JP2001225619A - サスペンションシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タイヤ材質の経時的な特性変化によって、タ
イヤ空気圧とタイヤの共振周波数との関係が変化するこ
とは考慮されていない。 【解決手段】車輪の回転速度を検出し、その検出信号か
ら共振周波数ｆｒを抽出する（Ｓ１０２〜Ｓ１１４）。
タイヤ装着後の経過日数に応じて共振周波数ｆｒを補正
し（Ｓ１１６、Ｓ１１８）、補正後の共振周波数ｆｒを
もとにタイヤの空気圧を推定する（Ｓ１２０）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走行中のタイヤの
振動周波数成分に含まれる共振周波数をもとに、各種の
推定処理や、制御・判定処理を実施するサスペンション
システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】このようなサスペンションシステムの一
例が、例えば特開平６−２９７９２３号に開示されてい
る。このサスペンションシステムでは、タイヤの回転速
度信号から、タイヤの空気圧に依存する共振周波数成分
を算出することにより、タイヤの空気圧を間接的に検知
している。また、この共振周波数は、このようにタイヤ
の空気圧以外にも摩耗状態によっても変化するが、さら
に温度によっても変化することを本件出願人が見い出
し、タイヤを所定の温度に維持した状態で共振周波数を
測定する方法を先に提案した（特開平１１−２３７３１
９号）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、未使用のタイ
ヤを用い、かつ、計測時の雰囲気温とタイヤの空気圧と
を一定として、長期間に亘って共振周波数を計測したと
ころ、タイヤ製造時からの経過期間が増すに連れて、計
測される共振周波数が上昇することが実験的に明らかに
なった。従って、先のタイヤの空気圧を検出するサスペ
ンションシステムでは、タイヤ製造時からの経過期間が
増すに連れて、タイヤ空気圧の推定誤差が増大してしま
うことになる。

【０００４】このようなタイヤ空気圧の検知システム
は、タイヤを１つのばねと見た場合のばね定数とタイヤ
の空気圧とが一定の関係にあり、またタイヤのばね定数
とタイヤの共振周波数とが一定の関係にあることを利用
した技術であるが、この関係を直接的或いは間接的に利
用したサスペンションシステムとしては、ショックアブ
ソーバの減衰力制御、エアーサスペンションのばね定数
制御などの車両振動性制御や、ＶＳＣ（Vehicle Stabil
ity Control）制御、ＡＢＳ（Antilock Brake System）
制御、ＢＡ（Brake Assist）制御などの車両運動性制御
などが挙げられる。これら全てのサスペンションシステ
ムでは、タイヤ材質の経時的な特性変化によって、タイ
ヤの空気圧とタイヤの共振周波数との関係が変化するこ
とは考慮されていない。

【０００５】そこで本発明は、このような課題を解決す
べくなされたものであり、その目的は、タイヤ材質の経
時的な特性変化を考慮した最適なサスペンションシステ
ムを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１にかかるサスペ
ンションシステムは、車両の走行時に、タイヤの振動周
波数成分を含む信号を検出する検出手段と、検出手段で
検出された信号から、タイヤの共振周波数成分を抽出す
る抽出手段と、タイヤ材質の経時的な特性変化に基づ
き、抽出手段によって抽出された共振周波数を補正する
補正手段と、補正手段によって補正された共振周波数を
もとに、タイヤの空気圧を推定する推定手段とを備えて
構成する。

【０００７】前述したように、タイヤ材質の経時的な特
性変化によって、タイヤの空気圧とタイヤの共振周波数
との関係が変化するため、抽出された共振周波数を、タ
イヤ材質の経時的な特性変化に基づいて補正し、推定手
段によって、補正された共振周波数をもとにタイヤの空
気圧を推定する。

【０００８】請求項２にかかるサスペンションシステム
は、タイヤ材質の経時的な特性変化を学習する学習手段
と、タイヤ装着後の時期経過（日数，月数，年数など）
を判断する判断手段と、車両の振動性・運動性を制御す
る制御手段と、学習手段によって学習されたタイヤ材質
の経時的な特性変化と、判断手段によって判断されたタ
イヤ装着後の時期経過とをもとに、制御手段による制御
処理を補正する補正手段とを備えて構成する。

【０００９】学習手段では、タイヤ材質の経時的な特性
変化を予め実験的に把握したり、或いは、規定空気圧に
調整されたタイヤの共振周波数の推移状態などをもと
に、タイヤの経時的な特性変化の状態を学習する。判断
手段では、タイマーなどで計時したり、或いは共振周波
数の推移状態などをもとに、タイヤ装着後の時期経過を
判断する。そして、補正手段では、これら学習手段や判
断手段によって把握されるタイヤの特性変化状態を考慮
して、制御手段において実行する制御処理が最適となる
ように補正する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき、
添付図面を参照して説明する。

【００１１】図１はタイヤの振動特性を実験的に測定す
る方法を示す図である。タイヤ１０は、ロープ１２によ
って上方から吊り下げられた状態で、恒温槽２内にセッ
トされている。この恒温槽２内の温度は一定に維持さ
れ、タイヤ自体の温度も同様に一定に維持されている。
タイヤ１０のトレッド部１０ａには、加速度センサ１４
が接着剤等により固定されており、この加速度センサ１
４はＦＦＴアナライザ１６に接続されている。

【００１２】この状態でタイヤ１０のトレッド部１０ａ
等をハンマ（図示せず）で叩いてタイヤ１０を加振す
る。このタイヤ１０の振動は、加速度センサ１４により
検出され、検出された加速度信号がＦＦＴアナライザ１
６に入力され、ＦＦＴアナライザ１６では、入力された
加速度信号に含まれる周波数成分を分析する。そして、
各周波数成分のゲインを比較し、その最大値をとる周波
数を共振周波数ｆｒとする。

【００１３】このようにしてタイヤ１０の共振周波数ｆ
ｒを検出するが、同一の測定方法によって、タイヤ１０
の共振周波数ｆｒを経時的に検出した際の検出結果を図
２に示す。この間、タイヤ１０を未使用のまま保存する
こととし、タイヤ１０内の空気圧、雰囲気温度、大気圧
を同一の条件として共振周波数ｆｒを計測した。図２に
示すように、このように同一条件下において共振周波数
ｆｒを計測した場合であっても、計測される共振周波数
ｆｒが時期経過に連れて次第に上昇する結果となること
から、この変化は、タイヤ材質の経時的な特性変化に起
因するものであることが推測される。図２では略一定の
割合で増加傾向を示しているが、別の種類のタイヤを用
いて同様に計測した結果は図３に示すようになり、いず
れも共振周波数ｆｒは経時的に増加傾向となったが、タ
イヤを構成する材質や構造に応じて多少の相異が見られ
る結果となった。

【００１４】そこでこのようなタイヤの経時的な特性変
化を考慮したサスペンションシステムの第１の実施形態
を以下に説明する。

【００１５】図４は、タイヤの空気圧を推定するサスペ
ンションシステムであり、車両の各車輪にはタイヤ１０
１が装着されており、各タイヤ１０１には相対するタイ
ヤの回転速度を検出する回転速度センサ１０２がそれぞ
れ設けられている。回転速度センサ１０２は、タイヤ１
０１と共に回転する歯車１０２ａと、ピックアップコイ
ル１０２ｂとで構成されており、ピックアップコイル１
０２ｂからはタイヤ１０１の回転速度に応じた周期を有
する交流信号が出力される。また、タイヤ装着後の経過
日数をカウントする日数カウンタ１０４を備えており、
この日数カウンタ１０４は、カウントを開始するスター
トスイッチ（図示せず）が押下されることにより、日数
のカウントを開始する。ピックアップコイル１０２ｂか
ら出力される交流信号や日数のカウント値は制御装置１
００に入力され、後述する所定の制御処理が実施され
る。この制御処理の結果は表示部１０３に与えられ、表
示部１０３は各車輪に装着されたタイヤ１０１の空気圧
を個別に表示し、或いは空気圧が低下したタイヤを示す
警報ランプを点灯させる。

【００１６】ここで制御装置１００において実施するタ
イヤの空気圧を推定する処理について、図５のフローチ
ャートに沿って説明する。なお、このフローチャート
は、タイヤの空気圧の推定処理が実行可能となる条件が
成立している場合に起動する。推定処理が実行可能とな
る条件としては、例えば、定車速で比較的平坦な路面を
直進している状況などが挙げられる。

【００１７】まずステップ（以下「ステップ」を「Ｓ」
と記す。）１０２に進み、回転速度センサ１０２の検出
結果を読み込み、続くＳ１０４では回転速度センサ１０
２の検出結果から車輪の振動成分を含む信号を抽出し、
抽出した信号に対して周波数解析演算（ＦＦＴ演算）を
実施する。

【００１８】続くＳ１０６ではＦＦＴ演算の演算回数Ｎ
がインクリメントされ、続くＳ１０８では演算回数Ｎが
基準値Ｎｏ以上であるかを判断し、「Ｎｏ」の場合には
今回のルーチンを終了する。

【００１９】Ｓ１０８で「Ｙｅｓ」と判断された場合に
はＳ１１０に進み、ＦＦＴ演算結果を平均化する平均化
処理を実施して、各周波数成分のゲインの平均値が演算
される。そしてＳ１１２において、各周波数成分のゲイ
ンの平均値に対して移動平均処理が行われる。すなわ
ち、ｎ番目の周波数のゲインＹ（ｎ）が、ｎ＋１番目及
びｎ−１番目の周波数のゲインＹ（ｎ＋１）、Ｙ（ｎ−
１）の平均値として演算される。そして続くＳ１１４で
は、Ｓ１１２で演算された各ゲインより、その最大値を
取る周波数を共振周波数ｆｒとする。

【００２０】続くＳ１１６では、図６のマップに基づ
き、Ｓ１１４において得られた共振周波数ｆｒに対する
補正値ｆｄを、日数カウンタ１０４のカウント値に応じ
て設定する。なお、図６のマップは、タイヤの共振周波
数が経時的に変化する状況を実験的に調べて学習し、そ
の結果をマップ化したものである。ここでは、学習結果
として、実線と点線で示す２種のタイヤに対応するマッ
プを備えており、タイヤの種類を示す設定スイッチの操
作等によって、タイヤの種類に応じた好適なマップが選
択される。

【００２１】続くＳ１１８では、Ｓ１１４で設定された
共振周波数ｆｒから補正値ｆｄを減じた周波数を、共振
周波数ｆｒとして新たに設定する。そしてＳ１２０に進
み、図７に示すマップをもとに、Ｓ１１８で更新された
共振周波数ｆｒに応じたタイヤ１０１の空気圧Ｐを設定
する。

【００２２】このようにしてタイヤ空気圧の推定処理を
実施することで、タイヤ材質の経時的な特性変化を考慮
した、より正確な推定処理を実施することが可能とな
る。

【００２３】なお、新たなタイヤを装着した場合などに
は、この際に規定圧に調整されたタイヤ１０１の共振周
波数を初期値ｆoとして記憶しておき、その後の車両点
検時などにおいてタイヤの空気圧を規定圧に調整した直
後に図５に示す推定処理を実行する。これにより、この
ときのＳ１１４で設定された補正前の共振周波数ｆｒと
初期値ｆoとを比較することにより、図６のマップを用
いて、その偏差の大きさ（補正値ｆｄに相当）から、タ
イヤ装着後の時期経過状況（日数、月数など）を把握す
ることも可能である。

【００２４】第２の実施形態について説明する。

【００２５】ここでは、車両の振動性制御としての、シ
ョックアブソーバの減衰力制御を実施するサスペンショ
ンシステムについて説明する。

【００２６】図８に減衰力可変式のショックアブソーバ
を概略的に示す。ショックアブソーバ２００を構成する
ピストンロッド２２０の上端側は、ばね上としての車体
（図示せず）に連結され、本体２１０の下端側はばね下
としてのサスペンション部材に連結されている。このシ
ョックアブソーバ２００の本体２１０内部には、減衰力
を変化させる制御弁が収容されており、車体に固定され
たアクチュエータ２３０によってこの制御弁の開弁量を
変化させることで、最高値（ハード）から最低値（ソフ
ト）の間を連続的に切り換えられるようになっている。
制御装置２４０は、車輪の回転速度を検出する回転速度
センサ２５０の検出結果をもとに、アクチュエータ２３
０の駆動制御を実施している。

【００２７】制御装置２４０で実施するアクチュエータ
２３０の制御処理を、図９のフローチャートに沿って説
明する。

【００２８】まずＳ２０２では、先に説明した図５のＳ
１０２〜Ｓ１１４と同様な処理により、共振周波数ｆｒ
を設定し、続くＳ２０４では、図６のマップに基づき、
Ｓ１１４において得られた共振周波数ｆｒに対する補正
値ｆｄを、日数カウンタ１０４のカウント値に応じて設
定する。続くＳ２０６では、Ｓ２０４で設定された共振
周波数ｆｒから補正値ｆｄを減じた周波数を、共振周波
数ｆｒとして新たに設定する。

【００２９】続くＳ２０８では得られた共振周波数ｆｒ
をもとに、タイヤとブッシュとで形成されるばね下系の
硬度を算出する。これはタイヤとブッシュの特性の変化
を判断する際の基礎とするためである。なお、共振周波
数ｆｒはブッシュの弾性係数ｋ１及びタイヤの弾性係数
ｋ２に固有の値であり、ばね下硬度の算出は共振周波数
ｆｒを逆算することにより容易に求められる。

【００３０】続くＳ２１０では、Ｓ２０８で算出された
タイヤとブッシュの硬度が、所定の水準と比べて硬いか
否かの判断を行う。ばね下の硬度が硬ければＳ２１２に
進み、その硬度をばね上で相殺するためにショックアブ
ソーバ２００の減衰力要求値を現在よりも所定値分だけ
ソフト側に設定し、ばね下の硬度が軟らかければＳ２１
４に進み、減衰力要求値を現在よりも所定値分だけハー
ド側に設定する。

【００３１】そして、Ｓ２１６では、Ｓ２１２或いはＳ
２１４で設定された減衰力要求値に応じてアクチュエー
タを駆動する。

【００３２】このようにしてショックアブソーバの減衰
力を可変制御することにより、タイヤ材質の経時的な特
性変化を考慮した、好適な減衰力可変制御を実施するこ
とができる。

【００３３】なお、このようなばね下系の振動制御とし
ては、エアーサスペンションのばね定数制御が挙げられ
るが、Ｓ２０４，Ｓ２０６で実施したように、タイヤ材
質の経時的な特性変化を考慮して共振周波数ｆｒを補正
する処理を実施すればよく、具体的な説明は省略する。

【００３４】第３の実施形態について説明する。

【００３５】ここでは、緊急制動時に、より大きな制動
力を発生させるブレーキアシスト装置を搭載したサスペ
ンションシステムに適用した場合について説明する。

【００３６】図１０にブレーキアシスト装置の構成を概
略的に示す。ブレーキペダル３１０の支持部には、ブレ
ーキペダル３１０の踏み込み量を検出するストロークセ
ンサ３２０が設けられており、ストロークセンサ３２０
の検出結果をもとに制御装置３００が緊急制動か否かを
判断する。一方、ブレーキブースタ３３０には、ブース
タ内に大気を導入するソレノイドバルブ３４０を設けて
おり、制御装置３００による制御の下、ソレノイドバル
ブ３４０を介してブースタ内に大気が導入されることに
より、ブレーキアシスト力が増大する構造となってい
る。

【００３７】制御装置３００で実施する制御処理のう
ち、ブレーキアシストの開始タイミングを判定する判定
処理を図１１のフローチャートに沿って説明する。

【００３８】まずＳ３０２でストロークセンサ３２０の
検出結果となるブレーキベダル３１０の踏み込み量Ｌを
読み込み、続くＳ３０４では、踏み込み量Ｌの時間変位
よりブレーキペダル３１０の踏み込み速度ＶＬを演算す
る。

【００３９】続くＳ３０６では、タイヤ装着後或いはタ
イヤ製造後の経過時期を判定する。この判定例として
は、先に説明したように規定圧に調整した直後の共振周
波数ｆｒを検出すると共に、その初期値ｆoとの偏差か
ら経過時期を判定する。また、日数カウンタのカウント
値をもとに判定してもよい。

【００４０】続くＳ３０８では、図１２（ａ）、（ｂ）
をもとに、Ｓ３０６で判定した経過時期に応じた各しき
い値Ｌth、ＶＬthを設定する。Ｓ３０８を実行すること
により、しきい値はＬth、ＶＬthは、タイヤ材質の経時
的な特性変化を考慮して、経過時期が増加するに連れて
より小さな値となるように設定される。

【００４１】続くＳ３１０では、ブレーキベダル３１０
の踏み込み量Ｌがしきい値Ｌthより大きいかを判断し、
「Ｙｅｓ」の場合にはブレーキベダル３１０が大きく踏
み込まれた緊急制動状態であると判断してＳ３１２に進
み、直ちに、ブレーキアシストを開始する。これによ
り、制御装置３００によってソレノイドバルブ３４０が
開弁制御され、ブレーキブースタ３３０内に大気圧が導
入され、ブレーキのアシスト力が増大する。

【００４２】一方、Ｓ３１０で「Ｎｏ」の場合にＳ３１
４に進み、ブレーキペダル３１０の踏み込み速度ＶＬが
しきい値ＶＬthより大であるかが判断され、「Ｙｅｓ」
の場合にはブレーキベダル３１０が速く踏み込まれた緊
急制動状態であると判断してこの場合もＳ３１２に進
み、ブレーキアシストを開始させる。

【００４３】このような判定処理を実施することで、タ
イヤ装着後或いはタイヤ製造後の経過時期が長大するほ
ど、各しきい値Ｌth、ＶＬthがより小さな値に設定され
るため、早めにブレーキアシストを開始させることがで
きる。

【００４４】第３の実施形態では、タイヤ装着後の時期
経過を考慮して車両の運動性制御を補正する場合の例と
して、ブレーキアシストを例示したが、この他にも、Ｖ
ＳＣ制御やＡＢＳ制御などにも同様に適用することが可
能である。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１にかかる
サスペンションシステムは、タイヤ材質の経時的な特性
変化に基づき、抽出手段によって抽出された共振周波数
を補正する補正手段を備えるので、タイヤの経時的な特
性変化を考慮して、タイヤの空気圧をより正確に推定す
ることができる。

【００４６】請求項２にかかるサスペンションシステム
は、学習手段によって学習されたタイヤ材質の経時的な
特性変化と、判断手段によって判断されたタイヤ装着後
の時期経過とをもとに、制御手段による制御処理を補正
する補正手段を備えるので、制御手段において実行する
制御処理が、タイヤの特性変化状態を考慮して最適とな
るように補正することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】タイヤの振動特性を実験的に測定する方法を示
す説明図である。

【図２】共振周波数の経年的な変化状態を示す図であ
る。

【図３】共振周波数の経年的な変化状態を示す図であ
る。

【図４】タイヤの空気圧を推定するサスペンションシス
テムを概略的に示すブロック図である。

【図５】タイヤ空気圧の推定処理を示すフローチャート
である。

【図６】カウント値（日数）と補正値との関係を学習し
た結果を示すマップである。

【図７】共振周波数とタイヤの空気圧との関係を示すマ
ップである。

【図８】ショックアブソーバの減衰力制御装置の構成を
概略的に示す構成図である。

【図９】減衰力を変化させるアクチュエータの動作制御
例を示すフローチャートである。

【図１０】ブレーキアシスト装置の構成を概略的に示す
ブロック図である。

【図１１】ブレーキアシストの開始タイミングを判定す
る処理を示すフローチャートである。

【図１２】（ａ）は経過時期と踏み込み量のしきい値と
の関係を、（ｂ）は経過時期と踏み込み速度のしきい値
との関係を、それぞれ規定したマップである。

【符号の説明】

１０１…タイヤ、１０２…回転速度センサ、１００…制
御装置 １０４…日数カウンタ、２００…ショックアブソーバ ２１０…本体、２２０…ピストンロッド、２３０…アク
チュエータ ２４０…制御装置、２５０…回転速度センサ、３００…
制御装置 ３１０…ブレーキペダル、３２０…ストロークセンサ ３３０…ブレーキブースタ、３４０…ソレノイドバルブ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の走行時に、タイヤの振動周波数成
   分を含む信号を検出する検出手段と、 検出手段で検出された信号から、タイヤの共振周波数成
   分を抽出する抽出手段と、 タイヤ材質の経時的な特性変化に基づき、抽出手段によ
   って抽出された共振周波数を補正する補正手段と、 補正手段によって補正された共振周波数をもとに、タイ
   ヤの空気圧を推定する推定手段とを備えるサスペンショ
   ンシステム。
2. 【請求項２】 タイヤ材質の経時的な特性変化を学習す
   る学習手段と、 タイヤ装着後の時期経過を判断する判断手段と、 車両の振動性・運動性を制御する制御手段と、 前記学習手段によって学習されたタイヤ材質の経時的な
   特性変化と、前記判断手段によって判断されたタイヤ装
   着後の時期経過とをもとに、前記制御手段による制御処
   理を補正する補正手段とを備えるサスペンションシステ
   ム。