｌ以下の値であるときは下限空気圧Ｌ
の値を、空気圧PfまたはPrが上限空気Ｈ以上の
値であるときは上限空気圧Ｈの値を出力する関数
Bf、ｒ＝ｇ（Pf、ｒ）を記憶しており、タイヤ空
気圧演算回路４１で求めた空気圧Pf、Prを上述
のように補正した空気圧BfまたはBrとして出力
する。また、この空気圧補正回路４２は、車体振
動のレベルが大きい場合には、関数ｇの上限空気
圧Ｈを低めのｈに変更する。すなわち、車輪の車
体上下方向の振動加速度を検出する手段１３，１
４，１５，１６が出力する振動加速度af₁、af₂、
ar₁、ar₂の２乗平均の平方根（R.M.S）値を求め
る回路４３，４４，４５，４６と、これらの回路
４３，４４，４５，４６が求めたRMS値の前後
輪ごとの平均値Af、Arを求める回路４７，４８
と、この平均値Af、Arと基準レベルAfo、Aro
とを比較する比較器４９，５０とを備え、前後輪
のどちらかの振動の平均値Af、Arが基準レベル
Afo、Aroより大きければ、空気圧補正回路４２
の関数ｇの上限空気圧Ｈを低めのｈに設定する。
なお、関数ｇは前後輪ごとに異なるようにしても
よい。５１および５２は引算器であり、空気圧を
検出する手段７および８が検出した前後のタイヤ
２，３および４，５の実際の空気圧P′fおよびP′r
と空気圧補正回路４２が出力する空気圧Bfおよ
びBrとの差ef＝Bf−P′fおよびer＝Br−P′rをそ
れぞれ求めている。５３および５４は不感帯設定
回路であり、efおよびerの絶対値と正の定数ｌと
の差Ef＝1ef1−ｌおよびEr＝1er1−ｌを求めてい
る。判定回路５５および５６は、それぞれEfま
たはErが零か負であるならば、３位置切換弁２
４または２５を第１位置に設定し、前および後の
タイヤ２，３または４，５の空気圧をそのままの
値に保持する。一方、判定回路５７および５８は
それぞれEfまたはErが正であることを判定し、
EfまたはErが正ならば、符号判定回路５９，６
０および６１，６２はefおよびerの符号を判別す
る。符号判別回路６０，６２がそれぞれefまたは
erの符号を正と判別したならば、現実の空気圧
P′fまたはP′rが所要のコーナリングパワーCfまた
はCrを得るために必要な空気圧BfまたはBrより
低いので３位置切換弁２４または２５が第位置
に設定され、蓄圧室２３と圧力測定室１９または
２０とが連絡され、前および後のタイヤ２，３ま
たは４，５の空気圧が上昇される。逆に、符号判
別回路５９，６１がそれぞれefまたはerの符号を
負と判別したならば、現実の空気圧PfまたはP′r
が所要のコーナリングパワーCfまたはCrを得る
ために必要な空気圧BfまたはBrより高いので３
位置切換弁２４または２５が第位置に設定さ
れ、圧力測定室１９または２０と大気とが連絡さ
れ、前および後のタイヤ２，３または４，５の空
気圧が下降される。したがつて、上記引算器５
１，，５２、不感帯設定回路５３，５４、判定回
路５５，５６，５７，５８および符号判別回路５
９，６０，６１，６２は、一体として操作手段と
して機能する。６３は警報装置であり、上述のよ
うに制御手段１８がスタテツクマージンＳを正と
するようにタイヤ２，３，４，５の空気圧を制御
しても、実際にはタイヤのコーナリングパワーが
変化できる範囲には限界があるため、所望の通り
のスタテツクマージンＳが得られない場合があ
る。この場合に警報を発して運転者に注意を与え
るものである。６４は警報装置６３の一部を構成
するコーナリングパワー検出回路であり、空気圧
を検出する手段７８で検出された前後のタイヤ
２，３および４，５の空気圧P′f、P′rとメモリー
３３，３４が出力する前後輪荷重Wf、Wrとを入
力して、タイヤ２，３および４，５の現実のコー
ナリングパワーCf′、Cr′を検出する。すなわち、
この回路６４には装着されたタイヤ２，３，４，
５に応じて図示のように車輪荷重Wf、Wrをパラ
メータとしてこれによつて変化するコーナリング
パワーCf′、Cr′とタイヤ空気圧P′f、P′rとの関係
を表わす関数Cr′、r′＝ｆ（P′f、ｒ Wf、ｒ）が
記憶されており、メモリー３３，３４からの前後
輪荷重Wf、Wrと検出手段７，８からの空気圧
Pf、Prとを代入することにより、タイヤ２，３
および４，５が現実に有するコーナリングパワー
Cf′、Cr′が検出される。６５および６６はそれぞ
れ前後輪用の警報判別回路であり、コーナリング
パワー検出回路６４で検出されたタイヤ２，３お
よび４，５が現実に有するコーナリングパワー
Cf′、Cr′とコーナリングパワー演算回路４０によ
つて求められたスタテツクマージンＳを満足する
のに必要なコーナリングパワーCf、Crとを比較
し、CfとCf′とが等しくない場合またはCrとCr′と
が等しくない場合に警報装置６３を作動させ運転
者に走行安定性に対して注意をうながすようにな
つている。

第６図は、この発明の他の実施例の制御手段の
ブロツク図を示す図である。この制御手段１８
は、タイヤの空気圧、タイヤにかかる荷重、車速
を検出してスタテツクマージンＳを正とするよう
なコーナリングパワーが得られるようにタイヤの
空気圧を制御するとともに、高速走行時には通常
走行時よりタイヤの空気圧を高めに制御して、特
に高速時の走行安定性を図つている。すなわち、
この制御手段１８は、車速νを検出する手段１７
および車速νが一定車速Ｖ以上に達すると空気圧
補正回路４２の関数ｇを、一点鎖線に示すように
車速Ｖ未満の時の値に較べて全体に△Ｂだけ上昇
させる判別回路６７を有する。したがつて、この
制御手段１８では車速νがＶより高い時は、タイ
ヤの空気圧が△Ｂだけ高められるようになつてい
る。その他の構成および作用は第３，４，５図に
示す実施例と同様であるので同一の部分には同一
の符号を付して説明は省略する。

以上説明したきたように、この発明によれば、
タイヤの空気圧やタイヤにかかる荷重に基づい
て、所要コーナリングパワーの目標値を演算し、
この目標値となるように、タイヤの空気圧を制御
するようにしたので、車輌の荷重が変化しても、
コーナリングパワーをいつも最大値付近にとるこ
とができ、車両の操縦性を優れたものにすること
ができる効果がある。また、第３，４，５図に示
した実施例においては上述の効果に加えて警報装
置を備えているため、車輌の走行安定性に関して
運転者に注意をうながすことができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は車輌タイヤの空気圧とコーナリングパ
ワーとの関係をタイヤにかかる荷重をパラメータ
として示すグラフ図、第２図は車輌のスタテツク
マージンＳを説明するため車輌の概略図、第３図
はこの発明の一実施例にかかる車輌のタイヤ空気
圧制御装置を示す概略図、第４図Ａ，Ｂ，Ｃはこ
の実施例の車輌のタイヤ空気圧制御装置の３位置
切換弁の構成および動作を示す模式図、第５図は
この実施例の車輌のタイヤ空気圧制御装置の制御
手段のブロツク図、第６図はこの発明の他の実施
例にかかる車輌のタイヤ空気圧制御手段のブロツ
ク図である。２，３，４，５……タイヤ、７，８……空気圧
を検出する手段、９，１０，１１，１２……タイ
ヤにかかる荷重を検出する手段、１８……制御手
段、４０……コーナリングパワー演算回路（目標
値演算手段）、４１……タイヤ空気圧演算回路
（制御値演算手段）、｛５１，５２……引算器、５
３，５４……不感帯設定回路、５５，５６，５
７，５８……判定回路、５９，６０，６１，６２
……符号判別回路｝（操作手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

１空気入タイヤを装着した車輌において、タイ
ヤの空気圧を検出する手段と、タイヤにかかる荷
重を検出する手段と、これらに基づいてタイヤに
所要のコーナリングパワーが得られるようにタイ
ヤの空気圧を制御する制御手段と、を備え、前記
制御手段は、装着したタイヤに応じたコーナリン
グパワーの目標値を演算する目標値演算手段と、
該目標値とタイヤにかかる荷重とに基づいてタイ
ヤの空気圧の制御値を演算する制御値演算手段
と、該制御値となるようにタイヤの空気圧を操作
する操作手段と、を備えることを特徴とする車輌
のタイヤ空気圧制御装置。