CN1738738A - 带有滑动传感器的轴单元和滑动测量方法 - Google Patents

Abstract

一种轴单元(210)，具有滑动传感器(211)，该轴单元包括安装到车轮支承元件的转向节上的滚动轴承单元，该滑动传感器包括成为一体的加速度传感器和转动传感器。该滑动传感器(211)使转动传感器放置在基准面上，并且该转动传感器面向编码器(213)放置，该编码器安装到转动元件(212)上。在车辆运动时，对车轮的运动方向上的运动加速度进行测量，并且得出车辆运动时的每个车轮的地速、每个车轮的轮胎半径和每个车轮的滑差系数。

Description

带有滑动传感器的轴单元和滑动测量方法

技术领域

本发明涉及带有滑动传感器装置的轴单元，和用于车辆稳定性控制(稳定运动控制)的滑动测量方法。

背景技术

近年来，稳定性控制系统应用于车辆中(例如，参照专利文件1)。于是，需要用于高精度测量滑差系数和每个轴的滑动状态的滑动传感器。需要一种使用滑动传感器测量稳定性控制所需状况的方法。(滑差系数表示轮胎的圆周速度和轮胎的运动速度(地速)之间的差。一般地，由于即使轮胎抓住地面时也部分打滑，滑差系数变为0.001、0.01、0.1等。)

[专利文件1]JP-A-2003-118554

发明内容

顺便提及，每个车轮的滑差系数需要进行高精度的测量，以提高TCS、ABS、稳定性控制等的控制精度。

然而，车轮的滑差系数以车轮的转速和车体相对于路面的速度(地速)为基础得出。根据上述相关现有技术，尽管可以高精度地测出车轮的转速，但是不能直接得出车体速度。于是，例如，滑差系数必须根据四个车轮的转速全部进行估计。结果，就出现了无法精确得出滑差系数和尤其是车辆转弯时每个车轮的滑动状态的问题。

因此，本发明的目的是提供带有滑动传感器的轴单元和车轮滑差系数测量方法，该方法用于使得高精度地得出滑差系数，并因此更适当地控制车辆的稳定运行成为可能。

1)根据本发明，提供了车轮运动状态测量方法，它使用在每个车轮的运动方向上的加速度传感器，和车轮转动传感器，它们都安装到车辆的每个轴单元上。

2)根据本发明，提供了车轮运动状态测量方法，它使用在每个车轮的运动方向上的加速度传感器，该加速度传感器安装到车辆的每个轴单元上，和在每个车轮的横向上的加速度传感器，及车轮转动传感器。

3)根据本发明，提供了车轮运动状态测量方法，它使用在每个车轮的运动方向上的加速度传感器，和车轮转动传感器，该加速度传感器安装到车辆的每个轴单元上，该轴单元具有车辆的驱动轮。

4)根据本发明，提供了使用上述1)中所描述方法的车辆。

5)根据本发明，提供了使用上述2)中所描述方法的车辆。

6)根据本发明，提供了使用上述3)中所描述方法的车辆。

7)根据本发明，提供了用于轴支承的轴单元或滚动轴承单元，该轴单元具有加速度传感器和转动传感器，该加速度传感器用于测量车轮运动方向上的加速度，该转动传感器用于测量车轮的转动角速度。

8)根据本发明，提供了车辆控制设备，该车辆控制设备使用每个车轮的加速度传感器和车轮转动传感器，它们都安装到车辆的每个轴单元上。

9)根据本发明，提供了轴支承的滚动轴承单元，该滚动轴承单元具有上述8)中所描述的加速度传感器和转动传感器。

10)根据本发明，提供了车轮单元，该车轮单元具有静止元件、转动元件、传感器转子、转速传感器和加速度传感器，该转动元件可相对于静止元件转动，该传感器转子安装到转动元件上，转速传感器安装到静止元件上，从而与传感器转子相对，用于对传感器转子的转速作出响应而输出转速信号，该加速度传感器安装到静止元件上，用于对车轮单元的运动方向上的加速度作出响应而输出加速度信号。

11)根据本发明，提供了车轮单元，该车轮单元具有静止元件、转动元件、传感器转子、转速传感器和加速度传感器，该转动元件可相对于静止元件转动，该传感器转子安装到转动元件上，该转速传感器安装到静止元件上，从而与传感器转子相对，用于对传感器转子的转速作出响应而输出转速信号，该加速度传感器安装到静止元件上，用于对车轮运动方向的加速度作出响应而输出加速度信号。

12)根据本发明，提供了车轮支承的滚动轴承单元，该滚动轴承单元具有转动轮、静止轮、数个滚动元件、传感器转子、转速传感器和加速度传感器，该滚动元件放置在静止轮和转动轮之间，该传感器转子安装到转动轮上，该转速传感器安装到静止轮上，从而与传感器转子相对，用于对传感器转子的转速作出响应而输出转速信号，该加速度传感器安装到静止轮上，用于对车轮运动方向的加速度作出响应而输出加速度信号。

13)根据本发明，提供了车轮单元，该车轮单元具有静止元件、转动元件、传感器转子、转速传感器和半导体加速度传感器，该静止元件位于车辆悬架的弹簧下方，该转动元件可相对于静止元件转动，该传感器转子安装到转动元件上，该转速传感器安装到静止元件上，从而与传感器转子相对，用于对传感器转子的转速作出响应而输出转速信号，该加速度传感器安装到静止元件上，用于对车轮运动方向的加速度作出响应而输出加速度信号。

14)根据本发明，提供了车辆控制方法，它使用每个车轮运动方向的加速度传感器，和车轮转动传感器，它们都固定在车辆的每个轴单元上。

15)根据本发明，提供了一传感器，该传感器使得加速度传感器和转速传感器设置在车轮上，以使用上述4)中所述的测量方法，或者上述14)中所述的车辆控制方法。

16)根据本发明，提供了包括上述15)中所述传感器的轴承。

17)根据本发明，提供了控制系统，该控制系统用于使用上述1)中所述的测量方法，或上述14)中所述的车辆控制方法对车辆的运行状态进行控制。

根据本发明，可以高精度地得出车轮滑差系数和滑动状态，因此可以更适当地控制车辆的稳定运行。

附图说明

图1是与本发明的第一实施例一起使用的滚动轴承单元的剖视图；

图2是与本发明第一实施例一起使用的滑动传感器(slip sensor)的示意图；

图3是本发明第一实施例中用于计算滑差系数(slip ratio)的动态示意图(dynamical schematic representation)；

图4是本发明第一实施例中用于计算滑差系数的动态示意图；

图5是本发明第一实施例中用于计算滑差系数的动态示意图；

图6是本发明第一实施例中用于计算滑差系数的动态示意图；

图7是本发明第一实施例中用于计算滑差系数的动态示意图；

图8是本发明第一实施例中用于计算滑差系数的动态示意图；

图9是本发明第一实施例中用于计算滑差系数的动态示意图；

图10是本发明第一实施例中用于计算滑差系数的动态示意图；

图11是本发明第一实施例中用于计算滑差系数的动态示意图；

图12是本发明第一实施例中用于计算滑差系数的动态示意图；

图13是本发明第一实施例中用于计算滑差系数的动态示意图；

图14是本发明第一实施例中用于计算滑差系数的动态示意图；

图15是本发明第一实施例中用于计算滑差系数的动态示意图；

图16是本发明第一实施例中用于计算滑差系数的动态示意图；

图17是本发明第一实施例中用于计算滑差系数的动态示意图；

图18是本发明第一实施例中用于计算滑差系数的动态示意图；

图19是本发明第一实施例中用于计算滑差系数的动态示意图；

图20是在本发明第一实施例中使用的压力传感器的安装方式的外视图；

图21是图20中的传感器部分的剖视图；

图22是本发明第一实施例中用于计算滑差系数的动态示意图；

图23是本发明第一实施例中用于计算滑差系数的动态示意图；

图24是本发明第一实施例中用于计算滑差系数的动态示意图；

图25是本发明第一实施例中用于计算滑差系数的动态示意图；

图26是本发明第一实施例中用于计算滑差系数的动态示意图；

图27是本发明第一实施例中用于计算滑差系数的动态示意图；

图28是本发明第一实施例中用于计算滑差系数的动态示意图；

图29是本发明第一实施例中用于计算滑差系数的动态示意图；

图30是检验本发明第一实施例中传感器安装位置与误差之间的关系的测量结果表；

图31是本发明第一实施例中用于计算滑差系数的动态示意图；

图32是本发明第一实施例中用于计算滑差系数的动态示意图；

图33是根据本发明第二实施例的用于车轮支承的滚动轴承单元的剖视图；

图34是沿着图33中的线IV-IV的剖视图；

图35是实施本发明第二实施例的控制操作的流程图；

图36是根据本发明第二实施例的用于车轮支承的滚动轴承单元的剖视图；

图37是根据本发明第三实施例的用于轴支承的滚动轴承单元的剖视图；

图38是沿着图37中的线II-II的剖视图；

图39是图37中箭头III所示部分的放大视图；

图40是示出位移测量元件的输出变化的曲线图；

图41是实行本发明每个实施例中控制器的车辆控制方法的流程图；

图42是用于本发明第四实施例所述轴支承的滚动轴承单元的剖视图；

图43是实行本发明实施例中控制器的不同车辆控制方法的流程图；

图44是本发明第五实施例所述转向节装置和车轮单元的剖视图；

图45是示出本发明第六实施例所述加速传感器装置的剖视图；

图46是用于本发明第七实施例所述轴支承的滚动轴承单元的剖视图；

图47是用于本发明第八实施例所述轴支承的滚动轴承的剖视图；

图48是沿着图47中线II-II的剖视图；

图49是图47中箭头III所示部分的放大视图；

图50是用于本发明第九实施例所述轴支承的滚动轴承单元的剖视图；

图51是实行本发明实施例中控制器的不同车辆控制方法的流程图；

图52是用于本发明第十实施例所述轴支承的滚动轴承单元的剖视图；

图53是根据本发明第十一实施例的用于轴支承的滚动轴承单元的剖视图；

图54是根据本发明第十二实施例的用于轴支承的滚动轴承单元的剖视图；

图55是根据本发明第十三实施例的用于轴支承的滚动轴承单元的剖视图；

图56是根据本发明第十四实施例的用于轴支承的滚动轴承单元的剖视图；

图57是根据本发明第十五实施例的用于轴支承的滚动轴承单元的剖视图；

图58是根据本发明第十六实施例的用于轴支承的滚动轴承单元的剖视图；

图59是根据本发明第十七实施例的用于轴支承的滚动轴承单元的剖视图；

图60是图59中的箭头III所示部分的放大视图；

图61是根据本发明第十八实施例的用于轴支承的滚动轴承单元的剖视图；

图62是主要部件的放大视图，示出了复合传感器的优选安装位置的例子；

图63是主要部件的放大视图，示出了复合传感器的优选安装位置的例子；

图64是主要部件的放大视图，示出了复合传感器的优选安装位置的例子；

图65是主要部件的放大视图，示出了复合传感器的优选安装位置的例子；

图66是主要部件的放大视图，示出了复合传感器的优选安装位置的例子；

图67是主要部件的放大视图，示出了复合传感器的优选安装位置的例子；

图68是主要部件的放大视图，示出了复合传感器的优选安装位置的例子；

图69是主要部件的放大视图，示出了复合传感器的优选安装位置的例子；

具体实施方式

本发明所述优选实施例将以附图为基础详细讨论。

接下来，将参照图1至32讨论本发明第一实施例所述车轮的滑差系数测量方法。

如图1所示，轴单元(或车轮单元)210具有滑动传感器211，该轴单元包括安装到车轮支承元件的转向节上的滚动轴承单元(也称为车轮轴承单元(wheel bearing unit))，该滑动传感器包括成为一体的加速度传感器和转动传感器。该滑动传感器211使转动传感器222放置在基准面上，并且转动传感器面向编码器(encoder)213放置，该编码器安装到转动元件212上。制动转子(brake rotor)和轮胎安装到该滚动轴承单元上。

如图2所示，作为滑动传感器211的加速度传感器221，两个固定在x方向(车轮的运动方向)上，两个固定在y方向(车轮的横向)上，并且有一个固定在z方向(车轮的纵向)上。可以使用具有成为一体的三轴加速度传感器和两轴(x和y)角加速度传感器的传感器。例如，Kabishikikaisha Wako公开了下述产品和专利文件：

US6282956   多轴角速度传感器

US6269697   使用压电元件的角速度传感器

US6098461   使用压电元件的加速度传感器

US5850040   使用多轴加速度传感器

在转弯时间(turning time)y方向的加速度传感器221变得必要。Z方向的加速度传感器221用于校正由路面上不平坦的地方所引起的振动分量的影响，但是可以是不存在的。

另外，为了得出车体的地速(ground speed)，加速度传感器可以设置在车体上。在这种情况下，每个车轮的地速在读数方面用车体的地速代替。在这种情况下，在直线运动时，每个车轮的加速度和地速可以用车体的加速度和地速代替。

首先，找出每个车轮的地速V。如图3所示，在实际运行时间，在每个车轮中都会在驱动时在车轮的半径R上发生部分打滑，尤其是驱动轮，并出现给定速度。假定与部分打滑0一起出现相同速度，那么可以认为每个车轮的半径发生较小的变化，并且每个车轮的半径都假定为有效半径r。在驱动时，该有效半径r变得比实际半径小；相反，在制动时，变得比实际半径大。

如果使用车轮转动角速度ω和关于每个车轮的x方向的加速度α_x，该车轮转动角速度ω由安装到每个滚动轴承单元(或车轮支承元件或轴单元或车轮单元)210上的转动传感器222测出，该加速度α_x由安装到每个车轮支承元件上的加速度传感器221测出，则每个车轮的地速V就可以用下述表达式来表示：

[表达式1]

V＝rω                        .......(101)

此处，假定有效半径r为常数(r＝常数)，如果对该表达式关于时间进行微分(在表达式中用’表示)，以变换该表达式，则有效半径r表示如下：

[表达式2]

V′＝rω′                         ......(102)

[表达式3]

α_x＝rω′                         ......(103)

[表达式4]

$r=\frac{{\mathrm{\α}}_x}{{\mathrm{\ω}}^{\′}}......\left(104\right)$

接下来，如果使用加速度α_x和转动角速度ω，该加速度α_x由安装到每个车轮支承元件(轴单元或车轮单元)210上的加速度传感器221测出，该转动角速度ω由转动传感器222测出，那么每个车轮的地速V可以从由表达式(101)和(104)导出的下述表达式中得出：

[表达式5]

$V=\mathrm{r\ω}=\frac{\mathrm{\α}}{{\mathrm{\ω}}^{\′}}\mathrm{\ω}......\left(105\right)$

严格地说，当有效半径r为常数时，表达式(105)不变；然而，当在每个车轮中α_x/ω′几乎为常数时，每个车轮的地速V可以从表达式(105)中得出。此处，语句“α_x/ω′几乎为常数”表示每秒钟的变化在10毫米或1毫米之内，或者例如，采样间隔中的变化在10毫米或1毫米之内。当该条件不成立时，即α_x/ω′几乎不为常数时，假定时间为t1并且此时的地速为V_t1，每个车轮中随后的地速V将由下述表达式得出：

[表达式6]

$V=V_{t_1}+\underset{t_1}{\overset{t}{\∫}}{\mathrm{\α}}_x\mathrm{dt}......\left(106\right)$

当α_x/ω′再次变得几乎恒定时，每个车轮中的地速V用(α_x/ω′)ω的值代替，因而总是能够高精度地得出每个车轮中的地速V。例如，可以通过确定α_x/ω′的变化是否在每秒10毫米或1毫米之内，或者采样间隔中的变化是否在10毫米或1毫米之内，来确定α_x/ω′是否约等于常数。

接下来，消除道路梯度角(road gradient angle)β的影响。如图4所示，在斜面运行时，如果加速度传感器221是使用由加速度所产生的力的加速度传感器，如压力元件系统、压电元件系统或应变门系统(strain gatesystem)，那么会出现道路梯度角β的影响，因此需要将其消除。至于该加速度传感器的输出值，当车辆在x方向，也就是在车辆的运动方向加速时，该输出值为正值。由于从加速度传感器221的输出值α_xa中消除了重力分量gsinβ，所以通过下述表达式得出实际加速度α_xr：

[表达式7]

α_xr＝α_xa-g·sinβ                 ......(107)

在向上的斜面上，β为正值，并且在向下的斜面上变为负值。当ω恒等于常数时，几乎可以得出α_xr恒等于0，并且因此可以从下述表达式中得出道路梯度角β。通过对测量时的ω₁和测量之后的恒定时间Δt中的ω₂之间的比率进行测量，来确定ω是否恒等于常数。例如，如果ω₁/ω₂在±1％或0.1％之内，那么可以确定ω恒等于常数。

[表达式8]

$\sin \mathrm{\β}=\frac{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xa}}}{g}......\left(108\right)$

当该条件不成立时，作为用于探测相同方向上的加速度的这两个加速度传感器221，如图5(a)所示，S1放置在上面，S2放置在下面，并且从下述表达式中得出随后的道路梯度角β，其中传感器输出值为α_xa1和α_xa2，两个传感器之间的距离为d，当该条件不成立时的时间为t₁，并且就在该条件不成立之前，道路梯度角为β_t1(参见图5(b))：

[表达式9]

$\mathrm{\β}=\underset{t_1}{\overset{t}{\∫\∫}}\{({\mathrm{\α}}_{\mathrm{xa}2}-{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xa}1})/d\}{\mathrm{dt}}^2+{\mathrm{\β}}_{t_1}......\left(109\right)$

表达式(109)中的(α_xa2-α_xa1)/d为由道路梯度角所导致的角加速度差，并且因此随着两次积分的进行，得出了道路梯度角β的波动。如果ω再次恒等于常数，那么该值由从表达式(108)中得出的值代替。因此，总是可以高精度地得出道路梯度角。下文中，加速度α_x将代表实际加速度α_xr。

接下来，将讨论轮胎的滑差系数S。轮胎的滑差系数S由下述表达式限定，其中V_θ为轮胎的圆周速度：

[表达式10]

S＝1-V/V_θ(在驱动时)                 ......(110)

S＝1-V/V_θ(在制动时)                 ......(110)

轮胎的圆周速度V₀由轮胎的实际半径R和转动角速度ω的乘积得出，该转动角速度ω由转动传感器222测出。也就是，V_θ＝Rω。

由于每个车轮的地速V总是由表达式(105)和(106)得出，所以每个轮胎的滑差系数从由表达式(110)导出的下述表达式得出：

[表达式111]

S＝1-V/Rω(在驱动时)                 ......(111)

S＝1-Rω/V(在制动时)                 ......(111)

此处，因为地速V总是由表达式(105)和(106)得出，所以每个车轮(轮胎)的实际半径R都表示为R＝V/ω。然而，当不进行制动时，R＝V/ω对于从动轮总是保持不变，并且如果轮胎的滑差系数S几乎为0，例如在0.01或0.001之内，那么R＝V/ω对于驱动轮保持不变。

接下来，示出了驱动轮的轮胎的滑差系数几乎为0，即进入空档状态(neutral state)的情况。在空档状态下，如果不受到运动阻力、轮胎的空气阻力等的影响，那么考虑到如图6所示的道路梯度角β，应用下述表达式：

[表达式12]

${\mathrm{\α}}_x\≅-g\sin \mathrm{\β}......\left(112\right)$

为了实际得出空档状态下的R，在没有进行制动的情况下，进一步得出几乎整个直线运动时间(直线运动时间的定义在后面描述)中的R。

实际上，在驱动轮中，即使在空档条件 $({\mathrm{\α}}_x\≅-g\sin \mathrm{\β})$ 下，滑差系数也不会空档存在。因此，当没有自然风之类存在时，通过在平地上的试验对与空档状态的地速V相对应的加速度α_xN(负值)进行相加，并且例如，存储(store)与V＝10，20，30，40和50(km/h)相对应的α_xN的值，并将每个值相加，当下述表达式不变时，假定进入空档状态：

[表达式13]

${\mathrm{\α}}_x\≅-g\sin \mathrm{\β}+{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xN}}......\left(113\right)$

在表达式(113)的条件下，R可以测量几次并取平均值。

如果没有存储α_xN，那么当表达式(112)不变，并且轮胎的行驶阻力、空气阻力等较小时，也就是，当车辆以低速行驶时，可以假设进入空档状态。

在计算中，假定自然风(简述为风)等的外力影响不存在。然而，如果考虑风等的外力的话，即使在表达式(113)的状态下也会发生滑动。于是，对驱动力不出现并且不对车辆的速度和发动机的转数(例如，发动机节气门的开口等)进行发动机制动的状态进行存储，并且只在所存储的条件下测量R。当离合器脱离配合并且制动无效时，可以假定如同从动轮一样进入空档状态。

在每个车轮的滑差系数较小的情况下，也就是当道路梯度角较小并且加速度较小时，也就是当α_x和-gsinβ都较小而且空气阻力也较小(也就是10km/h或以下的低速)时，可以对r取平均值得到R。

当车辆的电气系统(电力供给)关闭时，存储R的值，并且当继续驱动车辆时，使用该值，直到得出R为止。

由于因此得出了车轮的实际半径R，所以通过表达式(111)总是可以得出每个车轮的准确滑差系数。

当因此得到每个轮胎的实际半径时，它对探测每个轮胎的异常也是有用的。例如，当轮胎象下面那样爆裂时，最好对异常进行探测：

首先，如果有效半径r或实际半径R快速变小，那么关闭加速器狭槽(accelerator slot)。然后，如果有效半径r或R快速变大并且恢复，则发生简单滑动；如果有效半径r或R未恢复，则存在轮胎可能会爆裂的可能性，因此驾驶员就得到提示，停止车辆。

当从时间t₁至t₂一个车轮的轮胎半径减小比率(R_t1-R_t2)/R_t2大于其他任何轮胎的轮胎半径减小比率(例如，2至5秒为10％或以上；或者5至20秒为5％以上)时，最好进行类似控制。

接下来，将讨论得出直线运动时间的道路摩擦系数的方法。在直线运动时间中发生部分打滑的状态下，每个车轮的道路摩擦系数用滑差系数S得出。该直线运动时间指的是当在每个车轮的运动方向上的x方向的加速度α_xn(n＝1，2，3，4)几乎相等时的时间，或者是当在每个车轮的横向上的y方向的加速度α_yn(n＝1，2，3，4)几乎为0时的时间。

此处，车轮1，2，3，4和x、y方向如图7所示确定。用每个车轮的滑差系数S、纵向载荷F_z和由车辆重量M所导致的惯性力得出道路摩擦系数μ。在发生部分打滑的状态下，假定下述表达式对在x方向上作用于每个车轮的驱动力F_xn、滑差系数S_n、道路摩擦系数μ_n和每个车轮的纵向载荷F_zn基本上保持不变，如图8所示。(在滑差系数S较小的区域中，假定F_x相对于S几乎线性变化。实际上，也考虑到F_x相对于S曲线变化，但是此处假设F_x相对于S几乎线性变化。)基于曲线变化的计算方法将在后面描述。K_b为由轮胎的橡胶材料、胎面花纹的结构等决定的常数。

[表达式14]

F_x1＝1/k_bμ₁F_z1S₁                 ......(114-1)

F_x2＝1/k_bμ₂F_z2S₂                 ......(114-2)

F_x3＝1/k_bμ₃F_z3S₃                 ......(114-3)

F_x4＝1/k_bμ₄F_z4S₄                 ......(114-4)

考虑到在重心处的运动平衡(equation of motion)，车体驱动力F_xc由下述表达式表示，其中重心处的加速度为α_xc，并且车重(质量)为M。车体质量M和加速度α的乘积Mα为基于车体质量的惯性力。重心处的加速度α_xc在直线运动时间中作为每个车轮的x方向的加速度α_xn(n＝1-4)的平均值得出。在该运动平衡中，需要加上由重力所导致的加速度分量。

[表达式15]

F_xc＝M(α_xc+gsinβ)               ......(115)

实际上，轮胎的空气阻力、运转阻力和自然风的影响作用在车轮上，并且因此这些都假定为R_w，并需要考虑到运动平衡中。

此处，假设R_w在瞬间为常数，F_xc由下述表达式表示：

[表达式16]

F_xc＝M(α_xc+gsinβ)+R_ω           ......(116)

如果对该表达式关于时间求微分，则R_ω消失。

如果考虑到道路梯度角β在瞬间不变，那么重力分量也会消失，并且道路梯度角β变成下述表达式：(当β在恒定时间不变时，可以进行计算。)

[表达式17]

F_xc′＝Mα_xc′                    ......(117)

接下来，如果对表达式(114)关于时间求微分，那么它们变为下述表达式。此处，假定μ_n、F_zn和β在瞬间不变。

[表达式18]

$F_{x1}^{\′}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_1{F}_{z1}{S}_1^{\′}......(118-1)$

$F_{x2}^{\′}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_2{F}_{z2}{S}_2^{\′}......(118-2)$

$F_{x3}^{\′}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_3{F}_{z3}{S}_3^{\′}......(118-3)$

$F_{x4}^{\′}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_4{F}_{z4}{S}_4^{\′}......(118-4)$

表达式(117)和(118)设置为联立方程如下：

[表达式19]

$F_{x1}^{\′}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_1{F}_{z1}{S}_1^{\′}......(119-1)$

$F_{x2}^{\′}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_2{F}_{z2}{S}_2^{\′}......(119-2)$

$F_{x3}^{\′}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_3{F}_{z3}{S}_3^{\′}......(119-3)$

$F_{x4}^{\′}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_4{F}_{z4}{S}_4^{\′}......(119-4)$

$F_{\mathrm{xc}}^{\′}=M{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}......(119-5)$

示出了通过对联立方程进行求解，得出每个车轮的道路摩擦系数的方法。也就是，在直线运动时，用每个车轮的滑差系数S_n、施加在每个车轮上的纵向载荷F_zn和由车体质量M所引起的惯性力M_α得出了每个车轮的道路摩擦系数μ_n和每个车轮的驱动力F_xn。将在后面描述使用每个车轮的纵向载荷的直接测量值的简单和准确的计算方法。首先，示出了通过计算得出纵向载荷和得出基于该纵向载荷的道路摩擦系数的方法。

由于变量的数量太多，所以假设四个车轮在道路摩擦系数方面相等，并且道路摩擦系数设置为μ_n。

[表达式20]

μ_n＝μ₁＝μ₂＝μ₃＝μ₄                ......(120)

接下来，使用载荷分配比f_n(n＝1，2，3，4)。该载荷分配比认为在瞬间是常数。由于该载荷分配比为车辆重量M的载荷施加在车轮上的分配比，所以每个车轮的纵向载荷得出为F_zn＝f_nMg·cosβ(参见图9)。通过使用该载荷分配比，表达式(119)变为下述表达式：

[表达式21]

$F_{x1}^{\′}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_n{f}_1\mathrm{Mg}\cos \mathrm{\β}\·S_1^{\′}......(121-1)$

$F_{x2}^{\′}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_n{f}_2\mathrm{Mg}\cos \mathrm{\β}\·S_2^{\′}......(121-2)$

$F_{x3}^{\′}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_n{f}_3\mathrm{Mg}\cos \mathrm{\β}\·S_3^{\′}......(121-3)$

$F_{x4}^{\′}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_n{f}_4\mathrm{Mg}\cos \mathrm{\β}\·S_4^{\′}......(121-4)$

$F_{\mathrm{xc}}^{\′}=M{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}......(121-5)$

f₁+f₂+f₃+f₄＝1                    ......(121-6)

接下来，使用车轮的扭矩分配比k_dn(n＝1，2，3，4)。该扭矩分配比k_dn是将传动装置的扭矩T_c分配到车轮的比率，是随着车辆的传动装置分配扭矩所得到的值。每个车轮的扭矩变为T_n＝k_dnT_c。

K_d1+k_d2+k_d3+k_d4＝1的关系保持不变。由于每个车轮的扭矩为每个车轮的驱动力F_xn和每个车轮的实际半径R的乘积，所以下述表达式保持不变：

[表达式22]

T_n＝F_xn·R_n                           ......(122)

该表达式转换如下：

[表达式23]

F_xn＝T_n/R_n＝k_dn·T_c/R_n                ......(123)

由于在直线运行时车体的驱动力为车轮驱动力的总和，所以下述表达式保持不变：

[表达式24]

$F_{\mathrm{xc}}=\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{\mathrm{xn}}=\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\frac{k_{\mathrm{dn}}}{R_n}{T}_c......\left(124\right)$

如果对表达式(123)和(124)关于时间求微分，那么可以获得下述表达式。此处，假定k_dn和R_n瞬间不变。

[表达式25]

$F_{\mathrm{xn}}^{\′}=\frac{k_{\mathrm{dn}}}{R_n}{T}_c^{\′}......(125-1)$

$F_{\mathrm{xc}}^{\′}=\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\frac{k_{\mathrm{dn}}}{R_n}{T}_c^{\′}......(125-2)$

如果将表达式(125-1)代入表达式(121-1至121-6)，并且添加上表达式(125-2)，那么得到下述结果：

[表达式26]

$\frac{k_{d1}}{R_1}{T}_c^{\′}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_n{f}_1\mathrm{Mg}\cos \mathrm{\β}{S}_1^{\′}......(126-1)$

$\frac{k_{d2}}{R_2}{T}_c^{\′}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_n{f}_2\mathrm{Mg}\cos \mathrm{\β}{S}_2^{\′}......(126-2)$

$\frac{k_{d3}}{R_3}{T}_c^{\′}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_n{f}_3\mathrm{Mg}\cos \mathrm{\β}{S}_3^{\′}......(126-3)$

$\frac{k_{d4}}{R_4}{T}_c^{\′}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_n{f}_4\mathrm{Mg}\cos \mathrm{\β}{S}_4^{\′}......(126-4)$

$F_{\mathrm{xc}}^{\′}=M{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}......(126-5)$

f₁+f₂+f₃+f₄＝1                  ......(126-6)

$F_{\mathrm{xc}}^{\′}=\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\frac{k_{\mathrm{dn}}}{R_n}{T}_c^{\′}......(126-7)$

将表达式(126-5)代入表达式(126-7)如下：

[表达式27]

$T_c^{\′}=F_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\frac{k_{\mathrm{dn}}}{R_n}=M{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\frac{k_{\mathrm{dn}}}{R_n}......\left(127\right)$

如果将表达式(127)代入表达式(126-1)至(126-4)，则联立方程变为下述表达式：

[表达式28]

$\frac{k_{d1}}{R_1}\·M{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\frac{k_{\mathrm{dn}}}{R_n}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_n{f}_1\mathrm{Mg}\cos \mathrm{\β}{S}_1^{\′}......(128-1)$

$\frac{k_{d2}}{R_2}\·M{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\frac{k_{\mathrm{dn}}}{R_n}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_n{f}_2\mathrm{Mg}\cos \mathrm{\β}{S}_2^{\′}......(128-2)$

$\frac{k_{d3}}{R_3}\·M{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\frac{k_{\mathrm{dn}}}{R_n}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_n{f}_3\mathrm{Mg}\cos \mathrm{\β}{S}_3^{\′}......(128-3)$

$\frac{k_{d4}}{R_4}\·M{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\frac{k_{\mathrm{dn}}}{R_n}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_n{f}_4\mathrm{Mg}\cos \mathrm{\β}{S}_4^{\′}......(128-4)$

f₁+f₂+f₃+f₄＝1                      ......(128-5)

如果表达式(128-1)转换成用μ_n表示f₁的形式，它将变为如下表达式：

[表达式29]

$f_1=(\frac{k_{d1}}{R_1}\·{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\frac{k_{\mathrm{dn}}}{R_n})/\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_{n}g\cos \mathrm{\β}{S}_1^{\′}......\left(129\right)$

同样，对表达式(128-2)至(128-4)进行转换，从而也可以用μ_n表示f₂至f₄。如果将(f₁至f₄)代入表达式(128-5)，那么未知量将变得只有μ_n，从而得出μ_n。

随着将得出的μ_n代入表达式(128-1)至(128-4)，得到车轮之间的载荷分配比f₁至f₄。由于此处得出的f_n是通过假设车轮在道路摩擦系数方面相等而得出，所以进行了几次测量并取平均值，并且f_n在下述表达式中作为常数给定：

[表达式30]

$f_1=\frac{1}{n}\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{f}_{1n}......(130-1)$

$f_2=\frac{1}{n}\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{f}_{2n}......(130-2)$

$f_3=\frac{1}{n}\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{f}_{3n}......(130-3)$

$f_4=\frac{1}{n}\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{f}_{4n}......(130-4)$

于是，得到f_n。

接下来，通过使用f_n，从用μ₁、μ₂、μ₃和μ₄替换表达式(128-1)至(128-4)中的μ_n的表达式中得到μ₁、μ₂、μ₃和μ₄。

[表达式31]

${\mathrm{\μ}}_1=\frac{k_{d1}}{R_1}\·{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\frac{k_{\mathrm{dn}}}{R_n}\·\frac{1}{k_b}{f}_1\cos \mathrm{\β}{S}_1^{\′}......(131-1)$

${\mathrm{\μ}}_2=\frac{k_{d2}}{R_2}\·{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\frac{k_{\mathrm{dn}}}{R_n}\·\frac{1}{k_b}{f}_{2}g\cos \mathrm{\β}{S}_2^{\′}......(131-2)$

${\mathrm{\μ}}_3=\frac{k_{d3}}{R_3}\·{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\frac{k_{\mathrm{dn}}}{R_n}\·\frac{1}{k_b}{f}_{3}g\cos \mathrm{\β}{S}_3^{\′}......(131-3)$

${\mathrm{\μ}}_4=\frac{k_{d4}}{R_4}\·{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\frac{k_{\mathrm{dn}}}{R_n}\·\frac{1}{k_b}{f}_{4}g\cos \mathrm{\β}{S}_4^{\′}......(131-4)$

从这些表达式中，可以得出车轮的道路摩擦系数μ₁、μ₂、μ₃和μ₄。也就是，如果将f₁、f₂、f₃、f₄代入这些表达式将得到该道路摩擦系数。

如上所示，在直线运动时间，通过使用每个车轮的滑差系数S_n、施加在每个车轮上的纵向载荷F_zn和由车体质量M所导致的惯性力M_α可以得出每个车轮的道路摩擦系数μ_n和每个车轮的驱动力F_xn。

接下来，参照图10，在曲线运行时间，通过使用加速度传感器的输出值α_yn、每个车轮的滑差系数S_n、施加在每个车轮上的纵向载荷F_zn和由车体质量所导致的惯性力M_α，可以得出每个车轮的道路摩擦系数μ_n和驱动力F_Kn与侧力F_yn的合力F_ωn，该加速度传感器在每个车轮的横向上安装到车辆的每个轴单元上。

将讨论得出在曲线运行时间每个车轮的道路摩擦系数的方法。在曲线运行时间，与直线运动时间相同，每个车轮的滑差系数和驱动力的关系表达式与车辆重心处的运动平衡设置为联立方程，然后对其求解。为了求解，得出重心处的加速度，并进-步考虑重心处的加速度，并且得出每个车轮的转弯半径R_rn(n＝1，2，3，4，c)和重心备用。为了得出转弯半径R_rn等，使用了阿克曼理论和圆周运动的公式。该阿克曼理论指出，连接每个车轮和重心及中心O的每条线都垂直于每个车轮和重心的运动方向。

从圆周运动的公式中，下述关系表达式适用于y方向加速度α_yn(n＝1，2，3，4，c)、转弯半径R_rn(n＝1，2，3，4，c)和每个车轮和重心的x方向地速V_xn(n＝1，2，3，4，c)：

[表达式32]

${\mathrm{\α}}_{y1}=V_{x1}^2/R_{r1}......(132-1)$

${\mathrm{\α}}_{y2}=V_{x2}^2/R_{r2}......(132-2)$

${\mathrm{\α}}_{y3}=V_{x3}^2/R_{r3}......(132-3)$

${\mathrm{\α}}_{y4}=V_{x4}^2/R_{r4}......(132-4)$

${\mathrm{\α}}_{\mathrm{yc}}=V_{\mathrm{xc}}^2/R_{\mathrm{rc}}......(132-5)$

从这些关系表达式中，每个车轮的转弯半径R_rn(n＝1，2，3，4，c)得出如下：

[表达式33]

$R_{r1}=V_{x1}^2/{\mathrm{\α}}_{y1}......(133-1)$

$R_{r2}=V_{x2}^2/{\mathrm{\α}}_{y2}......(133-2)$

$R_{r3}=V_{x3}^2/{\mathrm{\α}}_{y3}......(133-3)$

$R_{r4}=V_{x4}^2/{\mathrm{\α}}_{y4}......(133-4)$

此处，α_yn由每个车轮的y方向(横向)上的加速度传感器221得出，并且V_xn通过对每个车轮的x方向(运动方向)上的加速度传感器221和转动传感器222进行上述计算得出，因此R_rn由表达式(133-1)至(133-4)得出。

接下来，得出重心的转弯半径R_rc。如果假设并给定重心位置，则重心的转弯半径R_rc用几何学就能从下面给出的表达式(134)得出。在将在后面描述的直接得出每个车轮上的纵向载荷的方法中，通过计算得出重心位置，而不需要假设。此处，R_r4是转弯中心和后轮4之间的距离，T_rR是中心和后轮之间在横向上的距离，并且L_r是中心和后轮之间在纵向上的距离。

[表达式34]

$R_{\mathrm{rc}}=\sqrt{{(R_{r4}+T_{\mathrm{rR}})}^2+L_r^2}......\left(134\right)$

从圆周运动的公式中，下述关系表达式适用于y方向的加速度，转弯半径R_rn和每个车轮的转弯旋转角速度(turning rotation angular speed)ω_O及重心：

[表达式35]

${\mathrm{\α}}_{y1}=R_{r1}{\mathrm{\ω}}_0^2......(135-1)$

${\mathrm{\α}}_{y2}=R_{r2}{\mathrm{\ω}}_0^2......(135-2)$

${\mathrm{\α}}_{y3}=R_{r3}{\mathrm{\ω}}_0^2......(135-3)$

${\mathrm{\α}}_{y4}=R_{r4}{\mathrm{\ω}}_0^2......(135-4)$

${\mathrm{\ω}}_{\mathrm{yc}}=R_{\mathrm{rc}}{\mathrm{\ω}}_0^2......(135-5)$

图中所示的转弯旋转角速度ω₀是车轮和重心的公共值，并且因此表达式(135-1)至(135-4)变换如下：

[表达式36]

${\mathrm{\ω}}_0^2=\frac{{\mathrm{\α}}_{y1}}{R_{r1}}=\frac{{\mathrm{\α}}_{y2}}{R_{r2}}=\frac{{\mathrm{\α}}_{y3}}{R_{r3}}=\frac{{\mathrm{\α}}_{y4}}{R_{r4}}......\left(136\right)$

如果将该表达式代入表达式(135-5)，则从下述表达式中可得出重心的y方向加速度α_yn：

[表达式37]

${\mathrm{\α}}_{\mathrm{yc}}=\frac{R_{\mathrm{rc}}}{R_{r1}}\·{\mathrm{\α}}_{y1}=\frac{R_{\mathrm{rc}}}{R_{r2}}\·{\mathrm{\α}}_{y2}=\frac{R_{\mathrm{rc}}}{R_{r3}}\·{\mathrm{\α}}_{y3}=\frac{R_{\mathrm{rc}}}{R_{r4}}\·{\mathrm{\α}}_{y4}.....(137-1)$

${\mathrm{\α}}_{\mathrm{yc}}=\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{\α}}_{\mathrm{yn}}/R_{\mathrm{rn}})\·\frac{R_{\mathrm{rc}}}{4}......(137-2)$

表达式(137-1)的任何项都可以使用，并且这些项的平均值可以用于表达式(137-2)。

接下来，得出重心的x方向加速度α_xc。下述关系表达式适用于x方向的地速V_xn、转弯旋转角速度ω₀和每个车轮的转弯半径R_rn及重心：

[表达式38]

V_x1＝ω₀R_r1                  ......(138-1)

V_x2＝ω₀R_r2                  ......(138-2)

V_x3＝ω₀R_r3                  ......(138-3)

V_x4＝ω₀R_r4                  ......(138-4)

V_xc＝ω₀R_rc                  ......(138-5)

如果对这些表达式求微分，那么将得到下述结果。此处，认为R_rn瞬间不变。

[表达式39]

α_x1＝ω₀′R_r1                ......(139-1)

α_x2＝ω₀′R_r2                ......(139-2)

α_x3＝ω₀′R_r3                ......(139-3)

α_x4＝ω₀′R_r4               ......(139-4)

α_xc＝ω₀′R_rc               ......(139-5)

此处，车轮和重心在转弯旋转角速度ω₀和角加速度(ω₀′方面相等，因此表达式(139-1)至(139-4)变成如下表达式：

[表达式40]

${\mathrm{\ω}}_0^{\′}=\frac{{\mathrm{\α}}_{x1}}{R_{r1}}=\frac{{\mathrm{\α}}_{x2}}{R_{r2}}=\frac{{\mathrm{\α}}_{x3}}{R_{r3}}=\frac{{\mathrm{\α}}_{x4}}{R_{r4}}......\left(140\right)$

如果将ω₀′代入表达式(139-5)，那么重心的x方向加速度得出如下：

[表达式41]

${\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}=\frac{R_{\mathrm{rc}}}{R_{r1}}{\mathrm{\α}}_{x1}=\frac{R_{\mathrm{rc}}}{R_{r2}}{\mathrm{\α}}_{x2}=\frac{R_{\mathrm{rc}}}{R_{r3}}{\mathrm{\α}}_{x3}=\frac{R_{\mathrm{rc}}}{R_{r4}}{\mathrm{\α}}_{x4}......(140-1)$

${\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}=R_{\mathrm{rc}}\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{\α}}_{\mathrm{xn}}/R_{\mathrm{rn}})/4......(141-2)$

此时，表达式(141-1)的任何项都可以使用，并且这些项的平均值可以用于表达式(141-2)。

于是，得出了重心的x方向加速度α_xc和y方向加速度α_yc。在曲线运行时间，对滑差系数S_n和每个车轮的驱动力F_xn的关系表达式，以及车辆在重心处的运动方程，和围绕转弯中心的力矩平衡表达式所添加进去的联立方程进行求解，因而得出每个车轮的道路摩擦系数。该方法如下：

在曲线运动时间，下述表达式基本上也适用于作用在每个车轮的x方向上的驱动力F_xn、滑差系数S_n、道路摩擦系数μ_n、每个车轮的纵向载荷F_xn和道路梯度角β：

[表达式42]

F_x1＝1/k_b·μ₁F_z1·S₁                ......(142-1)

F_x2＝1/k_b·μ₂F_z2·S₂                ......(142-2)

F_x3＝1/k_b·μ₃F_z3·S₃                ......(142-3)

F_x4＝1/k_b·μ₄F_z4·S₄                ......(142-4)

考虑到由车辆重量M所导致的惯性力，车辆重心处的运动方程由下述表达式表示：

[表达式43]

F_xc＝M(α+g·sinβ)                   ......(143)

如果将空气阻力的运行阻力等设置为R_w，并添加到运动方程中，那么该表达式变成如下：

[表达式44]

F_xc＝M(α_xc+g·sinβ)+R_w              ......(144)

如果对该表达式进行微分，那么常数项R_w消失。假定道路梯度角β瞬间不变，那么重力分量也像下面的表达式中那样消失：

[表达式45]

F_xc′＝Mα_xc′                        ......(145)

如果对表达式(142)关于时间微分，那么它们变为如下表达式。此处，假设μ_n、F_zn和β瞬间不变。

[表达式46]

F_x1′＝1/k_b·μ₁F_z1·S₁′            ......(146-1)

F_x2′＝1/k_b·μ₂F_z2·S₂′            ......(146-2)

F_x3′＝1/k_b·μ₃F_z3·S₃′            ......(146-3)

F_x4′＝1/k_b·μ₄F_z4·S₄′            ......(146-4)

在曲线运行时间，考虑到围绕转弯中心的力矩平衡，并将其表达式加入联立方程。也就是驱动力F_xn和每个车轮的转弯半径R_rn的乘积的总数等于车辆的驱动力F_xc和重心的转弯半径R_rc的乘积，因此下述表达式保持不变：

[表达式47]

F_x1·R_r1+F_x2·R_r2+F_x3·R_r3+F_x4·R_r4＝F_xc·R_rc     ......(147)

对表达式(147)进行变换。

[表达式148]

$F_{x1}\frac{R_{r1}}{R_{\mathrm{rc}}}+F_{x2}\frac{R_{r2}}{R_{\mathrm{rc}}}+F_{x3}\frac{R_{r3}}{R_{\mathrm{rc}}}+F_{x4}\frac{R_{r4}}{R_{\mathrm{rc}}}=F_{\mathrm{xc}}......\left(148\right)$

在表达式(148)中，如果设定R_r1/R_rc＝h₁、R_r1/R_rc＝h₁、R_r2/R_rc＝h₂、R_r3/R_rc＝h₃、R_r4/R_rc＝h₄，并且设定功率矢量比(power vector ratio)，那么得出下述表达式：

[表达式49]

h₁F_x1+h₂F_x2+h₃F_x3+h₄F_x4＝F_xc                       ......(149)

对表达式(149)关于时间进行微分。此处，假定功率矢量比在瞬间不变。

[表达式50]

h₁F_x1′+h₂F_x2′+h₃F_x3′+h₄F_x4′＝F_xc′         ......(150)

在曲线运动时间，除了每个车轮的驱动力F_xn和滑差系数S_n的关系表达式(表达式(146))和重心处的运动方程(表达式(145))之外，如果带有围绕转弯中心的力矩表达式的联立方程求解如下，那么将得到每个车轮的道路摩擦系数μ_n：

[表达式51]

F_x1′＝1/k_b·μ₁F_z1·S₁′                 ......(151-1)

F_x2′＝1/k_b·μ₂F_z2·S₂′                 ......(151-2)

F_x3′＝1/k_b·μ₃F_z3·S₃′                 ......(151-3)

F_x4′＝1/k_b·μ₄F_z4·S₄′                 ......(151-4)

F_xc′＝Mα_xc′                            ......(151-5)

h₁F_x1′+h₂F_x2′+h₃F_x3′+h₄F_x4′＝F_xc′    ......(151-6)

在下面示出了对表达式(151)进行求解和得出每个车轮的道路摩擦系数μ_n的方法。

首先，如果假定四个车轮在道路摩擦系数方面相等，并且道路摩擦系数设定为μ_m，那么表达式(151)变成如下表达式：

[表达式52]

F_x1′＝1/k_b·μ_mF_z1·S₁′                ......(152-1)

F_x2′＝1/k_b·μ_mF_z2·S₂′                ......(152-2)

F_x3′＝1/k_b·μ_mF_z3·S₃′                ......(152-3)

F_x4′＝1/k_b·μ_mF_z4·S₄′                ......(152-4)

F_xc′＝Mα_xc′                           ......(152-5)

h₁F_x1′+h₂F_x2′+h₃F_x3′+h₄F_x4′＝F_xc′   ......(152-6)

接下来，使用每个车轮的道路分配比f_n。考虑到该道路分配比在瞬间为常数，并且F_zn＝f_nMg·cosβ，因此如下表达式结果为：

[表达式53]

F_x1′＝1/k_b·μ_mf₁Mgcosβ·S₁′          ......(153-1)

F_x2′＝1/k_b·μ_mf₂Mgcosβ·S₂′          ......(153-2)

F_x3′＝1/k_b·μ_mf₃Mgcosβ·S₃′          ......(153-3)

F_x4′＝1/k_b·μ_mf₄Mgcosβ·S₄′          ......(153-4)

F_xc′＝Mα_xc′                           ......(153-5)

h₁F_x1′+h₂F_x2′+h₃F_x3′+h₄F_x4′＝F_xc′   ......(153-6)

f₁+f₂+f₃+f₄＝1                           ......(153-7)

使用传动装置对车轮的分配力矩T_c的比例的力矩分配比k_dn，下述表达式保持不变：

[表达式54]

T₁＝kd₁T_c                                ......(154-1)

T₂＝kd₂T_c                                ......(154-2)

T₃＝kd₃T_c                                ......(154-3)

T₄＝kd₄T_c                                ......(154-4)

kd₁+kd₂+kd₃+kd₄＝1                       ......(154-5)

由于每个车轮的力矩T_n都是驱动力F_xn和每个车轮的轮胎实际半径R的乘积，所以下述表达式保持不变：

[表达式55]

T₁＝F_x1·R₁                              ......(155-1)

T₂＝F_x2·R₂                              ......(155-2)

T₃＝F_x3·R₃                              ......(155-3)

T₄＝F_x4·R₄                              ......(155-4)

因此，通过使用传动装置的力矩T_n，每个车轮的驱动力F_xn表示如下：

[表达式56]

F_x1＝k_d1·T_c/R₁                          ......(156-1)

F_x2＝k_d2·T_c/R₂                          ......(156-2)

F_x3＝k_d3·T_c/R₃                          ......(156-3)

F_x4＝k_d4·T_c/R₄                          ......(156-4)

接下来，对表达式(156)进行微分。此处，假定k_dn和R_n瞬间不变。

[表达式57]

F_x1′＝k_d1/R₁·T_c′                      ......(157-1)

F_x2′＝k_d2/R₂·T_c′                      ......(157-2)

F_x3′＝k_d3/R₃·T_c′                      ......(157-3)

F_x4′＝k_d4/R₄·T_c′                      ......(157-4)

如果将这些表达式代入表达式(153)的联立方程，那么将得到如下结果：

[表达式58]

k_d1/R₁·T_c′＝1/k_b·μ_mf₁Mg·cosβ·S₁′        ......(158-1)

k_d2/R₂·T_c′＝1/k_b·μ_mf₂Mg·cosβ·S₂′        ......(158-2)

k_d3/R₃·T_c′＝1/k_b·μ_mf₃Mg·cosβ·S₃′        ......(158-3)

k_d4/R₄·T_c′＝1/k_b·μ_mf₄Mg·cosβ·S₄′        ......(158-4)

F_xc′＝Mα_xc′                                  ......(158-5)

F_xc′＝h₁·k_d1/R₁·T_c′+h₂·k_d2/R₂·T_c′+h₃·k_d3/R₃·T_c′+h₄·k_d4/R₄·T_c′

                                                ......(158-6)

f₁+f₂+f₃+f₄＝1                                  ......(158-7)

从表达式(158-5)和(158-6)中，T_c’表示如下：

[表达式59]

$T_c^{\′}=M{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}(h_n\·k_{\mathrm{dn}}/R_n)......\left(159\right)$

如果将表达式(159)代入表达式(158-1)至(158-4)的话，那么车辆重量M在两侧消失，并且联立方程表示如下：

[表达式60]

$k_{d1}/R_1\·{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}(h_n\·k_{\mathrm{dn}}/R_n)=1/k_b\·{\mathrm{\μ}}_m{f}_{1}g\·\cos \mathrm{\β}\·S_1^{\′}......(160-1)$

$k_{d2}/R_2\·{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}(h_n\·k_{\mathrm{dn}}/R_n)=1/k_b\·{\mathrm{\μ}}_m{f}_{2}g\·\cos \mathrm{\β}\·S_2^{\′}......(160-2)$

$k_{d3}/R_3\·{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}(h_n\·k_{\mathrm{dn}}/R_n)=1/k_b\·{\mathrm{\μ}}_m{f}_{3}g\·\cos \mathrm{\β}\·S_3^{\′}......(160-3)$

$k_{d4}/R_4\·{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}(h_n\·k_{\mathrm{dn}}/R_n)=1/k_b\·{\mathrm{\μ}}_m{f}_{4}g\·\cos \mathrm{\β}\·S_4^{\′}......(160-4)$

f₁+f₂+f₃+f₄＝1                    ......(160-5)

如果对表达式(160-1)至(160-4)进行变换，那么f_n将表示如下：

[表达式61]

$f_n=k_{\mathrm{dn}}=/R_n\·{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}(h_n\·k_{\mathrm{dn}}/R_n)/(1/k_b\·{\mathrm{\μ}}_m\·g\·\cos \mathrm{\β}\·S_n^{\′})......\left(161\right)$

将它们代入表达式(160-5)得出μ_m。然后，将μ_m的得出值代入表达式(161)得出每个车轮的道路分配比f_n。将所得出的道路分配比f_n代入联立方程。

由于在下述表达式中的未知量只有μ_m，所以也可以得出曲线运动时间的每个车轮的道路摩擦系数：

[表达式62]

$k_{d1}/R_1\·{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}(h_n\·k_{\mathrm{dn}}/R_n)=1/k_b\·{\mathrm{\μ}}_1{f}_{1}g\·\cos \mathrm{\β}\·S_1^{\′}......(162-1)$

$k_{d2}/R_2\·{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}(h_n\·k_{\mathrm{dn}}/R_n)=1/k_b\·{\mathrm{\μ}}_2{f}_{2}g\·\cos \mathrm{\β}\·S_2^{\′}......(162-2)$

$k_{d3}/R_3\·{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}(h_n\·k_{\mathrm{dn}}/R_n)=1/k_b\·{\mathrm{\μ}}_3{f}_{3}g\·\cos \mathrm{\β}\·S_3^{\′}......(162-3)$

$k_{d4}/R_4\·{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}(h_n\·k_{\mathrm{dn}}/R_n)=1/k_b\·{\mathrm{\μ}}_4{f}_{4}g\·\cos \mathrm{\β}\·S_4^{\′}......(162-4)$

接下来，将讨论每个车轮的驱动力F_xn和滑差系数S_n的关系表达式。在该方法中，为了得出每个车轮的道路摩擦系数，假定每个车轮的驱动力F_xn与滑差系数S_n成正比；然而，实际上，认为驱动力(制动力)F_xn像曲线那样相对于滑差系数S_n的波动而波动，如图11所示。当滑差系数S_n为0.1至0.2时，驱动力达到最大值。当滑差系数S_n超过该范围时，驱动力下降，并且每个车轮都实际开始滑动。随着滑差系数S_n增大，每个车轮的驱动力F_xn都在每个车轮实际滑动之前几乎线性增大一点。在该方法中，梯度设定为1/k_b，作为由轮胎的橡胶材料、胎面花纹、结构等决定的常数。随着S变大，梯度只改变了一点；然而，在该方法中，对F_xn和S_n都进行微分，因此认为瞬时得到直线，并且误差较小。

为了更加精确地得到F_xn和S_n之间的关系，作为备选方法，还存在将驱动力F_xn和滑差系数S_n之间的关系F_xn/F_xnμ_n＝f(S_n)作为数据存入存储器的方法。在这种情况下，驱动力F_xn和滑差系数S_n用下述关系表达式表示：

[表达式63]

F_xn＝μ_nF_xnf(s_n)                           ......(163)

同时，在这种情况下，在进行线性近似的情况下，如果进行微分并对联立方程进行求解，那么可以得出每个车轮的道路摩擦系数。

[表达式64]

F_x1′＝μ₁F_z1f′(s₁)                  ......(164-1)

F_x2′＝μ₂F_z2f′(s₂)                  ......(164-2)

F_x3′＝μ₃F_z3f′(s₃)                  ......(164-3)

F_x4′＝μ₄F_z4f′(s₄)                  ......(164-4)

F_xc′＝Mα_xc′                        ......(164-5)

此时，为了得出f(S_n)的微分f(S_n)，得出f(S_n)在微小时间间隔Δt的差Δf(S_n)并除以Δt，例如，用下述表达式表示：

[表达式65]

$f^{\′}\left(s_n\right)=\frac{f\left(s_{\mathrm{nt}+\mathrm{\Δt}}\right)-f\left(s_{\mathrm{nt}}\right)}{\mathrm{\Δt}}=\frac{\mathrm{\Δf}\left(s_n\right)}{\mathrm{\Δt}}......\left(165\right)$

最好存储大量滑差系数S_n的数据所对应的驱动力F_xn；否则，可以进行线性插值或曲线插值，如图12所示。具体的是，车轮将开始滑动处的滑差系数为大约0.1至0.2，因此滑差系数S分成200至500个点，并且将与每个点相对应的F_x/F_zμ存储。此时，如果需要两个字节用于存储一个点的话，那么所有数据可以存储在0.4K至1K字节的存储器中；可以用小容量存储器快速得出该精确关系。

接下来，将讨论每个车轮的纵向载荷F_zn的波动。

通过假定每个车轮的纵向载荷和重心位置为常数，得出了道路摩擦系数；然而，实际上，纵向载荷会因下述任何一条原因等而波动：

1.由倾斜所引起的车体的前后纵向载荷移动；

2.由摇摆所引起的车体的左右纵向载荷移动；

3.由驱动力的反作用力矩所引起的纵向载荷移动；

4.当悬架因路面不平而引起的纵向载荷移动。

车辆的重心位置也随着每个车轮的纵向载荷F_xn的波动而移动，并需要进行校正。然而，在直接测量F_xn(将在后面描述)的方法中不需要校正。

下面示出了纵向载荷和重心位置的校正方法。

考虑到上述每个车轮的纵向载荷的波动经过校正，对载荷分配比进行了校正并在下面再次示出。

对联立方程求解，得出道路摩擦系数。

[表达式66]

(直线运行时)

${\mathrm{\μ}}_1=k_{d1}/R_1\·{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}(k_{\mathrm{dn}}/R_n)\·1/k_b{\·f}_{1}g\·\cos \mathrm{\β}\·S_1^{\′}......(166-1)$

${\mathrm{\μ}}_2=k_{d2}/R_2\·{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}(k_{\mathrm{dn}}/R_n)\·1/k_b{\·f}_{2}g\·\cos \mathrm{\β}\·S_2^{\′}......(166-2)$

${\mathrm{\μ}}_3=k_{d3}/R_3\·{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}(k_{\mathrm{dn}}/R_n)\·1/k_b{\·f}_{3}g\·\cos \mathrm{\β}\·S_3^{\′}......(166-3)$

${\mathrm{\μ}}_4=k_{d4}/R_4\·{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}(k_{\mathrm{dn}}/R_n)\·1/k_b{\·f}_{4}g\·\cos \mathrm{\β}\·S_4^{\′}......(166-4)$

[表达式67]

(曲线运行时)

${\mathrm{\μ}}_1=k_{d1}/R_1\·{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}(h_n\·k_{\mathrm{dn}}/R_n)\·1/k_b{\·f}_{1}g\·\cos \mathrm{\β}\·S_1^{\′}......(167-1)$

${\mathrm{\μ}}_2=k_{d2}/R_2\·{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}(h_n\·k_{\mathrm{dn}}/R_n)\·1/k_b{\·f}_{2}g\·\cos \mathrm{\β}\·S_2^{\′}......(167-2)$

${\mathrm{\μ}}_3=k_{d3}/R_3\·{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}(h_n\·k_{\mathrm{dn}}/R_n)\·1/k_b{\·f}_{3}g\·\cos \mathrm{\β}\·S_3^{\′}......(167-3)$

${\mathrm{\μ}}_4=k_{d4}/R_4\·{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xc}}^{\′}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}(h_n\·k_{\mathrm{dn}}/R_n)\·1/k_b{\·f}_{4}g\·\cos \mathrm{\β}\·S_4^{\′}......(167-4)$

由于多次(例如，大约三次)重复进行计算进行收敛，所以可以提高μ_n的精度。

接下来，对于上述情况，示出了纵向载荷的具体校正方法。

1.由倾斜所引起的车体的前后纵向载荷移动

如图13所示，假定重心高度为H_c，轮距(wheel base)为W_b，对俯仰作出贡献的加速度为α_pc，由力矩平衡，从下述表达式中可得出由俯仰所导致的前后纵向载荷移动ΔF_zp。此处，H_c和W_b都是已知值，并且将在后面描述如何得出α_pc。

[表达式68]

Mα_pcH_c＝ΔF_zpW_b                    ......(168)

表达式(168)变换为：

[表达式69]

ΔF_zp＝Mα_pcH_c/W_b                   ......(169)

由俯仰所导致的前后载荷分配比的变化量Δf_p通过将在表达式(169)中得出的ΔF_zp除以车辆重量M而得出，并且因此变为如下表达式：

[表达式70]

Δf_p＝ΔF_zp/M＝α_pcH_c/W_b            ......(170)

在加速时间(当α_pc为正值时)，将Δf_p的绝对值从前轮减去，并加到后轮上，用以校正。相反，在减速时间(当α_pc为负值时)，将Δf_p的绝对值加到前轮上，并从后轮减去，用以校正。考虑到Δf_p的符号，可以根据下述表达式，在加速时间和减速时间作出校正：(Fn′为校正前的值。)

[表达式71]

(前轮)

f₁＝f₁′+Δf_p                      ......(171-1)

f₂＝f₂′+Δf_p                      ......(171-2)

(后轮)

f₃＝f₃′+Δf_p                      ......(171-3)

f₄＝f₄′+Δf_p                      ......(171-4)

2.由摇摆所引起的左右纵向载荷移动

如图14所示，假定重心高度为H_c，轮距(wheel red)为T_r，对摇摆作出贡献的加速度为α_rc，从力矩平衡，从下述表达式中可得出由摇摆所引起的左右纵向载荷移动ΔF_zr。此处，H_c和T_r都是已知值，并且将在后面描述如何得出α_rc。

[表达式72]

Mα_rcH_c＝ΔF_zrT_r                   ......(172)

如果对表达式(172)进行变换，那么将从下述表达式中得出ΔF_zr：

[表达式73]

ΔF_zr＝Mα_rcH_c/T_r                  ......(173)

由摇摆所引起的左右轮的载荷分配比的变化量Δf_zr通过将ΔF_zr除以车辆重量M得出，并得出为如下表达式：

[表达式74]

Δf_r＝ΔF_zr/M＝α_rcH_c/T_r              ......(174)

如果x和y方向的正和负如图15那样确定的话，那么当车辆向右转弯时，α_rc变为正值，并且Δf_zr的绝对值加到左轮1和3上，并从右轮2和4上减去，用以校正。

相反，当车辆向左转弯时，α_rc变为负值，并且Δf_zr的绝对值从左轮1和3上减去，并加到右轮2和4上，用以校正。考虑到Δf_zr的符号，当车辆向左和向右转弯时，由摇摆所导致的载荷分配比的变化量可以根据下述表达式得到校正：f_n′为每个车轮校正前的载荷分配比。

[表达式75]

(左轮)

f₁＝f₁′+Δf_zr                           ......(175-1)

f₃＝f₃′+Δf_zr                           ......(175-2)

(右轮)

f₂＝f₂′+Δf_zr                           ......(175-3)

f₄＝f₄′+Δf_zr                           ......(175-4)

3.由驱动力的反作用力矩所引起的前后纵向载荷移动

如图16所示，每个车轮的纵向载荷移动也通过作用在每个车轮上的驱动力的反作用力矩改变。例如，驱动力F_x1的反作用力矩使得车轮1的纵向载荷F_z1减小(ΔF_1，1)，作用在车轮3上的驱动力F_x3的反作用力矩使其增大(ΔF_1，3)。考虑到力矩平衡，下述表达式在ΔF_1，1、ΔF_1，3、车轮的实际半径R₁和轴距W_b之间保持不变：

[表达式76]

F_x1·R₁＝W_b·ΔF_1，1                  ......(176-1)

F_x3·R₃＝W_b·ΔF_1，3                  ......(176-2)

如果对表达式(176)进行变换，并使用F_xn＝Mα_xn的关系的话，

[表达式77]

ΔF_1，1＝F_x1·R₁/W_b＝Mα_x1·R₁/W_b     ......(177-1)

ΔF_1，3＝F_x3·R₃/W_b＝Mα_x3·R₃/W_b     ......(177-2)

从表达式(177)得出的值除以车辆重量M，并在校正之前加到载荷分配比f₁′上和从载荷分配比f₁′中减去，从而像下述表达式那样进行基于车轮1的驱动力反作用的前后载荷分配比的校正：

[表达式78]

f₁＝f₁′+ΔF_1，1/M+ΔF_1，3/M＝f₁′-(α_x1·R₁-α₃·R₃)W_b     ......(178)

同样，像下述表达式那样进行基于每个车轮的驱动力反作用的前后载荷分配比的校正：

[表达式79]

f₁＝f₁′+(α_x1·R₁-α_x3·R₃)W_b                    ......(179-1)

f₂＝f₂′+(α_x2·R₂-α_x4·R₄)W_b                    ......(179-2)

f₃＝f₃′+(α_x3·R₃-α_x1·R₁)W_b                    ......(179-3)

f₄＝f₄′+(α_x4·R₄-α_x2·R₂)W_b                    ......(179-4)

4.悬架因路面不平所引起的纵向载荷的变化

如图17所示，当车辆通过路面上的不平点等时，悬架开始起作用，于是每个车轮的纵向载荷开始波动。在这种情况下，将z方向(纵向)加速度传感器221安装到每个车轮上，用于探测由路面上的不平点所导致的z(纵向)方向加速度，并在微小时间内进行两次积分，以得出每个车轮的z(纵向)方向位移。

[表达式80]

e_z＝∫∫α_zdt²                   ......(180)

从表达式(180)得出的位移乘以悬架的刚度常数(spring constant)k，以得出每个车轮的纵向载荷变化量ΔF_ze，如下述表达式：

[表达式81]

ΔF_ez＝ke_z                       .......(181)

将由此得出的ΔF_ze在校正之前加到每个车轮的纵向载荷上，或从每个车轮的纵向载荷上减去。

接下来，将讨论得出对俯仰、摇摆作出贡献的加速度α_rc、α_pc的方法。

为了得出由俯仰、摇摆所导致的每个车轮的纵向载荷，重心的运动方向加速度α_xc和横向加速度α_yc需要转换到倾斜和摇摆方向，如图18所示。此处，重心的加速度根据表达式(137)、表达式(141)等得出。如果转弯时间角度θ_c＝0的话，那么直线运动时间可以认为类似于曲线运动时间。此处，转弯时间角度θ_c指的是重心运动方向和车体方向之间的角度差，由下述表达式得出：

[表达式82]

${\mathrm{\θ}}_c={\tan }^{-1}\frac{L_r}{R_{r4}+T_{\mathrm{rR}}}.....\left(182\right)$

此时，倾斜加速度α_rc、摇摆加速度α_pc由重心加速度α_xc、d_yc和θ_c在下述表达式中得出：

[表达式83]

α_cp＝α_cx·cosθ_c+α_cy·sinθ_c           ......(183-1)

α_cr＝α_cy·cosθ_c+α_cx·sinθ_c           ......(183-2)

将所得出的α_rc、α_pc代入表达式(170)、(174)，并对由倾斜、摇摆所导致的载荷分配比的变化量进行校正。

接下来，将讨论重心位置的校正。

如上所述，得出了经过每个轮的校正的载荷分配比，并因此得出了车辆的重心位置。校正重心位置的方法如下：此处，使用重心分配比L_n。该重心分配比与载荷分配比具有如下关系，如图19所示：

[表达式84]

$L_{a1}:L_{a2}=\frac{1}{f_1}:\frac{1}{f_2}......(184-1)$

$L_{a3}:L_{a4}=\frac{1}{f_3}:\frac{1}{f_4}......(184-2)$

$L_{b1}:L_{b3}=\frac{1}{f_1}:\frac{1}{f_3}......(184-3)$

$L_{b2}:L_{b4}=\frac{1}{f_2}:\frac{1}{f_4}......(184-4)$

图19中的点A、B、C、D由重心分配比L_n得出。连接A和C及B和D的两条线的交叉点作为(be found as)重心。于是，也可以对重心位置进行校正。

接下来，将讨论纵向载荷的测量方法。

到目前为止，每个车轮的纵向载荷用载荷分配比通过计算得出。然而，如果在悬架的底座部分上测量载荷的话，则高精度地得出每个车轮的纵向载荷，从而高精度地得出每个车轮的道路摩擦系数。

(1)在悬架弹簧的盘状部分(pan section)(它可以是盘形或环形)上测量载荷的方法

1.使用测压元件的测量方法

2.将罐子中注满油，将弹簧接纳板(reception plate)放置在该罐子的盖上，将压力传感器连接到该罐子上，并测量油压的方法

3.将弹簧盘状部分放置在支撑其边缘的金属盘的中心，将压力传感器的突起抵靠在该金属板的中心下方的部分上，使该突起移动，并测量压力的方法

4.将压敏导电橡胶夹在金属和金属之间，每个金属都形成环形，像水平字母U的横截面的形状，将弹簧盘状部分放置在上面，并测量橡胶在电流传导中的变形的方法

(2)测量悬架弹簧的位移的方法

1.用与减振器平行放置的滑动电阻位移计测量电阻变化的方法

2.将线圈绕在减振器的内侧或外侧，并测量线圈和进出线圈的活塞杆之间的感应电阻(电感)的变化的方法

3.用容纳在减振器的活塞杆中的磁性线性编码器(magnetic linearencoder)测量在孔元件(hole element)中的移动量的方法

在测量悬架弹簧的位移的方法中，通过用刚度系数k_z乘以所测量的位移e_z得到的值就是载荷。

(1)2.尤其在上述每个车轮的纵向载荷的测量方法之中，用压力传感器测量纵向载荷的方法如下：

具体地，如图20和21所示，在顶部带有薄膜盖的环形罐子250中注满油，压力传感器252固定在该罐子的侧面上，并且载荷接收板251放置在该罐子上。环形罐子250放置在悬架253的盘状部分254上，并且可以从压力传感器252的输出值中测出载荷。该环形罐子250带有固定压力传感器的螺纹孔255，并且通过该螺纹孔255将油注入，然后将压力传感器252固定。在该载荷测量方法中，载荷接收板251存在于整个周边上，并且如果具有偏置载荷，则可以测出纵向载荷的总值。如果环形罐子250形成有台阶的话，则载荷接收板251安装在该台阶上，并变得稳固。假定载荷接收板251的面积为S，压力传感器252的测量值为P，那么纵向载荷F_zsn由如下表达式得出：

[表达式85]

F_zsn＝S·P                         ......(185)

下述任意传感器都可用作在该方法中使用的压力传感器252：

1.由Nagano keiki kabushikikaisha生产的车载压力传感器

由Nagano keiki kabushikikaisha生产的该压力传感器用于压敏部件，该压敏部件通过金属光阑上穿过绝缘薄膜的等离子CVD，形成有变形计，并且该压敏部件在耐久性和稳定性上非常出色。该金属光阑整体焊接到主体上，并且因而安装用于车载部件。另外，由于该金属光阑不含有任何移动部件，所以在振动阻尼和耐振强度方面非常出色。也可以使它小型化至最小5毫米，并且价格低廉，并将其用作每个车轮或车辆发动机的制动液压力测量传感器。(参考专利文件：JP-A-2002-168711)

2.由kabushikikaisha Denso生产的压力传感器

由kabushikikaisha Denso生产的该压力传感器使用具有扩散电阻的传感器元件，该扩散电阻形成在由工作硅(working silicone)形成的薄膜部件上。它是具有-30℃至120℃的宽使用温度范围的线性输出压力传感器，含有温度补偿电路，并包括电磁波抵制措施(electromagnetic wavecountermeasure)。该测量压力范围是7Mpa，它大于由悬架底座区域所接受的可能最大压力5Mpa，压力传感器安装到该悬架底座区域上。作为应用于车辆的例子，所以该压力传感器用于空调系统的制冷剂压力测量、悬架系统的压力测量等。

接下来，示出了从作用在每个悬架的底座区域上的载荷的直接测量值得出每个车轮的纵向载荷的方法。该方法通过用左、右前轮为例子参照图22示出。

如图22所示，采用(taken)T_rf、L_f和θ_sf，并且车轮1的悬架盘状部分上的载荷测量值为F_zs1，车轮2的悬架盘状部分上的载荷测量值为F_zs2。左右认为是对称的。此时，作为载荷F_zs1，与作用点之间距离的倒数成比例的载荷分布到由车轮1和2所接受的弹簧载荷(sprung load)F_zb1、F_zb2上。

也就是，该载荷与图22中的AB∶BD的倒数成正比分布。同样，作为载荷F_zs2，与AC∶CD的倒数成正比的载荷分布到车轮1和2上，因此根据下述关于θ_sf的表达式得出图22中的F_zb1、F_zb2：

[表达式86]

$F_{\mathrm{zb}1}=F_{\mathrm{zs}1}\·\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{sf}}\frac{T_{r,f}-L_f}{T_{r,f}}+F_{\mathrm{zs}2}\·{\cos \mathrm{\θ}}_{\mathrm{sf}}\frac{L_f}{T_{r,f}}......(186-1)$

$F_{\mathrm{zb}2}=F_{\mathrm{zs}2}\·\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{sf}}\frac{L_f}{T_{r,f}}+F_{\mathrm{zs}2}\·{\cos \mathrm{\θ}}_{\mathrm{sf}}\frac{T_{r,f}-L_f}{T_{r,f}}......(186-2)$

同样，对于后轮，从下述表达式中也可以得出F_zb3、F_zb4：

[表达式87]

$F_{\mathrm{zb}3}=F_{\mathrm{zs}3}\·\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{sr}}\frac{T_{r,r}-L_r}{T_{r,r}}+F_{\mathrm{zs}4}\·{\cos \mathrm{\θ}}_{\mathrm{sr}}\frac{L_r}{T_{r,r}}......(187-1)$

$F_{\mathrm{zb}4}=F_{\mathrm{zs}4}\·\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{sr}}\frac{L_r}{T_{r,r}}+F_{\mathrm{zs}4}\·{\cos \mathrm{\θ}}_{\mathrm{sr}}\frac{T_{r,r}-L_r}{T_{r,r}}......(187-2)$

另外，加上非弹簧载荷w_sin，并且每个车轮的纵向载荷F_zn从下述表达式得出：

[表达式88]

F_z1＝F_zb1+W_sl1               ……(188-1)

F_z2＝F_zb2+W_sl2               ……(188-2)

F_z3＝F_zb3+W_sl3               ……(188-3)

F_z4＝F_zb4+W_sl4               ……(188-4)

作为备选方法，考虑到四个车轮之间的校正，悬架底座区域上的载荷测量值F_zsn和每个车轮的弹簧载荷F_zbn都用使用校正系数C_m，n(m，n＝1，2，3，4)的下述表达式表示：

[表达式89]

F_zb1＝C_1，1F_zs1+C_2，1F_zs2+C_3，1F_zs3+C_4，1F_zs4      ……(189-1)

F_zb2＝C_1，2F_zs1+C_2，2F_zs2+C_3，2F_zs3+C_4，2F_zs4      ……(189-2)

F_zb3＝C_1，3F_zs1+C_2，3F_zs2+C_3，3F_zs3+C_4，3F_zs4      ……(189-3)

F_zb4＝C_1，4F_zs1+C_2，4F_zs2+C_3，4F_zs3+C_4，4F_zs4      ……(189-4)

得出此时的校正系数C_m，n的方法在下面参照图23示出。

首先，在每个车轮只接受车辆重量的载荷的状态下，将恒定载荷ΔF_zsn按照顺序加到悬架区域上，并对每个车轮的载荷波动进行测量。例如，当ΔF_zsn加到前轮左悬架1上时，如果认为悬架1的载荷为ΔF_zs1，则可以相对地认为悬架2，3，4的载荷为0。因此，在表达式(189)中F_zs1＝ΔF_zs1并且F_zs2＝F_zs3＝F_zs4＝0，而且得出校正系数C_1，1、C_1，2、C_1，3和C_1，4。

同样，如果将载荷ΔF_zsn加到悬架2，3，4上，则得出校正系数c_m，n。

为了得出高精度的校正系数，如果将16个不同载荷ΔF_zsn适当地加到悬架上，那么将形成由16个表达式组成的联立方程，并因此得出l6个校正系数C_m，n。

于是，如果将C_m，n的值存储的话，那么就可以从悬架底座区域上的测量载荷ΔF_zsn得出每个车轮的弹簧载荷F_zbn，并且进一步加上非弹簧载荷W_sin，则每个车轮的纵向载荷F_zn得出为如下表达式：

[表达式90]

F_z1＝F_zb1+W_sl1              ……(190-1)

F_z2＝F_zb2+W_sl2              ……(190-2)

F_z3＝F_zb3+W_sl3              ……(190-3)

F_z4＝F_zb4+W_sl4              ……(190-4)

如果每个车轮的纵向载荷Fzn都从悬架区域上的测量载荷得出的话，则也可以用所得出的施加在每个车轮上的纵向载荷Fzn、每个车轮的滑差系数Sn和在直线运动时间由车体质量M所导致的惯性力Mα得出每个车轮的道路摩擦系数μn。在曲线运动时间，如果进一步使用由在每个车轮横向上的加速度传感器测出的y(横向)向加速度α_vn，那么可以得出每个车轮的道路摩擦系数。具体地，每个车轮的道路摩擦系数也可以通过解下述联立方程得出：

[表达式91]

${F^{\′}}_{x1}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_1{F}_{z1}\·\cos \mathrm{\β}\·{S^{\′}}_1......(191-1)$

${F^{\′}}_{x2}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_2{F}_{z2}\·\cos \mathrm{\β}\·{S^{\′}}_2......(191-2)$

${F^{\′}}_{x3}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_3{F}_{z3}\·\cos \mathrm{\β}\·{S^{\′}}_3......(191-3)$

${F^{\′}}_{x4}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_4{F}_{z4}\·\cos \mathrm{\β}\·{S^{\′}}_4......(191-4)$

F′_xc＝Mα′_xc                 ……(191-5)

h₁F′_x1+h₂F′_x2+h₃F′_x3+h₄F′_x4＝F′_xc       ......(191-6)

在直线运动时间，表达式(196)中h_n的和

[表达式92]

变为1。

通过使用实际半径R_n，每个车轮的驱动力F_xn和扭矩T_n具有下述关系：

[表达式93]

$F_{\mathrm{xn}}=\frac{T_n}{R_n}......\left(192\right)$

如果对表达式(192)进行微分，它变为下述表达式：

[表达式94]

${F^{\′}}_{\mathrm{xn}}=\frac{{T^{\′}}_n}{R_n}......\left(193\right)$

通过使用扭矩分配比k_dn，每个车轮的扭矩T_n用传动装置的扭矩T_c表示如下：

[表达式95]

T_n＝k_dnT_c                          ......(194)

如果对表达式(189)进行微分，它变为如下表达式：

[表达式96]

T′_n＝k_dnT′_c                      ......(195)

从表达式(188)和(190)中，F_xn可以用下述表达式表示：

[表达式97]

${F^{\′}}_{\mathrm{xn}}=\frac{k_{\mathrm{dn}}}{R_n}{T^{\′}}_c......\left(196\right)$

如果将该表达式代入表达式(186-6)，将得到下述表达式：

[表达式98]

$\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\frac{k_{\mathrm{dn}}\·h_n}{R_n}{T^{\′}}_c={F^{\′}}_{\mathrm{xc}}......\left(197\right)$

因此，

[表达式99]

${T^{\′}}_c=1/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\frac{k_{\mathrm{dn}}\·h_n}{R_n}\·{F^{\′}}_{\mathrm{xc}}......\left(198\right)$

如果将该表达式代入表达式(191)，并使用表达式(186-5)的话，每个车轮的F_xn′可以用下述表达式表示：

[表达式100]

${F^{\′}}_{\mathrm{xn}}=k_{\mathrm{dn}}/R_n/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\frac{k_{\mathrm{dn}}\·h_n}{R_n}\·{{\mathrm{Ma}}^{\′}}_{\mathrm{xc}}......\left(199\right)$

表达式(194)中的M根据下述表达式得出：

[表达式101]

$M=\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{\mathrm{zn}}......\left(200\right)$

于是，表达式(186-1)至(186-4)中的未知量只有μ_n，因此每个车轮的道路摩擦系数在如下表达式中得出：

[表达式102]

${\mathrm{\μ}}_n=k_{\mathrm{dn}}/R_n/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\frac{k_{\mathrm{dn}}\·h_n}{R_n}\·{{\mathrm{Ma}}^{\′}}_{\mathrm{xc}}/1/k_b{F}_{\mathrm{zn}}\·\cos \mathrm{\β}\·S_n......\left(201\right)$

如果从悬架区域上的测量载荷得出每个车轮的纵向载荷F_zn的话，则通过使用每个车轮的加速度α_xn和加速度α_yn，高精确度得出每个车轮的F_xn和F_yn如下：

[表达式103]

$F_{\mathrm{xn}}=\frac{F_{\mathrm{zn}}}{g}{a}_{\mathrm{xn}}......(202-1)$

$F_{\mathrm{yn}}=\frac{F_{\mathrm{zn}}}{g}{a}_{\mathrm{yn}}......(202-1)$

如果对悬架区域上的载荷进行测量的话，则纵向载荷的波动就包含在测量值中，纵向载荷的波动由摇摆、俯仰和通过计算得出的驱动力的反作用力矩所导致，因此可能高精度地得出道路摩擦系数。另外，在这种情况下，通过用表达式(184)中的f_n代替F_zn来对下述表达式求解，总是可能高精度地得出重心位置：

[表达式104]

$L_{a1}:L_{a2}=\frac{1}{F_{z1}}:\frac{1}{F_{z2}}......(202-11)$

$L_{a3}:L_{a4}=\frac{1}{F_{z3}}:\frac{1}{F_{z4}}......(202-12)$

$L_{b1}:L_{b3}=\frac{1}{F_{z1}}:\frac{1}{F_{z3}}......(202-13)$

$L_{b2}:L_{b4}=\frac{1}{F_{z2}}:\frac{1}{F_{z4}}......(202-14)$

接下来，将讨论控制方法。

首先，直线运动时的控制方法如下：在直线运动时间，可以得出(预测)极限滑差系数，并且也可以进行ABS等的制动控制和TCS等的驱动力控制。

此处，该极限滑差系数是每个车轮滑动时的滑差系数。

如图24所示，如果S在F_x-S特性图中较小，F_x几乎线性地随着S增大而增大，然后适度增大，达到最大值，再减小。

当F_x到达最大值时，S为极限滑差系数。如果S大于该极限滑差系数的话，则处于滑动状态。

于是，对该F_x-S曲线的梯度进行测量并进行控制，从而不会超出极限滑差系数。

具体地，对该F_x-S曲线的梯度进行测量。如果该滑差系数S较小，则该梯度值几乎为常数；当滑差系数S变大并接近极限滑差系数时，dF_x/dS变小。于是，例如，与前述计算值相比，dF_x/dS的值的1/2，1/3，1/5，1/10，1/20等是预设的，并且当该值变为设置值时，将制动、发动机节气门等打开/关闭用于控制。

如果该极限滑差系数非常明显，那么可以进行上述控制，从而滑差系数S不会超过极限滑差系数。

接下来，曲线运动时的稳定控制方法如下：

在曲线运动时间，侧力F_gn也作用在车轮的横向(g)上，从而车轮不会直接受到控制，因此进行推算，并防止每个车轮滑动。

作为该方法，例如，测量作用在每个车轮上的力F_w的时间增加率dF_w/dt，并对几秒钟内所作用的力进行预测。如果该力大于每个车轮滑动的力，那么将制动、发动机节气门等打开/关闭，用于控制。

具体方法如下：

首先，示出了摩擦圆定律。该摩擦圆定律对每个车轮保持不变，并说明了每个车轮的驱动力F_xn和侧力F_yn的合力F_wn与滑动极限力F_1n之间的关系，如图25所示。也就是，当F_w变得大于半径为F_1n的摩擦圆时，车轮开始滑动。此处，每个车轮开始滑动的力F_1n从如下表达式得出：

[表达式105]

F_1n＝μ_nF_zn·cosβ＝μ_nf_nMg·cosβ              ……(203)

另一方面，作用在每个车轮上的力表示如下：作用在x方向上的驱动力F_xn从如下表达式得出：

[表达式106]

$F_{x1}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_1{F}_{z1}\·S_1=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_1{f}_1\mathrm{Mg}\·\cos \mathrm{\β}\·S_1......(204-1)$

$F_{x2}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_2{F}_{z2}\·S_2=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_2{f}_2\mathrm{Mg}\·\cos \mathrm{\β}\·S_2......(204-2)$

$F_{x3}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_3{F}_{z3}\·S_3=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_3{f}_3\mathrm{Mg}\·\cos \mathrm{\β}\·S_3......(204-3)$

$F_{x4}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_4{F}_{z4}\·S_4=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_4{f}_4\mathrm{Mg}\·\cos \mathrm{\β}\·S_4......(204-4)$

作用在每个车轮的y方向的侧力F_yn从如下表达式得出：

[表达式107]

F_y1＝f₁α_y1M                                  ……(205-1)

F_y2＝f₂α_y2M                                  ……(205-2)

F_y3＝f₃α_y3M                                  ……(205-3)

F_y4＝f₄α_y4M                                  ……(205-4)

因此，作用在每个车轮上的合力F_wn从如下表达式得出：

[表达式108]

$F_{\mathrm{am}}=\sqrt{F_{\mathrm{xn}}^2+F_{\mathrm{yn}}^2}=\sqrt{{(\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_n{f}_{n}g\·\cos \mathrm{\β}\·S_n)}^2+{\left(f_n{a}_{\mathrm{yn}}\right)}^2}\·M......\left(206\right)$

于是，通过使用每个车轮的滑差系数S_n、纵向载荷F_zn和y(横向)方向加速度α_yn得出每个车轮的合力F_wn(驱动力F_xn和侧力F_yn的矢量和)。由于在直线运动时间没有力作用在y方向上，所以合力F_wn和驱动力F_xn变得相等，并且不再需要使用y(横向)方向加速度α_yn。如果α_yn恒等于0，则每个车轮的合力F_wn可以用表达式(106)得出。

如从摩擦圆定律中明显看出的那样，如果每个车轮上的合力F_wn为F_ln或者小于F_ln，则该车轮不会滑动。因此，当下述表达式保持不变时，每个车轮都不会打滑：

[表达式109]

$\sqrt{{(\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_{n}g\·\cos \mathrm{\β}\·S_n)}^2+{\left(a_{\mathrm{yn}}\right)}^2}\·M\·f_n\≤{\mathrm{\μ}}_n{f}_n\mathrm{Mg}\·\mathrm{cso\β}......\left(207\right)$

f_n和M存在于表达式(202)的两侧，当f_n和M消失，并且下述表达式保持不变时，车轮不会滑动：

[表达式110]

$\sqrt{{(\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_{n}g\·\cos \mathrm{\β}\·S_n)}^2+{\left(a_{\mathrm{yn}}\right)}^2}\≤{\mathrm{\μ}}_{n}g\·\mathrm{cso\β}......\left(208\right)$

在曲线运行时，进行控制使得表达式(203)保持不变。具体方法如下：

如图26所示，对(dF_wn/dt)_(T1)的测量在时间T₁进行，在时间T2的t秒(例如，0.5秒、1秒、2秒)内作用在每个车轮上的力F_wn(T2)用如下表达式推算：

[表达式111]

$F_{\mathrm{\ωn}}\left(T_2\right)=F_{\mathrm{\ωn}}\left(T_1\right)+{\left(\frac{{\mathrm{dF}}_{\mathrm{am}}}{\mathrm{dt}}\right)}_{\left(T_1\right)}\·t......\left(209\right)$

当F_wn(T2)≥F_1n时，在时间T₁处，对制动、发动机节气门等进行控制，以防止每个车轮滑动。

参照图26，对于点a，梯度(dF_wn/dt)_(T1)较小，于是在时间T2处，F_wn(T2)＜F_1n，因此不进行控制；对于点b，梯度(dF_wn/dt)_(T1)较大，并预测在时间T₂′处，F_wn(T2)≥F_ln，因此进行上述控制。

接下来，将讨论消除主销(kingpin)角(倾斜)、主销后倾角(casterangle)、外倾角(camber angle)、横摆角(yaw angle)的影响。

如果加速度传感器221的测量值受到车辆的主销角(倾斜)、主销后倾角、外倾角、横摆角等的影响，那么可以预先存储实验值，消除该影响。

如图27所示，当车辆通过路面上的不平点时，悬架膨胀和收缩，测量值出现误差，地速、滑差系数等出现误差。在这种情况下，z方向加速度传感器221可以安装到每个车轮的支撑元件(轴单元，也称为轴单元)上，可以测量出由路面上的不平点所导致的振动，可以对高精度地得出地速和滑差系数进行校正。

如果z方向加速度传感器221也安装到车体上，测量出差值，因而可以高精度地消除由路面上的不平点所导致的振动分量。

接下来，将讨论在车轮处采用的瞌睡(dozing)警告显示的概念。(不是每个车轮都必须设置)如图28和29所示，在直线运动时间、曲线运动时间和S形弯时间，车辆的y(横向)向加速度变为如图28所示。然而，认为瞌睡在车轮处变为如图29所示。

于是在直线运动时和曲线运动时，对于持续恒定时间的近似曲线(直线运动时的直线)，测量出其偏差(deflection)和持续时间(period)，如果在车轮处存在瞌睡的可能性，那么在车轮处驾驶员可以得到瞌睡警告。

接下来，将讨论加速度传感器221。

基本上，认为车辆的加速度在非常快速的启动或急制动时变为最大值，它大约为±0.5G。于是，加速度计的测量范围需要大于该值。在低速时，需要高分辨率来处理微小的加速度变化；当车辆高速运行时，需要高响应度。

下面将详细讨论加速度传感器221：

1.由Analog Devices kabushiki kaisha生产的ADXL202E

该传感器是两轴传感器，具有±2G的测量范围。它在5伏电压下工作，输出数字信号或放大的模拟信号。数据传输速度可以根据连接电容器而在0.01Hz至5KHz范围内不同。响应度和分辨率之间的关系如下：60Hz-2mg、20Hz-1mg、5Hz-0.5mg。耐振强度为1000g，耐热温度为-65℃至150℃。高速响应是可能的。该传感器具有5mm×5mm×2mm的较小尺寸，并处于大约500日元的低价位，用于各种领域。如果使用两个传感器的话，可以得出x、y方向加速度和绕着x、y轴的角加速度。

2.由Hitachi Kinzoku kabushiki kaisha生产的压电电阻型三轴加速度传感器

由加速度的作用而产生的力使压电电阻中发生应力，将加速度探测出。可以装配三个单轴加速度传感器和两个两轴加速度传感器，用于同时探测三个轴方向的加速度，也用于探测梯度。该传感器具有±3G的测量范围，具有4.8mm×4.8mm×1.25mm的非常小的包装尺寸。

3.由Hokuriku Denki Kougyou生产的压电电阻型三轴加速度传感器

像由Hitachi Kinzoku生产的传感器一样，该传感器也能够同时探测三个轴方向的加速度。该传感器具有±2G的测量范围和5.2mm×5.6mm×1.35mm的尺寸。

(相关专利文件)              JP-A-2003-240795

                            JP-A-2002-243759

根据包括上述加速度传感器的测量原理，该加速度传感器221包括压电电阻型、电容型、压电型等等。任何加速度传感器都可以在该方法中使用。

接下来，将讨论传感器的安装位置。

加速度传感器221测量每个车轮的动作，因此理想的是安装到轮胎宽度的中央部分。在直线运动时间，该加速度传感器可以安装到轴单元上。在曲线运动时间，如果该加速度传感器偏离轮胎宽度的中央，那么所测量的加速度会出现误差，因而也会在每个车轮的地速V_n和滑差系数S_n中出现误差。因此，希望的是，加速度传感器221应当固定在轮胎的轮辋宽度(rim width)内。

通过改变加速度传感器221的固定位置(轮胎中央和加速度传感器固定位置之间的距离为偏移量)进行各种仿真，发现加速度传感器可以固定在从轮胎宽度中央开始的给定宽度范围内，如图30所示。偏移效果在车体的内侧和外侧几乎相同。

因此，希望的是加速度传感器221应当安装在轮胎中央的150毫米之内。如果加速度传感器221不能安装在轮胎的轮辋中央或者轮胎中央的150毫米之内的话，也可以像下面示出的那样使用校正轮胎的转弯角度的偏移量和得出地速V_n及滑差系数S_n的方法。如果加速度传感器221固定在轮辋宽度或轮胎中央的150毫米之内，那么如果进行校正计算的话，可以高精度地得出加速度。

将讨论加速度传感器221安装到车轮n(n＝1，2，3，4)上离轮胎中央y_off(毫米)的位置处的情况，如图31所示。

当车轮n在X_n’方向运动，并转向X_n方向时，从方向盘(steering wheel)的转角可以得出每个车轮的偏离角(slip angle)θ_n。此时，在传感器固定的位置处，在下述表达式中所示的加速度Δα起到与轮胎中央进行比较的作用，因此将其减去，用以校正。

[表达式112]

Δα_Xn＝y_off·θ″_n             ......(210)

[表达式113]

Δα_Yn＝y_off·(θ′)²           ......(211)

也就是，在该传感器固定的位置处，加速度通过以轮胎中央位置为圆y_off为半径的圆周运动发生。由于圆周加速度作用在x_n方向上，离心加速度发生在y_n方向上，所以将该表达式所得出的加速度从测量值中减去，用以校正。

接下来，将讨论加速度传感器221和转动传感器222的精确度。

认为车辆的加速度在快速启动或急制动时大约为±0.5g，并且每个车轮的加速度都几乎与车辆的加速度类似。于是，假定将要进行控制的加速度在1g范围内，需要1/200至1/500的精确度，需要5mg至2mg的分辨率。对于车辆来说，加速度在急制动等时快速变化，如果加速度的绝对值较大，则需要较高的响应度，在低速时，则需要较高的精确控制。由AnalogDevices生产的加速度传感器具有随着电容器的改变而可在0.01Hz至5Hz范围内改变的响应度，也具有可以相应改变的分辨率。于是，如果所探测的加速度的绝对值较大，则该加速度传感器需要较高的响应度，因此响应度可以设置成60Hz，此时的分辨率变为2mg。该响应度可以进一步升高。当需要较高的精确度时，如果响应度设置为5Hz，则分辨率变为0.5mg。

接下来，将讨论z方向加速度计(角速度传感器)。

作为z方向加速度的测量，

(1)路面梯度的测量；和

(2)由路面的不平点所导致的振动的测量

都有进行的可能性。实际上，为了测量路面梯度，将z方向加速度的输出数据存储几次，并进行平均，从而细微的加速度数据消失，输出了较大的加速度变化值，并且得出了路面梯度。相反，为了测量由路面的不平点所导致的振动，可以跳过平均化处理，或者如果进行平均化处理的话，可以减少数据的数量。可以安装在将进行平均化的z方向加速度的数据的数量上有所不同的多个加速度计。如果安装的是三轴角度传感器、六轴运动传感器等，则可以以高精度进行控制。

接下来，将讨论两轴驱动(FF，FR)的道路分配比f_n的计算方法。

对于两轮驱动的车辆来说，如FF或FR，道路分配比f_n根据下述方法得出：在制动时间和空档时间，也就是当没有驱动力从车辆的传动装置传送给每个车轮时，每个车轮的制动力F_xn从每个车轮的制动液压力得出，如图8所示。下述表达式对于每个车轮的制动力F_xn和滑差系数S_n保持不变：

[表达式114]

$F_{x1}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_1{F}_{z1}\·S_1......(212-1)$

$F_{x2}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_2{F}_{z2}\·S_2......(212-2)$

$F_{x3}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_3{F}_{z3}\·S_3......\left(212-3\right)$

$F_{x4}=\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_4{F}_{z4}\·S_4......(212-4)$

如果对该表达式进行变换，则得出下述表达式：

[表达式115]

$F_{z1}=F_{x1}/\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_1\·S_1......(213-1)$

$F_{z2}=F_{x2}/\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_2\·S_2......(213-2)$

$F_{z3}=F_{x3}/\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_3\·S_3......(213-3)$

$F_{z4}=F_{x4}/\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_4\·S_4......(213-4)$

此处，暂时认为车轮在摩擦系数方面相等，摩擦系数在下述表达式中为μ_m：

[表达式116]

μ_m＝μ₁＝μ₂＝μ₃＝μ₄                ……(214)

如果将该表达式代入联立方程(213)，

[表达式117]

$F_{z1}=F_{x1}/\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_m\·S_1......(215-1)$

$F_{z2}=F_{x2}/\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_m\·S_2......(215-2)$

$F_{z3}=F_{x3}/\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_m\·S_3......(215-3)$

$F_{z4}=F_{x4}/\frac{1}{k_b}{\mathrm{\μ}}_m\·S_4......(215-4)$

从这些表达式中得出车轮的道路分配比如下：

[表达式118]

f₁∶f₂∶f₃＝F_z1∶F_z2∶F_z3∶F_z4＝F_x1/S₁∶F_x2/S₂∶F_x3/S₃∶F_x4/S₄  ……(216)

整个制动力为F_b＝F_x1+F_x2+F_x3+F_x4，车轮的制动力比为b_n。

[表达式119]

b₁＝F_x1/F_b，b₂＝F_x2/F_b，b₃＝F_x3/F_b，b₄＝F_x4/F_b        ……(217)

通过使用该制动力比，道路分配比如下：

[表达式120]

f₁∶f₂∶f₃∶f₄＝b₁/S₁∶b₂/S₂∶b₃/S₃∶b₄/S₄            ……(218)

如果乘以系数k的话，则认为f_n＝k(b_n/S_n)。将其代入f₁+f₂+f₃+f₄＝1。

[表达式121]

$k\frac{b_1}{S_1}+k\frac{b_2}{S_2}+k\frac{b_3}{S_3}+k\frac{b_4}{S_4}=1......\left(219\right)$

如果对表达式(219)进行整理，则k在下述表达式中得出：

[表达式122]

$k(\frac{b_1}{S_1}+\frac{b_2}{S_2}+\frac{b_3}{S_3}+\frac{b_4}{S_4})=1......\left(220\right)$

[表达式123]

$k=1/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\frac{b_n}{S_n}......\left(221\right)$

由于得出了k，所以车轮的道路分配比得出如下：

[表达式124]

$f_1=\frac{b_1}{S_1}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\frac{b_n}{S_n}......(222-1)$

$f_2=\frac{b_2}{S_2}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\frac{b_n}{S_n}......(222-2)$

$f_3=\frac{b_3}{S_3}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\frac{b_n}{S_n}......(222-3)$

$f_4=\frac{b_4}{S_4}/\underset{n=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}\frac{b_n}{S_n}......(222-4)$

车轮的道路摩擦系数从下述表达式中得出：

[表达式125]

${\mathrm{\μ}}_1=F_{x1}/\frac{1}{k_b}{f}_1\mathrm{Mg}\·\cos \mathrm{\β}\·S_1......(223-1)$

${\mathrm{\μ}}_2=F_{x2}/\frac{1}{k_b}{f}_2\mathrm{Mg}\·\cos \mathrm{\β}\·S_2......(223-2)$

${\mathrm{\μ}}_3=F_{x3}/\frac{1}{k_b}{f}_3\mathrm{Mg}\·\cos \mathrm{\β}\·S_3......(223-3)$

${\mathrm{\μ}}_4=F_{x4}/\frac{1}{k_b}{f}_4\mathrm{Mg}\·\cos \mathrm{\β}\·S_4......(223-4)$

如果每个车轮制动时的液压是未知量，则可以假定作用在每个车轮上的制动力相等F_x1＝F_x2＝F_x3＝F_x4＝1/F_xb，可以得出道路分配比和道路摩擦系数。如果车辆的电子系统(电力供给)随着发动机关闭而断开，则也将道路分配比的值存储，以在后面的计算时使用。

接下来，将讨论得出滑差系数的备选方法。

下述方法也可以作为得出每个车轮的速度和滑差系数的备选方法存在：

(1)积分法

速度变化量ΔV_α由标准加速度(true acceleration)α_x得出，标准加速度通过从加速度传感器221在微小时间Δt内的输出值中去掉重力影响得出。另一方面，转动角速度的变化量Δω由转动传感器222的输出值ω得出，每个车轮的有效半径r由ΔV_α和Δω之间的比值得出。首先，在从时间t₁至t₂的微小时间Δt中的速度变化量ΔV_α在下述表达式中由α_x得出：

[表达式126]

$\mathrm{\Δ}{V}_a={\∫}_{t1}^{t2}{a}_x\mathrm{dt}......\left(224\right)$

接下来，在从时间t₁至t₂的微小时间Δt中的转速变化量Δω在下述表达式中由转动传感器222的输出值ω得出：

[表达式127]

Δω＝ω_t2-ω_t1              ......(225)

从这两个表达式的比值中，每个车轮的有效半径r根据下述表达式得出：

[表达式128]

$r=\mathrm{\Δ}{V}_a/\mathrm{\Δ\ω}={\∫}_{t1}^{t2}{\mathrm{\α}}_x\mathrm{dt}/{\mathrm{\ω}}_{t2}-{\mathrm{\ω}}_{t1}......\left(226\right)$

当表达式中的比值r为独立于时间的常数并且不为0时，从下述表达式中得出每个车轮的地速V：

[表达式129]

$V=\mathrm{r\ω}={\∫}_{t1}^{t2}{a}_x\mathrm{dt}/({\mathrm{\ω}}_{t2}-{\mathrm{\ω}}_{t1})\·\mathrm{\ω}......\left(227\right)$

当比值r开始变化时，如果时间为t₁，并且此时的地速为V_t1，则时间t中的地速从下述表达式得出：

[表达式130]

$V=V_n+{\∫}_{t1}^{t2}{a}_x\mathrm{dt}......\left(228\right)$

在如上所述的车辆空档状态下，每个车轮的轮胎实际半径R从下述表达式中得出：

[表达式131]

$R=\frac{V}{\mathrm{\ω}}......\left(229\right)$

如上面在表达式(112)中所描述的空档状态是当下述表达式保持不变时：

[表达式132]

$a+g\·\mathrm{sni\β}\≅0......\left(230\right)$

通过使用得出的V和R，得出了每个车轮的滑差系数S，并且每个车轮的滑动状态是已知的。

[表达式133]

S＝1-V/Rω                        ......(231)

[表达式134]

S＝1-Rω/V                        ......(232)

表示出了α_x和转动传感器222的输出值之间的比值。对于有效半径r来说，可以从在从t₁至t₂的微小时间中加速度的两次积分得出，转动角度Δθ可以如下述表达式所表示的那样，从转动传感器222的一次积分得出。该转动角度Δθ可以得出为转动角度差。

[表达式135]

$r=\mathrm{\ΔL}/\mathrm{\Δ\θ}=\underset{t1}{\overset{t2}{\∫\∫}}\mathrm{ad}{t}^2/\underset{t1}{\overset{t2}{\∫}}\mathrm{\ωdt}={\underset{t1}{\overset{t2}{\∫\∫}}\mathrm{adt}}^2/{\mathrm{\θ}}_{t2}-{\mathrm{\θ}}_{t1}......\left(233\right)$

(2)组合法

如果该车辆具有从动轮的话，则从动轮的滑差系数在驱动时为0，因此根据下述方法，每个车轮的滑动状态是已知的：

首先，在平地上的直线运动时间，在低速状态或减速状态下，四个车轮处于相同的地速，并且每个车轮的地速通过使用实际半径R从下述表达式中得出：

[表达式136]

V_x1＝V_x2＝V_x3＝V_x4            ......(234-1)

V_x1＝R₁ω₁                   ......(234-2)

V_x2＝R₂ω₂                    ......(234-3)

V_x3＝R₃ω₃                    ......(234-4)

V_x4＝R₄ω₄                    ......(234-5)

此处，假设车轮1和2为从动轮，并将车轮1的实际半径R用作参照半径。从这些表达式中，每个车轮的实际半径R通过下述表达式用R₁和转动角速度ω表示。此处，下标N表示空档状态。

[表达式137]

R₁＝R₁                          ......(235-1)

R₂＝(ω₁/ω₂)_N·R₁              ......(235-2)

R₃＝(ω₁/ω₃)_N·R₁              ......(235-3)

R₄＝(ω₁/ω₄)_N·R₁              ......(235-4)

从这些表达式中，每个车轮的实际半径R_n作为R₁的比值得出。

接下来，在非上述状态下的直线运动时间，如果使用每个车轮的有效半径r，则下述表达式保持不变：

[表达式138]

V_x1＝V_x2＝V_x3＝V_x4               ......(236-1)

V_x1＝r₁ω₁                       ......(236-2)

V_x2＝r₂ω₂                       ......(236-3)

V_x3＝r₃ω₃                       ......(236-4)

V_x4＝r₄ω₄                       ......(236-5)

于是，在直线运动时间，每个车轮的有效半径r通过使用车轮1的有效半径r₁用如下表达式表示：

[表达式139]

r₁＝r₁                           ......(237-1)

r₂＝(ω₁/ω₂)_N·r₁               ......(237-2)

r₃＝(ω₁/ω₃)_N·r₁               ......(237-3)

r₄＝(ω₁/ω₄)_N·r₁               ......(237-4)

此时，因为滑差系数为0，所以下述表达式对于从动轮1和2的有效半径保持不变：

[表达式140]

r₁＝R₁                           ......(238-1)

r₂＝R₂＝(ω₁/ω₂)_N·R₁           ......(238-2)

通过使用R₁，从下述表达式中得出驱动轮3和4的有效半径：

[表达式141]

r₃＝(ω₁/ω₃)_N·R₁               ......(239-1)

r₄＝(ω₁/ω₄)_N·R₁               ......(239-2)

于是，如果R₁确定了，则从下述表达式中可得出直线运动时间的地速V_n：

[表达式142]

V₁＝r₁ω₁                         ……(240-1)

V₂＝r₂ω₂                         ……(240-2)

V₃＝r₃ω₃                         ……(240-3)

V₄＝r₄ω₄                         ……(240-4)

从下述表达式中得出每个车轮的滑差系数S_n：

[表达式143]

S₁＝0                             ……(241-1)

S₂＝0                             ……(241-2)

S₃＝1-4₃/R                        ……(241-3)

S₄＝1-r₄/R₄                       ……(241-4)

接下来，将讨论曲线运动时间。

在曲线运动时间，V_x1＝V_x2＝V_x3＝V_x4不会保持不变，因此用下述方法得出有效半径。由于从动轮具有为0的滑差系数，所以下述表达式保持不变：

[表达式144]

r₁＝R₁                            ……(242-1)

r₂＝R₂＝(ω₁/ω₂)_N·R₁            ……(242-2)

对于驱动轮3和4来说，如果对加速度求积分，并将其加到积分前的V_x3上，以得出地速V，

[表达式145]

$V_{x3}={V^{\′}}_{x3}+\underset{t1}{\overset{t2}{\∫}}\mathrm{adt}......(243-1)$

$V_{x4}={V^{\′}}_{x4}+\underset{t1}{\overset{t2}{\∫}}\mathrm{adt}......(243-2)$

然而，V_xn以R₁为基础，因此并不是实际速度。如果通过微分法、积分法或其它任何方法得出实际半径R₁，则可以以较高的精度得出V_xn。

用每个车轮的地速V_n除以转动角速度ω，得出有效半径r。

[表达式146]

r₃＝V_x3/ω₃                      ......(244-1)

r₄＝V_x4/ω₄                      ......(244-2)

于是，通过使用每个车轮的实际半径R_n和有效半径r_n，就可以知道每个车轮的滑动状态。得出每个车轮的滑差系数的表达式如下：

[表达式147]

S₁＝0                            ......(245-1)

S₂＝0                            ......(245-2)

S₃＝1-r₃/R                       ......(245-3)

S₄＝1-r₄/R₄                      ......(245-4)

尽管描述了本发明的第一实施例，但是应当理解，本发明不仅局限于该实施例，当然也可以适当地进行本发明的修改和改进。

例如，对于两轮驱动来说，在车辆的直线运动时间，从动轮的圆周速度V_cf为车体速度V_d，驱动轮的滑差系数λ_d由车体速度V_d和驱动轮的圆周速度V_cd得出，从而总是可以实时测得驱动轮的滑差系数。因此，也在驱动时间，可以关闭节气门，并进行微分控制，用于进行牵引力调节，从而不会超出理想滑差系数。

在上述实施例中，采用了单个车轮的情况作为例子。然而，本发明也可以应用于带有多个组合车轮的副轮结构(sub-wheel structure)(所谓的双轮胎等)，如卡车。在这种情况下，加速度传感器221放置在带有数个组合车轮的内外轮缘之间的轮辋宽度中。

(应用例子1)

使用加速度传感器和车轮转动传感器的车轮滑动测量方法，该传感器安装到车辆的每个轴单元上，并对由转动传感器所测量的转数和由加速度传感器测量的加速度进行组合，以得出轴单元的滑动状态。

(应用例子2)

使用在每个车轮的运动方向上的加速度传感器，和车轮转动传感器的方法，该传感器安装到车辆的每个轴单元上，并对由转动传感器所测量的转动角速度ω和由加速度传感器测量的加速度α进行组合，以根据V＝(α/ω′)·ω得出每个车轮的地速V。

(应用例子3)

应用例子2中的方法，其中作为加速度，对于使用由加速度所产生的力并测量加速度的加速度传感器，实际加速度α使用加速度传感器的输出值α_a、路面梯度角β和重力加速度g根据α＝α_a+gsinβ得出。

(应用例子4)

在应用例子2或3中，当α/ω′几乎为常数时，得出V的方法。

(应用例子5)

在应用例子2或3中，当α/ω′几乎为常数时，根据V＝(α/ω′)·ω得出每个车轮的地速V，当α/ω′不为常数时，根据

[表达式148]

$V=V_{t1}+\underset{t1}{\overset{t}{\∫}}\mathrm{adt}$

得出每个车轮的地速V，并根据R＝V/ω得出每个车轮(轮胎)的实际半径R。

(应用例子6)

在应用例子5中，当进入空档状态时，也就是，当实际加速度α、重力加速度g和路面梯度角β满足关系α＝-gsinβ时，得出每个车轮的实际半径R的方法。

(应用例子7)

在应用例子5或6中，在驱动时间根据S＝1-V/(R·ω)得出滑差系数S，和在制动时间根据S＝1-(R·ω)/V得出滑差系数S的方法。

(应用例子8)

通过使用每个车轮的滑差系数S_n、施加在每个车轮上的纵向载荷F_z和由车体质量M所导致的惯性力M_α，得出每个车轮的道路摩擦系数μ和每个车轮的驱动力F_x的方法。

(应用例子9)

通过使用加速度传感器的输出值α_y、每个车轮的滑差系数S、施加在每个车轮上的纵向载荷F_z，和在曲线运动时间由车体质量M所导致的惯性力M，得出每个车轮的道路摩擦系数μ，和每个车轮的驱动力Fx与每个车轮的侧力的合力F_ω的方法，其中该加速度传感器在每个车轮的横向上安装到车辆的每个轴单元上。

(应用例子10)

使用加速度传感器，和车轮的转动传感器，并将转动角速度ω和加速度α进行组合，以根据

[表达式149]

$V=\mathrm{r\ω}=\underset{t1}{\overset{t2}{\∫}}\mathrm{adt}/({\mathrm{\ω}}_{t2}-{\mathrm{\ω}}_{t1})\·\mathrm{\ω}$

得出每个车轮的地速V，或者得出

[表达式150]

与(ω_t1-ω_t2)之间的比值，用于控制每个车轮的方法，其中，该加速度传感器在每个车轮的运动方向上安装到车轮的每个轴单元上，该转动角速度ω由转动传感器测量得出，该加速度α由加速度传感器测量得出。

(应用例子11)

使用加速度传感器并组合转动角速度ω、加速度α、从动轮的实际半径和从动轮的转数，以得出每个轮的地速V，和滑差系数S的方法，其中，该加速度传感器在每个车轮的运动方向上安装到具有驱动轮的车轮的每个轴单元上，转动角速度ω由转动传感器测量得出，加速度α由该加速度传感器测量得出。

(应用例子12)

一种使用在应用例子1中描述的方法的车辆。

(应用例子13)

一种使用在应用例子2中描述的方法的车辆。

(应用例子14)

一种使用在应用例子3中描述的方法的车辆。

(应用例子15)

一种使用在应用例子4中描述的方法的车辆。

(应用例子16)

一种使用在应用例子5中描述的方法的车辆。

(应用例子17)

一种使用在应用例子6中描述的方法的车辆。

(应用例子18)

一种使用在应用例子7中描述的方法的车辆。

(应用例子19)

一种使用在应用例子8中描述的方法的车辆。

(应用例子20)

一种使用在应用例子9中描述的方法的车辆。

(应用例子21)

一种使用在应用例子10中描述的方法的车辆。

(应用例子22)

一种使用在应用例子11中描述的方法的车辆。

(应用例子23)

一种轴单元或轴支承的滚动轴承单元，该滚动轴承单元具有加速度传感器和转动传感器，该加速度传感器用于测量车轮的运动方向上的加速度，该转动传感器用于测量车轮的转动角速度。

(应用例子24)

一种应用例子23中所描述的轴单元或轴支承的滚动轴承单元，其中加速度传感器放置在转动轮的轴向内侧。

(应用例子25)

一种应用例子23中所描述的轴单元，其中加速度传感器放置在车轮的轮辋宽度内。

(应用例子26)

一种应用例子23中所描述的轴支承的滚动轴承单元，其中加速度传感器放置在车轮的轮辋宽度内。

(应用例子27)

一种应用例子23中所描述的轴单元，其中加速度传感器在轴向上放置在离车轮的轮辋宽度的中央(中心线)150毫米内。

(应用例子28)

一种应用例子23中所描述的轴支承的滚动轴承单元，其中加速度传感器放置在轴向上离车轮的轮辋宽度的中央(中央线)150毫米内。

(应用例子29)

一种应用例子23中所描述的轴单元，其中当加速度传感器相对于车轮的轮辋宽度的中央(中央线)偏移安装时，通过计算对输出值进行校正。

(应用例子30)

一种应用例子23中所描述的轴支承的滚动轴承单元，其中当加速度传感器相对于车轮的轮辋宽度的中央(中央线)偏移安装时，通过计算对输出值进行校正。

(应用例子31)

一种对车辆的每个车轮的转速测量设备或方法，其特征在于，对该车轮的转速测量编码器的一转的每个节距误差(pitch error)都进行存储，并且得出转速或转动角度，同时在测量时对节距误差进行校正。

(应用例子32)

在应用例子31中，设备或方法的特征在于，该转速测量编码器设置有在节距误差方面有所不同的至少一个参照节距，并且将每个节距误差存储到测量设备中，用于以该参照节距为基础进行校正。

(应用例子33)

一种车辆控制设备，该车辆控制设备具有用于测量车辆车轮的加速度的加速度传感器和用于测量车轮转数的转数测量传感器，用于以由转数测量传感器所测量的车轮的转数和由加速度传感器所测量的车轮的加速度为基础得出车轮的地速。

(应用例子34)

一种车辆，具有车轮单元，该装置具有静止元件、转动元件、传感器转子(sensor rotor)、转速传感器、加速度传感器、触发信号发生单元、存储单元、积分单元、计算单元和制动控制单元，该转动元件可相对于静止元件转动，该传感器转子安装到该转动元件上，该转速传感器安装到静止元件上，从而与传感器转子相对，用于输出与传感器转子的转速相对应的转速信号，该加速度传感器安装到静止元件上，用于响应在车轮单元的运动方向上的加速度输出加速度信号，该触发信号发生单元用于产生响应于车辆制动的触发信号，该存储单元用于在产生触发信号，或在产生触发信号之前响应于转动传感器的信号时，将车轮的圆周速度存储为轴的速度，该积分单元用于从测量时间开始，根据加速度传感器的加速度信号输出值，对加速度进行积分，以得出辅助轴速(additional axle speed)，该计算单元用于从辅助轴速和车轮的新测量圆周速度计算滑差系数，该制动控制单元用于根据所设置的滑差系数控制制动。

(应用例子35)

一种车辆的控制方法，具有，当产生触发信号或在产生触发信号之前响应于转动传感器的信号时，将车轮的圆周速度存储为轴速的步骤；从测量时间开始根据加速度传感器的加速度信号输出值对加速度进行积分，以得出辅助轴速的步骤；从辅助轴速和车轮的新测量圆周速度计算滑差系数的步骤；根据所设置的滑差系数控制制动的步骤，该控制方法使用车轮单元，该车轮单元具有静止元件、转动元件、传感器转子、转速传感器、加速度传感器、触发信号发生单元，该转动元件可相对于静止元件转动，该传感器转子安装到该转动元件上，该转速传感器安装到静止元件上，从而与传感器转子相对，用于输出与传感器转子的转速相对应的转速信号，该加速度传感器安装到静止元件上，用于输出与在车轮单元的运动方向上的加速度相对应的加速度信号，该触发信号发生单元用于产生响应于车辆制动的触发信号。

(应用例子36)

一种车轮单元，具有静止元件、转动元件、传感器转子、转速传感器、加速度传感器，该转动元件可相对于静止元件转动，该传感器转子安装到该转动元件上，该转速传感器安装到静止元件上，从而与传感器转子相对，用于输出与传感器转子的转速相对应的转速信号，该加速度传感器安装到静止元件上，用于输出与在车轮单元的运动方向上的加速度相对应的加速度信号，其特征在于，该加速度传感器放置在车轮的轮辋宽度中。

(应用例子37)

一种用于车轮支承的滚动轴承单元，具有静止轮、转动轮、多个滚动元件、传感器转子、转速传感器、加速度传感器，该数个滚动元件放置在静止轮和转动轮之间，该传感器转子安装到该转动轮上，该转速传感器安装到静止轮上，从而与传感器转子相对，用于输出与传感器转子的转速相对应的转速信号，该加速度传感器安装到静止轮上，用于输出与在车轮的运动方向上的加速度相对应的加速度信号，其特征在于，该加速度传感器放置在车轮的轮辋宽度中。

(应用例子38)

一种车轮单元，具有静止元件、转动元件、传感器转子、转速传感器、加速度传感器，该转动元件可相对于静止元件转动，该传感器转子安装到该转动元件上，该转速传感器安装到静止元件上，从而与传感器转子相对，用于输出与传感器转子的转速相对应的转速信号，该加速度传感器安装到静止元件上，用于输出与在车轮单元的运动方向上的加速度相对应的加速度信号，其特征在于，该加速度传感器放置在车轮的轮辋宽度中，或者在轴向上放置在离车轮的轮辋宽度的中心线150毫米之内。

(应用例子39)

一种用于车轮支承的滚动轴承单元，具有静止轮、转动轮、多个滚动元件、传感器转子、转速传感器、加速度传感器，该数个滚动元件放置在静止轮和转动轮之间，该传感器转子安装到该转动轮上，该转速传感器安装到静止轮上，从而与传感器转子相对，用于输出与传感器转子的转速相对应的转速信号，该加速度传感器安装到静止轮上，用于输出与在车轮的运动方向上的加速度相对应的加速度信号，其特征在于，该加速度传感器放置在车轮的轮辋宽度中，或者在轴向上放置在离车轮的轮辋宽度的中心线150毫米之内。

(应用例子40)

一种车轮单元，具有车轮单元的静止元件、转动元件、传感器转子、转速传感器、半导体加速度传感器和加速度信号处理装置，该静止元件位于车辆悬架的弹簧下面，该转动元件可相对于静止元件转动，该传感器转子安装到该转动元件上，该转速传感器安装到静止元件上，从而与传感器转子相对，用于输出与传感器转子的转速相对应的转速信号，该加速度传感器安装到静止元件上，用于输出与在车轮的运动方向上的加速度相对应的加速度信号，该加速度信号处理装置安装到车轮单元上，用于处理加速度信号，该加速度信号处于不受线失真影响的形式和将所设置信号输出给车体控制装置的形式。

(应用例子41)

在车辆的初始运动时间，随着驱动力或制动力不作用在车轮的轮胎上，测量滑差系数方法，测量车轮的运动方向上的初始运动加速度和车轮的初始转动角速度，对该初始转动角速度进行微分，以得出车轮的初始转动角加速度，从该初始转动角加速度和初始运动加速度得出车轮的轮胎半径，然后在车辆的实际运行时间，进一步测量车轮的运动方向上的实际运动加速度和车轮的实际转动角速度，对该实际转动角速度进行微分，以得出车轮的实际转动角加速度，得出外观轮胎半径和初始运动时间的轮胎半径之比，该外观轮胎半径通过假定滑差系数为0得出，该初始运动时间的轮胎半径由实际转动角加速度和实际运动加速度得出，假定该比值为轮胎的滑差系数。

(应用例子42)

在车辆的初始运动时间，随着驱动力或制动力不作用在车轮的轮胎上，测量滑差系数方法，测量车轮的运动方向上的初始运动加速度和车轮的初始转动角速度，对该初始转动角速度进行微分，以得出车轮的初始转动角加速度，对该初始运动加速度和初始转动角加速度在每个单位时间内进行积分，从该初始运动速度和初始转动角速度在每个单位时间内的增量得出车轮的轮胎半径，然后在车辆的实际运动时间，进一步测量车轮的运动方向上的实际运动加速度和车轮的实际转动角速度，对该实际转动角速度进行微分，以得出车轮的实际转动角加速度，对该实际运动加速度和实际转动角加速度在每个时间单位中进行积分，得出外观轮胎半径和初始运动时间的轮胎半径之间的比值，该外观轮胎半径通过假定滑差系数为0得出，该初始运动时间的轮胎半径由实际运动速度和实际转动角速度在每个时间单位中的增量得出，并将该比值提供为轮胎的滑差系数。

(应用例子43)

在车辆的初始运动时间，随着驱动力或制动力不作用在车轮的轮胎上，测量滑差系数方法，以任一从动轮的轮胎半径和初始转动角速度为基础，测量每个从动轮和驱动轮的初始转动角速度，从初始转动角速度与不同轮的比中得出不同车轮的轮胎半径，然后在车辆的实际运行时间，进一步至少测量驱动轮的运动方向上的实际运动加速度和实际转动角速度，从轮胎半径和实际转动角速度得出驱动轮的实际运动速度，从实际运动加速度测量车辆的行为变化，以产生触发信号，至少对驱动轮的实际运动加速度从触发信号的产生时间开始积分，加到实际运动速度上，得出在行为变化发生时，驱动轮在非稳定时间的非稳定运动速度，得出外观轮胎半径和初始运动时间的轮胎半径之比，该外观轮胎半径通过假定滑差系数为0得出，该初始运动时间的轮胎半径由实际转动角速度和非稳定运动速度得出，提供该比值为轮胎的滑差系数。

(应用例子44)

通过使用应用例子41至43中任意一个所描述的滑差系数测量方法，来计算滑差系数的每单位时间的滑动变化率，并控制车辆的制动的车辆控制方法，从而该滑动变化率等于或小于预定值。

(应用例子45)

滑动传感器具有设置在车轮上的加速度传感器和转速传感器，使用应用例子41至43中任一个所描述的滑差系数测量方法或在应用例子44中所描述的车辆的控制方法。

(应用例子46)

滑动传感器轴承包括在应用例子45中所描述的滑动传感器。

(应用例子47)

滑动控制系统，用于通过使用应用例子41至43中任意一个所描述的滑差系数测量方法，或权利要求44中所描述的车辆控制方法来控制车辆的运动状态。

(应用例子48)

车轮支承的滚动轴承单元，与应用例子33中所描述的车辆控制设备共同使用的加速度传感器和圈数测量传感器安装到该车轮支承上。

(应用例子49)

使用加速度传感器和车轮的转动传感器的方法，和将转动角速度ω与加速度α组合，以根据

V＝(a/ω′)·ω

得出车体的地速V的方法，该加速度传感器在车体的运动方向上安装到车辆的车体上，该转动角速度ω由转动传感器测出，该加速度α由加速度传感器测出。

(应用例子50)

应用例子49中的方法，其中对于使用由加速度所产生的力并测量加速度的加速度传感器来说，作为加速度，真正的加速度α根据使用加速度传感器的输出值α_a、路面梯度角β和重力加速度g的α＝α_a+gsinβ得出。

(应用例子51)

在应用例子49或50中，当α/ω′几乎恒定时，得出V的方法。

(应用例子52)

在应用例子49或50中，当α/ω′几乎恒定时，根据V＝α/ω′ω得出车体的地速V的方法，当α/ω′几乎不恒定时，根据

[表达式151]

$V=V_{t1}+\underset{t1}{\overset{t}{\∫}}\mathrm{adt}$

得出车体的地速V的方法，和根据R＝V/ω得出每个车轮(轮胎)的实际半径R的方法。

(应用例子53)

在应用例子52中，当进入空档状态时，也就是，当实际加速度(realacceleration)α、重力加速度g和路面梯度角β变成α＝-gsinβ关系时，得出每个车轮的实际半径R的方法。

(应用例子54)

使用在车体的运动方向上的加速度传感器和车轮的转动传感器并将由转动传感器探测的转动角速度ω与由加速度传感器探测的加速度α组合，以根据

[表达式152]

$V=\mathrm{r\ω}=\underset{t1}{\overset{t2}{\∫}}\mathrm{adt}/({\mathrm{\ω}}_{t2}-{\mathrm{\ω}}_{t1})\·\mathrm{\ω}$

得出车体的地速V，或者得出

[表达式153]

和(ω_t1-ω_t2)之间的比值，用于控制每个车轮的方法，其中，该加速度传感器安装到车轮的车体上。

(应用例子55)

一种方法，使用在车体的运动方向上的加速度传感器和车轮的转动传感器，并组合由转动传感器探测的转动角速度ω与由加速度传感器探测的加速度α、从动轮的实际半径及从动轮的转数，以得出车体的地速V和每个车轮的滑差系数S，该加速度传感器安装在车轮的车体上，该车轮具有从动轮。

[优先权日为2002年11月18日的文件的描述]

(1)在描述中可变量名称如下：车轮速度V_w为轮胎的圆周速度V_θ，滑差系数λ为滑差系数S，并且参照车轮速度V_T为地速V。

(2)该描述的符号只对该描述有效。

首先，将以图36为基础讨论带有转动速度传感器的用于车轮支承的滚动轴承单元。如图36所示，该带有转动速度传感器的车轮支承的滚动轴承单元支撑着轮毂2，该轮毂2与转动轴承环相对应，该转动轴承环在使用时与安装到外座圈1的内径侧上的车轮共同转动，该外座圈与固定的轴承环相对应，该轴承环在悬架上处于支撑状态时不转动。安装到轮毂2的一部分上的传感器转子3的转速可以用转速测量传感器装置5测出，该转速测量传感器支撑在安装到外座圈1上的罩4上。在该图所示的例子中，如转速测量传感器装置5，在整个圆周上使用了与传感器转子3相反的环形传感器装置。为了支撑轮毂2转动，外座圈1形成在带有数排外滚道6、6的内周表面上，该外滚道6、6与固定轴承环相对应。对应于转动轴承环的内滚道9、9可以设置在轮毂2的外周表面上，并且内轴承座圈8的外周表面外安装到轮毂2上，在内轴承座圈8连接并利用螺母7安装到轮毂2上的状态下，与轮毂2一起形成转动轴承环。放置有数个滚动元件10、10，用于在每条内滚道9、9和每条外滚道6、6之间滚动，它们处于通过保持架11、11固定，用于将轮毂2和内轴承座圈8支撑在外座圈1内部进行转动的状态。

安装轴的凸缘12在轮毂2的外端部中，在轴向上从外座圈1的外端部向外设置在突出部分中(在图36中的左端部，以装配到车辆中的状态，在宽度方向上向外的端部)。用于将外座圈1安装到悬架上的固定部分13设置在外座圈1的内端部中(在图36中的右端部，以装配到车辆中的状态，在宽度方向的中央处的端部)。外座圈1的外端开口与轮毂2的中间部分外周表面之间的间隙用密封圈14封闭。对于重型车辆的滚动轴承单元来说，和滚动元件10、10的数量一样，圆锥滚子可以用于替换滚珠，如图中所示。

为了使用如上所示的带有转速传感器的车轮支承的滚动轴承单元，安装到外座圈1的外周表面上的固定部分13通过螺栓(未示出)连接并安装到悬架上，并且车轮安装到凸缘12上，该凸缘利用双头螺栓22安装到轮毂2的外周表面上，该双头螺栓设置在凸缘12上，从而支撑车轮，用于悬架(未示出)的旋转。如果车轮以这种状态旋转，形成在测量圆柱部件15中的通孔17、17以及存在于圆周方向上相邻的通孔之间的支柱部件(未示出)交替通过转速传感器装置5的测量部分的端面附近。于是，流过转速传感器装置5的磁通量的密度发生变化，并且转速传感器装置5的输出值发生变化。该转速传感器装置5的输出值变化的频率与车轮的转数成正比。因此，如果将该转速传感器装置5的输出值传送至控制器50，则可以适当地控制ABS和TCS。

接下来，将参照图33、34和35讨论根据本发明第二实施例的车辆控制设备。图33是该车辆控制设备的剖视图，图34是沿着图33中的线II-II的剖视图。

如图33和34所示，形成转数测量装置的转速传感器装置5包括加速度传感器51(用于测量Z(例如，垂直)方向的加速度)、加速度传感器52(用于测量Y(例如，水平的前后)方向的加速度)，和加速度传感器53(用于测量X(例如，水平的左右)方向的加速度，如图34所示，从而它们的轴线彼此交叉。加速度传感器51至53都连接到控制器50上。该加速度传感器能够使用例如压电元件输出电子信号，该电子信号与沿着轴线的加速度值相对应。该加速度传感器的结构是公知的，因此下面将不再详细讨论。

图35是本实施例的控制器50所进行的不同控制操作的流程图。该实施例中的不同操作将参照图35进行讨论。

如图35所示，在步骤S201，控制器50对车辆的制动实时作出响应，接收到信号输出值，在步骤S202，观察输出信号是否超过阈值(通过实验等预先设定并存储的值)。例如，如果制动单元B在安装有本实施例中用于轴支承的制动单元的车辆中工作，从用于测量Y方向加速度的加速度传感器的输出值超过阈值。于是，控制器50确定在将进行制动的车辆中发生预定状态变化，并在步骤S203产生触发信号。

控制器50不断将来自转速传感器装置5的当前车轮速度输出值存储到存储器中，确定在产生触发信号(在预定的参照时间)之前，来自转速传感器装置5的车轮速度输出值为响应于产生触发信号的参照速度(参照车体(车轮)速度)，并将该速度存储在存储器中(步骤S204)。如果车辆以恒定速度运行，则认为车轮速度与车体速度相一致，因此可以得出表达式中所示的滑差系数，该表达式在下面以车轮速度作为参照车体(车轮)速度。

当继续减速时，加速度传感器53连续测量减速度G，并且控制器50对输出信号进行积分，因而可以得知从参照车体(车轮)速度进行了多少减速(步骤205)。随着将减速度值从参照车体(车轮)速度中减去，可以估计出当前车体(车轮)速度，从而可以从估计的车体(车轮)速度和当前车轮速度得出滑差系数。如果可以高精确地得出该滑差系数，则可以高精确地进行ABS和TCS的控制。进行该滑差系数的计算，直到在步骤S207中确定该车辆制动控制不必要为止(例如，车辆速度在减速中达到0)。然后，在步骤208中，重新设定存储在存储器中的参照速度。

于是，如果在车辆的起动或制动时间产生触发信号，并且对前后方向的加速度进行积分，则可以计算出精确的车体(车轮)速度，也可以实现对滑差系数的精确计算。也就是，在产生触发信号之前，车轮速度和车体速度变为相等，因此用触发信号产生之前的车轮速度作为参照车体速度，在产生触发信号之后进行积分的前后方向的加速度从参照车体速度中减去，因而可以得出精确的车体速度V_B。另一方面，假定来自编码器的车轮圆周速度为V_W，则可以根据下述计算表达式得出滑差系数λ：

λ＝(V_B-V_W)/V_B

如果对制动单元B进行操作，从而滑差系数λ变为0.1至0.3，则可以将制动距离抑制在较短距离。

由于在车辆的转弯时间车轮在方向和速度上不同，所以有必要更精确地得出每个车轮的滑差系数。为了做到这一点，建议在每个轴承单元中都包含有加速度传感器。在这样做的过程中，可以得出每个车轮的精确参照车轮速度(V_T)，而不是简单的车体速度(V_B)，并且每个车轮的滑差系数λ_T可以从下述表达式中得出：

λ_T＝(V_T-V_W)/V_T

本实施例的车辆控制设备具有触发装置和位移测量装置，该触发装置用于响应于车辆的姿态变化而输出触发信号，该位移测量装置用于测量轴支承的滚动轴承单元中转动轴承环和固定轴承环的位移量，该轴支承用于支撑轴，并且得出通过车轮接收的来自路面的至少其中一个反馈，和方向，该方向以通过位移测量装置在预定参照时间和参照时间之后所测量的位移为基础，该预定参照时间是基于触发装置或者在参照时间之前或者在参照时间之后产生触发信号的时间来定义的。于是，例如即使在形成该位移测量装置的位移传感器中发生温度漂移等，如果对在参照时间所测量的位移和参照时间之前或之后所测量的位移之间进行比较的话，在忽略温度漂移的情况下，可以高精度地推导出负载变化，该负载变化与使得产生触发信号的的车辆状态变化相对应，因此可能得出通过车轮所接收的来自路面的反馈和方向。如果响应于车辆的状态变化得出通过车轮接收的来自路面的该反馈和方向，以稳定车辆的状态，则可以进行控制，从而对个车轮施加不同的制动力，或者在某些情况下施加驱动力。

本实施例的车辆控制设备具有加速度传感器和转数测量装置，该加速度传感器用于测量车体或车辆的车轮的加速度，该转数测量装置用于测量车轮的转数，并且例如以由转数测量装置测量的车轮的转数和由加速度传感器测量的车体或车轮的加速度为基础，能够对当前车体速度和加速度的积分值进行加/减，以得出车体的速度。于是，可以从所得出的车体速度和车轮速度推导出滑差系数，从而可能以高精度控制车辆。

[优先权日为2002年11月21日的文件的描述]

(1)描述中变量的名称如下：车轮转速V_w为轮胎圆周速度V_θ，车轮速度V_t(V_T)为地速V，轴加速度A_t为x方向加速度α_x，滑差系数λ为滑差系数S，并且轴转动加速度A_w为轴角加速度ω’。

(2)该描述的符号只对该描述有效。

接下来，将参照图37至41对本发明第三实施例所述的轴支承的滚动装置进行描述。图37是本发明的该实施例所述的轴支承的滚动轴承单元的剖视图。该轴支承的滚动轴承单元和控制器组成了车辆的控制设备，当安装在车辆中时，它们变为车辆的一部分。图38是沿着图37中线II-II的剖视图，并且图39是图37中箭头所示部分的放大视图。

本实施例的特征结构在于，在图37至39中，得出了施加在车轮(未示出)上的负载的方向和大小，该车轮安装到轮毂2上，并且可以适当控制ABS和TCS，还在于由于包含有加速度传感器，所以可以适当控制ABS和TCS。于是，在该例子中，不仅可以测量施加在轮毂2上的载荷，而且可以测量轮毂2的转速和加速度。

在用于测量径向位移和推力方向位移的位移测量元件(转速传感器)27a和27b(四个中的每一个都以圆周方向等间距放置)的例子中，用于测量径向位移的位移测量元件27a使得测量转速和径向位移成为可能。也就是，在该例子中，大量通孔51、51相对于圆周方向等间距形成在与位移测量元件27a相对的部分中，该位移测量元件27a用于测量所测量圆柱部分(传感器转子)50的一部分中的径向位移，该通孔起到厚度削减部分的作用。每个通孔51、51都加工成在轴向较长的类似于切口的形状。在圆周方相上相邻的通孔51、51之间的部分形成为支柱部分(pillar part)，该支柱部分起到填充部分的作用。

当具有通孔51、51的所测量圆柱部分50转动时，位移测量元件27a的输出值(在进行波形整形之后)如图40中实线所示变化。也就是，当所测量圆柱部分50的每个通孔51、51和位移测量元件27a彼此面对，位移测量元件27a的输出值减小；当位移测量元件27a面对通孔51和51之间的部分的每个支柱部分时，位移测量元件27a的输出值增大。由于位移测量元件27a的输出值变化的频率与车轮的转速成正比，所以如果输出信号(转速信号)通过导线输入到控制器60中，则可以得出车轮的转速。

图41是本实施例中执行控制器60的车辆控制方法的流程图。控制器60具有触发信号发生器60a、存储单元60b、积分单元60c、计算单元60d和制动控制单元60e。

将参照图41谈论本实施例中的各种操作。在图41中的步骤S101中，控制器60接收信号输出，该信号输出与车辆制动实时响应，并且在步骤S 102中，观察输出信号是否超出阈值(通过实验等预先设定和存储的值)。例如，如果在安装有本实施例的轴支承的轴承单元的车辆中操作制动单元B，则来自加速度传感器63的输出信号将超过阈值，该加速度传感器用于测量Y方向的加速度。于是，控制器60的触发信号发生器60a确定，在将进行制动的车辆中发生预定状态变化，并在步骤S103中产生触发信号。然而，与驾驶员的动作相联系的制动信号输出可以直接用作触发信号，该驾驶员踩在制动踏板上用于打开制动灯。

控制器60的存储单元60b不断地对当前车轮转速进行存储，该当前车轮转速以位移测量元件27a的信号输出值为基础进行确定。控制器60从车轮转速V_ω0得出轴速，该车轮转速以位移测量元件27a在触发信号产生时间或触发信号产生时间之前(制动参照时间)响应于触发信号所产生的输出值为基础进行确定，并且存储单元60b将轴速存储为参照轴速V_t0(步骤S104)。

在继续减速时，加速度传感器63连续测量运动方向上的减速度G，并且控制器60的积分单元60c将输出信号积分，以得出积分值(辅助轴速)A_t，并且计算单元60d将该辅助轴速A_t从所存储的参照轴速V_t0中减去，因而计算出当前轴速(地速)V_t(步骤S105)。如果使用从车轮转速得出的当前圆周速度V_ω，该车轮转速以位移测量元件27a的信号输出为基础实时确定，则计算单元60d根据下述表达式计算出滑差系数λ(步骤S106)：

λ＝(Vt-Vω)/Vt

进而，控制器60的制动控制单元60e控制该制动单元B，以向制动踏板施加合适的压力，因而控制每个车轮的制动，从而滑差系数S变为0.1至0.2(步骤S107)。进行滑差系数的计算，直到在步骤S108中确定不再需要车辆制动控制(例如，车速达到0或者减速度接近0)为止。然后，在步骤S109中，重新设定存储在存储器中的参照速度。

优选的是，对每个车轮都测量加速度。普通加速度传感器如果只倾斜一点就会受到重力的影响，因此易于受到安装方向或位置的影响，输出与之对应的信号。于是，该加速度传感器在运动时间或制动之前的输出特性曲线最好以车轮转速为基础进行校正，并且预先存储在控制器60的存储器中。进而，如果车辆运动的路面从前向后或者从一侧向另一侧倾斜，如果车体在制动时向前倾斜，或者如果车体在转弯时间从一侧向另一侧倾斜，则该加速度传感器相应地受到影响。于是，需要从每个车轮、车体的四个角的垂直加速度得出倾斜的变化量，并且加速度传感器和转速传感器的输出信号需要以该变化量为基础进行校正。根据该校正，可以从输出触发信号的点及时得出正确的车体速度。在控制中，在运动方向和垂直方向两个方向上测量加速度是非常重要的。如果在这两个方向加上左右方向的三个方向上测量加速度的话，随着对左右方向的加速度进行积分，得出车轮横向上的偏差速度，并且如果对制动踏板压力进行调整，使得该偏差速度尽可能减小的话，则可以控制该corning force。

于是，如果在车辆起动或制动时产生触发信号，并对前后方向的加速度进行积分的话，可以计算出精确的车体(车轮)速度，也可以实现滑差系数的精确计算。也就是，在产生触发信号之前，车轮速度和车体速度变为相等，因此在用触发信号产生之前的车轮速度作为参照车体速度的情况下，将在触发信号产生之后经过积分的前后方向的加速度从参照车体速度中减去，因而可以得出精确的轴速V_t。

由于车辆转弯时各车轮在方向和速度上都不相同，所以有必要更精确地得出每个车轮的滑差系数。为了做到这一点，建议在每个轴承单元中都包含有加速度传感器。在做的过程中，可以得出每个车轮的精确参照车轮速度(V_T)，而不是简单的轴速度(V_t)，并且可以从下述表达式中得出每个车轮的滑差系数λ_T：

λ_T＝(V_T-V_W)/V_T

接下来，将参照图42讨论本发明的第四实施例所述轴支承的滚动装置。图42是本发明第四实施例所述轴支承的滚动轴承单元的剖视图。在该实施例中，将主要讨论与图37中的实施例不同的部分，并且与图37中的实施例类似的部件用相同附图标记表示，将不再讨论。在图42中外座圈1的右端处，固定有外盖元件(cover member)104，当前车轮转速以位移测量元件27a的信号输出值为基础确定。在图42中轮毂2的右端处，固定有盘形传感器转子129b，该传感器转子形成有在圆周方向上等间距的开口。

转速传感器127a安装到该外盖元件104上，从而面对传感器转子129b的开口。加速度传感器163也安装到该外盖元件104上。转速传感器127a和加速度传感器163连接到图42中未示出的控制器上，该转速传感器用于测量车轮转速和输出响应于所测量速度的信号，该加速度传感器用于测量车辆的运动方向上的加速度和输出响应于所测量加速度的信号。

通过在本实施例中使用轴支承的滚动轴承单元，该控制器(未示出)执行图41中所示的控制操作。

图43是通过使用图37、图42中所示用于轴支承的滚动轴承单元，执行该控制器的车辆控制方法的流程图。在图43中的步骤201中，控制器60接收实时响应于车辆制动的信号输出值，并且在步骤S202中，观察输出信号是否超出阈值(通过实验等预先确定和存储的值)。例如，如果在安装有本实施例中轴支承的轴承单元的车辆中操作制动单元B，则用于测量运动方向加速度的加速度传感器63(163)的输出信号将超过阈值。于是，控制器60确定在将进行制动的车辆中发生预定的状态变化，并在步骤S203中产生触发信号。

在触发信号产生时间或触发信号产生时间之前，控制器60继续对轴速度V_ω进行微分，以得出微分值A_ω(步骤S204)，该轴速度由当前车轮速度确定，当前车轮速度以位移测量元件27a的输出信号和车轮半径为基础确定。进而，控制器根据加速度传感器63(163)的输出信号确定轴加速度A_t(步骤S205)，并以微分值A_ω和加速度A_t为基础实现每个车轮的制动操作(步骤S206)。

于是，可以以较高的精度控制ABS和TCS。进行滑差系数的计算，直到在步骤S207中确定不需要车辆制动控制(例如，车辆速度在减速度上达到0)为止。然后，在步骤S208中，对存储器中存储的参照速度进行重新设定。

接下来，将参照图44讨论本发明第五实施例所述轴支承的滚动装置。图44是本发明第五实施例所述转向节单元(knuckle unit)和车轮单元的剖视图。在本实施例中，包含有图37中的实施例所述的轴承单元，因此将主要讨论与图37中实施例不同的部件，与图37中的实施例类似的部件用相同附图标记表示，并且将不再讨论。

在图44中，在滚动轴承单元100的轮毂2的左侧，车轮102通过双头螺栓22连接，并用轮胎螺母101紧固。滚动轴承单元100的外座圈1与转向节元件103一起形成静止元件，并安装到转向节元件103的内周表面上，用于支撑安装到车体(未示出)上的悬架。加速度传感器163和转速传感器129b安装到该转向节元件103上，该加速度传感器用于测量车辆运动方向和车辆的上下左右方向上的加速度。该转速传感器129b与传感器转子129b相对，用于测量轮毂2即车轮的转数，该传感器转子安装到内座圈2A上，该内座圈安装到滚动轴承单元100(轮毂2和内座圈2A组成了转动元件)的轮毂2上。具有转速传感器129b的滚动轴承单元100、具有加速度传感器163的转向节元件(也就是转向节单元)103，和车轮组成了车轮单元110。

本实施例中的转向节元件163和车轮单元110可以用于执行图41、图43中所示的车辆控制方法。

使用根据本实施例的用于轴支承的滚动装置的车辆控制方法，例如，当响应于车辆的制动而产生触发信号时，将车轮的圆周速度存储为轴速度，该轴速度响应于转速传感器在触发信号产生时或产生之前所测量的信号，对以加速度传感器的加速度信号输出值为基础的加速度从测量时间开始积分，以得出辅助轴速度，从该辅助轴速度和新测量的车轮的圆周速度计算出滑差系数，并且可以以所提供的滑差系数为基础控制制动。于是，与只根据车轮转速估计滑差系数的相关现有技术相比，可以以较高的精度得出滑差系数，从而可以以较高的精度控制车辆的制动。响应于转速传感器在触发信号的产生时间的制动参照时间或在产生时间之前或之后所测量的信号，可能存储车轮的圆周速度，该触发信号响应于车辆的制动产生，以加速度传感器的加速度信号输出值为基础从制动参照时间开始对加速度进行积分，并在进行积分的加速度和所存储的车轮圆周速度之间进行比较，以得出车轮的滑差系数。于是，与只根据车轮转速估计滑差系数的相关现有技术相比，可以以较高准确性得出滑差系数，从而可以以较高的准确性控制车辆的制动。

[优先权日为2002年11月26日的文件的描述]

(1)在本描述中可改变的名字如下：角加速度A_θ为轴角加速度ω’，加速度a为加速度α，倾斜角θ为路面梯度β，运动加速度A_t为加速度α_x，加速度V_θ为轴角加速度，车轮半径R为有效半径r。

(2)本描述的附图标记只对本描述有效。

接下来，将参照图45讨论本发明第六实施例中使用的加速度传感器。图45是示出加速度传感器的设置的剖视图。在本实施例中，将主要讨论与图33中的实施例不同的部件，与图33中的实施例类似的部件用相同附图标记表示，并将不再讨论。

优选的是，对每个车轮的加速度都进行测量。如果只倾斜一点的话，普通加速度传感器就会受到重力影响，因此容易受到安装方向或位置的影响，并输出与之对应的信号。于是，最好对加速度传感器在运动时间或制动之前的输出特性曲线以车轮转速为基础进行校正，并预先存储在控制器60的存储器中。

此外，如果车辆运动的路面前后或者左右倾斜，如果车体在制动时向前倾斜，或者如果车体在转弯时左右倾斜，该加速度传感器会因此受到影响。例如，在进行制动之后，转速传感器的输出值不能用于校正车体的倾斜或者路面在加速度传感器中的影响，除非可以精确得出滑差系数。然后，希望角速度传感器应当固定在轴的附近由倾斜所导致的加速度传感器和转速传感器的输出误差应当以所测量的角速度为基础进行校正，该角速度传感器用于测量轴角速度。根据该校正，当随着制动开关打开而输出触发信号时，或者在输出触发信号之前，可能精确地以加速度传感器的信号为基础对加速度进行积分。

在该控制中，足以得出车轮的转速、运动方向的加速度和轴角速度；如果使用能够测量横向和垂直方向的加速度的三轴加速度传感器，或者能够测量横向和垂直方向的轴角速度的三轴角速度传感器，则也可能进行以车体的转动和倾斜为基础的控制。

例如，如果对相对于运动方向的横向加速度进行积分，则得出车轮的横向偏差速度。由于制动压力受到控制，从而尽可能减小横向速度，所以也可以控制转弯力。

进而，当随着制动开关打开而输出触发信号时，或者在输出触发信号之前，为了对加速度进行积分，至于由车体或路面的前后或左右方向的倾斜所导致的误差的校正，可以根据设置在每个车轮和车体的四个角中的垂直加速度传感器的信号得出车体或路面的倾斜，并且加速度传感器或转速传感器的信号也可以以该倾斜为基础进行校正。

如图45中所示，两个比较廉价的加速度传感器IC放置得离中心轴X的距离为d，并且得出轴向加速度a，角加速度A_θ可以从下述表达式中得出：

A_θ＝(加速度差：a-(-a))/d

   ＝2a

在这种情况下，可以将轴向平行运动和倾斜运动(围绕垂直于图纸面的轴)彼此区别开。可以对角加速度A_θ进行积分，以得出角速度V_θ，并且如果对角速度V_θ进行积分，可以得出倾斜角度θ。重力加速度g的倾斜角正分量变为g·sin g_θ。

于是，如果在车辆的启动或制动时间产生触发信号，并且对前后方向的加速度进行积分的话，可以计算出车体(车轮)的精确速度，也可以实现滑差系数的精确计算。也就是，在产生触发信号之前，车轮速度和车体速度变为相等，因此用触发信号产生之前的车轮速度作为参照车体速度，将在产生触发信号之后经过积分的前后方向的加速度从该参照车体速度中减去，因而可以得出精确的轴速度V_t。

由于在车辆的转弯时间各车轮在方向和速度上有所不同，所以需要更精确地得出每个车轮的滑差系数。为了做到这一点，建议在每个轴承单元中都包含有加速度传感器。在做的过程中，可以得出每个车轮的精确参照车轮速度(V_T)，而不是简单的轴速度(V_t)，并且每个车轮的滑差系数λ_T都可以从如下表达式中得出：

λ_T＝(V_T-V_C)/V_T

此处，将讨论如何得出车轮半径R。由于在轴速增量ΔV_t和车轮转速增量ΔV_θ之间进行了比较，所以可以实时测量车轮半径R，同时车辆运行如下：首先，轴速增量ΔV_t和轴运动加速度At具有如下关系：

[表达式154]

$\mathrm{\Δ}{V}_t=\underset{t1}{\overset{t2}{\∫}}\left(\mathrm{At}\right)\mathrm{dt}$

此处，t₁和t₂为任意时间。

轴速增量ΔV_t、车轮转速增量ΔV_θ和车轮半径R用如下表达式表示：

R＝ΔVt/ΔVθ

也就是，轴运动加速度A_t和车轮转速增量ΔV_θ可以用于得出车轮半径。

尽管也可以根据如下表达式从车辆运动加速度A_t和车轮转动角速度A_θ直接得出车轮半径R，当A_t＝0、A_θ＝0时，无法得出下述表达式的解，因此最好以当给定的或更高的加速度发生时的所测量值为基础进行计算。优选的是，在上述滑动较小的范围内测量加速度。尤其是，建议将数个测量值计算结果进行平均，以避免滑差系数的影响。

R＝At/Aθ

进而，将讨论得出车轮半径R的另一种方法。由于在轴移动距离增量ΔL_t和车轮转动角度增量ΔL_θ之间进行比较，所以可以如下测量车轮半径R：首先，轴移动距离增量ΔL_t和轴运动加速度A_t具有如下关系：

[表达式155]

$\mathrm{\Δ}{L}_t=\underset{t1}{\overset{t2}{\∫\∫}}\left(\mathrm{At}\right)\mathrm{dtdt}$

进而，轴移动距离增量ΔL_t、车轮转动角增量ΔL_θ和车轮半径T用如下表达式表示：

R＝ΔVt/ΔL_θ

即，轴运动加速度A_t和车轮转动角增量ΔL_θ可以用于得出车轮半径R。

例如，最好在既不供给动力也不进行制动的情况下，对车轮半径R重复进行计算并存在存储器中，在停止时间，将停止时间之前存储的车轮半径R用于得出滑差系数λ。当倾斜为五度时，由加速度传感器的倾斜所导致的误差为0.4％，并用于所需的校正。安装到车体上的加速度传感器或安装到每个车轮上的加速度传感器都可用作加速度传感器。

由于可以实时得出车轮半径R精确的运动速度V_t和运动距离L_t可以用如下表达式由车轮转动速度V_θ得出：

Vt＝RV_θ

Lt＝RL_θ

进而，如果可以得出车轮半径R，就可确定车轮的气压是否正常。例如，当气压正常时，将车轮半径R事先存储在存储器中，并与运动期间实时得出的车轮半径R进行比较。当比较结果低于阈值时，如果给出警告，则驾驶员可以得知车轮的气压降低，防止了爆胎。例如，当车轮半径为300毫米并且轮辋半径为178毫米时，认为由车轮的气压下降所导致的车轮半径变化大约为5％。

不仅来自制动开关的信号，而且车轮加速度A_t或车轮圆周加速度A_c的变化也可以用作触发信号。例如，当车轮加速度A_t和车轮圆周加速度A_c之间的差别变为给定值以上时，如果对变速点及时进行返回，并且该点及时用作及时触发点，则消除了使用制动信号的需要，因此可以用下述表达式形成得出运动时间滑差系数λ_d的触发信号：

λd＝1-(Vc/Vt)

可以对车轮圆周速度V_c进行微分，以得出圆周加速度A_c，然后可以将该圆周加速度A_c与车轮加速度A_t进行比较，用于控制每个车轮的制动压力。在这种情况下，可以通过对(A_c/A_t)进行积分，并用1减去该结果(λ＝1-∫(Ac/At)-1)得出滑差系数λ，并且驾驶时的滑差系数λ_d可以通过对(A_c/A_t)进行积分并从结果中减去1得出(λ_d＝∫(Ac/At)-1)。

根据本实施例，简单的加速度传感器只安装在每个车轮附近，从而在不受悬架等影响的情况下，可以按照上述表达式对每个车轮进行精确控制。由于该控制技术类似于现有技术，所以可以使用相关现有技术中的系统。

接下来，将参照图46讨论本发明的第七实施例。图46是本发明第七实施例所述轴支承的滚动轴承单元的剖视图。在本实施例中，将主要讨论与图46中所示实施例不同的部分，与图46中实施例相类似的部件用相同附图标记表示，并将不再讨论。在图46中外座圈1的右端，固定有外盖元件204。在与轮毂2整体转动的内座圈2A的右端，安装有圆柱形传感器转子129b，该传感器转子形成有圆周方向等距间隔的开口。

具有在水平方向延伸的测量部件的转速传感器127安装到该外盖元件204上，从而在径向从内侧面对传感器转子129b的开口。一对加速度传感器163也安装到外盖元件204上，从而像图45中所示的排列那样，关于轴变得对称。转速传感器127a和加速度传感器163连接到图46中未示出的控制器上，该转速传感器用于测量车轮转速并输出响应于所测量速度的信号，该加速度传感器用于测量车辆运动方向上的加速度并输出响应于所测量加速度的信号。

[优先权日为2003年1月20日的文件的描述]

(1)本描述中变量名称如下：运动加速度A_x为加速度α_x、圆周加速度A_c为车轮角加速度ω’、圆周速度V_c为车轮角速度ω、滑差系数λ(λ_d)为滑差系数S，并且速度V_x为地速V。

(2)本描述的附图标记只对本描述有效。

接下来，将讨论本发明的第八实施例。在本实施例中，如图47至49所示，形成转速测量装置的转速测量传感器5包含有加速度传感器61(用于测量Z(例如，垂直)方向的加速度)、加速度传感器62(用于测量Y(例如，水平前后)方向的加速度)和加速度传感器63(用于测量X(例如，水平左右)方向的加速度)，从而它们的轴彼此交叉。加速度传感器61至63连接到控制器60上。

此处，在本实施例中，每个加速度传感器61至63都放置在车轮30中的轮辋32的轮辋宽度W内，从而可以有力地抑制加速度传感器的测量误差，尤其是在车辆转弯时间，并且可以获得滑差系数的高测量准确性。

也就是，只在直线运动时间，每个加速度传感器61至63都可以安装到轴支承的滚动轴承单元的任何一部分上，也就是，在转弯时间，需要安装到轴支承的滚动轴承单元的特殊部分上，以防止滑差系数的测量误差。

当然，理想的是，每个加速度传感器61至63放置在车轮30的中央；然而，实际上车轮支承部分、轮毂等等都放置在车轮30的中央位置处，并且每个加速度传感器61至63都偏置固定，而不是如图47所示安装到车轮的中央。将加速度传感器安装到车轮的中央，尤其是在像卡车那样将两个车轮组合在一起的副轮结构中是非常困难的。

因此，设置用于测量每个车轮30的行为的每个加速度传感器61至63都固定在车轮30的轮辋宽度内，从而可以有力地抑制车辆转弯时的测量误差，可以得到滑差系数的高测量精度。

每个加速度传感器61至63都能够输出与加速度沿着轴的值相对应的电信号，并且可以使用压电元件。该加速度传感器的结构是一致的，因此在下面将不详细讨论。

不仅是来自制动开关的信号，而且在车轮(轴)的运动方向上加速度A_t或者车轮圆周加速度A_c的变化可以用作触发信号。例如，当车轮运动方向的加速度A_t和车轮圆周加速度A_c变为给定值以上，如果对变速点及时进行返回，并且该点及时用作及时触发点，则消除了使用制动信号的需要，因此可以用下述表达式形成得出运动时间滑差系数λ_d的触发信号：

λd＝1-(Vc/Vx)

可以对车轮圆周速度V_c进行微分，以得出圆周加速度A_c，然后可以将该圆周加速度与车轮运动方向的加速度A_t进行比较，用于控制每个车轮的制动压力。在这种情况下，可以通过对(A_c/A_x)进行积分并从1(λ＝1-∫(Ac/At)-1)中减去该结果得出滑差系数，并且驾驶时间的滑差系数可以通过对(A_x/A_c)进行积分并从1(λ_d＝∫(Ac/At)-1)中减去该结果得出。

根据本发明，只安装简单的加速度传感器，从而将其放置在每个车轮的轮辋宽度内，因而在不受悬架等的影响的情况下，可以按照上述表达式进行每个车轮的精确控制。由于该控制技术与现有技术中的相类似，所以可以使用现有技术中的系统。

图50是本发明第九实施例所述的轴支承的滚动轴承单元的剖视图。在该第九实施例中，将主要讨论与图47中所示第八实施例不同的部分，与第八实施例相类似的部件用相同附图标记表示，并将不再讨论。

在图50中外座圈1的右端，安装有外盖元件104。在图50中轮毂2的右端，安装有盘形传感器转子129b，该传感器转子形成有在圆周方向等距间隔的开口。

转速传感器127a安装到该外盖元件104上，从而面对传感器转子129b的开口。加速度传感器163也安装到该外盖元件104上。转速传感器127a和加速度传感器163都连接到控制器60(未示出)上，该转速传感器用于测量车轮30的转速并输出响应于所测量速度的信号，该加速度传感器用于测量车轮30的运动方向上的加速度并输出响应于所测量加速度的信号。

此外，加速度传感器163放置在车轮30中轮辋32的轮辋宽度W内。

通过使用第九实施例中轴支承的滚动轴承单元，控制器60(未示出)执行图49中所示的控制操作。

图51是通过使用图47、图50中所示用于轴支承的滚动轴承单元，来执行控制器60的不同车辆控制方法的流程图。

在图51的步骤S201中，控制器60实时接收到响应于车辆制动的信号输出值，并且在步骤S202中，观察输出信号是否超过阈值(通过实验等预先确定和存储的值)。例如，如果在安装有上述每个实施例中所述的用于轴支承的轴承单元的车辆中操作制动单元B，则用于测量车轮30运动方向上的加速度的加速度传感器62(163)超过阈值。于是，控制器60确定在将进行制动的车辆中发生了预定幅度的变化，并在步骤S203中产生触发信号。

在触发信号产生时间或在触发信号产生时间之前，控制器60连续对轴速度Vω和车轮圆周速度V_c进行微分，以得出微分值(车轮圆周加速度)A_c(步骤S204)，该轴速度由当前车轮转速确定，当前车轮转速以位移测量元件27a的输出信号为基础进行确定。

此外，控制器从加速度传感器62(163)的输出信号确定轴的运动方向上的加速度A_x(步骤S205)，并以微分值A_c和运动方向的加速度A_x为基础控制每个车轮的制动(步骤S206)。

于是，对每个车轮都进行制动控制，因而可以以较高的精度对ABS和TCS进行控制。进行滑差系数的计算，直到在步骤S207中确定不再需要车辆制动控制(例如，车速在减速度方面达到0)为止。然后，在步骤S208中，对存储在存储器中的参照速度重新设定。

图52是本发明第十实施例所述转向节单元和车轮单元的剖视图。在该第十实施例中，将主要讨论与图47中所示第八实施例所述轴承单元不同的部分，与轴承单元类似的部件用相同附图标记表示，并将不再讨论。

在图52中，在图中滚动轴承单元的轮毂2的左侧，车轮30的轮盘部分31通过双头螺栓22与盘形转子35安装，在它们之间形成了制动单元的一部分，并且车轮的轮盘部分使用轮胎螺母101进行安装。

滚动轴承单元100的外座圈1与转向节元件103一起形成静止元件，并且该外座圈安装到转向节元件103的内周表面上，用于支撑安装到车体(未示出)上的悬架(未示出)。

加速度传感器163安装到该转向节元件103的孔内侧上，该加速度传感器用于测量车辆的运动方向与车辆的上下和左右方向上的加速度，并且转速传感器129b安装到该转向节元件103的内周表面上。

转速传感器129b与安装到内座圈2A上的传感器转子127A相对，用于测量轮毂2即车轮30的转数，该内座圈安装在滚动轴承单元100的轮毂2上(轮毂2和内座圈2A组成转动元件)。

车轮单元110由具有转速传感器129b的滚动轴承单元100、具有加速度传感器163的转向节元件(即，转向节单元)103、含有盘形转子35的制动单元和车轮30组成。进而，加速度传感器163放置在车轮30中轮辋32的轮辋宽度W内。

也就是，第十实施例中的转向节元件103和车轮单元110可以用于执行图49或图51所示的车辆控制方法。

图53是本发明第十一实施例所述轴支承的滚动轴承单元的剖视图。

在该第十一实施例中，将主要讨论与图47中所示第八实施例不同的部分，与第八实施例类似的部件用相同附图标记表示，并且将不再讨论。

在图53中外座圈1的右端，安装有外盖元件204。在可与轮毂2整体转动的内座圈2A的右端，安装有圆柱形传感器转子129b，该传感器转子形成有在圆周方向等距间隔的开口。

具有在水平方向延伸的测量部件的转速传感器127a安装到外盖元件204上，从而在径向上从内侧面对传感器转子129b的开口。一对加速度传感器163和163也安装到该外盖元件204上，从而关于轴变得对称。

转速传感器127a和加速度传感器163连接到控制器60(未示出)上，该转速传感器用于测量车轮30的转速并输出响应于所测量转速的信号，该加速度传感器用于测量车辆运动方向上的加速度并输出响应于所测量加速度的信号。加速度传感器163放置在车轮30中轮辋32的轮辋宽度W内。

尽管已经参照实施例对本发明进行了描述，但是应当理解的是，本发明不仅局限于具体实施例，当然可以适当地在本发明中作出变化和改进。

例如，对于两轮驱动，在车辆的直线运动时间，从动轮的圆周速度V_cf为车体速度V_d，并且驱动轮的滑差系数λ_d从该车体速度V_d和驱动轮的圆周速度V_cd得出，因而总是可以实时测量驱动轮的滑差系数。因此，也在驾驶时间，可以关闭节气门，并进行微分控制，用于进行驱动轮加载调节，从而理想的滑差系数不会超出。

另一方面，在车辆转弯时，如果左右从动轮之间的圆周速度差超过给定值，则对0点及时返回，并且该点及时用作及时返回触发点。此时左右从动轮的轴速存储在存储器中，并且通过使用安装到每个从动轮上的加速度传感器的输出值进行计算(积分)得出从该及时点开始的每个车轮的轴速，因而可以随时得出每个轴的绝对速度，并且随时可以从该绝对速度和每个轮的圆周速度测量出每个轮的滑差系数。

在上述实施例中，采用单个轮的情况作为例子。然而，本发明也可以应用于像卡车那样用数个车轮组合起来的副轮结构(所谓的双轮胎等)。在这种情况下，加速度传感器放置在用数个车轮组合起来的内外轮辋之间的轮辋宽度中。

根据本实施例的轴支承的滚动轴承单元，加速度传感器放置在车轮的轮辋宽度内，从而可以抑制车辆转弯时每个车轮中的滑差系数的测量误差，并使得滑差系数的测量精度更高。

[优先权日为2003年1月24日的文件的描述]

本描述的符号只对本描述有效。

在本发明第十二实施例所述轴支承的滚动轴承单元中，每个加速度传感器61至63都放置在车轮30中轮辋32的轮辋宽度W内，如图54所示。在第二实施例中，每个加速度传感器61至63都放置在车体侧面(图55中的右侧)上，从车轮30中轮辋32的轮辋宽度的中心线O沿着轴向150毫米(正150毫米内的偏置量)内，如图55所示。

于是，可以有力地抑制尤其是车辆转弯时的加速度传感器的测量误差，并且滑差系数可以具有高测量精度。

也就是，只在直线运动时，每个加速度传感器61至63都可以安装到用于轴支承的滚动轴承单元的任何部分上，也就是，在转弯时，需要安装到轴支承的滚动轴承单元的特殊部分上，以防止出现滑差系数的测量误差。

当然，理想的是，每个加速度传感器61至63放置在车轮30的中心线30上；然而，实际上车轮支承部分、轮毂等等都放置在车轮30的中央位置处，并且每个加速度传感器61至63都偏置固定，而不是如图54和55所示安装到车轮的中央。将加速度传感器安装到车轮的中央，尤其是在像卡车那样将两个车轮组合在一起的副轮结构中是非常困难的。

因此，设置用于测量每个车轮30的行为的每个加速度传感器61至63都如第一实施例所示的那样固定在车轮30的轮辋宽度W内，因而可以有力地抑制车辆转弯时间的测量误差，并且滑差系数具有较高的测量精度。

发明人等在加速度传感器固定位置变化更加详细的情况下推导了各种仿真模型，并发现如果固定在距离车轮30的中心线O给定的范围内，而不是安装到车轮30的中央的话，每个加速度传感器都可以用于实践水准。

下面给出的表1列出了转弯时间的滑差系数误差与加速度传感器的固定位置从车轮30的轮辋宽度(200毫米)的中心线O沿着轴向变化的偏置量的比较。在表1中，双圆表示最小误差，圆表示次于双圆的较小误差，三角形表示次于圆的较小误差，它在滑差系数误差的允许范围内，并且X表示误差超过允许范围。

[表1]

自中心线O的轴向偏移量(mm)	-250	-200	-150	-100	-50	0	50	100	150	200	250
												转弯时的滑差系数误差	×	×	△	○	○	◎	○	○	△	×	×

如从表1中看出的那样，可以肯定，通过将加速度传感器放置在外侧和车体侧面上从车轮30的中心线O沿着轴向的150毫米内(也就是，负偏移量和正偏移量都在150毫米内)，可以将滑差系数误差控制在允许范围内。

进而，在不同实施例中，加速度传感器163放置在车轮30中轮辋32的轮辋W内。在第十四实施例中，每个加速度传感器61至63都如图56中所示，从车轮30中轮辋32的轮辋宽度的中心线O沿着轴向在车体侧面(图56中的右侧)上放置在150毫米内(在150毫米内的正偏置量)。

通过使用第十四实施例中的轴支承的滚动轴承单元，控制器60(未示出)执行图57中所示的控制操作。

进而，在第十五实施例中，每个加速度传感器61至63都如图57中所示，从车轮30中轮辋32的轮辋宽度的中心线O沿着轴向在车体侧面(图57中的右侧)上放置在150毫米内(在150毫米内的正偏置量)。

也就是，第五和第六实施例中的转向节元件103和车轮单元110可以用于执行车辆控制方法。

在第十六实施例中，每个加速度传感器61至63都如图58中所示，从车轮30中轮辋32的轮辋宽度的中心线O沿着轴向在车体侧面(图58中的右侧)上放置在150毫米内(在150毫米内的正偏置量)。

根据本实施例的用于轴支承的滚动轴承单元，加速度传感器放置在车轮的轮辋宽度内或在轴向上离车轮的轮辋宽度的中心线150毫米的范围内，从而可以抑制在车辆转弯时间每个车轮中的滑差系数的测量误差，并且滑差系数的测量精度可以更高。

[优先权日为2003年1月31日文件的描述]

本描述的符号只对本描述有效。

图59是本发明第十七实施例所述的轴支承的滚动轴承单元的剖视图，并且图60是图59中箭头III所示部分的放大视图。

在该第十七实施例中，类似的部件用相同附图标记表示，并将不再讨论。

在第十七实施例中，如图59和60中所示，形成转数测量装置的转速测量传感器装置5包含有加速度传感器61(用于测量Z(例如，垂直)方向的加速度)、加速度传感器62(用于测量Y(例如，水平前后)方向的加速度)和加速度传感器63(用于测量X(例如，水平左右)方向的加速度)，从而它们的轴彼此交叉。每个使用压电元件的加速度传感器都用作加速度传感器61至63。

也就是，可以通过加速度传感器61至63测量的速度变化非常微小，并且需要准确，因此希望应当使用高精度的半导体加速度传感器，如使用压力元件或压电元件的加速度传感器或电容型加速度传感器。

然而，如果导线从车体的控制器60延伸到加速度传感器61至63所固定的悬架弹簧下面的车辆装置，则无论何时车辆摆动或转弯，随着导线移动，电容或导线电阻都会受到影响(失真、噪音等)，并且从每个加速度传感器61至63输出到车体控制器60的加速度信号偏移(displaced)。

然后，在第十七实施例中，加速度信号处理器61A至63A都与加速度传感器61至63一起安装到车轮单元上，将加速度传感器61至63的加速度信号处理成不受导线变形影响的信号形式，然后将所得信号输出给车体的控制器60。

通过使用第十七实施例中的车轮单元，控制器60能够执行车体控制方法。

也就是，在第十七实施例中来自加速度传感器62，经过相对应的加速度信号处理器62A(未示出)处理的加速度信号和输出至车体控制器60的信号，不受当车辆摆动或转弯时由导线的运动(偏摆)所引起的电容或导线电阻变化等的影响(失真、噪音等)，并且可以更加准确地测量在每个车轮30的运动方向上的加速度。例如，随着加速度信号从加速度传感器61至63输出，模拟信号可以转换成数字信号，或者可以在发送它之前，将其进行放大。

加速度信号处理器61A至63A能够对加速度传感器61至63的加速度信号进行放大处理、保温电路、轮胎微振去除滤波器、数字化处理等，因而不但进行转换成不受导线运动影响的形式的处理，而且还进行转换成不受发动机的电磁噪音、温度变化等任何其他影响的形式的处理。

加速度信号处理器61A至63A也可以构造成利用无线电设备将经过处理的信号传送至车体的控制器60。

进而，加速度信号处理器61A至63A的处理电源可以从车体供给或者由车轮转动的电力产生供给。

根据本发明的第十七实施例，加速度传感器和加速度信号处理器仅仅安装到车辆悬架的弹簧下面的车轮单元的静止元件上，因而在不受悬架的影响等情况下，可以按照上述表达式对每个车轮单元进行精确控制。由于该控制技术类似于现有技术，所以可以使用现有技术中的系统。

图61是本发明第十八实施例所述车轮单元的剖视图。

在该第十八实施例中，将主要讨论与图60中所示的第十七实施例不同的部分，与第十七实施例类似的部件用相同附图标记表示，并将不再讨论。

在图61中，在该图中滚动轴承单元100的轮毂2的左侧，车轮30的轮盘部分31通过双头螺栓22与盘形转子35安装，在它们之间形成了制动单元的一部分，并且车轮的轮盘部分使用轮胎螺母101进行安装。

滚动轴承单元100的外座圈1与转向节元件103一起形成静止元件，并且该外座圈安装到转向节元件103的内周表面上，用于支撑安装到车体(未示出)上的悬架(未示出)弹簧的底部。

加速度传感器163安装到该转向节元件103的孔内侧上，该加速度传感器用于测量车辆的运动方向与车辆的上下和左右方向上的加速度，并且转速传感器127a安装到该转向节元件103的内周表面上。

转速传感器127a与安装到内座圈2A上的传感器转子129b相对，用于测量轮毂2即车轮30的转数，该内座图安装在滚动轴承单元100的轮毂2上(轮毂2和内座圈2A组成转动元件)。

车轮单元110由具有转速传感器127a的滚动轴承单元100、具有加速度传感器163的转向节元件(即，转向节单元)103、含有盘形转子35的制动单元和车轮30组成。

进而，在第十八实施例中，如图61中所示，加速度信号处理器163A与加速度传感器163一起安装到转向节元件103的孔内侧上，并将加速度传感器163的加速度信号处理成不受导线变形影响的形式的信号，然后将所得到的信号输出至车体的控制器60(未示出)。

通过使用第十八实施例中的车轮单元100，也可以执行车辆控制方法。

也就是，在第十八实施例中来自加速度传感器163，经过相对应的加速度信号处理器163A处理的加速度信号和输出至车体控制器60的信号，不受当车辆摆动或转弯时由导线的运动(偏摆)所引起的电容或导线电阻变化等的影响(失真、噪音等)，并且可以更加准确地测量在每个车轮30的运动方向上的加速度与车辆的上下和左右方向的加速度。

加速度信号处理器163A能够对加速度传感器163的加速度信号进行放大处理、保温电路、轮胎微振去除滤波器、数字化处理等，因而不但进行转换成不受导线运动影响的形式的处理，而且还进行转换成不受发动机的电磁噪音、温度变化等任何其他影响的形式的处理。

加速度信号处理器163A也可以构造成利用无线电设备将经过处理的信号传送至车体的控制器60。

此外，加速度信号处理器163A的处理电源可以从车体供给或者由车轮转动的电力产生供给。

根据本实施例的轴支承的滚动轴承单元，从半导体加速度传感器输出的加速度信号处理成不受导线变形影响的形式的信号，然后通过加速度信号处理器与加速度传感器一起输出至车体的控制器，该加速度信号处理器安装到车辆悬架的弹簧下面的车轮单元的静止元件上。

也就是，尽管如使用压力元件或压电元件的加速度传感器或电容型加速度传感器之类的高精度半导体加速度传感器安装到位于随时移动的车辆悬架的弹簧下面的车轮单元的静止元件上，但是输出至车体控制器的信号不受当车辆摆动或转弯时由导线的运动(偏移)所引起的电容或导线电阻变化(失真、噪音等)影响，并且可以精确测量每个车轮的运动方向上的加速度。

加速度信号处理器能够对加速度信号进行放大处理、保温电路、轮胎微振去除滤波器、数字化处理等，因而不但进行转换成不受导线运动影响的形式的处理，而且还进行转换成不受发动机的电磁噪音、温度变化等任何其他影响的形式的处理。

[优先权日为2003年2月3日的文件的描述]

(1)本描述中变量的名称如下：运动速度V_x为地速V、轮胎半径R为轮胎实际半径R、轮胎半径r为有效半径r、转动角速度V_θ为车轮角速度ω、运动加速度A_x为加速度α_x、转动角加速度A_θ为车轮角加速度ω′、滑差系数λ为滑差系数S。

(2)本描述的符号只对本描述有效。

接下来，将讨论本发明所述滑差系数测量方法和车辆控制方法的实施例。

首先，将讨论滑差系数测量方法。

当车轮的轮胎紧紧抓住路面并转动时，在轮胎表面和路面之间发生蠕变。于是，即使当不发生实际滑动时，随着轮胎转动的圆周速度也高于驾驶时间的车体的运动速度，并且低于制动时间的车体的运动速度该速度差由蠕变引起。

通常，如果该速度差在大约±20％范围内的话，轮胎抓住路面。也就是，当滑差系数为基本只由蠕变比所导致的大约0.2的值时，驱动力或制动力从轮胎传递至路面，并且形成抓紧。如果滑差系数超过该值，则发生实际滑动，难以稳定控制车辆。

在本发明中，以滑差系数由蠕变比和实际滑差系数组成这一观点为基础，提出三种测量方法。在本说明书中，这三种测量方法称为(1)微分法，(2)积分法和(3)为了方便起见，称为组合法，将在下面按照顺序讨论这三种方法。为了执行这些方法，最好使用至少一个车轮单元，该车轮单元包括如上所述的加速度传感器和每个车轮的转动传感器(这两个传感器统称为滑动传感器)、轴支承的滚动轴承单元(称为滑动传感器轴承)或车辆(称为滑动控制系统)。

(1)微分法

首先，在不发生蠕变和实际滑动，也就是滑差系数基本为0的状态下，得出每个车轮的轮胎半径。也就是，在车辆的初始运动时间，由于驱动力或制动力不作用在车轮中的轮胎上，通过使用基本表达式“通过将轮胎半径R与轮胎转动角速度V_θ相乘得出车轮运动速度V_x”，也就是，下面给出的表达式(246)，和表达式(247)“通过将轮胎半径R与轮胎转动角加速度A_θ相乘得出车轮运动加速度A_x”，得出轮胎半径R。

此处，最好车辆的初始运动例如为车辆在路面梯度为-4度至+2度的平地上，以4千米/小时以下的低速，0.05G以下的低加速度运动的状态。

[表达式156]

V_x＝RVθ                         ......(246)

[表达式157]

A_x＝RAθ                         ......(247)

在表达式(246)和(247)中，对初始运动时间的初始运动加速度A_x和初始转动角速度V_θ进行测量，并从安装到车轮上的加速度传感器和转动传感器得出。进而，通过对表达式(246)中的初始转动角速度V_θ进行微分得出初始转动角加速度A_θ。于是，在表达式(247)中，确定了初始运动加速度A_x和初始转动角加速度A_θ，并得出精确的轮胎半径R。此处得出的轮胎半径R临时存储在存储器中(例如，图59中所示的存储单元)。

进而，可以将轮胎半径R和初始转动角速度V_θ代入表达式(246)，以得出精确的初始运动速度V_x。

在初始运动时间得出了轮胎半径R之后，随着驱动力或制动力实际作用在轮胎上，在实际运动时间得出通过假定滑差系数为0而得出的有效半径r，并且从有效半径r和在初始运动时间得出的轮胎半径R之间的比值r/R得出车轮滑差系数。

速度差发生在随着轮胎转动的圆周速度和实际运动时间的车体的运动速度之间。如果用0替换该速度差(也就是，滑差系数为0)并且假定轮胎半径改变的话，假定表达式(246)和(247)中的轮胎半径R为有效轮胎半径r，可以使用下述表达式(248)和(249)得出有效半径r：

[表达式158]

V_x＝rVθ                    ......(248)

[表达式159]

A_x＝rAθ                    ......(249)

在表达式(248)和(249)中，从安装到车轮上的加速度传感器和转动传感器测量和得出实际运动时间的实际运动加速度A_x和实际转动角速度V_θ。进而，通过对表达式(248)中的实际转动角速度V_θ进行微分得出实际转动角加速度A_θ。于是，在表达式(249)中，确定了实际运动加速度A_x和实际转动角加速度A_θ，并得出有效轮胎半径r。

此外，可以将轮胎半径r和实际转动角速度V_θ代入表达式(248)，以得出精确的实际运动速度V_x。

初始运动时间得出的有效轮胎半径r和轮胎半径R之间的比值表示了轮胎转速和车体速度之间的差别程度，也就是，表示滑动程度(塑性变形加实际滑动)。因此，根据下述表达式(250)得出滑差系数λ：

[表达式160]

r/R＝1±λ                    ......(250)

根据上述微分法，在直线运动时间、转弯时间、加速时间、减速时间、上坡时间或高速时间中的任何时间都可以实时对每个车轮进行测量，不论是前轮、后轮、驱动轮、从动轮或者车辆的转向轮，并且可以得出高精度的滑差系数。因此，可以保持车辆的稳定运行。

(2)积分法

首先，通过使用上述表达式(246)和(247)，并进一步使用积分表达式(247)每个单位时间的下述表达式(251)，得出车辆初始运动时间的轮胎半径R：

[表达式161]

ΔV_x＝RΔVθ                  ......(251)

此处，如在上述微分法中那样，从安装到车轮上的加速度传感器和转动传感器测量和得出初始运动时间的初始运动加速度A_x和初始转动角速度V_θ。进而，通过对表达式(246)中的初始转动角速度V_θ进行微分，得出初始转动角加速度A_θ。于是，将得出的初始运动加速度Ax和初始转动角加速度A_θ代入表达式(247)，并进行积分，因而计算出表达式(251)中所示的初始运动速度的增量ΔV_x和初始转动角速度的增量ΔV_θ，因而得出精确的轮胎半径R。由于此处得出的轮胎半径R从单位时间Δ内的积分值计算得出，所以在积分单位时间Δ内的数据变化的误差得到平均。此处得出的轮胎半径R临时存储在存储器中。

进而，可以将轮胎半径R和初始转动角速度V_θ代入表达式(246)，以得出精确的初始运动速度V_x。

如在上述微分法中那样，在车轮轮胎半径R在初始运动时间得出之后，通过假定滑差系数为0得出的有效轮胎半径r在实际运动时间得出，并且车轮滑差系数λ从有效轮胎半径r和初始运动时间得出的轮胎半径R之间的比值r/R得出。

在该积分法中，通过使用上述表达式(248)和(249)，及积分表达式(249)每单位时间Δ的下述表达式(251)得出有效轮胎半径r：

[表达式162]

ΔV_x＝rΔVθ                         ......(252)

此处，如上述积分法中那样，从安装到车轮上的加速度传感器和转动传感器，探测并得出在实际运动时的实际运动加速度A_x和实际转动角速度V_θ。进而，通过对表达式(248)中的实际转动角速度V_θ进行积分，得出实际转动角加速度A_θ。于是，将得出的实际运动加速度A_x和实际转动角加速度A_θ代入表达式(249)，并进行积分，因而计算出表达式(252)中所示的实际运动速度的增量ΔV_x和实际转动角速度的增量ΔV_θ，因而得出有效轮胎半径r。由于此处得出的有效轮胎半径r从单位时间Δ内的积分值计算得出，所以在积分单位时间Δ内的数据变化的误差得到平均。

进而，可以将有效半径r和实际转动角速度V_θ代入表达式(248)，以得出精确的实际运动速度V_x。

如在微分法中那样，可以将所得出的有效轮胎半径r和在初始运动时间所得出的轮胎半径R代入表达式(250)，以得出滑差系数λ。

根据上述积分法，在直线运动时间、转弯时间、加速时间、减速时间、上坡时间或高速时间中的任何时间都可以实时对每个车轮进行测量，不论是前轮、后轮、驱动轮、从动轮或者车辆的转向轮，并且可以得出高精度的滑差系数。因此，可以保持车辆的稳定运行。由于轮胎半径R和有效轮胎半径r的变化误差得到平均，所以可以更精确地得出每单位时间的滑差系数。

(3)组合法

当车辆具有从动轮时，最好使用该组合法。此处，将讨论使用具有两个从动轮和两个驱动轮的车辆的情况。

假定其中一个从动轮为i，另一个从动轮为ii，其中一个驱动轮为iii，另一个驱动轮为iv，用从上述给出的表达式(245)得出的下述表达式(253)表示初始运动时间的每个车轮的初始运动速度V_x：

[表达式163]

V_x＝R_iVθ_i＝R_iiVθ_ii＝R_iiiVθ_iii＝R_ivVθ_iv    ......(253)

从该表达式(253)中，假定从动轮的轮胎半径R_i、其他车轮的轮胎半径R_ii、R_iii、R_iv得出为如下表达式(254)，其中V_θi、V_θii、V_θiii、V_θiv为轮胎的初始转动角速度：

[表达式164]

R_i＝参考半径

R_ii＝R_i(Vθ_i/Vθ_ii)

R_iii＝R_i(Vθ_i/Vθ_iii)

R_iv＝R_i(Vθ_i/Vθ_iv)                       ......(254)

将得出的轮胎半径R_i、R_ii、R_iii、R_iv临时存储在存储器中。

接下来，通过使用车辆的实际运动时间的有效轮胎半径r_i、r_ii、r_iii、r_iv得出车轮转动速度差。

通过使用上面给出的表达式(248)，用下述表达式(255)表示实际运动时间的车轮的实际运动速度V_xi、V_xii、V_xiii、V_xiv。通过安装到车轮上的转动传感器，可以测量出轮胎的转动角速度V_θi、V_θii、V_θiii、V_θiv。

[表达式165]

V_i＝r_iVθ_i

V_ii＝r_iiVθ_ii

V_iii＝r_iiiVθ_iii

V_iv＝r_ivVθ_iv                          ......(255)

由于从动轮不包括除了制动时间之外的任何时间的滑动，所以有效半径r_i和r_ii不会改变。也就是，从动轮的有效半径r_i和r_ii等于上面给出的表达式(254)中的轮胎半径R_i和R_ii。

[表达式166]

r_i＝R_i

r_ii＝R_ii                               ......(256)

在车辆的直线运动时间，车轮在实际运动速度方面相等。因此，从上面给出的表达式(255)中，驱动轮的有效半径r_iii和r_iv得出为如下表达式(257)：

[表达式167]

r_iii＝V_xi/Vθ_iii＝r_iVθ_i/Vθ_iii＝R_iVθ_i/Vθ_iii

r_iv＝V_xi/Vθ_iv＝r_iVθ_i/Vθ_iv＝R_iVθ_i/Vθ_iv     ......(257)

在车辆的运行时间，各车轮在实际运动速度方面不同，因此表达式(257)不再成立。

至于从动轮，表达式(256)成立，并且因此可以从表达式(255)中得出转弯时间的实际运动速度。

至于驱动轮，将实际运动加速度A_xiii、A_xiv从转弯起始时间开始积分，并将结果加到转弯起始时间之前的直线运动时间的实际运动速度(等于V_xi)上，以计算出转弯时间的实际运动速度(非固定运动速度)V_xiii、V_xiv，如下述表达式(258)所示：

[表达式168]

V_xiii＝V_xi+∫A_xiii

V_xiv＝V_xi+∫A_xiv                     ......(258)

作为转弯起始时间，对通过对车轮的实际转动角速度进行积分所得出的实际转动速度进行观察，并且当发生在左、右轮之间的速度差超过初始值时的时间确定转弯开始。在转弯起始时间，可以产生转弯触发信号，并且可以在触发信号的产生时间开始对实际运动加速度A_xiii、A_xiv的积分。

从上述给出的表达式(255)、(256)和(258)中，根据下述表达式(259)得出转弯时间的驱动轮的有效轮胎半径r_iii和r_iv：

[表达式169]

r_iii＝V_xiii/Vθ_iii

r_iv＝V_xiv/Vθ_iv                          ......(259)

于是，用实际运动时间的有效轮胎半径r除以偶尔发生滑动(塑性变形)的初始运动时间的轮胎半径R，因而得出车轮之间表示滑动差的转速差。从动轮比值为r/R＝1。

考虑到车轮和车体之间弹性连接，如果车轮在运动加速度方面变得不同，则也可以在车辆的直线运动时间进行类似于转弯时间的处理。

在车辆的制动时间，制动力也作用在从动轮上，并且发生塑性变形，有效半径变小。因此，在不使用从动轮作为参照的情况下，每个轴的运动加速度从制动触发时间开始积分，并且可以将结果加到轴的先前运动加速度上，以得出轴的非固定运动速度。

对每个轴的运动加速度在一个接一个的一秒钟的时间内(以串联方式)进行积分，例如，任意时间以0.1秒钟的间隔，并且将该结果加到积分开始前的每个轴的运动加速度上，以得出此时的非固定运动速度，如果用作参照的从动轮的非固定运动速度与从动轮的非固定圆周速度之间的差变为给定值或以上，则积分开始的时间点可以作为制动触发点。对于每个轴来说，从积分开始的时间点开始的积分连续进行，并且使用由该积分得出的轴的非固定运动速度。然后，如果用作参照的从动轮的非固定运动速度与从动轮的非固定圆周速度之间的差变为给定值以下，则状态恢复为先前状态。于是，观察有效轮胎半径和实际轮胎半径R之间的比值r/R，因而确定转动差的程度，并且确定滑动的程度(滑差系数)。

根据上述组合法，在直线运动时间、转弯时间、加速时间、减速时间、上坡时间或高速时间中的任何时间都可以实时对每个车轮进行测量，不论是前轮、后轮、驱动轮、从动轮或者车辆的转向轮，并且可以得出高精度的滑差系数。因此，可以保持车辆的稳定运行。在该组合法中，通过将从动轮用作参照，可以得出驱动轮的轮胎半径，从而在不特别使用高分辨率的传感器的情况下，可以得出高精度的滑差系数等。

使用(1)微分法、(2)积分法或(3)组合法中的任意一种，由此可以从有效轮胎半径和实际轮胎半径之间的比值得出考虑到每个车轮的塑性变形的精确滑差系数。

在上述方法中，都可以检测出轮胎半径比r/R小于1还是大于1，因而可以确定车轮是处于加速状态还是减速状态。如果该轮胎半径比r/R小于1，则车轮处于减速状态(制动状态)；如果轮胎半径比r/R大于1，则车轮处于加速状态(驾驶状态)。

接下来，将讨论使用滑差系数控制车辆制动的车辆控制方法。

蠕变比达到最大值的滑差系数(称为极限滑差系数)基本上为大约0.2(20％)。然而，该值根据与路面的接触状态变化，并不必须是20％。较大的蠕变比意味着车轮和路面的抓力因此起作用的状态，于是以蠕变比尽可能大，提供较大制动力的状态制动。然后，如果实际滑动将要发生过度蠕变的话，则由于制动力受到控制，所以滑差系数总是变为小于和接近于蠕变比最大值的值，可以防止发生实际滑动，并且可以提供最大制动力。

例如，当车辆突然制动时，较大减速的加速度作用在每个车轮上。此时，如果随着减速的加速度“增大”，车轮的滑差系数也“增大”的话，车轮也卷入到减速中。然而，如果任何车轮实际开始滑动的话，则与减速的加速度相反，滑差系数会“突然增大”，或者与减速的加速度“减小”相反，滑差系数会“增大”。车轮对于制动不再起到任何作用。从这种状态中，稍微释放一点车轮的制动，提高制动力。

为了进行该控制，在滑差系数突然增大之前的滑差系数适合于作为极限滑差系数，并且以该滑差系数进行制动控制。由于稍微释放了一点制动，所以滑差系数减小，可以保持抓力，从而不会发生实际滑动。作为确定极限滑差系数的方法，随时计算出滑差系数的每单位时间的滑差变化率，并且将滑差系数突然增大，也就是，滑差变化率超过预期变化率变大时的时间确定为车轮开始滑动的时间。此时，如果车轮的滑差系数“减小”开始与减速的加速度“减小”相关联的话，制动力增大。此处，可以预先通过实验等得出用作确定材料的预期变化率。

因此，车轮可以在任何路面上以最短的制动距离停住。

同样，为了防止侧滑，如果以极限滑差系数进行制动控制的话，也可以使滑差系数最小。

作为具体例子，假定最小滑差系数为10％，最大滑差系数为25％，用该范围内的最大值25％作为目标值，从制动触发时间开始检测滑差系数λ与每个车轮的运动距离Ax之比，λ/A_x或者变化率dλ/dA_x。确定λ/A_x的突然增大，例如，10％、20％、50％等和dλ/dA_x的突然增大，例如两倍、五倍、十倍、二十倍等。

该滑差系数也可以用于估计路面反作用力。

路面反作用力F_x为在运动方向上施加到轴上的力，与滑差系数λ成正比，如下述表达式(259)所示：

[表达式170]

F_x＝K_e·μ·F₂·λ                   ......(260)

Ke几乎取决于轮胎的表面性质，基本上为大约0.2。

根据表达式(259)，如果车轮在道路摩擦系数和施加在路面上的垂直载荷方面相同，则可以从滑差系数估计出每个车轮的路面反作用力Fx的程度。

假定路面摩擦系数和车体载荷不变，每个车轮施加在路面上的垂直载荷通过车体上的前后、左右、上下加速度传感器得出，因而可以从滑差系数估计出“加速”、“减速”、“突然加速”、“突然减速”、“转弯”时每个车轮的路面反作用力的程度。

在这种情况下，如果用每个路面反作用力Fx乘以每个轮胎半径，则可以估计出每个车轮的驱动扭矩的程度。

该滑差系数也可以用于进行稳定控制。

由于可以防止每个车轮发生滑动，并且车轮自身可以保持在不会发生实际滑动的状态，所以上述车辆控制方法对于防止在曲面和易于发生滑动的路面上滑动倾斜和车轮空转的稳定控制也是有效的。

例如，将G(加速度)传感器设置在车体上，并且得出横向G(加速度)、倾角和转角。如果它们中任何一个变为非正常状态的话，则关闭(打开)发动机节气门，施加(释放)每个车轮都需要的制动，分离(连接)离合器，并且对有效悬挂进行调节，用于进行状态控制。此时，可以控制节气门、制动和离合器，从而从每个车轮的加速度传感器和转动传感器所测量的滑差系数不会超过极限滑差系数(其中发生实际滑动)。

由于在到达极限之前总是可以知道每个车轮的滑差系数，所以可以预测到达极限之前存在多少公差，因此可以较早控制加速度或减速度。

由于滑差系数在达到极限滑差系数之前与路面反作用力几乎成正比，所以可以将动力(驱动扭矩)控制成与滑差系数的公差量匹配。因此，可以基本消除轮胎的实际滑动，从而可以抑制车体的非正常倾斜。该滑差系数的公差量是已知的，并且可以预先进行最佳动力控制。

该滑差系数也可以用于测量严重不平的路面。

例如，可以将用于测量纵向振动的振动传感器放置在轴上，与车轮转速对比观察振动的波形(宽度和高度)，估计轮胎的痕迹距离，从轨迹速度(trace speed)和轮胎圆周速度中得出滑差系数，并且可以在极限滑差系数的范围内进行制动控制、发动机节气门控制、速度控制等，用于防止发生非正常运行状态。

为了使用上述滑差系数测量方法，如果轮胎的实际半径发生变化，如果停止加速，则有效轮胎半径不会恢复。于是，可以确定轮胎的实际半径发生变化，或者轮胎半径仅仅由于塑性变形而发生变化。如果恢复有效轮胎半径，则可以确定轮胎半径由于蠕变而发生变化。

当有效轮胎半径变化非常剧烈时(当轮胎半径进入非正常区域时)，就有轮胎爆裂的可能性，于是确定轮胎爆裂，并且可以进行控制，从而关闭加速器节气门。尽管关闭了节气门，但是如果有效轮胎半径未恢复到先前状态(当它未从轮胎半径非正常区域中退出时)，发出警告，并进入低速、恒速驾驶，并且提示驾驶员停止驾驶车辆。此处，轮胎半径非正常区域指的是，任何一个车轮的有效轮胎半径减小率(1-r/R)大于另一个车轮的有效轮胎半径减小量的区域。例如，在2至5秒钟之内为10％以上，在5至20秒钟之内为5％以上等。或者轮胎半径非正常区域指的是，任何单个车轮的有效轮胎半径减小量(1-r/R)较大的区域。例如，60秒种以上的时间内为5％以上。

如果较长时期(例如，5分钟以上、10分钟以上等)，有效轮胎半径减小率为3％以上，则假定轮胎半径减小由所施加的载荷、显示等的变化引起，并可以再次测量实际半径。然而，应当在等到测量条件完全之后再进行测量。

当加速度变化时(当A_x或A改变给定量以上时)，车轮滑差系数变化，并且有效轮胎半径r也变化。于是，适合于从前述速度开始对加速度传感器的输出值进行积分，以得出速度，并从该速度得出有效轮胎半径r。

在上述微分法和积分法中，通过使用高分辨率的加速度传感器可以更精确地得出滑差系数。作为高分辨率的加速度传感器，可以使用分辨率高的传感器(例如，该分辨率为最大测量值的1/10000)或者可以使用两个最大测量值不同的正常分辨率的传感器(例如，分辨率为最大测量值的1/1000)，并且如果具有较小最大测量值的传感器超出测量范围的话，可以将该传感器转换成最大测量值较大的传感器使用(分辨率为1mG以下，最好是0.5mG，0.2mG以下)。

此处所用的加速度传感器为能够测量从1000Hz以下或100Hz以下的频率到在固定加速时间几乎没有振动的频率的加速度，以得出汽车的速度的传感器，它不象常规振动传感器那样测量振动。

对于振动噪音滤波器，当加速度较大时，作出快速的响应；当加速度较小时，响应较小。例如，当加速度为0.1G以上时，响应可以是50Hz，20ms以上；当加速度为0.1G以下时，响应可以是10Hz，100ms以下。

作为所使用的高分辨率的转动传感器，用于测量带有霍尔元件的磁性编码器的主动式传感器适合于车轮。作为磁性编码器，最好是使用具有小节距误差(1.0％以下，0.5％以下，最好是0.1％以下)的磁性编码器。为了做到这一点，尽管可以使用磁性橡胶，但是优选使用以高精度加工或以高精度磁化的塑料加工磁体(铁铬钴磁体)、金属磁体(锰铝碳磁体等)、塑料磁体(使铁素体和钕Nd-Fe-B混合到塑料中的磁体)等等。

如果难以达到高精度(铁素体橡胶磁体编码器等)，则将一个转数的节距误差预先存储到存储器中，并在进行误差校正时使用，因而可以确保高精度。为了在运动初始时间进行校正，对几个转数的数据进行平均或者从模式识别进行校正。此时，节距已经移位，例如只在一点处10％或50％，并且如果以该点作为参照进行校正的话，则易于处理。

该铁素体橡胶磁体编码器的非测量面加工成圆柱体或盘形的形状，并且磁化为20至60脉冲(NS＝一个脉冲)，象圆周方向上的NSNS。铁素体橡胶磁体非常便宜，但是难以提供磁性精度。然而，可以使得节距不等，从而提供较高的精度。用于测量汽车的车轮转速的非等节距编码器如下：

(1)粘结有铁素体粉末的橡胶磁体。

(2)烘烤成磁性板。

(3)浇铸成制动时在垂直磁场上各向同性。

(4)浇铸之后，垂直地交替磁化成NSNS那样。

(5)具有至少一个参照节距(校验节距用参照节距作为参照进行校验)。

(6)具有多个校验节距。

(7)每个校验节距离中心值的误差为节距的2％以下。

(8)参照节距从校验节距的中心值偏移节距的5％以上。

使这样制作的非等节距编码器旋转，以离参照值的时滞为基础读出每个校验节距的误差，并进行存储。当使用该编码器时，以使用的误差为基础进行校正。

该磁性编码器可以用安装到后面的磁性板进行加强。优选的是，该磁性编码器安装到固定器的圆柱部分的内部，该固定器用于支撑，以防止制作和校整不当。进而，固定器可以是模压铁板，该铁板在横截面上具有L形部件，用于防止变形。塑料磁体可以是耐油(油脂)的并经过防水处理，并且该铁素体磁体可以在垂直方向上各向同性(得到加强的)，并垂直地经过磁化。

作为安装到轴上的加速度传感器，优选使用与转动传感器整合在一起的复合传感器。图62至68示出优选实施例，其中复合传感器安装到轴上。

在图62至68中所示的每个例子中，复合传感器130安装到内座圈转动轮毂型轴承单元的外座圈侧上，并且传感器转子129b设置在与复合传感器130相对的内座圈2A侧面上的部件处。

在图67和68中所示的每个例子中，复合传感器130安装到外座圈转动轮毂型的轴承单元的外座圈的外侧上，并且传感器转子129b设置在与该复合传感器130相对的外座圈的侧面上的部件处。

图69示出了复合传感器130的优选实施例。

该复合传感器130为包含有加速度传感器的转动传感器，并且是外传感器装置。将主动式转动传感器和加速度传感器组成一个组件，以形成该复合传感器130。转动传感器的霍尔元件131、GMR元件和加速度传感器132都用磁性板133进行磁性屏蔽，并且用加速度传感器的外盖134对电磁噪音进行屏蔽，并进行信号处理，该外盖134起到用于使加速度传感器132不受噪音干扰的磁性材料的作用。该信号处理可以通过电缆(例如，USB标准)135进行，该电缆由两根5伏、12伏、24伏等供电线加上一根加速度信号线，再加上一根转动脉冲信号线组成，或者由两根供电线加上一根加速度和转动脉冲混合的信号线组成。如果该加速度信号线和转动脉冲信号线是分开的信号线，则将一个系统用在轴侧上，该系统将加速度输出值转换成模拟信号或数字信号，并以转动脉冲信号在前用分开的线将该信号传送至车体。复合传感器130安装到轴承的外侧上。在该外部传感器中，霍尔元件131覆盖有非磁性SUS外盖136，以测量磁性。对于包含有BRG的类型，也进行类似屏蔽。该复合传感器130在邻近霍尔元件131的位置处包括磁体137，并使信号处理电路138放置在磁性板133和加速度传感器132之间，并且还具有绝缘套管139和磁性外壳140。也可以使用不设有磁体137的这种类型的复合传感器。

加速度传感器输出的加速度信号可以处理成处于不受导线变形影响的形式的信号，然后可以通过安装到车轮单元的静止元件上的加速度信号处理器输出至车体的控制器，该静止元件与加速度传感器一起位于车辆悬架的弹簧下面。

也就是，尽管如使用压力元件或压电元件的加速度传感器或电容型加速度传感器之类的高精度半导体加速度传感器安装到位于随时移动的车辆悬架的弹簧下面的车轮单元的静止元件上，但是输出至车体控制器的信号不受当车辆摆动或转弯时由导线的运动(偏摆)所引起的电容或导线电阻变化等的影响(失真、噪音等)，并且可以更精确地测量每个车轮的运动方向上的加速度。

该加速度信号处理器能够对加速度传感器的加速度信号进行放大处理、保温电路、轮胎微小振动去除滤波器、数字化处理等，从而不但进行转换成不受导线运动影响的形式的处理，而且进行转换成不受发动机的电磁噪音、温度变化等任何其他影响的形式的处理。

该加速度信号处理器可以构造使得将处理过的信号通过无线电传送给车体控制器。

进而，加速度信号处理器的处理电源可以由车体供给，或者由车轮转动的电力产生供给。

下面将讨论用于防止车辆转弯时侧滑的措施：

运动方向的力F_x(＝1/λ_mμF_zλ)(此处极限滑差系数λ_m＝0.15，并且施加在轮胎上的垂直载荷为F_z)几乎正比于滑差系数，直到实际滑动前的一个点为止(例如，λ＞0.1)，并且因此通过该滑差系数确定路面阻力的程度。

因此，可以参照路面阻力的程度控制驾驶和制动。

F_x可以从表达式F_x＝(F_z/g)A_x(此处，g为重力加速度)中得出。

直到实际滑动之前的一个点为止，由于路面摩擦系数μ几乎为(0.15/g)(A/λ)，所以它总是从加速度和滑差系数之间的比值得出(它可以从倾斜角度或变化率得出)。

对于作为路面固定值的摩擦系数，将在实际滑动(例如，λ＜0.1)之前得出的几乎线性的摩擦系数进行存储，并且先前道路摩擦系数μ在λ＞0.1的范围中使用。

对于作为路面和轮胎之间的相互关系的摩擦系数，道路摩擦系数得出为加速度和滑差系数(0.15/g)(A_x/λ)自身之间的比值。

然而，上面给出的F_x的表达式在非驱动时间的制动时间保持不变。

在制动时间，考虑到同样的制动力F_x作用在每个车轮上，从下述表达式(264)：

[表达式171]

F_x＝1/0.2·μ·F_z·λ                        ......(261)

各车轮的F_zi、F_zii、F_ziii和F_ziv的比例分布变为此时滑差系数的倒数1/λ_i、1/λ_ii、1/λ_iii和1/λ_iv的比例分布，于是变为下述表达式(262)：

[表达式172]

F_zn＝(1/λ_n)/∑(1/λ_n)                       ......(262)

例如，

[表达式173]

f_i＝(1/λ_i)/((1/λ)+(2/λ)+(3/λ)+(4/λ))    ......(263)

该表达式(262)存储为每个车轮的负载系数。车轮的F_zi、F_zii、F_ziii和F_ziv的总和为车体总重量W，并且因此可以在后面用作F_zi＝Wf_i。

对于上述表达式F_x＝(F_z/g)A_x，在两轮驱动的加速时，如果正好在加速时(the right)，Fz计算为Fz在加速时刻之前和之后的总和。例如，

[表达式174]

F_xi＝((F_zi+F_ziii)g)A_x             ......(264)

从该表达式(264)和下述表达式(265)中，进一步得出下述表达式(266)：

[表达式175]

F_xi＝1/0.2·μ·F_ziλ                           ......(265)

[表达式176]

μ_i＝((F_zi+F_ziii)/g)A_x/(1/0.2·μ·F_ziλ        ......(266)

＝0.2((f_i+f_iii)/f_ig)·A_x/λ_i

实际上，将μ_n的平均值作为μ。

因此，也得出F_zi、F_z1和μ，并且于是F_x得出为W的比值。

在转弯时间，从设置在轴上的角度传感器测量转弯开始，就计算与车体的加速度传感器的Y方向(横向)相关的加速度和与每个轴的加速度传感器的每个轴的Y方向(横向)相关的加速度，并且对加速度差进行两次积分，以通过计算得出轴和车体之间的差。当该差(差/μ)过多考虑根据上述方法得出的道路摩擦系数时，减小速度以降低离心力(或者反作用于该离心力的corning force)，用于防止侧滑，并同时防止X方向(运动方向)的滑差系数达到极限滑差系数。

从转向轮的角度传感器与非转向轮之间的差得出转弯角。

当该转弯角增加或者运动速度差在左右轴之间出现时，车辆整在转弯，并且离心力在起作用。通过计算得出离心加速度，并且得出轮胎之间的横向分配。如果过多考虑摩擦系数，则可以降低速度。

在转弯时，如果与转弯角度差的速度变化或者离心加速度变化相比，在轴的Y方向上的加速度传感器突然增大，则确定车轮开始侧滑，并降低速度。此时，如果发生前轮向外的侧滑，则可以抑制驱动力矩，并且可以对后内轮进行(很大)制动，用于确保车辆的跟踪能力。如果发生后轮向外的侧滑，则可以对前外轮进行制动，用于确保车辆的跟踪能力(traceability)。

工业实用性

如上所述，根据滑差系数测量方法和车辆控制方法，以及本发明所述的滑动传感器、滑动传感器轴承和滑动控制系统，在车辆直线运动时间和转弯时间，也可以得出每个车轮的精确滑差系数。从各方法提供的有效轮胎半径和车轮转动角速度，可以得出每个车轮的精确运动速度。

进而，不考虑车辆的驾驶状态如何，可以无缝地测量出滑差系数和运动速度，并且可以保持车辆的稳定运动状态。

Claims (17)

1.一种车轮运动状态测量方法，其中使用在每个车轮的运动方向上的加速度传感器，和车轮转动传感器，该加速度传感器和车轮转动传感器安装到车辆的每个轴单元上。

2.一种车轮运动状态测量方法，其中使用在每个车轮的运动方向上安装到车辆的每个轴单元上的加速度传感器、在每个车轮的横向上的加速度传感器，和车轮转动传感器。

3.一种车轮运动状态测量方法，其中使用每个车轮的运动方向上的加速度传感器和车轮转动传感器，该加速度传感器安装到车辆的每个轴单元上，该轴单元具有车辆的驱动轮。

4.一种使用如权利要求1所述方法的车辆。

5.一种使用如权利要求2所述方法的车辆。

6.一种使用如权利要求3所述方法的车辆。

7.一种用于轴支承的轴单元或滚动轴承单元，包括：

加速度传感器，用于测量车轮运动方向上的加速度，及

转动传感器，用于测量车轮的转动角速度。

8.一种车辆控制设备，使用每个车轮的加速度传感器和车轮转动传感器，该车辆控制设备安装到车辆的每个轴单元上。

9.一种用于轴支承的滚动轴承单元，包括：

如权利要求8所述的加速度传感器和转动传感器。

10.一种车轮单元，包括：

静止元件，

转动元件，可相对于该静止元件转动，

传感器转子，安装到该转动元件上，

转速传感器，安装到该静止元件上，从而与传感器转子相对，用于对传感器转子的转速作出响应而输出转速信号，及

加速度传感器，安装到该静止元件上，用于对车轮单元的运动方向上的加速度作出响应而输出加速度信号。

11.一种车轮单元，包括：

静止元件，

转动元件，可相对于该静止元件转动，

传感器转子，安装到该转动元件上，

转速传感器，安装到该静止元件上，从而与传感器转子相对，用于对传感器转子的转速作出响应而输出转速信号，及

加速度传感器，安装到该静止元件上，用于对车轮的运动方向上的加速度作出响应而输出加速度信号。

12.一种用于车轮支承的滚动轴承单元，包括：

转动轮，

静止轮，

多个滚动元件，放置在静止轮和转动轮之间，

传感器转子，安装到该转动轮上，

转速传感器，安装到该静止轮上，从而与传感器转子相对，用于对传感器转子的转速作出响应而输出转速信号，及

加速度传感器，安装到静止轮上，用于对车轮的运动方向上的加速度作出响应而输出加速度信号。

13.一种车轮单元，包括：

车轮单元的静止元件，位于车辆悬架的弹簧下方，

转动元件，可相对于该静止元件转动，

传感器转子，安装到该转动元件上，

转速传感器，安装到该静止元件上，从而与传感器转子相对，用于对传感器转子的转速作出响应而输出转速信号，及

半导体加速度传感器，安装到该静止元件上，用于对车轮运动方向的加速度作出响应而输出加速度信号。

14.一种车辆控制方法，使用每个车轮的运动方向上的加速度传感器，和车轮转动传感器，该传感器安装到车辆的每个轴单元上。

15.一种传感器，包括：

加速度传感器和转速传感器，它们设置在车轮上，使用如权利要求1所述的测量方法，或如权利要求14所述的车辆控制方法。

16.一种包括如权利要求15所述传感器的轴承。

17.一种用于控制车辆运动状态的控制系统，使用如权利要求1所述的测量方法，或如权利要求14所述的车辆控制方法。

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