JPH05319040A - 車両のハイドロプレーニング現象予測警告装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ハイドロプレーニング現象を的確に予測して
警告することが可能な車両のハイドロプレーニング現象
予測警告装置を提供する。 【構成】 車両のばね下の前後方向の共振周波数ｆ_Kを
算出する。この共振周波数ｆ_Kは、間接的にタイヤ空気
圧を表す。この共振周波数ｆ_Kに対するハイドロプレー
ニング現象の発生が予測される車速Ｖ_Hが、ＥＣＵのＲ
ＯＭに記憶したマップから求められ、ステップ１０２で
演算した現在の車速Ｖと比較する。Ｖ≧Ｖ_Hであれば、
ハイドロプレーニング現象の発生が予測されるものとし
て、運転者に対する警告を表示部５に表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ハイドロプレーニング
現象を予測して警告する車両のハイドロプレーニング現
象予測警告装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、タイヤの空気圧を検知する装
置として、各車輪の車輪速度を検出する車輪速度センサ
の検出信号に基づいて、車両のタイヤの空気圧を間接的
に検知し、空気圧の異常低下が検知された場合ドライバ
ーに警告する装置が提案されている。これはタイヤ空気
圧に応じてタイヤ半径が変化し、車輪速度が変化するこ
とを利用したものである。

【０００３】

【発明は解決しようとする課題】しかしながら、検出対
象であるタイヤ半径は、摩耗等による個体差があった
り、旋回、制動、発進等の走行状態の影響を受けやす
い。さらに、近年普及が著しいラジアルタイヤは、タイ
ヤ空気圧の変化によるタイヤ半径の変形量が小さい（例
えば、タイヤの空気圧が１ｋｇ／ｃｍ^２低下したとき、
タイヤ半径の変形量は約１ｍｍである。）。このような
理由から、タイヤ半径の変形量からタイヤ空気圧の変化
を間接的に検知する方式は、検知精度が充分に確保でき
ない。

【０００４】特に、車両が濡れた路面上を高速走行する
際に発生するハイドロプレーニング現象は、一般に水深
が深い程、車速が高い程、タイヤ空気圧が低い程発生し
やすい。従って、上記のような検知精度の充分でないタ
イヤ空気圧検知装置の情報に基づいて、ハイドロプレー
ニング現象を的確に予測することは容易ではないという
問題点がある。本発明は上記問題点を解決するためにな
されたもので、タイヤ空気圧の検知精度を高めることに
より、ハイドロプレーニング現象を的確に予測して警告
することが可能な車両のハイドロプレーニング現象予測
警告装置を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による車両のハイドロプレーニング現象予測
警告装置は、車両の走行時に、タイヤの振動周波数成分
を含む信号を出力する出力手段と、前記信号から共振周
波数成分の信号を抽出する抽出手段と、前記共振周波数
成分の信号から演算される共振周波数を判定値と比較し
て、前記タイヤの空気圧の状態を検知する検知手段と、
車両の速度を検知する車速検知手段と、タイヤ空気圧と
ハイドロプレーニング現象が予測される車速との関係を
記憶する記憶手段と、検知したタイヤ空気圧と車速と前
記記憶手段の記憶内容とに基づいてハイドロプレーニン
グ現象を予測して警告を行う警告手段とを備えることを
特徴とする。

【０００６】

【作用】上記構成により、タイヤの振動周波数成分を含
む信号から共振周波数成分の信号から車速とタイヤ空気
圧を検知し、タイヤ空気圧とハイドロプレーニング現象
が予測される車速との関係を記憶する記憶手段の記憶内
容とに基づいて、ハイドロプレーニング現象を予測して
警告を行う。

【０００７】

【実施例】

(第１実施例)本発明の第１実施例を図面を参照して説明
する。図１は第１実施例の概略構成図である。車両に装
着される前後左右の４個のタイヤ１ａ〜１ｄに対応し
て、それぞれ車輪速度センサが設置される。車輪速度セ
ンサは、磁性体よりなる歯車形状のパルサ２ａ〜２ｄ及
びピックアップコイル３ａ〜３ｄにより構成される。パ
ルサ２ａ〜２ｄは、各タイヤ１ａ〜１ｄの回転車軸（図
示せず）に固定される。ピックアップコイル３ａ〜３ｄ
は、パルサ２ａ〜２ｄと所定の間隔を置いて取り付けら
れ、パルサ２ａ〜２ｄの回転、即ち前記各タイヤ１ａ〜
１ｄの回転速度に応じた周期を有する交流信号を出力す
る。

【０００８】ピックアップコイル３ａ〜３ｄから出力さ
れる交流信号は、電子制御装置(以下ＥＣＵという)４に
入力される。ＥＣＵ４は、ＣＰＵ、波形整形回路及びＲ
ＯＭ，ＲＡＭ等の記憶部６から構成され、所定のプログ
ラムに従い入力される各種信号を処理する。そして、そ
の信号処理結果によりハイドロプレーニング現象を予測
して、運転者に対し表示部５により警告を行う。警告の
態様は、各タイヤ１ａ〜１ｄ毎にハイドロプレーニング
現象の発生を警告しても、また１個の警告ランプによ
り、いずれか１個のタイヤにハイドロプレーニング現象
が予測されるとき、前記警告ランプを点灯して警告する
ようにしてもよい。

【０００９】ここで、本実施例におけるタイヤ空気圧の
検知原理について説明する。車両が舗装されたアスファ
ルト路面を走行した場合、その路面表面の微小な凹凸に
より上下及び前後方向の力を受け、その力によってタイ
ヤは上下及び前後方向に振動する。このタイヤ振動時の
車両のばね下の加速度の周波数特性は、図２に示すよう
にａ点、ｂ点でピーク値を示す。ａ点は車両のばね下に
おける上下方向の共振周波数であり、ｂ点は車両のばね
下における前後方向の共振周波数である。

【００１０】タイヤの空気圧が変化すると、タイヤゴム
部のばね定数も変化するため、上記の上下方向及び前後
方向の共振周波数がともに変化する。例えば、図３に示
すように、タイヤの空気圧が低下すると、タイヤゴム部
のばね定数も低下するので、上下方向及び前後方向の共
振周波数が全体的に低周波側に移行し、ピーク値ａ点は
ａ′点にピーク値ｂ点はｂ′点に移行する。従って、タ
イヤの振動周波数より、車両のばね下における上下方向
及び前後方向の共振周波数の少なくとも一方を抽出すれ
ば、この共振周波数に基づいてタイヤの空気圧の状態を
検知することができる。

【００１１】一方、本発明者らの詳細な検討の結果、車
輪速度センサの検出信号には、タイヤの振動周波数成分
が含まれていることが解明された。即ち、車輪速度セン
サの検出信号を周波数解析した結果は、図４に示すよう
に２点でピーク値を示すとともに、タイヤの空気圧の低
下に伴い、その２点のピーク値も低下することが明らか
となった。このため、本実施例では車輪速度センサの検
出信号から、車両のばね下における上下方向及び前後方
向の共振周波数を抽出することで、タイヤ空気圧を検知
しようとするものである。

【００１２】上記により、本実施例によれば、近年搭載
車両の増加しているアンチスキッド制御装置（ＡＢＳ）
を備える車両等は、既に各タイヤに車輪速度センサが装
備されているため、何ら新たなセンサ類を追加しなくと
もタイヤ空気圧の検知が可能となる。車両の実用範囲で
は、上記共振周波数の変化量は殆どタイヤ空気圧の変化
に起因するタイヤゴム部のばね定数の変化に基づくもの
であり、タイヤの摩擦等の他の要因の影響を受けること
なく安定した空気圧検知が可能となる。

【００１３】上記のように検知されるタイヤ空気圧と、
ハイドロプレーニング現象が発生する車速とは、概ね次
の関係式が成立する。

【数１】Ｖ＝０．０５５√Ｐａ (但し、Ｖは水の進入速度(ｍ／ｓｅｃ)、Ｐａはタイヤ
内圧(タイヤ空気圧)である )水の進入速度Ｖは車速と考
えることができ、上記関係式により求まるタイヤ空気圧
と車速の関係(図５)をマップとして前記ＥＣＵ４の記憶
部６のＲＯＭに記憶する。これにより車両走行中のタイ
ヤ空気圧を検知すれば、ハイドロプレーニング現象が発
生する車速を予知でき、運転者に警告することが可能に
なる。

【００１４】上記のような基本的考え方に基づき、以下
図６のフローチャートを参照して、ＥＣＵ４が行う第１
実施例の信号処理について説明する。尚、ＥＣＵ４は各
車輪１ａ〜１ｄに対して同様の処理を行うため、図６の
フローチャートは何れかの１車輪に対しての処理のみを
示している。このため、以後の説明では各符号の添字は
省略する。また、以下の信号処理は４個のタイヤ毎に独
立して行う。上記は以下の各実施例についても同様であ
る。

【００１５】イグニッションスイッチオンにより処理が
スタートすると、ステップ１０１でピックアップコイル
３から出力された交流信号（図７）を波形整形してパル
ス信号とした後、そのパルス間隔をその間の時間で除算
することにより車輪速度ｖを演算する。この車輪速度ｖ
は図８に示すように、通常タイヤの振動周波数を含む多
くの高周波成分を含んでいる。続くステップ１０２で、
前記車輪速度ｖに基づき車速Ｖを演算する。ステップ１
０３では、演算された車輪速度ｖの変動幅△ｖが基準値
ｖ₀以上か否かを判定する路面状態判定処理を行う。こ
のとき、車輪速度ｖの変動幅△ｖが基準値ｖ₀以上と判
定されるとステップ１０４に進む。ステップ１０４で
は、車輪速度ｖの変動幅△ｖが基準値ｖ₀以上となって
いる時間△Ｔが、所定時間ｔ₀以上か否かを判定する路
面長判定処理を行う。

【００１６】上記ステップ１０３の路面状態判定処理、
及びステップ１０４の路面長判定処理は、車両が走行し
ている路面が、本実施例の検知手法によってタイヤ空気
圧の検知が可能な路面か否かを判定するために行うもの
である。つまり、本実施例ではタイヤの空気圧の検知
を、タイヤの振動周波数成分に含まれる共振周波数の変
化に基づいて行うため、車輪速度ｖがある程度変動し、
かつそれが継続されなければ、上記共振周波数を算出す
るための充分なデータを得ることができない。尚、前記
ステップ１０４における判定では、車輪速度ｖの変動幅
△ｖが基準値ｖ₀以上となった時点で所定時間△ｔが設
定される。また、この所定時間△ｔ内に再び車輪速度ｖ
の変動幅△ｖが基準値ｖ₀以上になると、時間△Ｔの計
測が継続される。

【００１７】前記ステップ１０３及びステップ１０４に
おいて、ともに肯定判定されるとステップ１０５に進
み、どちらか一方において否定判定されると、ステップ
１０２に戻る。ステップ１０５では、演算された車輪速
度ｖに対してＦＦＴ演算により周波数解析を行うととも
に、その演算回数Ｎを積算する。実際に車両が一般道を
走行して得られる車輪速度に対してＦＦＴ演算を実施す
ると、図９に示すように非常にランダムな周波数特性と
なることが通常である。これは、路面に存在する微小な
凹凸の形状（大きさや高さ）が全く不規則なためであ
り、車輪速度データ毎にその周波数特性は変動すること
となる。従って、本実施例では、この周波数特性の変動
をできるだけ低減するために、複数回のＦＦＴ演算結果
の平均値を求める。

【００１９】このため、ステップ１０６では、ステップ
１０５におけるＦＦＴ演算の回数Ｎが所定回数ｎ₀に達
したか否かを判定する。演算回数Ｎが所定回数ｎ₀に達
っしていないときは、前記ステップ１０２からステップ
１０５の処理を繰り返し実行する。一方、演算回数Ｎが
所定回数ｎ₀に達っしたときには、ステップ１０７に進
んで平均化処理を行う。この平均化処理は図１０に示す
ように、各ＦＦＴ演算結果の平均値を求めるものであ
り、各周波数成分のゲインの平均値が算出される。この
平均値処理によって、路面によるＦＦＴ演算結果の変動
を低減することが可能となる。

【００２０】しかし、上述の平均化処理だけでは、ノイ
ズ等によって車両のばね下の上下方向及び前後方向の共
振周波数のゲインが、その近辺の周波数のゲインに比較
して必ずしも最大ピーク値になるとは限らないという問
題がある。そこで、上述の平均化処理に引き続き、ステ
ップ１０８において移動平均処理を実施する。この移動
平均処理は、ｎ番目の周波数のゲインＹ_nを以下の演算
式によって求めることにより実施される。

【００２１】

【数２】Ｙ_n＝（ｙ_n+1＋Ｙ_n-1）／２ つまり、移動平均処理では、ｎ番目の周波数のゲインＹ
_ｎが、前回の演算結果におけるｎ＋１番目のゲインｙ
_n+1 と既に演算されたｎ−１番目の周波数のゲインＹ
_n-1 との平均値とされる。これにより、ＦＦＴ演算結果
は、滑らかに変化する波形を示すことになる。この移動
平均処理により求められた演算結果を図１１に示す。

【００２２】尚、ここでの波形処理は上記移動平均処理
に限らず、平均化処理後のＦＦＴ演算結果に対してロー
パスフィルタ処理を施しても良いし、或いは前記ステッ
プ１０５のＦＦＴ演算を実施する前に、車輪速度ｖの微
分演算を行い、その微分演算結果に対してＦＦＴ演算を
実施してもよい。

【００２３】続くステップ１０９では、上記移動平均処
理によりスムージングされたＦＦＴ演算結果に基づい
て、車両のばね下の前後方向の共振周波数ｆ_Kを算出す
る。この共振周波数ｆ_Kは、間接的にタイヤ空気圧を表
す。ステップ１１０で前記共振周波数ｆ_Kに対するハイ
ドロプレーニング現象の発生が予測される車速Ｖ_Hが、
ＥＣＵ４のＲＯＭに記憶したマップから求められ、前記
ステップ１０２で演算した現在の車速Ｖと比較する。Ｖ
≧Ｖ_Hであれば、ハイドロプレーニング現象の発生が予
測されるものとして、ステップ１１１へ進んで運転者に
対する警告を表示部５に表示する。また、Ｖ＜Ｖ_Hであ
れば、前記ステップ１０１へ戻りステップ１１０までの
処理を繰り返す。

【００２４】上記第１実施例は、タイヤ空気圧の検知を
車両のばね下の前後方向の共振周波数に基づいて行うも
ので、タイヤ空気圧の検知精度が向上するからハイドロ
プレーニング現象の発生の予測を的確に行って運転者に
警告することができる。尚、タイヤ空気圧の検知は、車
両のばね下の上下方向の共振周波数に基づいても行うこ
とができ、また前後方向及び上下方向の共振周波数の両
者に基づいても行うことができる。

【００２５】(第２実施例)本発明の第２実施例を以下に
説明する。図１２に示すように、ＥＣＵ４にシステム作
動スイッチ７を設ける。このシステム作動スイッチ７
は、運転者が任意に操作できる手動スイッチとすること
により、降雨時或いは降雨直後に前記第１実施例で説明
したハイドロプレーニング現象発生予測処理を行わせる
ことができる。また、システム作動スイッチ７を、ワイ
パ作動スイッチと連動させたり、雨滴センサに連動させ
たりすることにより、降雨時に自動的にハイドロプレー
ニング現象発生予測処理を行わせることもできる。

【００２６】(第３実施例)第３実施例を図１３及び図１
４に基づいて説明する。前記ＥＣＵ４には、電子制御燃
料噴射装置(図示せず)用のＥＣＵ４１を接続する。そし
て、前記第１実施例で説明したハイドロプレーニング現
象発生予測により、運転者に警告を行うとともにその警
告信号をＥＣＵ４１に入力する。ＥＣＵ４１は図１４の
フローチャートに示すようにステップ２０１でエンジン
(図示せず)に対する燃料供給をカットする。そして、ス
テップ２０２の判定処理により、車速Ｖがハイドロプレ
ーニング現象の発生が予測される車速Ｖ_Hを下回るま
で、前記燃料カット及び警告表示を継続する。Ｖ＜Ｖ_H
となればステップ２０３で警告表示を解除する。尚、ス
テップ１１１までの処理は、第１実施例と同様であるの
で省略してある。

【００２７】上記第３実施例は、ハイドロプレーニング
現象の発生が予測される場合は、自動的に燃料カットを
行って車速を所定速度以下に減じるから、ハイドロプレ
ーニング現象を未然に防止し安全を確保できる。

【００２８】

【発明の効果】本発明は上記構成を有し、タイヤの振動
周波数成分を含む信号から共振周波数成分の信号から車
速とタイヤ空気圧を検知し、タイヤ空気圧とハイドロプ
レーニング現象が予測される車速との関係を記憶する記
憶手段の記憶内容とに基づいて、ハイドロプレーニング
現象を予測して警告を行うもので、タイヤ空気圧検知の
検知精度の向上と相俟って、ハイドロプレーニング現象
発生予測が確実となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るハイドロプレーニング現象警告装
置の概略構成図である。

【図２】車両のばね下の加速度の周波数特性を示す特性
図である。

【図３】タイヤ空気圧の変化に伴う車両のばね下の上下
方向及び前後方向の共振周波数の変化の様子を示す特性
図である。

【図４】タイヤ空気圧の検知原理を示す説明図である。

【図５】タイヤ空気圧とハイドロプレーニング現象発生
速度との関係を示す特性図である。

【図６】第１実施例のＥＣＵの処理内容を示すフローチ
ャートである。

【図７】車輪速度センサの出力電圧波形を示す波形図で
ある。

【図８】車輪速度センサの検出信号に基づいて演算され
た車輪速度ｖの変動状態を示す波形図である。

【図９】図８に示す波形の車輪速度ｖに対するＦＦＴ演
算結果を示す特性図である。

【図１０】平均化処理を説明するための説明図である。

【図１１】移動平均処理を行った後のＦＦＴ演算結果を
示す特性図である。

【図１２】第２実施例のハイドロプレーニング現象警告
装置の概略構成図である。

【図１３】第３実施例のハイドロプレーニング現象警告
装置の概略構成図である。

【図１４】第３実施例のＥＣＵの処理内容を示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

１ａ〜１ｄ...タイヤ ２ａ〜２ｄ...パルサ ３ａ〜３ｄ...ピックアップコイル ４...ＥＣＵ(電子制御装置) ５...表示部 ６...記憶部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の走行時に、タイヤの振動周波数成
   分を含む信号を出力する出力手段と、前記信号から共振
   周波数成分の信号を抽出する抽出手段と、前記共振周波
   数成分の信号から演算される共振周波数を判定値と比較
   して、前記タイヤの空気圧の状態を検知する検知手段
   と、車両の速度を検知する車速検知手段と、タイヤ空気
   圧とハイドロプレーニング現象が予測される車速との関
   係を記憶する記憶手段と、検知したタイヤ空気圧と車速
   と前記記憶手段の記憶内容とに基づいてハイドロプレー
   ニング現象を予測して警告を行う警告手段とを備えるこ
   とを特徴とする車両のハイドロプレーニング現象予測警
   告装置。