JP2003182476A - 路面状態及びタイヤ走行状態推定装置及び車両制御装置 - Google Patents
路面状態及びタイヤ走行状態推定装置及び車両制御装置Info
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Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
- Vehicle Body Suspensions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 制駆動や操舵といった動作が加わらない一定
速走行時に、タイヤの接地している路面状態やタイヤの
走行状態を精度良く推定して、車両の走行安全性を向上
させる。 【解決手段】 ホイールのホイールリムに取付けられた
加速度センサ１１で検出したホイールの振動情報信号
を、周波数分析手段１４で周波数分析し、その振動スペ
クトルの振動レベルを検出し、路面状態及びタイヤ走行
状態推定手段１６により、この検出された振動レベル
と、振動レベル記憶手段１５に記憶された路面摩擦係数
μと振動レベルとの関係を示すＧ−テーブル１５Ｇとを
比較して、路面摩擦係数μを推定するようにした。
速走行時に、タイヤの接地している路面状態やタイヤの
走行状態を精度良く推定して、車両の走行安全性を向上
させる。 【解決手段】 ホイールのホイールリムに取付けられた
加速度センサ１１で検出したホイールの振動情報信号
を、周波数分析手段１４で周波数分析し、その振動スペ
クトルの振動レベルを検出し、路面状態及びタイヤ走行
状態推定手段１６により、この検出された振動レベル
と、振動レベル記憶手段１５に記憶された路面摩擦係数
μと振動レベルとの関係を示すＧ−テーブル１５Ｇとを
比較して、路面摩擦係数μを推定するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、走行時のタイヤの
走行状態及びタイヤが接地している路面の状態を推定す
るための装置に関するものである。
走行状態及びタイヤが接地している路面の状態を推定す
るための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車の走行安定性を高めるため、走行
時のタイヤの状態やタイヤが接地している路面状態を精
度良く推定し、車両制御へフィードバックすることが求
められている。ここで、タイヤの状態は、タイヤ内圧、
摩耗、故障の予知等であり、路面状態は主に路面とタイ
ヤとの摩擦係数（路面摩擦係数μ）を指す。予めタイヤ
の走行状態や路面状態を推定することができれば、タイ
ヤが故障を起こす前に車を停めて点検を行ったり、制駆
動や操舵といった危険回避の操作を起こす前に、例え
ば、ＡＢＳブレーキのより高度な制御等が可能になり、
安全性が一段と高まることが予想される。また、運転者
に走行中の路面状態の危険度を伝えるだけでも、運転者
が早めの減速動作を行えるようになり、事故の減少が期
待できる。従来、路面摩擦係数を推定する方法として
は、車輪の回転速度の変動を表わす物理量であるタイヤ
のユニフォミティレベルが、路面摩擦係数の大きさによ
って変化することを利用して路面摩擦係数を推定する方
法（特開２０００−５５７９０号公報）や、前輪と車体
とを連結するロアアームに加速度計を取付けて、トー角
がついているタイヤの横振動を検出し、その振動レベル
が路面摩擦係数によって変化することを利用して路面摩
擦係数を推定する方法（特開平６−２５８１９６号公
報）などが提案されている。
時のタイヤの状態やタイヤが接地している路面状態を精
度良く推定し、車両制御へフィードバックすることが求
められている。ここで、タイヤの状態は、タイヤ内圧、
摩耗、故障の予知等であり、路面状態は主に路面とタイ
ヤとの摩擦係数（路面摩擦係数μ）を指す。予めタイヤ
の走行状態や路面状態を推定することができれば、タイ
ヤが故障を起こす前に車を停めて点検を行ったり、制駆
動や操舵といった危険回避の操作を起こす前に、例え
ば、ＡＢＳブレーキのより高度な制御等が可能になり、
安全性が一段と高まることが予想される。また、運転者
に走行中の路面状態の危険度を伝えるだけでも、運転者
が早めの減速動作を行えるようになり、事故の減少が期
待できる。従来、路面摩擦係数を推定する方法として
は、車輪の回転速度の変動を表わす物理量であるタイヤ
のユニフォミティレベルが、路面摩擦係数の大きさによ
って変化することを利用して路面摩擦係数を推定する方
法（特開２０００−５５７９０号公報）や、前輪と車体
とを連結するロアアームに加速度計を取付けて、トー角
がついているタイヤの横振動を検出し、その振動レベル
が路面摩擦係数によって変化することを利用して路面摩
擦係数を推定する方法（特開平６−２５８１９６号公
報）などが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記タ
イヤのユニフォミティレベルから路面摩擦係数を推定す
る方法では、タイヤにフラットスポットが生じてユニフ
ォミティが悪化し、これが回復していく過程では、正確
な推定が困難であった。一方、上記トー角がついている
前輪の横振動から路面摩擦係数を推定する方法では、タ
イヤのスリップ角が完全にゼロになった場合や、大きな
スリップ角がついた場合などでの測定精度が低いといっ
た問題点があった。また、車輪の上下方向の加速度であ
るバネ下加速度と、車体の上下方向の加速度であるバネ
上加速度間の伝達特性から路面摩擦係数を推定する方法
も提案されている（特開平１１−９４６６１号公報）。
この方法では、路面摩擦係数の推定に操舵力を用いてい
ないため、操舵がほとんど行われない直線路においても
路面摩擦係数を推定することができるという利点がある
が、バネやダンパー等の緩衝特性の大きな懸架装置を介
した２点間の振動の伝達特性から路面摩擦係数を推定し
ているため、路面の凹凸の影響を受けやすいといった問
題点があった。例えば、雪上などの荒れた路面上におい
ては、バネ下の振動が大きくなるため、サスペンション
によって振動が吸収されるバネ上の振動と、上記バネ下
の振動との振動レベル差が大きくなってしまい、路面摩
擦係数を正確に推定することができなかった。
イヤのユニフォミティレベルから路面摩擦係数を推定す
る方法では、タイヤにフラットスポットが生じてユニフ
ォミティが悪化し、これが回復していく過程では、正確
な推定が困難であった。一方、上記トー角がついている
前輪の横振動から路面摩擦係数を推定する方法では、タ
イヤのスリップ角が完全にゼロになった場合や、大きな
スリップ角がついた場合などでの測定精度が低いといっ
た問題点があった。また、車輪の上下方向の加速度であ
るバネ下加速度と、車体の上下方向の加速度であるバネ
上加速度間の伝達特性から路面摩擦係数を推定する方法
も提案されている（特開平１１−９４６６１号公報）。
この方法では、路面摩擦係数の推定に操舵力を用いてい
ないため、操舵がほとんど行われない直線路においても
路面摩擦係数を推定することができるという利点がある
が、バネやダンパー等の緩衝特性の大きな懸架装置を介
した２点間の振動の伝達特性から路面摩擦係数を推定し
ているため、路面の凹凸の影響を受けやすいといった問
題点があった。例えば、雪上などの荒れた路面上におい
ては、バネ下の振動が大きくなるため、サスペンション
によって振動が吸収されるバネ上の振動と、上記バネ下
の振動との振動レベル差が大きくなってしまい、路面摩
擦係数を正確に推定することができなかった。
【０００４】本発明は、従来の問題点に鑑みてなされた
もので、制駆動や操舵といった動作が加わらない一定速
走行時に、タイヤの接地している路面状態やタイヤの走
行状態を精度良く推定して、車両の走行安全性を向上さ
せることを目的とする。
もので、制駆動や操舵といった動作が加わらない一定速
走行時に、タイヤの接地している路面状態やタイヤの走
行状態を精度良く推定して、車両の走行安全性を向上さ
せることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、走行中の
タイヤの接地挙動や、故障時のタイヤ挙動を詳細に検討
した結果、走行中のタイヤの周方向の振動、あるいは、
幅方向の振動を周波数分析して得られた上記振動の周波
数スペクトル（振動スペクトル）の、１つあるいは複数
の周波数帯域での振動レベルが、タイヤが接地している
路面の状態やタイヤの故障形態によって特徴的に変化し
ていることを把握した。そこで、このような振動をタイ
ヤ自体の振動、あるいは、上記タイヤから伝播したホイ
ールやサスペンション部の振動として検出することによ
り、路面状態及びタイヤ走行状態を精度良く推定するこ
とができることを見出し本発明に到ったものである。す
なわち、請求項１に記載の路面状態及びタイヤ走行状態
推定装置は、タイヤが接地する路面状態及び走行中のタ
イヤの状態を推定する路面状態及びタイヤ走行状態推定
装置であって、走行中の車両のタイヤまたはホイールの
振動を検出する振動検出手段と、上記検出された振動を
周波数分析して得られる周波数スペクトルの、路面状態
やタイヤの走行状態によって、その振動レベルが特徴的
に変化する周波数範囲、すなわち、少なくとも１０〜１
００００Ｈｚの範囲に含まれる周波数帯域の振動レベル
を検出する手段と、上記検出された振動レベルから、走
行時の路面状態及びタイヤの走行状態を推定する手段と
を備えたものである。請求項２に記載の路面状態及びタ
イヤ走行状態推定装置は、上記振動を、タイヤまたはホ
イールの幅方向の振動としたものである。請求項３に記
載の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置は、上記振動
を、タイヤまたはホイールの周方向の振動としたもので
ある。
タイヤの接地挙動や、故障時のタイヤ挙動を詳細に検討
した結果、走行中のタイヤの周方向の振動、あるいは、
幅方向の振動を周波数分析して得られた上記振動の周波
数スペクトル（振動スペクトル）の、１つあるいは複数
の周波数帯域での振動レベルが、タイヤが接地している
路面の状態やタイヤの故障形態によって特徴的に変化し
ていることを把握した。そこで、このような振動をタイ
ヤ自体の振動、あるいは、上記タイヤから伝播したホイ
ールやサスペンション部の振動として検出することによ
り、路面状態及びタイヤ走行状態を精度良く推定するこ
とができることを見出し本発明に到ったものである。す
なわち、請求項１に記載の路面状態及びタイヤ走行状態
推定装置は、タイヤが接地する路面状態及び走行中のタ
イヤの状態を推定する路面状態及びタイヤ走行状態推定
装置であって、走行中の車両のタイヤまたはホイールの
振動を検出する振動検出手段と、上記検出された振動を
周波数分析して得られる周波数スペクトルの、路面状態
やタイヤの走行状態によって、その振動レベルが特徴的
に変化する周波数範囲、すなわち、少なくとも１０〜１
００００Ｈｚの範囲に含まれる周波数帯域の振動レベル
を検出する手段と、上記検出された振動レベルから、走
行時の路面状態及びタイヤの走行状態を推定する手段と
を備えたものである。請求項２に記載の路面状態及びタ
イヤ走行状態推定装置は、上記振動を、タイヤまたはホ
イールの幅方向の振動としたものである。請求項３に記
載の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置は、上記振動
を、タイヤまたはホイールの周方向の振動としたもので
ある。
【０００６】また、請求項４に記載の路面状態及びタイ
ヤ走行状態推定装置は、上記振動検出手段を、タイヤ内
に充填された気体の圧力をモニタリングする圧力センサ
と同一の基板上、または、同一の筐体内に設置したもの
で、これにより、基板を共有化することができ、装置の
小型化と低コスト化を実現することが可能となる。請求
項５に記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置は、
上記振動検出手段または上記振動検出手段を設置する基
板を、タイヤまたはホイールに取付けたものである。
ヤ走行状態推定装置は、上記振動検出手段を、タイヤ内
に充填された気体の圧力をモニタリングする圧力センサ
と同一の基板上、または、同一の筐体内に設置したもの
で、これにより、基板を共有化することができ、装置の
小型化と低コスト化を実現することが可能となる。請求
項５に記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置は、
上記振動検出手段または上記振動検出手段を設置する基
板を、タイヤまたはホイールに取付けたものである。
【０００７】請求項６に記載の路面状態及びタイヤ走行
状態推定装置は、非転動部である車体側から、無線に
て、転動部であるタイヤまたはホイールに取付けられた
上記振動検出手段を駆動するようにしたもので、これに
より、転動部に設けられていた、センサ駆動・検出用電
源などのバッテリーを省略することができるので、振動
検出部を小型軽量化することが可能となる。
状態推定装置は、非転動部である車体側から、無線に
て、転動部であるタイヤまたはホイールに取付けられた
上記振動検出手段を駆動するようにしたもので、これに
より、転動部に設けられていた、センサ駆動・検出用電
源などのバッテリーを省略することができるので、振動
検出部を小型軽量化することが可能となる。
【０００８】請求項７に記載の路面状態及びタイヤ走行
状態推定装置は、タイヤまたはホイール部に信号処理手
段を設け、上記振動検出手段で検出された振動情報信号
をデジタル変換するとともにこれを圧縮して車体側に送
信し、車体側にて上記圧縮信号を受信して復元し、これ
を周波数分析するようにしたもので、このように、デジ
タルデータ圧縮技術を応用してデータ量を少なくして送
信することにより、連続データ通信が可能となるととも
に、振動レベルの検出精度を向上させることが可能とな
る。また、請求項８に記載の路面状態及びタイヤ走行状
態推定装置は、送信するデータ量を少なくして連続デー
タ通信を可能とするため、タイヤまたはホイール部に信
号処理手段を設置し、上記振動検出手段で検出された振
動情報信号をタイヤまたはホイール部にて周波数分析し
て走行時の路面状態及びタイヤの走行状態を推定し、こ
の推定された走行時の路面状態及びタイヤの走行状態を
表わすデータを車体側に送信するようにしたものであ
る。
状態推定装置は、タイヤまたはホイール部に信号処理手
段を設け、上記振動検出手段で検出された振動情報信号
をデジタル変換するとともにこれを圧縮して車体側に送
信し、車体側にて上記圧縮信号を受信して復元し、これ
を周波数分析するようにしたもので、このように、デジ
タルデータ圧縮技術を応用してデータ量を少なくして送
信することにより、連続データ通信が可能となるととも
に、振動レベルの検出精度を向上させることが可能とな
る。また、請求項８に記載の路面状態及びタイヤ走行状
態推定装置は、送信するデータ量を少なくして連続デー
タ通信を可能とするため、タイヤまたはホイール部に信
号処理手段を設置し、上記振動検出手段で検出された振
動情報信号をタイヤまたはホイール部にて周波数分析し
て走行時の路面状態及びタイヤの走行状態を推定し、こ
の推定された走行時の路面状態及びタイヤの走行状態を
表わすデータを車体側に送信するようにしたものであ
る。
【０００９】請求項９に記載の路面状態及びタイヤ走行
状態推定装置は、上記データの通信を行うためのアンテ
ナ機能を、ホイール部に取付けられているタイヤバルブ
に持たせたものである。また、請求項１０に記載の路面
状態及びタイヤ走行状態推定装置は、上記データの通信
を行うためのアンテナを、ホイールリム部の周上に設け
たものである。
状態推定装置は、上記データの通信を行うためのアンテ
ナ機能を、ホイール部に取付けられているタイヤバルブ
に持たせたものである。また、請求項１０に記載の路面
状態及びタイヤ走行状態推定装置は、上記データの通信
を行うためのアンテナを、ホイールリム部の周上に設け
たものである。
【００１０】請求項１１に記載の路面状態及びタイヤ走
行状態推定装置は、走行中の車両のサスペンション部の
振動を検出する振動検出手段と、上記検出された振動を
周波数分析して得られる周波数スペクトルの、少なくと
も１０〜１００００Ｈｚの範囲に含まれる周波数帯域の
振動レベルを検出する手段と、上記検出された振動レベ
ルから、走行時の路面状態及びタイヤの走行状態を推定
する手段とを備え、タイヤからサスペンション部に伝播
されたタイヤの振動を検出して、路面状態及びタイヤ走
行状態を推定するようにしたものである。請求項１２に
記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置は、上記サ
スペンション部の振動を検出する振動検出手段を、ホイ
ールが取付けられているハブと一体化された部位に取付
けたものである。
行状態推定装置は、走行中の車両のサスペンション部の
振動を検出する振動検出手段と、上記検出された振動を
周波数分析して得られる周波数スペクトルの、少なくと
も１０〜１００００Ｈｚの範囲に含まれる周波数帯域の
振動レベルを検出する手段と、上記検出された振動レベ
ルから、走行時の路面状態及びタイヤの走行状態を推定
する手段とを備え、タイヤからサスペンション部に伝播
されたタイヤの振動を検出して、路面状態及びタイヤ走
行状態を推定するようにしたものである。請求項１２に
記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置は、上記サ
スペンション部の振動を検出する振動検出手段を、ホイ
ールが取付けられているハブと一体化された部位に取付
けたものである。
【００１１】また、請求項１３に記載の路面状態及びタ
イヤ走行状態推定置は、リセットボタンを設けて、自動
車やホイール、タイヤの種類によって異なる振動情報を
初期化するようにしたもので、これにより、路面状態及
びタイヤ走行状態の推定精度を更に向上させることがで
きる。
イヤ走行状態推定置は、リセットボタンを設けて、自動
車やホイール、タイヤの種類によって異なる振動情報を
初期化するようにしたもので、これにより、路面状態及
びタイヤ走行状態の推定精度を更に向上させることがで
きる。
【００１２】請求項１４に記載の路面状態及びタイヤ走
行状態推定装置は、車両の各輪に荷重測定装置を備え、
車両各輪の荷重データに基づいて走行時の路面状態及び
タイヤの走行状態を推定するようにしたもので、これに
より、大型の運搬車などように、車輪に加わる荷重変動
が大きな車両であっても、上記各輪の荷重データに応じ
て路面状態及びタイヤ走行状態を推定することができる
ので、推定精度の向上を図ることが可能となる。
行状態推定装置は、車両の各輪に荷重測定装置を備え、
車両各輪の荷重データに基づいて走行時の路面状態及び
タイヤの走行状態を推定するようにしたもので、これに
より、大型の運搬車などように、車輪に加わる荷重変動
が大きな車両であっても、上記各輪の荷重データに応じ
て路面状態及びタイヤ走行状態を推定することができる
ので、推定精度の向上を図ることが可能となる。
【００１３】また、請求項１５に記載の発明は、車両の
走行状態を制御する車両制御装置であって、上記請求項
１〜請求項１４のいずれかに記載の路面状態及びタイヤ
走行状態推定装置と、上記装置で推定された路面状態及
び／または走行中のタイヤの状態に基づいて、ＡＢＳブ
レーキの油圧制御手段や車輪のロック状態制御手段、あ
るいは、車両の姿勢制御手段などのような、車両の走行
状態を制御する車両制御手段を備えたものである。
走行状態を制御する車両制御装置であって、上記請求項
１〜請求項１４のいずれかに記載の路面状態及びタイヤ
走行状態推定装置と、上記装置で推定された路面状態及
び／または走行中のタイヤの状態に基づいて、ＡＢＳブ
レーキの油圧制御手段や車輪のロック状態制御手段、あ
るいは、車両の姿勢制御手段などのような、車両の走行
状態を制御する車両制御手段を備えたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づき説明する。 実施の形態１．図１は、本実施の形態１に係わる路面状
態及びタイヤ走行状態推定装置１０の構成を示す機能ブ
ロック図で、本装置１０は振動検出部１０Ａと信号処理
部１０Ｂとを備えている。振動検出部１０Ａは、ホイー
ルに伝播されたタイヤの振動を検出する振動検出手段で
ある加速度センサ１１を備えており、信号処理部１０Ｂ
は、周波数帯域設定手段１２と振動レベル検出手段１３
とを備え、上記加速度センサ１１で検出されたホイール
振動の振動情報信号を周波数分析して、上記振動の周波
数スペクトル（以下、振動スペクトルという）の、路面
状態やタイヤの走行状態によってその振動レベルが特徴
的に変化する周波数範囲、すなわち、少なくとも１０〜
１００００Ｈｚの範囲に含まれる周波数帯域の振動レベ
ルを検出する周波数分析手段１４と、予め求められた路
面状態、あるいは、走行中のタイヤの状態と、上記振動
スペクトルの所定の周波数帯域での振動レベルとの関係
を示すＧ−テーブル１５Ｇを記憶する振動レベル記憶手
段１５と、上記周波数分析手段１４で検出された振動レ
ベルを上記Ｇ−テーブル１５Ｇに対応させて、上記振動
レベルから路面摩擦係数μ及び走行中のタイヤの状態を
推定する路面状態及びタイヤ走行状態推定手段１６とを
備え、上記加速度センサ１１で検出されたホイールの振
動情報信号から、走行時の路面状態及びタイヤの走行状
態を推定する。なお、上記Ｇ−テーブル１５Ｇは、後述
するように、試験車両に加速度センサ１１を取付け、上
記車両を、所定の速度Ｖで路面摩擦係数μの異なる路面
を走行させたり、例えば、トレッドの一部を剥離させた
故障タイヤに相当する試作タイヤを装着した車両を走行
させたりして、ホイール１の振動を実測することにより
作成される。
て、図面に基づき説明する。 実施の形態１．図１は、本実施の形態１に係わる路面状
態及びタイヤ走行状態推定装置１０の構成を示す機能ブ
ロック図で、本装置１０は振動検出部１０Ａと信号処理
部１０Ｂとを備えている。振動検出部１０Ａは、ホイー
ルに伝播されたタイヤの振動を検出する振動検出手段で
ある加速度センサ１１を備えており、信号処理部１０Ｂ
は、周波数帯域設定手段１２と振動レベル検出手段１３
とを備え、上記加速度センサ１１で検出されたホイール
振動の振動情報信号を周波数分析して、上記振動の周波
数スペクトル（以下、振動スペクトルという）の、路面
状態やタイヤの走行状態によってその振動レベルが特徴
的に変化する周波数範囲、すなわち、少なくとも１０〜
１００００Ｈｚの範囲に含まれる周波数帯域の振動レベ
ルを検出する周波数分析手段１４と、予め求められた路
面状態、あるいは、走行中のタイヤの状態と、上記振動
スペクトルの所定の周波数帯域での振動レベルとの関係
を示すＧ−テーブル１５Ｇを記憶する振動レベル記憶手
段１５と、上記周波数分析手段１４で検出された振動レ
ベルを上記Ｇ−テーブル１５Ｇに対応させて、上記振動
レベルから路面摩擦係数μ及び走行中のタイヤの状態を
推定する路面状態及びタイヤ走行状態推定手段１６とを
備え、上記加速度センサ１１で検出されたホイールの振
動情報信号から、走行時の路面状態及びタイヤの走行状
態を推定する。なお、上記Ｇ−テーブル１５Ｇは、後述
するように、試験車両に加速度センサ１１を取付け、上
記車両を、所定の速度Ｖで路面摩擦係数μの異なる路面
を走行させたり、例えば、トレッドの一部を剥離させた
故障タイヤに相当する試作タイヤを装着した車両を走行
させたりして、ホイール１の振動を実測することにより
作成される。
【００１５】本例では、上記加速度センサ１１としてバ
イモルフ圧電式の表面実装型加速度センサを用い、この
加速度センサ１１を、図２（ａ），（ｂ）に示すよう
に、ホイール１のホイールリム２の、タイヤ側の凹部に
取付けられたセンサーボックス１７内に収納した。な
お、同図において、３はホイール１に取付けられたタイ
ヤバルブである。上記センサーボックス１７には、タイ
ヤ内に充填された気体の圧力をモニタリングする圧力セ
ンサ１８が収納されており、上記加速度センサ１１は、
圧力検出回路やバッテリー等が搭載された上記圧力セン
サ１８が装着された基板１９に装着される。この基板１
９はセンサ共通基板であり、加速度センサ１１の駆動・
検出回路も上記基板１９に搭載され、上記バッテリーは
加速度センサ１１及び圧力センサ１８の共用電源とな
る。なお、加速度センサ１１または加速度センサ１１を
設置する基板をホイール１に設置してもよいし、加速度
センサ１１の駆動・検出回路を搭載した基板を加速度セ
ンサ１１とは別体に設置してもよいが、装置を小型化す
る上では、上記のように、加速度センサ１１とその基板
を、圧力センサ１８と同一の筐体（センサーボックス１
７）内に設置することが好ましく、少なくとも、基板に
ついては上記基板１９と共有化することが好ましい。
イモルフ圧電式の表面実装型加速度センサを用い、この
加速度センサ１１を、図２（ａ），（ｂ）に示すよう
に、ホイール１のホイールリム２の、タイヤ側の凹部に
取付けられたセンサーボックス１７内に収納した。な
お、同図において、３はホイール１に取付けられたタイ
ヤバルブである。上記センサーボックス１７には、タイ
ヤ内に充填された気体の圧力をモニタリングする圧力セ
ンサ１８が収納されており、上記加速度センサ１１は、
圧力検出回路やバッテリー等が搭載された上記圧力セン
サ１８が装着された基板１９に装着される。この基板１
９はセンサ共通基板であり、加速度センサ１１の駆動・
検出回路も上記基板１９に搭載され、上記バッテリーは
加速度センサ１１及び圧力センサ１８の共用電源とな
る。なお、加速度センサ１１または加速度センサ１１を
設置する基板をホイール１に設置してもよいし、加速度
センサ１１の駆動・検出回路を搭載した基板を加速度セ
ンサ１１とは別体に設置してもよいが、装置を小型化す
る上では、上記のように、加速度センサ１１とその基板
を、圧力センサ１８と同一の筐体（センサーボックス１
７）内に設置することが好ましく、少なくとも、基板に
ついては上記基板１９と共有化することが好ましい。
【００１６】次に、上記構成の路面状態及びタイヤ走行
状態推定装置１０の動作について、路面摩擦係数μの推
定値を求める場合を例にとって説明する。まず、加速度
センサ１１により走行中のホイール１の振動を検出し、
この検出されたホイール１の振動情報信号を周波数分析
手段１４により周波数分析して所定の周波数帯域の振動
レベルを検出する。詳細には、周波数分析手段１４の検
出する上記振動レベルは、中心周波数が、路面状態やタ
イヤの走行状態によってその振動レベルが特徴的に変化
する周波数範囲、すなわち、少なくとも１０〜１０００
０Ｈｚの範囲にある、所定の帯域幅を有する周波数帯域
の振動レベルであり、例えば、８００〜３５００Ｈｚの
ような、比較的広い帯域幅を有する１つの周波数帯域の
振動レベルでもよいし、８００〜１０００Ｈｚ，１６０
０〜２０００Ｈｚ，３０００〜３５００Ｈｚでの振動レ
ベルなどのように、比較的狭い帯域幅を有する複数の周
波数帯域での振動レベル（複数個）でもよい。周波数分
析手段１４では、上記１つあるいは複数の周波数帯域を
周波数帯域設定手段１２で設定し、振動レベル検出手段
１３により、その振動レベルを検出する。上記検出され
た振動レベルは、路面状態及びタイヤ走行状態推定手段
１６に送られ、路面状態及びタイヤ走行状態推定手段１
６において、上記検出された振動レベルと、予め振動レ
ベル記憶手段１５に記憶されている路面摩擦係数μと振
動レベルとの関係を示すＧ−テーブル１５Ｇと対応させ
て、路面摩擦係数の推定値（μ推定値）を求めることに
より、加速度センサ１１により検出されたホイールのタ
イヤ周方向またはタイヤ幅方向の振動情報信号から、路
面摩擦係数μを精度良く推定することができる。
状態推定装置１０の動作について、路面摩擦係数μの推
定値を求める場合を例にとって説明する。まず、加速度
センサ１１により走行中のホイール１の振動を検出し、
この検出されたホイール１の振動情報信号を周波数分析
手段１４により周波数分析して所定の周波数帯域の振動
レベルを検出する。詳細には、周波数分析手段１４の検
出する上記振動レベルは、中心周波数が、路面状態やタ
イヤの走行状態によってその振動レベルが特徴的に変化
する周波数範囲、すなわち、少なくとも１０〜１０００
０Ｈｚの範囲にある、所定の帯域幅を有する周波数帯域
の振動レベルであり、例えば、８００〜３５００Ｈｚの
ような、比較的広い帯域幅を有する１つの周波数帯域の
振動レベルでもよいし、８００〜１０００Ｈｚ，１６０
０〜２０００Ｈｚ，３０００〜３５００Ｈｚでの振動レ
ベルなどのように、比較的狭い帯域幅を有する複数の周
波数帯域での振動レベル（複数個）でもよい。周波数分
析手段１４では、上記１つあるいは複数の周波数帯域を
周波数帯域設定手段１２で設定し、振動レベル検出手段
１３により、その振動レベルを検出する。上記検出され
た振動レベルは、路面状態及びタイヤ走行状態推定手段
１６に送られ、路面状態及びタイヤ走行状態推定手段１
６において、上記検出された振動レベルと、予め振動レ
ベル記憶手段１５に記憶されている路面摩擦係数μと振
動レベルとの関係を示すＧ−テーブル１５Ｇと対応させ
て、路面摩擦係数の推定値（μ推定値）を求めることに
より、加速度センサ１１により検出されたホイールのタ
イヤ周方向またはタイヤ幅方向の振動情報信号から、路
面摩擦係数μを精度良く推定することができる。
【００１７】図３は、タイヤ周方向の振動を検出する加
速度センサとタイヤ幅方向の振動を検出する加速度セン
サの２個の加速度センサを取付けたホイールを備えたタ
イヤを乗用車に搭載し、通常の乾燥アスファルト路面上
を６０ｋｍ／ｈの一定速度で走行させ、このときのホイ
ールのタイヤ周方向振動とタイヤ幅方向振動とをそれぞ
れ測定して周波数分析して得られた振動スペクトルであ
る。このグラフの横軸は周波数、縦軸は１Ｇを０ｄＢと
したときの振動レベルの大きさであり、同図の実線がホ
イールのタイヤ周方向振動スペクトル、破線がタイヤ幅
方向振動スペクトルである。次に、路面摩擦係数μの異
なる様々な路面上で、上記と同様の実験を行い、ホイー
ルのタイヤ周方向及びタイヤ幅方向の振動スペクトルを
求め、上記乾燥アスファルト路面上を走行して得られた
振動スペクトルと比較すると、１０〜１００００Ｈｚの
範囲に含まれる複数の周波数帯域において、上記振動レ
ベルが異なっていることが確認された。一般に、路面摩
擦係数μが低くなると、タイヤトレッドのすべり（ここ
では幅向のすべり）によって複数の周波数帯域の振動レ
ベルが上昇する。
速度センサとタイヤ幅方向の振動を検出する加速度セン
サの２個の加速度センサを取付けたホイールを備えたタ
イヤを乗用車に搭載し、通常の乾燥アスファルト路面上
を６０ｋｍ／ｈの一定速度で走行させ、このときのホイ
ールのタイヤ周方向振動とタイヤ幅方向振動とをそれぞ
れ測定して周波数分析して得られた振動スペクトルであ
る。このグラフの横軸は周波数、縦軸は１Ｇを０ｄＢと
したときの振動レベルの大きさであり、同図の実線がホ
イールのタイヤ周方向振動スペクトル、破線がタイヤ幅
方向振動スペクトルである。次に、路面摩擦係数μの異
なる様々な路面上で、上記と同様の実験を行い、ホイー
ルのタイヤ周方向及びタイヤ幅方向の振動スペクトルを
求め、上記乾燥アスファルト路面上を走行して得られた
振動スペクトルと比較すると、１０〜１００００Ｈｚの
範囲に含まれる複数の周波数帯域において、上記振動レ
ベルが異なっていることが確認された。一般に、路面摩
擦係数μが低くなると、タイヤトレッドのすべり（ここ
では幅向のすべり）によって複数の周波数帯域の振動レ
ベルが上昇する。
【００１８】図４は、予め測定した路面摩擦係数μと、
検出したホイールの振動情報信号を用いて推定した路面
摩擦係数の推定値（μ推定値）との関係を示すグラフで
ある。この結果から明らかなように、上記μ推定値と実
際の路面摩擦係数μとは良好な相関関係を示している。
したがって、加速度センサ１１によりホイール１のタイ
ヤ周方向またはタイヤ幅方向の振動を検出し、この振動
情報信号と、予め求められた、上記複数の周波数帯域の
振動レベルと路面摩擦係数μとの関係を示すＧ−テーブ
ル１５Ｇとを対応させることにより、路面摩擦係数μを
精度良く推定することが可能であることが確認された。
検出したホイールの振動情報信号を用いて推定した路面
摩擦係数の推定値（μ推定値）との関係を示すグラフで
ある。この結果から明らかなように、上記μ推定値と実
際の路面摩擦係数μとは良好な相関関係を示している。
したがって、加速度センサ１１によりホイール１のタイ
ヤ周方向またはタイヤ幅方向の振動を検出し、この振動
情報信号と、予め求められた、上記複数の周波数帯域の
振動レベルと路面摩擦係数μとの関係を示すＧ−テーブ
ル１５Ｇとを対応させることにより、路面摩擦係数μを
精度良く推定することが可能であることが確認された。
【００１９】このように、本実施の形態１によれば、ホ
イールリム２に取付けられた加速度センサ１１で検出し
たホイール１の振動情報信号を、周波数分析手段１４で
周波数分析してその振動スペクトルの振動レベルを検出
し、路面状態及びタイヤ走行状態推定手段１６により、
この検出された振動レベルと、振動レベル記憶手段１５
に記憶された路面摩擦係数μと振動レベルとの関係を示
すＧ−テーブル１５Ｇとを比較して、路面摩擦係数μを
推定するようにしたので、路面摩擦係数μの値を精度良
く推定することができ、車両の安全性を向上させること
ができる。
イールリム２に取付けられた加速度センサ１１で検出し
たホイール１の振動情報信号を、周波数分析手段１４で
周波数分析してその振動スペクトルの振動レベルを検出
し、路面状態及びタイヤ走行状態推定手段１６により、
この検出された振動レベルと、振動レベル記憶手段１５
に記憶された路面摩擦係数μと振動レベルとの関係を示
すＧ−テーブル１５Ｇとを比較して、路面摩擦係数μを
推定するようにしたので、路面摩擦係数μの値を精度良
く推定することができ、車両の安全性を向上させること
ができる。
【００２０】なお、上記実施の形態１では、加速度セン
サ１１を、ホイールリム２のタイヤ側に取付けて、ホイ
ール１に伝播されるタイヤの振動を検出するようにした
が、図５に示すように、加速度センサ１１をタイヤ４の
トレッド５の内面側５ａに取付けて、タイヤ４の振動を
直接検出するようにしてもよい。また、上記例では、路
面摩擦係数μを推定する場合について説明したが、路面
摩擦係数μそのものではなく、通常路面状態（ドラ
イ）、要注意路面状態（ウエット路、雪路、など）、危
険路面状態（ハイドロプレーニング状態、圧雪路、ミラ
ーバーンなど）などのような、路面状態を推定するよう
にしてもよい。また、上記路面摩擦係数μから、走行中
のタイヤの状態である滑り易さを推定するようにしても
よい。また、上記振動スペクトルを用いて、タイヤの故
障状態を推定することも可能である。具体的には、タイ
ヤトレッドの一部に剥離が生じた場合などには、その部
分が路面に接する度に特有の振動が発生するので、上記
振動スペクトルの、１０〜１００Ｈｚの周波数帯域の振
動レベルを検出し、正常なタイヤの上記と同じ周波数帯
域の振動レベルと比較することにより、タイヤに何らか
の異常が生じていることを推定することができる。
サ１１を、ホイールリム２のタイヤ側に取付けて、ホイ
ール１に伝播されるタイヤの振動を検出するようにした
が、図５に示すように、加速度センサ１１をタイヤ４の
トレッド５の内面側５ａに取付けて、タイヤ４の振動を
直接検出するようにしてもよい。また、上記例では、路
面摩擦係数μを推定する場合について説明したが、路面
摩擦係数μそのものではなく、通常路面状態（ドラ
イ）、要注意路面状態（ウエット路、雪路、など）、危
険路面状態（ハイドロプレーニング状態、圧雪路、ミラ
ーバーンなど）などのような、路面状態を推定するよう
にしてもよい。また、上記路面摩擦係数μから、走行中
のタイヤの状態である滑り易さを推定するようにしても
よい。また、上記振動スペクトルを用いて、タイヤの故
障状態を推定することも可能である。具体的には、タイ
ヤトレッドの一部に剥離が生じた場合などには、その部
分が路面に接する度に特有の振動が発生するので、上記
振動スペクトルの、１０〜１００Ｈｚの周波数帯域の振
動レベルを検出し、正常なタイヤの上記と同じ周波数帯
域の振動レベルと比較することにより、タイヤに何らか
の異常が生じていることを推定することができる。
【００２１】また車両の各輪に荷重測定装置を設置して
車両各輪に作用する荷重を検出し、車両各輪の荷重デー
タに基づいて、走行時の路面状態及びタイヤの走行状態
の推定を行うことも可能である。すなわち、大型の運搬
車などのように、積み荷の重さにより車輪に加わる荷重
が大きく変動する車両においては、荷重による摩擦係数
の変化が大きいため、荷重によりタイヤの振動状態が変
化する（荷重が大きくなると摩擦係数が減少して滑り易
くなる）ので、これを補正するため、路面摩擦係数μと
振動レベルとの関係を示すＧ−テーブル１５Ｇを各荷重
毎に作成して記憶しておき、上記荷重測定装置で検出さ
れた車両各輪の荷重データに応じて、路面状態及びタイ
ヤ走行状態を推定するようにすれば、推定精度を更に向
上させることができる。
車両各輪に作用する荷重を検出し、車両各輪の荷重デー
タに基づいて、走行時の路面状態及びタイヤの走行状態
の推定を行うことも可能である。すなわち、大型の運搬
車などのように、積み荷の重さにより車輪に加わる荷重
が大きく変動する車両においては、荷重による摩擦係数
の変化が大きいため、荷重によりタイヤの振動状態が変
化する（荷重が大きくなると摩擦係数が減少して滑り易
くなる）ので、これを補正するため、路面摩擦係数μと
振動レベルとの関係を示すＧ−テーブル１５Ｇを各荷重
毎に作成して記憶しておき、上記荷重測定装置で検出さ
れた車両各輪の荷重データに応じて、路面状態及びタイ
ヤ走行状態を推定するようにすれば、推定精度を更に向
上させることができる。
【００２２】また、本装置１０に、システムを初期化す
るためのリセットボタンを設け、ある程度の距離を走行
してタイヤと路面間の実際の摩擦状態を把握することが
好ましい。路面状態を推定するために用いる振動スペク
トルとしては、予めインプットされた実車試験の振動ス
ペクトルであっても問題はないが、振動スペクトルは自
動車やホイール、タイヤの種類により微妙に異なること
から、当該車両をドライ、ウエット、氷雪のいずれかの
路面、あるいは、複数の路面で走行させて、その時の振
動スペクトルを求め、この求められた振動スペクトルに
基づいて路面状態あるいは路面摩擦係数μを推定するよ
うにすれば、推定精度を更に向上させることができる。
このとき、乗員がリセットボタンを押し、走行した路面
の状態がドライかウエットかあるいは氷雪かをインプッ
トする。なお、装置１０内において、予め記憶された路
面状態毎の振動スペクトルと上記初期化時に得られた振
動スペクトルとを比較して、上記走行した路面の状態が
ドライかウエットかあるいは氷雪かが自動的にインプッ
トされるようにしてもよい。
るためのリセットボタンを設け、ある程度の距離を走行
してタイヤと路面間の実際の摩擦状態を把握することが
好ましい。路面状態を推定するために用いる振動スペク
トルとしては、予めインプットされた実車試験の振動ス
ペクトルであっても問題はないが、振動スペクトルは自
動車やホイール、タイヤの種類により微妙に異なること
から、当該車両をドライ、ウエット、氷雪のいずれかの
路面、あるいは、複数の路面で走行させて、その時の振
動スペクトルを求め、この求められた振動スペクトルに
基づいて路面状態あるいは路面摩擦係数μを推定するよ
うにすれば、推定精度を更に向上させることができる。
このとき、乗員がリセットボタンを押し、走行した路面
の状態がドライかウエットかあるいは氷雪かをインプッ
トする。なお、装置１０内において、予め記憶された路
面状態毎の振動スペクトルと上記初期化時に得られた振
動スペクトルとを比較して、上記走行した路面の状態が
ドライかウエットかあるいは氷雪かが自動的にインプッ
トされるようにしてもよい。
【００２３】実施の形態２．上記実施の形態１では、ホ
イール１の振動を検出したが、図６に示すように、加速
度センサ１１をサスペンション部６に取付け、サスペン
ション部６に伝播されるタイヤの振動を検出して路面状
態及びタイヤ走行状態を推定することも可能である。サ
スペンション部６には、振動緩衝のため、ゴムブッシュ
７等の弾性部材が複数取付けられているので、本例で
は、上記伝播されたタイヤの振動を効率よく検出するた
め、加速度センサ１１をサスペンションアーム６ａ，６
ｂ上ではなく、ホイール１が取付けられているハブ部８
に取付けるようにしている。なお、サスペンション部６
には、タイヤ幅方向の振動の方が比較的減衰なく伝播さ
れるので、上記加速度センサ１１は、ハブ部８のタイヤ
幅方向の振動を検出するように取り付けることが好まし
い。
イール１の振動を検出したが、図６に示すように、加速
度センサ１１をサスペンション部６に取付け、サスペン
ション部６に伝播されるタイヤの振動を検出して路面状
態及びタイヤ走行状態を推定することも可能である。サ
スペンション部６には、振動緩衝のため、ゴムブッシュ
７等の弾性部材が複数取付けられているので、本例で
は、上記伝播されたタイヤの振動を効率よく検出するた
め、加速度センサ１１をサスペンションアーム６ａ，６
ｂ上ではなく、ホイール１が取付けられているハブ部８
に取付けるようにしている。なお、サスペンション部６
には、タイヤ幅方向の振動の方が比較的減衰なく伝播さ
れるので、上記加速度センサ１１は、ハブ部８のタイヤ
幅方向の振動を検出するように取り付けることが好まし
い。
【００２４】図７は、加速度センサを乗用車のサスペン
ション部に装着し、通常の乾燥アスファルト路面上を３
０ｋｍ／ｈ〜９０ｋｍ／ｈの範囲内で一定速度で走行さ
せ、このときのサスペンション部の振動を測定して周波
数分析して得られた振動スペクトルを示す図で、この振
動スペクトルを用いて、上記実施の形態１と同様に、路
面摩擦係数μを推定することができる。図８は、予め測
定した路面摩擦係数μと、検出したサスペンション部６
の振動から推定したμ推定値との関係を示すグラフで、
この結果から明らかなように、検出された振動レベルか
ら求めたμ推定値と実際の路面摩擦係数μとは良好な相
関関係を示しており、サスペンション部６の振動からで
も路面摩擦係数μを精度良く推定することができること
がわかる。
ション部に装着し、通常の乾燥アスファルト路面上を３
０ｋｍ／ｈ〜９０ｋｍ／ｈの範囲内で一定速度で走行さ
せ、このときのサスペンション部の振動を測定して周波
数分析して得られた振動スペクトルを示す図で、この振
動スペクトルを用いて、上記実施の形態１と同様に、路
面摩擦係数μを推定することができる。図８は、予め測
定した路面摩擦係数μと、検出したサスペンション部６
の振動から推定したμ推定値との関係を示すグラフで、
この結果から明らかなように、検出された振動レベルか
ら求めたμ推定値と実際の路面摩擦係数μとは良好な相
関関係を示しており、サスペンション部６の振動からで
も路面摩擦係数μを精度良く推定することができること
がわかる。
【００２５】実施の形態３．図９は、本発明の路面状態
及びタイヤ走行状態推定装置を用いた車両制御装置２０
の構成を示す図で、本装置２０は、加速度センサ１１が
取付けられた転動側（タイヤまたはホイール側）Ａと、
非転動側である車体側Ｂとを無線により接続するように
構成したものである。転動側Ａには、加速度センサ１１
と、この加速度センサ１１で検出された振動情報信号を
デジタル変換して圧縮するデータ処理部２１と、この圧
縮された信号を車体側Ｂに無線により送信するととも
に、車体側Ｂから送信される、加速度センサ１１及びデ
ータ処理部２１を駆動するための無線信号を受信するＲ
Ｆ（Radio Frequency）部２２とを設ける。また、車体
側Ｂには、上記圧縮された振動情報信号を受信するとと
もに、転動側Ａに上記無線信号を送信する無線送信・受
信部（以下、送受信部という）２３と、上記受信された
振動情報信号を復元して周波数分析し、得られた振動ス
ペクトルから走行時の路面状態及びタイヤの走行状態を
推定する路面状態及びタイヤ走行状態演算部２４と、上
記演算部２４で推定された路面状態及びタイヤ走行状態
に基づいて、ＡＢＳブレーキの油圧を制御するＡＢＳ制
御部（車両制御手段）２５とを設ける。これにより、信
号接続線を設けることなく、タイヤまたはホイール部で
検出された振動情報信号を車体側Ｂにて処理して路面状
態及びタイヤ走行状態を推定することができる。また、
上記推定された路面状態及びタイヤ走行状態のデータを
ＡＢＳ制御部２５に送ることにより、路面状態及びタイ
ヤ走行状態に応じてＡＢＳブレーキの油圧を制御するこ
とができるので、車両の走行状態を安定して制御するこ
とができる。また、車体側Ｂから、無線にて、加速度セ
ンサ１１及びデータ処理部２１を駆動するようにしたの
で、転動側Ａに備えられていたバッテリーを省略するこ
とができる。なお、上記路面状態及びタイヤの走行状態
演算部２４の構成は、上記実施の形態１の図１で示し
た、路面状態及びタイヤ走行状態推定装置１０の信号処
理部１０Ｂと同様である。
及びタイヤ走行状態推定装置を用いた車両制御装置２０
の構成を示す図で、本装置２０は、加速度センサ１１が
取付けられた転動側（タイヤまたはホイール側）Ａと、
非転動側である車体側Ｂとを無線により接続するように
構成したものである。転動側Ａには、加速度センサ１１
と、この加速度センサ１１で検出された振動情報信号を
デジタル変換して圧縮するデータ処理部２１と、この圧
縮された信号を車体側Ｂに無線により送信するととも
に、車体側Ｂから送信される、加速度センサ１１及びデ
ータ処理部２１を駆動するための無線信号を受信するＲ
Ｆ（Radio Frequency）部２２とを設ける。また、車体
側Ｂには、上記圧縮された振動情報信号を受信するとと
もに、転動側Ａに上記無線信号を送信する無線送信・受
信部（以下、送受信部という）２３と、上記受信された
振動情報信号を復元して周波数分析し、得られた振動ス
ペクトルから走行時の路面状態及びタイヤの走行状態を
推定する路面状態及びタイヤ走行状態演算部２４と、上
記演算部２４で推定された路面状態及びタイヤ走行状態
に基づいて、ＡＢＳブレーキの油圧を制御するＡＢＳ制
御部（車両制御手段）２５とを設ける。これにより、信
号接続線を設けることなく、タイヤまたはホイール部で
検出された振動情報信号を車体側Ｂにて処理して路面状
態及びタイヤ走行状態を推定することができる。また、
上記推定された路面状態及びタイヤ走行状態のデータを
ＡＢＳ制御部２５に送ることにより、路面状態及びタイ
ヤ走行状態に応じてＡＢＳブレーキの油圧を制御するこ
とができるので、車両の走行状態を安定して制御するこ
とができる。また、車体側Ｂから、無線にて、加速度セ
ンサ１１及びデータ処理部２１を駆動するようにしたの
で、転動側Ａに備えられていたバッテリーを省略するこ
とができる。なお、上記路面状態及びタイヤの走行状態
演算部２４の構成は、上記実施の形態１の図１で示し
た、路面状態及びタイヤ走行状態推定装置１０の信号処
理部１０Ｂと同様である。
【００２６】また、車体側Ｂには、タイヤ円周上での電
波サービスエリアを極力広くするアンテナ部を設け、転
動側Ａ（タイヤまたはホイール側）のＲＦ部２２には、
送受信部２４から上記アンテナ部を介して送信された微
弱電波を受信して発生する誘導起電力により稼動するパ
ッシブモード非接触ＩＣチップを備え、加速度センサ１
１とデータ処理部２１を稼動させるとともに、加速度セ
ンサ１１で検出した振動データをデジタル変換・圧縮し
て車体側Ａに送信する。なお、上記データの送信を行う
ためのアンテナ機能を、ホイール１に取付けられている
タイヤバルブ３（図１参照）に持たせてもよいし、別
途、ホイールリム２の周上にアンテナを設けるようにし
てもよい。実際に本装置２０を用いて転動中のホイール
振動を検出し、車体側Ｂにてその振動スペクトルを測定
し、上記実施の形態１の図３に示す振動スペクトルと比
較したところ、同様の振動スペクトルが得られることが
確認された。
波サービスエリアを極力広くするアンテナ部を設け、転
動側Ａ（タイヤまたはホイール側）のＲＦ部２２には、
送受信部２４から上記アンテナ部を介して送信された微
弱電波を受信して発生する誘導起電力により稼動するパ
ッシブモード非接触ＩＣチップを備え、加速度センサ１
１とデータ処理部２１を稼動させるとともに、加速度セ
ンサ１１で検出した振動データをデジタル変換・圧縮し
て車体側Ａに送信する。なお、上記データの送信を行う
ためのアンテナ機能を、ホイール１に取付けられている
タイヤバルブ３（図１参照）に持たせてもよいし、別
途、ホイールリム２の周上にアンテナを設けるようにし
てもよい。実際に本装置２０を用いて転動中のホイール
振動を検出し、車体側Ｂにてその振動スペクトルを測定
し、上記実施の形態１の図３に示す振動スペクトルと比
較したところ、同様の振動スペクトルが得られることが
確認された。
【００２７】このように、本実施の形態３によれば、加
速度センサ１１が取付けられる転動側Ａ（タイヤまたは
ホイール側）にデータ処理部２１を設置し、上記加速度
センサ１１で検出された振動情報信号をデジタル変換・
圧縮して車体側Ｂに送信し、車体側Ｂに設けられた路面
状態及びタイヤの走行状態演算部２４において、上記受
信した上記振動情報信号を復元して周波数分析し、タイ
ヤまたはホイールの振動から走行時の路面状態及びタイ
ヤの走行状態を推定するようにしたので、転動側Ａと車
体側Ｂとの連続データ通信が可能となり、振動の検出精
度を向上させることができ、車両の走行状態を安定して
制御することができる。また、加速度センサ１１及びデ
ータ処理部２１を、車体側Ｂから、無線にて駆動するよ
うにしたので、バッテリーを省略することができ、振動
検出部を小型軽量化することができる。なお、バッテリ
ーを用いてデータ通信を行った場合には、バッテリー寿
命が短かくなり、交換が必要となるが、本例では、この
ような問題がなく、長期的に安定して路面状態及びタイ
ヤの走行状態を推定することが可能となる。
速度センサ１１が取付けられる転動側Ａ（タイヤまたは
ホイール側）にデータ処理部２１を設置し、上記加速度
センサ１１で検出された振動情報信号をデジタル変換・
圧縮して車体側Ｂに送信し、車体側Ｂに設けられた路面
状態及びタイヤの走行状態演算部２４において、上記受
信した上記振動情報信号を復元して周波数分析し、タイ
ヤまたはホイールの振動から走行時の路面状態及びタイ
ヤの走行状態を推定するようにしたので、転動側Ａと車
体側Ｂとの連続データ通信が可能となり、振動の検出精
度を向上させることができ、車両の走行状態を安定して
制御することができる。また、加速度センサ１１及びデ
ータ処理部２１を、車体側Ｂから、無線にて駆動するよ
うにしたので、バッテリーを省略することができ、振動
検出部を小型軽量化することができる。なお、バッテリ
ーを用いてデータ通信を行った場合には、バッテリー寿
命が短かくなり、交換が必要となるが、本例では、この
ような問題がなく、長期的に安定して路面状態及びタイ
ヤの走行状態を推定することが可能となる。
【００２８】また、タイヤまたはホイール部にＦＦＴ処
理部を設けて、転動側Ａにて振動情報信号を周波数分析
してμ推定値を求め、これを車体側Ｂに送信するように
してもよい。具体的には、図１０に示すように、転動側
Ａ（タイヤまたはホイール側）に路面状態及びタイヤ走
行状態演算部２４を設け、加速度センサ１１で検出した
タイヤまたはホイールの振動情報信号を周波数分析し、
走行時の路面状態及びタイヤの走行状態を推定し、この
推定された走行時の路面状態及びタイヤの走行状態を表
わすデータをＲＦ部２２から車体側Ｂに送信する。車体
側Ｂでは、受信したデータをＡＢＳ制御部２５に送りＡ
ＢＳブレーキの油圧を制御する。上記のような車両制御
装置２０Ａを構成することにより、上記実施の形態３と
同様に、転動側Ａと車体側Ｂとの連続データ通信を可能
とし、かつ、路面状態及びタイヤ走行状態の推定精度を
向上させて、車両の走行状態を安定に制御することがで
きる。実際に、タイヤまたはホイール部において、振動
情報信号を周波数分析して、得られた振動スペクトルか
らμ推定値を求め、このμ推定値を車体側Ｂに送信して
路面摩擦係数μとの対応を調べたところ、上記実施の形
態１の図４と同様な良好な相関関係が見られた。
理部を設けて、転動側Ａにて振動情報信号を周波数分析
してμ推定値を求め、これを車体側Ｂに送信するように
してもよい。具体的には、図１０に示すように、転動側
Ａ（タイヤまたはホイール側）に路面状態及びタイヤ走
行状態演算部２４を設け、加速度センサ１１で検出した
タイヤまたはホイールの振動情報信号を周波数分析し、
走行時の路面状態及びタイヤの走行状態を推定し、この
推定された走行時の路面状態及びタイヤの走行状態を表
わすデータをＲＦ部２２から車体側Ｂに送信する。車体
側Ｂでは、受信したデータをＡＢＳ制御部２５に送りＡ
ＢＳブレーキの油圧を制御する。上記のような車両制御
装置２０Ａを構成することにより、上記実施の形態３と
同様に、転動側Ａと車体側Ｂとの連続データ通信を可能
とし、かつ、路面状態及びタイヤ走行状態の推定精度を
向上させて、車両の走行状態を安定に制御することがで
きる。実際に、タイヤまたはホイール部において、振動
情報信号を周波数分析して、得られた振動スペクトルか
らμ推定値を求め、このμ推定値を車体側Ｂに送信して
路面摩擦係数μとの対応を調べたところ、上記実施の形
態１の図４と同様な良好な相関関係が見られた。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、振
動検出手段により、走行中の車両のタイヤ、ホイール、
あるいは、サスペンション部の振動を検出し、これを周
波数分析して得られる上記振動の周波数スペクトルの、
少なくとも１０〜１００００Ｈｚの範囲に含まれる周波
数帯域の振動レベルを検出して、上記検出された振動レ
ベルから、走行時の路面状態及びタイヤの走行状態を推
定するようにしたので、路面状態及びタイヤ走行状態を
精度よく推定することができ、車両の安全性を著しく高
めることができる。また、振動検出手段を、タイヤ内に
充填された気体の圧力をモニタリングする圧力センサと
同一の基板上、または、同一の筐体内に設置するように
したので、基板が共有でき、装置の小型化と低コスト化
を実現することができる。更に、タイヤまたはホイール
部に信号処理手段を設け、上記振動検出手段で検出され
た振動情報信号をデジタル変換するとともにこれを圧縮
して車体側に送信し、車体側で受信した上記圧縮された
信号を周波数分析するようにしたので、無線による連続
データ通信を行うことができ、振動の検出精度を向上さ
せることができる。
動検出手段により、走行中の車両のタイヤ、ホイール、
あるいは、サスペンション部の振動を検出し、これを周
波数分析して得られる上記振動の周波数スペクトルの、
少なくとも１０〜１００００Ｈｚの範囲に含まれる周波
数帯域の振動レベルを検出して、上記検出された振動レ
ベルから、走行時の路面状態及びタイヤの走行状態を推
定するようにしたので、路面状態及びタイヤ走行状態を
精度よく推定することができ、車両の安全性を著しく高
めることができる。また、振動検出手段を、タイヤ内に
充填された気体の圧力をモニタリングする圧力センサと
同一の基板上、または、同一の筐体内に設置するように
したので、基板が共有でき、装置の小型化と低コスト化
を実現することができる。更に、タイヤまたはホイール
部に信号処理手段を設け、上記振動検出手段で検出され
た振動情報信号をデジタル変換するとともにこれを圧縮
して車体側に送信し、車体側で受信した上記圧縮された
信号を周波数分析するようにしたので、無線による連続
データ通信を行うことができ、振動の検出精度を向上さ
せることができる。
【図１】 本発明の実施の形態１に係わる路面状態及び
タイヤ走行状態推定装置の構成を示す機能ブロック図で
ある。
タイヤ走行状態推定装置の構成を示す機能ブロック図で
ある。
【図２】 加速度センサの装着箇所を示す図である。
【図３】 ホイールの振動スペクトルを示す図である。
【図４】 実際の路面摩擦係数μと本発明によるμ推定
値との相関関係を示す図である。
値との相関関係を示す図である。
【図５】 加速度センサの他の装着箇所を示す図であ
る。
る。
【図６】 本実施の形態２に係わるサスペンション部の
振動を検出する方法を示す図である。
振動を検出する方法を示す図である。
【図７】 サスペンション部の振動スペクトルを示す図
である。
である。
【図８】 実際の路面摩擦係数μとサスペンション部の
振動を検出して推定したμ推定値との相関関係を示す図
である。
振動を検出して推定したμ推定値との相関関係を示す図
である。
【図９】 本実施の形態３に係る車両制御装置の構成を
示す図である。
示す図である。
【図１０】 本発明による車両制御装置の他の構成を示
す図である。
す図である。
１ ホイール、２ ホイールリム、３ タイヤバルブ、
４ タイヤ、５ トレッド、５ａ トレッドの内面側、
６ サスペンション部、６ａ，６ｂ サスペンションア
ーム、７ ゴムブッシュ、８ ハブ部、１０ 路面状態
及びタイヤ走行状態推定装置、１０Ａ 振動検出部、１
０Ｂ 信号処理部、１１ 加速度センサ、１２ 周波数
帯域設定手段、１３ 振動レベル検出手段、１４ 周波
数分析手段、１５ 振動レベル記憶手段、１５Ｇ Ｇ−
テーブル、１６ 路面状態及びタイヤ走行状態推定手
段、１７ センサーボックス、１８ 圧力センサ、１９
基板、２０，２０Ａ 車両制御装置、２１ データ処
理部、２２ ＲＦ部、２３ 無線送信・受信部（送受信
部）、２４ 路面状態及びタイヤ走行状態演算部、２５
ＡＢＳ制御部（車両制御手段）。
４ タイヤ、５ トレッド、５ａ トレッドの内面側、
６ サスペンション部、６ａ，６ｂ サスペンションア
ーム、７ ゴムブッシュ、８ ハブ部、１０ 路面状態
及びタイヤ走行状態推定装置、１０Ａ 振動検出部、１
０Ｂ 信号処理部、１１ 加速度センサ、１２ 周波数
帯域設定手段、１３ 振動レベル検出手段、１４ 周波
数分析手段、１５ 振動レベル記憶手段、１５Ｇ Ｇ−
テーブル、１６ 路面状態及びタイヤ走行状態推定手
段、１７ センサーボックス、１８ 圧力センサ、１９
基板、２０，２０Ａ 車両制御装置、２１ データ処
理部、２２ ＲＦ部、２３ 無線送信・受信部（送受信
部）、２４ 路面状態及びタイヤ走行状態演算部、２５
ＡＢＳ制御部（車両制御手段）。
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フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2G064 AA14 AB01 BA02 CC42
3D001 AA02 AA18 BA01 DA16 DA17
EA03 EA44 EC07 ED02 ED04
Claims (15)
- 【請求項１】 走行中の車両のタイヤまたはホイールの
振動を検出する振動検出手段と、上記検出された振動を
周波数分析して得られる上記振動の周波数スペクトル
の、少なくとも１０〜１００００Ｈｚの範囲に含まれる
周波数帯域の振動レベルを検出する手段と、上記検出さ
れた振動レベルから、走行時の路面状態及びタイヤの走
行状態を推定する手段とを備えたことを特徴とする路面
状態及びタイヤ走行状態推定装置。 - 【請求項２】 上記振動を、タイヤまたはホイールの幅
方向の振動としたことを特徴とする請求項１に記載の路
面状態及びタイヤ走行状態推定装置。 - 【請求項３】 上記振動を、タイヤまたはホイールの周
方向の振動としたことを特徴とする請求項１に記載の路
面状態及びタイヤ走行状態推定装置。 - 【請求項４】 上記振動検出手段を、タイヤ内に充填さ
れた気体の圧力をモニタリングする圧力センサと同一の
基板上、または、同一の筐体内に設置したことを特徴と
する請求項１〜請求項３のいずれかに記載の路面状態及
びタイヤ走行状態推定装置。 - 【請求項５】 上記振動検出手段または上記振動検出手
段を設置する基板を、タイヤまたはホイールに取付けた
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載
の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置。 - 【請求項６】 車体側から、無線にて、上記振動検出手
段を駆動するようにしたことを特徴とする請求項１〜請
求項５のいずれかに記載の路面状態及びタイヤ走行状態
推定装置。 - 【請求項７】 タイヤまたはホイール部に信号処理手段
を設け、上記振動検出手段で検出された振動情報信号を
デジタル変換するとともにこれを圧縮して車体側に送信
し、車体側にて上記圧縮信号を受信して復元し、周波数
分析するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項
６のいずれかに記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定
装置。 - 【請求項８】 タイヤまたはホイール部に信号処理手段
を設け、上記振動検出手段で検出された振動情報信号を
タイヤまたはホイール部にて周波数分析して走行時の路
面状態及びタイヤの走行状態を推定し、この推定された
走行時の路面状態及びタイヤの走行状態を表わすデータ
を車体側に送信するようにしたことを特徴とする請求項
１〜請求項６のいずれかに記載の路面状態及びタイヤ走
行状態推定装置。 - 【請求項９】 上記データの通信を行うためのアンテナ
機能を、ホイール部に取付けられているタイヤバルブに
持たせたことを特徴とする請求項７または請求項８に記
載の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置。 - 【請求項１０】 上記データの通信を行うためのアンテ
ナを、ホイールリム部の周上に設けたことを特徴とする
請求項７または請求項８に記載の路面状態及びタイヤ走
行状態推定装置。 - 【請求項１１】 走行中の車両のサスペンション部の振
動を検出する振動検出手段と、上記検出された振動を周
波数分析して得られる上記振動の周波数スペクトルの、
少なくとも１０〜１００００Ｈｚの範囲に含まれる周波
数帯域の振動レベルを検出する手段と、上記検出された
振動レベルから、走行時の路面状態及びタイヤの走行状
態を推定する手段とを備えたことを特徴とする路面状態
及びタイヤ走行状態推定装置。 - 【請求項１２】 上記振動検出手段を、ホイールが取付
けられているハブと一体化された部位に取付けたことを
特徴とする請求項１１に記載の路面状態及びタイヤ走行
状態推定装置。 - 【請求項１３】 自動車やホイール、タイヤの種類によ
って異なる振動情報を初期化するためのリセットボタン
を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項１２のいず
れかに記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置。 - 【請求項１４】 車両の各輪に荷重測定装置を備え、車
両各輪の荷重データに基づいて走行時の路面状態及びタ
イヤの走行状態を推定するようにしたことを特徴とする
請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の路面状態及び
タイヤ走行状態推定装置。 - 【請求項１５】 上記請求項１〜請求項１４のいずれか
に記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置と、上記
装置で推定された路面状態及び／または走行中のタイヤ
の状態に基づいて車両の走行状態を制御する車両制御手
段を備えたことを特徴とする車両制御装置。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001390560A JP3892722B2 (ja) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | 路面状態及びタイヤ走行状態推定装置及び車両制御装置 |
| ES02805488.0T ES2534480T3 (es) | 2001-12-21 | 2002-12-20 | Método y aparato para estimar el estado de la superficie de una carretera y el estado de marcha de un neumático |
| ES12176597.8T ES2552509T3 (es) | 2001-12-21 | 2002-12-20 | Método y aparato para estimar las condiciones de una carretera y el estado de marcha de un neumático, ABS y control del coche haciendo uso de los mismos |
| PCT/JP2002/013332 WO2003053747A1 (en) | 2001-12-21 | 2002-12-20 | Method and apparatus for estimating road surface state and tire running state, abs and vehicle control using the same |
| US10/499,431 US7203579B2 (en) | 2001-12-21 | 2002-12-20 | Method and apparatus for estimating road surface state and tire running state, ABS and vehicle control using the same |
| CNB028258762A CN1321838C (zh) | 2001-12-21 | 2002-12-20 | 路面状况及轮胎行驶状态的推断方法和装置及利用它们的防滑刹车系统和车辆控制 |
| EP02805488.0A EP1457388B1 (en) | 2001-12-21 | 2002-12-20 | Method and apparatus for estimating road surface state and tire running state |
| EP12176597.8A EP2514640B1 (en) | 2001-12-21 | 2002-12-20 | Method and apparatus for estimation of road condition and tire running state, ABS and car control making use thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001390560A JP3892722B2 (ja) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | 路面状態及びタイヤ走行状態推定装置及び車両制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003182476A true JP2003182476A (ja) | 2003-07-03 |
| JP3892722B2 JP3892722B2 (ja) | 2007-03-14 |
Family
ID=27598443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001390560A Expired - Lifetime JP3892722B2 (ja) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | 路面状態及びタイヤ走行状態推定装置及び車両制御装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3892722B2 (ja) |
Cited By (34)
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-
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