JP2004359203A - Vehicule state monitoring device, and contact ground state quantity acquiring device - Google Patents

Vehicule state monitoring device, and contact ground state quantity acquiring device Download PDF

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英樹 村上
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/06Signalling devices actuated by deformation of the tyre, e.g. tyre mounted deformation sensors or indirect determination of tyre deformation based on wheel speed, wheel-centre to ground distance or inclination of wheel axle
    • B60C23/066Signalling devices actuated by deformation of the tyre, e.g. tyre mounted deformation sensors or indirect determination of tyre deformation based on wheel speed, wheel-centre to ground distance or inclination of wheel axle by monitoring wheel-centre to ground distance

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicule state monitoring device for efficiently monitoring a vehicule state, and a grounding surface state quantity acquiring device capable of efficiently acquiring tire grounding surface information useful for monitoring the vehicule state. <P>SOLUTION: Information on the tire grounding surface 40 at which a tire is actually in contact with a road surface is acquired, and information related to a wheel behavior useful for vehicle traveling control is estimated based on the information. The tire grounding surface information includes the shape of the grounding surface (length l<SB>x</SB>, width, etc.), a ground contact area, ground contact pressure, the distribution of the ground contact pressure, and the like. The estimated wheel behavior-related information includes a lateral force generated at a wheel, a camber angle, a slip angle, and the like. In-vehicle devices such as a steering device and a suspension device are controlled based on the information. A vehicle traveling abnormality state such as the side roll, spin, or the like of the vehicle is detected based on the information, and informed to a driver. The grounding surface information is acquired by measuring displacement in the radial direction at a predetermined position of a tire tread together with the rotation of the wheel, and detecting the ground contact pressure obtained by a piezoelectric element embedded in the tread. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の走行異常等の車両の状態を、タイヤの接地面情報に基づいて監視する装置に関し、また、タイヤの接地面の情報を取得するために利用される装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両の足回りからの情報は、車両の走行状態を把握するために有効な情報となる。これまで、車両の足回りからの情報を取得し、それに基づく車両の走行制御を行う技術として、例えば、下記特許文献に記載の技術が存在する。
【0003】
【特許文献1】
特願平10−329682号公報
【特許文献2】
特願平11−78593号公報
【特許文献3】
特願平5−332889号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題,課題解決手段および効果】
上記特許文献に記載の技術は、サスペンション装置に設けられた荷重センサ,ストレインゲージにより、車輪の荷重変化,ショックアブソーバの歪を検出するものであり、また、タイヤから発生するスキール音を検出するものである。それらの技術では、それら検出結果に基づいて、車両の走行を制御している。ところが、それらの技術によれば、例えば、車両の挙動がある程度変化してからでなくては車両の異常走行状態を検知し得ないとか、検知の精度が充分に満足できないとかいった問題を抱えている。
【0005】
そこで、これまでの技術とは異なる発想の下に、本発明は、効率よく車両の状態を監視すること、また、車両状態を監視するための有用な情報となるタイヤの接地面情報を効率的に取得することを課題としてなされたものである。本発明によって、下記各態様の車両状態監視装置、接地面状態量取得装置等が得られる。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。また、一つの項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけではない。一部の事項のみを選択して採用することも可能である。
【0006】
なお、以下の各項において、(1)項が請求項に相当し、(3)項が請求項2に、(5)項が請求項3に、(6)項が請求項4に、(7)項が請求項5に、(8)項が請求項6に、(9)項が請求項7に、(10)項が請求項8に、(11)項が請求項9に、(13)項が請求項10に、(14)項が請求項11に、(16)項が請求項12に、(17)項が請求項13に、(18)項が請求項14に、(19)項が請求項15に、(20)項が請求項16に、(22)項が請求項17に、(25)項が請求項18に、(27)項が請求項19に、(29)項が請求項20に、(30)項が請求項21に、(35)項が請求項22に、(38)項が請求項23に、それぞれ相当する。また、(51)項が、請求項24に相当する。
【0007】
(1)タイヤの路面と接触している面である接地面においてその接地面の状態を示す状態量である接地面状態量を取得する接地面状態量取得部と、
その取得された接地面状態量に基づいて車両状態の監視処理を行う車両状態監視処理部と
を含むことを特徴とする車両状態監視装置。
【0008】
本発明の車両状態監視装置は、平たく言えば、タイヤが実際に路面と触れている接地面の情報に基づいて車両の走行状態を監視する装置である。車両は、車輪が駆動,制動,操舵等されることによって走行し、また、車両は走行中において路面から各種の力受ける。タイヤ接地面は車両と路面との接点であるため、接地面に関する情報は、車両の挙動を的確に、また、迅速に反映するものとなる。したがって、本発明の監視装置によれば、効率的に車両の挙動を監視することが可能となる。
【0009】
(2)前記接地面状態量取得部が、前記接地面状態量として、前記接地面の形状を特定することが可能な形状特定量,前記接地面の面積,前記接地面に加わる荷重あるいは面圧,前記接地面における荷重分布あるいは面圧分布から選ばれる少なくとも1つを取得するものである(1)項に記載の車両状態監視装置。
【0010】
本発明の監視装置において、監視の基礎となる接地面状態量は特に限定されるものではないが、上記列挙した状態量は、車両の走行状態を表すパラメータとして、特に有効である。後に詳しく説明するが、例えば、車両の旋回中は車輪に横力が発生しており、その横力の大きさに応じて接地面の形状、面積、接地面が受ける荷重,接地面圧の状態等は変化する。また、車輪が路面に対して傾斜する場合も、車輪のキャンバ角に応じて、上記形状等が変化する。さらに、旋回等によって車両が横Gを受けている場合、内輪と外輪との間の荷重移動現象が生じ、受ける横Gの大きさ等に応じて上記形状等が相違するものとなる。本項に記載の態様によれば、そのようなパラメータの変化,相違等により車両の状態を監視することが可能である。
【0011】
ここでいう接地面の形状特定量には、接地面あるいはそれの一部分の長さと、接地面あるいはそれの一部分の幅との少なくとも一方が含まれる。接地面の長さは、車輪の回転軸に直角な方向の長さ(周方向長さ)であり、また、接地面の幅は、その回転軸に平行な方向の長さである。形状特定量には、他に、対角線の長さ、接地面長さと幅との比、幅方向における位置に対する接地面長さの変化率、接地面の図形上の重心位置等、形状を特定することができる各種のパラメータが含まれる。また、接地面における面圧には、平均面圧,最高面圧等が含まれ、面圧分布は、接地面における位置とその位置において受けている面圧との関係を示す種々のパラメータが含まれ、例えば、最高面圧が加わっている位置であるとか、所定の複数の位置の面圧差といったものも含まれる。上記列挙したパラメータは、瞬間的な接地面状態そのものを示す値であってもよく、接地面状態の時間的な変化を示す値であってもよい。つまり、接地面の形状,面積,荷重,面圧等に関する変化量でも、変化速度であってもよい。例えば、接地面圧の増加量,減少量、接地面積の増加速度,減少速度といった値も、本項にいう接地面状態量となり得るのである。
【0012】
(3)前記車両状態監視処理部が、前記取得された接地面状態量に基づいて、車両の走行についての異常状態である走行異常状態を検知する走行異常状態検知部を備えた(1)項または(2)項に記載の車両状態監視装置。
【0013】
本項に記載の態様は、取得した接地面の情報に基づいて、車両の走行異常状態を検知するものである。先に述べたように接地面の情報は車両の挙動を的確,迅速に反映するため、本態様によれば、走行異常状態を早期に検知することが可能となる。
【0014】
(4)前記走行異常状態検知部が、前記走行異常状態として、車両の横転,車両の過大な横すべりである過大横すべり,ハンドルの取られ,脱輪,スタンディングウェーブ現象およびそれらのいずれかの蓋然性が高い状態から選ばれる少なくとも1つを検知するものである(3)項に記載の車両状態監視装置。
【0015】
走行異常状態検知部が検知可能な走行異常状態は、特に限定されるものではないが、本項に例示したものは、タイヤの接地面の情報から適切に検知でき、これらの異常状態は車両走行時に発生する一般的のものであるため、本項に記載の態様によれば、実用的な監視装置が実現される。なお、ここでいう過大横すべりとは、例えば、通常の旋回時等に発生する横すべりを意味するものではなく、タイヤが路面をグリップしていない状態、平たく言えば、車両が横方向にスリップしている状態を意味する。具体的には、スピン、ドリフトアウト、あるいは前後輪ともに大きく横すべりしている状態等である。
【0016】
(5)前記走行異常状態検知部が、前記取得された接地面状態量としての、前記接地面の最高面圧と面圧分布の幅方向における偏りの程度との少なくとも一方に基づいて、前記走行異常状態としての車両の過大横すべりあるいはそれの蓋然性の高い状態を検知するものである(3)項または(4)項に記載の車両状態監視装置。
【0017】
後に詳しく説明するが、例えば、急旋回等において車輪に大きな横力あるいはコーナリングフォースが発生した場合、接地面において接地荷重の中心点が旋回外側の方向に移動し、接地面の面圧分布が旋回外側の方向に偏る。横力等が大きくなるほど、最高面圧も高くなり、また、面圧分布のタイヤ幅方向における偏りの程度も大きくなる。本項に記載の態様は、そのような接地面の状態変化を利用して、スピン状態等を検知するものである。本態様は、上記最高面圧と上記面圧分布の偏りの程度との両者に基づいて検知する態様であることが望ましく、具体的には、例えば、最高面圧が設定された閾圧を超え、かつ、最高面圧となる箇所がタイヤ幅方向において設定された閾位置を越えてタイヤの中心より旋回外側に位置する場合に、過大横すべりが発生する蓋然性が高い状態を検知する態様とすることができる。同様の態様として、最高面圧が設定された閾圧を超え、かつ、その閾圧を超える接地面の範囲が、幅方向における設定位置を越えて旋回外側に位置する場合に、過大横すべりの蓋然性が高いと判断する態様で実施することができる。
【0018】
(6)前記走行異常状態検知部が、前記取得された接地面状態量としての前記接地面の長さに基づいて、前記走行異常状態としてのスタンディングウェーブ現象あるいはそれの蓋然性が高い状態を検知するものである(3)項または(4)項に記載の車両状態監視装置。
【0019】
スタンディングウェーブ現象が発生する場合、タイヤのトレッド面が波打ち、接地面の車輪の周方向における接地面の長さが長くなる。本項に記載の態様は、その状態を検知する態様である。具体的には、取得された接地面の周方向の長さが、設定された閾長さを超えた場合にスタンディングウェーブ現象が発生したと判断する態様で実施することが可能である。
【0020】
(7)前記走行異常状態検知部が、前記取得された接地面状態量と、車両が操作されている状態に基づいて推定された理論的な前記接地面状態量である理論接地面状態量との関係に基づいて、前記走行異常状態を検知するものである(3)項または(4)項に記載の車両状態監視装置。
【0021】
例えば、ある車両がある操作状態にある場合、その車両についての理論的な走行モデルから、理論的な接地面の状態を推定することができる。本項に記載の態様は、例えば、その推定された接地面の状態と実際に取得された接地面の状態との比較等によって、車両の走行異常状態を検知するものである。より具体的には、現在の車両操作状態における理論的な接地面の状態に対する実際の接地面の状態との差に基づいて走行異常状態を検知することもでき、また、仮想的な限界状態における理論的な接地面の状態に対する実施の接地面の状態との比較等によって、車両の走行異常状態を検知することもできる。個々の車両ごとの車両モデルに従って理論接地面状態量を推定すれば、その車両に即した、つまり実際に即した走行異常状態が検知でき、実用的な監視装置が実現される。
【0022】
なお、ここでいう車両が操作されている状態、つまり、車両操作状態は、アクセルペダル,ブレーキペダル,ステアリングホイール等の操作部材の操作状態のみを意味するものではなく、それら操作部材の操作によって操作された場合の車両の走行状態をも意味する。具体例を挙げて説明すれば、車両操作状態を示す状態量を車両操作状態量とした場合、その車両操作状態量には、アクセルペダルの踏込量、ステアリングホイールの回転量(ステアリングホイールの操作角:狭い意味における操舵角)等の他、車両速度,車輪が実際に切られている角度(車輪操舵角:広い意味における操舵角)等も含まれる。
【0023】
(8)前記走行異常状態検知部が、前記取得された接地面状態量としての前記接地面の面積と、前記理論接地面状態量として推定された接地面の面積である理論接地面積との関係に基づき、前記走行異常状態としての脱輪あるいはそれの蓋然性の高い状態を検知するものである(7)項に記載の車両状態監視装置。
【0024】
車両の操作状態に応じて接地面の面積は変化する。通常の走行状態においては、タイヤの実際の接地面積は、理論的な接地面積あるいはそれに近い接地面積となる。本項に記載の態様には、例えば、あるタイヤの実際の接地面積が理論接地面積に対して設定された割合以下に小さくなった場合に、そのタイヤが装着されている車輪が路面を充分に捉えていない状態、つまり、脱輪あるいはそれの蓋然性が高い状態にあることを検知するような態様が含まれる。
【0025】
(9)前記走行異常状態検知部が、前記取得された接地面情報量としての前記接地面の面積と、前記理論接地面状態量として推定された接地面の面積である理論接地面積との関係に基づくとともに、前記接地面積の減少速度に基づいて、前記走行異常状態としての車両の横転あるいはそれの蓋然性の高い状態を検知するものである(7)項に記載の車両状態監視装置。
【0026】
例えば、急旋回等の過度なステアリング操作を行った場合に、車両が横転する可能性がある。旋回中に車両が横転する場合には、車両の旋回内輪が浮き上がるため、内輪の接地面積が理論接地面積と比較して異常に小さくなる。本項に記載の態様は、この現象に基づいて車両の横転あるいはその可能性を検知するものである。本項に記載の態様は、具体的には、例えば、内輪の接地面積が理論接地面積に対する設定割合を下回ったことを1つの条件とし、さらに、その条件の下で、その接地面の面積の減少速度が設定された閾値を上回った場合に、急激なステアリング操作が行われているものと判断して、車両が横転する可能性が高いものと認定する態様で実施することができる。
【0027】
(10)前記走行異常状態検知部が、前記取得された接地面情報量としての、前記接地面の幅方向の中心より車両外側寄りの定められた部分と車両内側寄りの定められた部分との面圧差である内外面圧差と、前記理論接地面状態量として推定された理論的な前記内外面圧差である理論内外面圧差との関係に基づいて、前記車両状態としての車両の横転あるいはそれの蓋然性の高い状態を検知するものである(7)項に記載の車両状態監視装置。
【0028】
先に述べたように、車両が旋回する場合、車輪に横力が発生し、タイヤの中心に対して旋回外側の接地面圧は、旋回内側の接地面圧より高くなる。例えば、タイヤの中心を挟んで幅方向に隔たる2つの部分を設定すれば、その2つの部分の理論的な面圧差は、車両モデルに従って車両の操作状態に応じて推定することが可能である。その理論的な面圧差と、上記2つの部分の取得した実際の面圧差とを比較することで、実際の走行状態を把握することできるのである。本項に記載の態様は、例えば、上記内外面圧差、詳しくは、接地面の旋回外側の位置の面圧から旋回内側の位置の面圧を減じた値が、それに対応する理論内外面圧差に設定されたマージンを加えた値よりも大きくなった場合に、大きな横力が発生して横転の可能性があることを推定する態様とすることができる。なお、本項において、設定される2つの部分の各々は、点であってもよく、ある程度幅の広い領域であってもよい。
【0029】
(11)前記車両状態監視処理部が、前記取得された接地面状態量に基づいて、車輪の挙動に関する状態量である車輪挙動関連状態量を推定する車輪挙動関連状態量推定部を備えた(1)項または(2)項に記載の車両状態監視装置。
【0030】
本項に記載の態様は、車両の挙動を把握するのに有効なパラメータを、接地面情報から推定する態様である。車輪挙動関連する情報を取得することができれば、その情報に基づいて車両の状態を推定することも可能であり、また、車両の走行制御に利用することも可能である。
【0031】
(12)前記車輪挙動関連状態量推定部が、前記車輪挙動関連状態量として、路面とタイヤとの間の摩擦係数,車輪のスリップ角,車輪のキャンバ角,車輪に発生する横力あるいはコーナリングフォースから選ばれる少なくとも1つのものを推定するものである(11)項に記載の車両状態監視装置。
【0032】
推定される車輪挙動関連量は、特に限定されるものではないが、本項に列挙したものは、車両の挙動に大きく関係するものであり、特に有効な情報となる。例えば、タイヤ試験機等を用いて、予め種々の横力,キャンバ角等の場合に、どのような接地面形状となるか、どのような面圧分布になるかといった接地面状態を調査し、その調査結果をマップデータ(例えば、パラメータどうしの関連付けデータ等を含むデータであり、関連車輪の挙動に関する車両モデルの記憶手段としての具体的な一態様である)等の形態で保有すれば、それらのデータを基に、取得した実際の接地面状態から、現在における車輪の横力,キャンバ角等を容易に推定できる。なお、本明細書においてキャンバ角とは、対地キャンバ角つまり、路面に対するキャンバ角をいう。
【0033】
(13)前記車輪挙動関連状態量推定部が、前記取得された接地面状態量としての前記接地面の面積と、タイヤの空気圧とに基づいて、前記接地面に加わる荷重を推定するとともに、前記取得された接地面状態量としての前記接地面の形状を特定することが可能な形状特定量に基づいて、前記車輪挙動関連状態量としての車輪に発生するコーナリングフォースを推定し、かつ、前記推定された接地面の荷重と前記推定されたコーナリングフォースとに基づいて、前記車輪挙動関連状態量としての路面とタイヤとの間の摩擦係数を推定するものである(11)項または(12)項に記載の車両状態監視装置。
【0034】
本項に記載の態様は、車輪挙動関連情報を取得するための具体的な一態様である。走行時におけるタイヤの接地面積とタイヤの空気圧を検出するだけで、そのタイヤが装着されている車輪にかかる接地荷重が容易に推定できる。また、先に述べたように、車両モデルに従って、コーナリングフォースを推定し、車輪荷重とコーナリングフォースとから容易に路面μを推定できるのである。平たく言えば、タイヤの接地面形状に基づいて摩擦係数を推定するところの、新たなかつ簡便な監視装置の一態様である。なお、本態様の変形態様として、荷重を推定する処理までしか行わない態様で実施することもでき、また、コーナリングフォースを推定するまでの態様で実施することも可能である。なお、コーナリングフォースの推定に代え、横力を推定する態様に変更することも可能である。
【0035】
(14)前記車両状態監視処理部が、前記車輪挙動関連状態量推定部によって推定された車輪挙動関連状態量に基づいて、車両の走行についての異常状態である走行異常状態を検知する走行異常状態検知部を備えた(11)項または(12)項に記載の車両状態監視装置。
【0036】
本項に記載の態様は、先に述べた接地面状態量から直接走行異常を検知する態様とは異なり、接地面状態から車輪挙動に関するパラメータを推定し、その推定されたパラメータに基づいて、車両の走行異常状態を検知する態様である。
【0037】
(15)前記走行異常状態検知部が、前記異常状態として、車両の横転,車両の過大横すべり,ハンドルの取られ,脱輪,スタンディングウェーブ現象およびそれらのいずれかの蓋然性が高い状態から選ばれる少なくとも1つを検知するものである(14)項に記載の車両状態監視装置。
【0038】
本項は先に掲げた項と同じ内容であるため、その詳しい説明は省略するが、これらの異常状態は車両走行時に発生する一般的のものであるため、本項に記載の態様によれば、実用的な監視装置が実現できる。
【0039】
(16)前記車輪挙動関連状態量推定部が、前記車輪挙動関連状態量としての車輪のスリップ角を推定するものであり、前記走行異常状態検知部が、その推定されたスリップ角と最大横力を得られる理論的なスリップ角である最大スリップ角との関係に基づいて、前記車両状態としての車両の過大横すべりあるいはそれの蓋然性の高い状態を検知するものである(14)項または(15)項に記載の車両状態監視装置。
【0040】
車輪のスリップ角は、車両の横すべりの量を適切に表すパラメータである。また、最大スリップ角は、概ねタイヤの特性によって定まる値である。したがって、スリップ角と最大スリップ角との関係に基づけば、そのタイヤが路面をグリップする限界を正確に判断することが可能である。本項に記載の態様は、例えば、接地面状態か推定されたスリップ角が最大スリップ角より大きくなったときにスピン状態等の過大横すべり状態に陥いる可能性が極めて高いと擬制して過大横すべりを検知する態様で実施することもでき、また、最大スリップ角より設定した角度だけ小さいスリップ角となった場合に、過大横すべりが発生する可能性が高いことを検知する態様で実施することもできる。
【0041】
(17)前記走行異常状態検知部が、前記推定された車輪挙動関連状態量と、車両が操作されている状態に基づいて推定された理論的な前記車輪挙動関連状態量である理論車輪挙動関連状態量との関係に基づいて、前記異常状態を検知するものである(14)項または(15)項に記載の車両状態監視装置。
【0042】
先に述べた理論的な接地面状態の推定と同様、例えば、ある車両がある操作状態にある場合、その車両についての理論的な走行モデルから、理論的な車輪挙動に関連するパラメータを推定することが可能である。本項に記載の態様は、例えば、その推定された理論的なパラメータと、実際に取得された接地面状態から推定された現時点での車輪の挙動に関連するパラメータとの比較等によって、車両の走行異常状態を検知するものである。車両が操作されている状態、つまり車両操作状態は、先に述べたのと同義であるため、ここでの説明は省略する。
【0043】
(18)前記車輪挙動関連状態量推定部が、前記車輪挙動関連状態量として車輪に発生する横力を推定するものであり、前記走行異常状態検知部が、前記理論車輪挙動関連状態量として推定された理論横力と、前記車輪挙動関連状態量推定部によって推定された横力との関係に基づいて、前記走行異常状態としてのハンドルの取られあるいはそれの蓋然性の高い状態を検知するものである(17)項に記載の車両状態監視装置。
【0044】
例えば、車両が真直ぐに走行している状態においては、左右の車輪ともに横力を殆ど発生していない状態である。ところが、わだち等の路面の起伏の影響を一方の操舵車輪が受けるような場合は、その一方の車輪に大きな横力が発生し、ハンドルが取られることになる。また、悪路でなくても、車両が強い横風を受けるような場合にも、車輪は横力を発生する状態となり、ハンドルが取られる場合がある。本項に記載の態様は、現在の車両操作状態における理論的な横力と、タイヤの接地面の状態から推定された横力とを比較することにより、例えば、その差が設定された関係を超えた場合にハンドルが取られることを検知する態様である。より具体的には、例えば、車両が直進している場合においては、左右の車輪の理論横力の合計は0であるため、直進状態において接地面状態から推定された左右輪の横力の合計が設定された閾値を超えた場合に、ハンドルが取られることを検知する態様で実施することができる。また、旋回中においては、車両モデルに従って車速,操舵角等に左右の車輪に発生する理論横力の合計した値を推定することができるため、例えば、旋回状態おいて、その旋回状態に応じた理論横力の合計値に対して、左右の各車輪について接地面状態から推定された横力の合計値がある閾値を超えた場合に、ハンドルが取られることを検知する態様で実施することも可能である。さらにいえば、ハンドルの取られが検知された場合、理論横力と推定された横力との差に基づいて、パワーステアリング装置のプレロード制御を行う等、自動的にステアリングをアシストすることも可能である。なお、車輪が路面の起伏の影響を受ける場合、車輪のキャンバ角が変化する。したがって、キャンバ角が変化することにより横力が変化する考えることができる。キャンバ角と横力との間には相関関係が成立する。そこで、ハンドル取られの検知を行う場合、接地面の状態からキャンバ角を推定し、その推定されたキャンバ角に基づいて横力を推定し、ハンドルの取られを検知することも可能である。
【0045】
(19)当該車両状態監視装置が、タイヤから発生する音であるタイヤ発生音を検出するタイヤ発生音検出器を含み、前記走行異常状態検知部が、さらに、そのタイヤ発生音検出器によって検出されたタイヤ発生音に基づき、前記走行異常状態としての車両の過大横すべりあるいはそれの蓋然性の高い状態を検知するものである(3)項,(4)項,(7)項,(14)項,(15)項,(17)項のいずれかに記載の車両状態監視装置。
【0046】
タイヤ発生音は、上述したタイヤの接地面状態量ではないが、タイヤの接地状態を表す有効なパラメータとなり得る。タイヤ発生音が大きい場合(例えば、タイヤ発生音の音圧が高い場合)は、いわゆるスリップ状態にあると推定することができる。また、いわゆるスキール音は、タイヤと路面との間でのすべりを鋭敏に反映する音であるため、そのスキール音によってスリップ状態を判断することが可能である。本項に記載の態様は、上述したタイヤの接地面の状態に基づいて検知するだけでなく、タイヤ発生音の状態にも基づいて車両の過大横すべりを検知するものであり、信頼性の高い検知が可能となる。具体的には、例えば、旋回内輪のタイヤの接地圧がある閾値を超えて小さくなった場合に、車両が急旋回状態にあると判断し、その条件の下で、スキール音の音圧が設定された閾値を超えた場合に、車両がスピン等する可能性が高い状態であることを検知する態様で実施することが可能である。
【0047】
(20)当該車輪状態監視装置が、少なくともステアリング装置の操作の状態を示す状態量であるステリング操作状態量に基づいて、ステアリング装置の操作が過度状態であるか否かの判断を行うステアリング操作判断部を含み、前記走行異常状態検知部が、前記ステアリング操作判断部によってステアリング操作が過度状態であると判断された場合に、前記走行異常状態の検知を行うものである(3)項〜(10)項,(14)項〜(19)項のいずれかに記載の車両状態監視装置。
【0048】
本項にいう過度状態とは、ステアリング操作が過度に大きい状態と過度に速いと状態の両者を含む概念である。車両の走行異常状態は、ハンドルを大きく切ったとき、ハンドルを速く切ったとき等に発生し易い。本項に記載の態様は、ステアリング操作の過度な状態に関連して走行異常の検知を行うため、ステアリング操作に起因して生じる走行異常状態を効率的に検知できる。なお、走行異常状態は、車両の速度にも依存する。例えば、横転、過大横すべり等は、車両の速度が速い場合に生じ易い。そこで、本項に記載の態様は、ステアリングの操作状態のみならず、車両の速度にも依拠して、車両速度が高速度であり、かつ、ステアリング操作が過度である場合に走行異常状態の検知を行う態様で実施することもできる。
【0049】
(21)前記ステアリング操作判断部が、前記ステアリング操作状態量としての操舵量および操舵速度の少なくとも一方に基づいて、ステアリング操作が過度状態にあるか否かの判断を行うものである(20)項に記載の車両状態監視。
【0050】
上記ステアリング操作状態量は、特に限定されるものではないが、本項に掲げたパラメータは、過度状態を判断するのに好適なパラメータとなる。なお、操舵量は、ステアリングホイールの操作角といった操作部材の操作量のみならず、転舵車輪の転舵角を採用することもでき、同様に、操舵速度は、操作部材の操作速度のみならず、操舵車輪の操舵角速度を採用することもできる。
【0051】
(22)当該車両状態監視装置が、前記走行異常状態検知部によって検知された異常状態を、運転者に報知する異常状態報知部を含む(3)項〜(10)項,(14)項〜(21)項のいずれかに記載の車両状態監視装置。
【0052】
本項に記載の態様によれば、車両の走行異常を運転者に知らせることが可能となる。また、横転,過大横すべり等の蓋然性の高い状態で報知できれば、運転車自らによって、車両の挙動を安定させることを可能とする。報知手段は、運転者の五感に訴えるものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば、警告ブザー、音声等の聴覚的な報知方法によるもの、インストルメントパネルの報知灯を光らせる等、視覚的な報知方法によるもの等を採用できる。
【0053】
(23)前記車両状態監視処理部が、タイヤに依存して定まるそのタイヤの特性であるタイヤ特性情報に基づいて、前記車両状態の監視処理を行うものである(1)項ないし(22)項のいずれかに記載の車両状態監視装置。
【0054】
接地面の状態,車輪の挙動等は、装着されているタイヤによって異なり、また、車両が走行異常に陥る限界等もタイヤによって異なる。それら接地面の状態等は、例えば、タイヤ径,トレッドの幅,トレッドパターンといった形状的要素や,バイアスタイヤであるかラジアルタイヤであるかといった材質・構造的要素等によって異なるのである。本項に記載の態様は、それらタイヤの特性にに応じて監視処理を行うため、正確な監視が可能である。上述した最大スリップ角等も、タイヤ特性情報の一種と考えることが可能である。また、後に詳しく説明するが、接地面状態量の取得処理、車両挙動関連状態量の推定処理において、マップデータが使用される場合、そのマップデータも、タイヤ特性情報の一種と考えることができる。
【0055】
(24)当該車両状態監視装置が、前記タイヤと一体的に設けられて前記タイヤ特性情報を記憶する記憶媒体から、その情報を無線手段によって読み取るタイヤ特性情報読取部を備え、そのタイヤ特性情報読取部によって読み取られたタイヤ特性情報に基づいて、前記車両状態の監視処理を行うものである(23)項に記載の車両状態監視装置。
【0056】
タイヤ特性情報は、例えば、車両が備える電子制御ユニットのコンピュータ内部の記憶媒体に記憶されるものであってもよいが、本項に記載のように、タイヤ自体が記憶媒体を備え、その記憶媒体に自身の特性情報を記憶し、その記憶した情報を読み出し可能な手段を設ければ、タイヤを交換する等してタイヤを装着するごとにそのタイヤの特性情報を取得することを可能とし、利便性に優れる監視装置が実現する。本項に記載の記憶媒体には、例えば、無線タグチップ(RFIDタグ)を利用することが可能である。無線タグは、通信機能を備えたICチップであり、情報の伝送方式が、電磁誘導方式のもの、マイクロ波方式のもの等が利用可能である。また、無線タグを使用する場合、読取部は、伝送方式に応じた適切なものを採用すればよい。
【0057】
(25)当該車両状態監視装置が、運転者の緊張度を推定する緊張度推定部を含み、前記車両状態監視処理部が、その推定された緊張度に基づいて前記車両状態の監視処理の態様を変更するものである(1)項ないし(24)項のいずれかに記載の車両状態監視装置。
【0058】
運転者の緊張が高い場合、円滑な車両の操作ができず、車両の走行異常の状態に陥りやすい。特に、ステアリング操作が急激に行われてスピン,横転の可能性が高くなった場合に、適切な回避操作を行い得ない場合もある。そこで、本項に記載の態様のように、緊張状態に応じた監視処理を行えば、運転者が緊張状態にある場合でも、車両の走行状態を安定化させることが可能となる。本項に記載の態様には、例えば、緊張度の程度に応じて、ゲインを大きくするようにして走行制御を行う態様や、緊張度が設定された閾値を超える場合のみ、監視処理(例えば走行異常状態の検知処理)を行うといった態様等が含まれる。運転者の緊張度を検出する具体的な手段は、特に限定されるものではないが、例えば、下記に述べる心拍数を始め、発汗量,体温等によって推定することが可能である。
【0059】
(26)前記緊張度推定部が、運転者の心拍数を検出する心拍数検出器を備え、その検出された心拍数に基づいて前記緊張度を推定するものである(25)項に記載の車両状態監視装置。
【0060】
心拍数は緊張度を表す好適なパラメータであるため、本項に記載の態様のように、心拍数に基づけば、簡便に運転者の緊張度を推認することが可能である。心拍数検出器は、耳たぶ等、運転者の体の一部に取り付けられて心臓の鼓動等を測定するものでもよく、ステアリングホイール等、運転者が常時接触する部分に設けられて、そこ接触する運転者の体の部位において、脈拍等を測定するものであってもよい。
【0061】
(27)当該車両状態監視装置が、前記取得された接地面状態量と前記監視処理によって得られた結果との少なくとも一方に関する情報である監視情報を、その監視情報を利用した制御を行う制御部を備えた車両搭載装置に供給する監視情報供給部を含む(1)項ないし(26)項のいずれかに記載の車両状態監視装置。
【0062】
本項に記載の態様は、タイヤの接地面の情報や、その情報に基づいて推定された車輪の挙動,車両の走行状態等に関する情報を、例えば、車両の走行制御に利用可能な態様である。車両の状態の変化に対応して的確な走行制御,迅速な走行制御が可能となる。
【0063】
(28)前記監視情報供給部が、前記車両搭載装置として、車両駆動力発生装置,ブレーキ装置,ステアリング装置,サスペンション装置,トランスミッション装置から選ばれる少なくとも1つのものに前記監視情報を供給するものである(27)項に記載の車両状態監視装置。
【0064】
接地面情報,監視処理の結果情報が利用される車両搭載装置は、特に限定されるものではないが、本項に列挙した装置にそれらの情報が利用されれば、効果的な走行制御が可能となる。種々の車両搭載装置に供給することで、種々の走行制御に利用可能であり、具体的には、例えば、車両が過大な横すべりをしそうな場合にエンジンの出力を制限する、ハンドルが取られそうになった場合にカウンタ的なステアリング動作を行わせる、横転の可能性が高い場合に旋回外輪のサスペンションを硬くする、いずれかの車輪が脱輪した場合に早期にブレーキをかけるといった制御が可能である。
【0065】
(29)前記接地面状態量取得部が、
タイヤのトレッド部に関する物理量であって前記接地面状態量を取得するための基礎因子となる基礎因子量を検出する基礎因子量検出器を有し、その基礎因子量検出器によって検出された基礎因子量に基づいて、前記接地面状態量を取得する接地面状態量取得装置を備えた(1)項ないし(28)項のいずれかに記載の車両状態監視装置。
【0066】
例えば、接地面の形状を検出しようとする場合、それを直接検出することは困難であることが多い。本項に記載の態様は、検出が比較的容易なトレッド部に関するパラメータの値を検出して、そのパラメータ値に基づいて、接地面情報を取得する態様である。
【0067】
(30)前記基礎因子量検出器が、タイヤのトレッド部の径方向の変位を、前記基礎因子量として検出するトレッド部径方向変位検出器を含み、前記接地面状態量取得装置が、そのトレッド部径方向変位検出器によって検出された前記変位に基づいて、前記接地面状態量を取得するものである(29)項に記載の車両状態監視装置。
【0068】
本項に記載の態様は、トレッド部に関するパラメータとして、トレッド部の径方向の変位を検出する。タイヤが接地していない場合、それのトレッド部は円筒形状をなす。つまり、トレッド部の任意の箇所の車輪中心からの距離は、周方向位置に関係なく、一定の距離となる。ところが、タイヤが接地する場合、タイヤが変形し、その接地面の箇所においては、接地していない面に含まれる箇所と比較して、中心からの距離が小さくなる。本項に記載の態様には、そのことを利用し、例えば、トレッド部のある箇所の車輪中心からの距離を検出し、その距離に基づいて、その箇所が接地面に該当する箇所であるか否かを検出し、その検出結果を基に接地面情報を取得する態様が含まれる。トレッド部の径方向の変位を検出すれば、トレッド部においてどの範囲が接地しているかが検出でき、接地面の幅,接地面の長さ,接地面の形状等が取得可能である。
【0069】
(31)前記トレッド部径方向変位検出器が、タイヤが取り付けられるホイールのリム外周部に設けられて、前記トレッド部の内面の箇所の各々の径方向における位置を測定するトレッド内面位置測定器である(30)項に記載の車両状態監視装置。
【0070】
本項に記載の態様は、平たく言えば、トレッド部の内面とリムの外周との間の距離を測定し、その測定値をトレッド部の径方向の変位と擬制する態様である。本項に記載の態様によれば、タイヤの内部においてトレッド部の径方向変位が検出可能であることから、検出器を車輪の外部に設けない態様とすることができる。
【0071】
(32)前記トレッド内面位置測定器が、電磁波,超音波,音波等の測定波を前記内面の定められた1以上の箇所に照射し、その定められた1以上箇所からの反射波を利用してその1以上の箇所の径方向における位置を測定するものである(31)項に記載の車両状態監視装置。
【0072】
タイヤのトレッド部内面とリム部の外周との間の距離を測定する具体的な手段は、特に限定されるものではないが。本項に記載の態様のように、例えば、反射波が帰ってくるまでの時間等によってそれらの間の距離を測定すれば、測定器自体の構造が単純化するというメリットがある。
【0073】
(33)前記トレッド部径方向変位検出器が、幅方向において互いに異なる複数の検出箇所の各々における径方向の変位を検出するものであり、前記接地面状態量取得装置が、前記トレッド部径方向変位検出器によって検出された車輪の回転に伴う前記複数の検出箇所の各々の径方向の変位の変化から、それら複数の検出箇所の各々が存在する幅方向の位置の各々における前記接地面の長さを、前記接地面状態量として取得するものである(30)項ないし(32)のいずれかに記載の車両状態監視装置。
【0074】
接地面の長さ、つまり周方向長を取得する場合、全周にわたって検出箇所を設け、その検出箇所における径方向変位を同時に検出することによっても可能である。ところが、検出デバイスがその検出箇所に応じた数だけ必要となり、検出器が複雑化し、また、コストも高いものとなる。本項に記載の態様では、例えば、周方向における1つの検出箇所の変位を、車輪の回転中に、接地面を含む所定の車輪回転角度範囲(例えば1回転)にわたって検出することで、接地面の長さを検出することが可能である。検出箇所が少なく、検出器の構造が単純化するというメリットがある。
【0075】
(34)前記接地面状態量取得装置が、取得された前記幅方向の位置の各々における前記接地面の長さに基づいて、前記接地面の面積を、前記接地面状態量として取得するものである(33)項に記載の車両状態監視装置。
【0076】
本項に記載の態様は、例えば、先の方法により幅方向の各検出箇所における長さが取得された場合において、それら取得された長さに基づいて幅方向に積分することによって、接地面の面積を算出する態様が含まれる。簡便な方法によって、接地面積が取得可能である。
【0077】
(35)前記基礎因子量検出器が、タイヤのトレッド部の1以上の検出箇所の各々にそれの外部から加わる外部圧力を、前記基礎因子量として検出する外部圧力検出器を含み、前記接地面状態量取得装置が、その外部圧力検出器によって検出された外部圧力に基づいて、前記接地面状態量を取得するものである(29)項ないし(34)項のいずれかに記載の車両状態監視装置。
【0078】
本項に記載の態様は、上記一連の項に記載の態様と異なり、タイヤのトレッド面が路面から受ける力を、そのトレッド面の設定された箇所において検出することで、タイヤの接地面状態に関する情報を取得するものである。本項に記載の態様には、具体的には、例えば、ある検出箇所において検出された外部からの圧力が、設定された閾値を超える場合に、その箇所が路面から力を受けている、つまり、その箇所が接地面であると判断し、複数の検出箇所の判断結果から、接地面の長さ,幅,接地面の形状等を取得する態様が含まれる。また、複数の検出箇所の圧力値を、それらの箇所の接地面における位置と関係付けて検出することによって、接地面の荷重分布,圧力分布等を取得する態様が含まれる。
【0079】
(36)前記外部圧力検出器が、前記1以上の検出箇所の各々に対応してタイヤのトレッド部に埋め込まれた複数の圧電素子の各々を検出素子とする圧電素子利用型検出器である(35)項に記載の車両状態監視装置。
【0080】
圧電素子(ピエゾ素子)は、比較的小さなものであり、タイヤに埋め込むことが可能であるため、これをタイヤに埋め込むことにより、検出器を構成を単純化することが可能である。具体的には、検出デバイスとして、複数の圧電素子を含んでシート状に構成されたもの(例えば、タクタイルセンサと呼ばれるもの)を利用することが可能である。なお、トレッド面に加わる外部からの力の値をできるだけ正確に検出するためには、検出素子が埋め込まれる位置を、トレッド面とタイヤのベルト部との間とすることが望ましい。
【0081】
(37)タイヤのトレッド部の全面に分散する複数の箇所が前記1以上の検出箇所とされており、前記外部圧力検出器が、それらの箇所の各々に加わる外部圧力を検出するものである(35)項または(36)項のいずれかに記載の車両状態監視装置。
【0082】
本項に記載の態様によれば、トレッド部の全面にわたって圧力が検出可能であるため、例えば、複数の箇所の検出を同時に行うことにより、1時期の検出により、その時点での接地面の長さ,幅,形状等を取得することが可能であり、また、荷重分布,圧力分布を取得することが可能である。なお、本態様とは別の態様であるが、例えば、幅方向に一列に並ぶ複数の箇所を検出箇所とし、車輪の回転に伴うそれぞれの検出箇所の圧力変化を、接地面を含むタイヤの所定回転角度(例えば1回転)にわたって検出することによっても、接地面の長さ,幅,形状,接地面圧の圧力分布等を取得可能である。この態様によれば、検出箇所を少なくすることが可能である。
【0083】
(38)前記基礎因子量検出器が、車輪に設けられており、前記接地面状態量取得装置が、車輪に設けられて前記基礎因子量検出器の検出値に関する信号を無線にて送信する送信装置と、車体に設けられて前記送信された信号を受信する受信装置とを備えた(28)項ないし(36)項のいずれかに記載の車両状態監視装置。
【0084】
接地面状態量の基礎となるパラメータを検出するための検出器は、車輪に設けることが考えられる。ところが、ところが車輪が回転するため、その検出器による検出信号を車体側に出力する場合、有線的な手段によるときには、ブラシ等の摺動可能な接触部を介して信号伝送を行う必要があり、信頼性の点で問題が残る。本項に記載の態様によれば、車輪側から車体側への情報の伝送は、そのような接触部を必要としないことから、情報伝送における信頼性が高い検出器となる。なお、本項における車輪は、車体に回転可能に保持される部分を意味し、タイヤ,タイヤを保持するホイールの他、例えば、ホイールを保持されるハブ等を含んで構成されるものである。
【0085】
(51)タイヤのトレッド部に関する物理量であって、タイヤの路面と接触している面である接地面においてその接地面の状態を示す状態量である接地面状態量を取得するための基礎因子となる基礎因子量を検出する基礎因子量検出器を有し、その基礎因子量検出器によって検出された基礎因子量に基づいて、前記接地面状態量を取得することを特徴とする接地面状態量取得装置。
【0086】
本項は、接地面状態に関する情報を取得するための取得装置に関するものであり、その装置によれば、接地面情報を効率的に取得できる。その取得装置によって取得された接地面情報は、車輪の挙動に関するパラメータの推定,車両の走行異常状態の検知等を行うための有用な情報となる。本項についての説明は、上記の記載と重複するため省略する。なお、本項に記載の取得装置は、当該取得装置の具体的な態様に関する(27)項ないし(37)項の技術的特徴を適用する態様で実施することが可能である。
【0087】
(61)タイヤと一体的に設けられ、そのタイヤに依存して定まるそのタイヤの特性であるタイヤ特性情報を記憶するとともに、その情報が無線手段によって読取可能とされたことを特徴とするタイヤ特性情報記憶媒体。
(62)前記タイヤ特性情報記憶媒体が設けられたことを特徴とするタイヤ。
【0088】
上記2つの項に記載の態様は、タイヤの特性情報を記憶するための記憶媒体およびその記憶媒体が設けられたタイヤに関するものでありる。、本記憶媒体は、例えば、タイヤに取付,埋込等され、タイヤを装着した際に、そのタイヤの特性情報を取得することが容易に行える。先に説明したように、そのタイヤ特性情報は、車輪の挙動に関するパラメータの推定,車両の走行異常状態の検知等を行うための有用な情報となる。なお、記憶媒体等についての具体的な説明は、先の説明と重複するため、ここでは省略する。
【0089】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図を参照しつつ説明する。なお、本発明は、決して下記の実施形態に限定されるものではなく、下記実施形態の他、前記〔発明が解決しようとする課題,課題解決手段および効果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
【0090】
<接地面状態量取得装置>
まず、接地面情報を取得するための接地面状態量取得装置について説明する。接地面状態量取得装置は、接地面状態量を取得するための基礎因子となる基礎因子量を検出する基礎因子量検出器と、その基礎因子量検出器によって検出した基礎因子量に基づいて目的とする接地面状態量を取得するための処理を行う接地面状態量取得処理部とを含んで構成される。取得処理は、コンピュータを主体とした処理装置によって行えばよいが、車両、詳しくは、車両の搭載装置の制御を行う電子制御ユニット(ECU)によって行われる場合には、そのECUの一部分が、上記接地面状態量取得処理部として機能する。以下に、検出する基礎因子量が互いに異なる2つの基礎因子量検出器の各々を、順に説明する。
【0091】
i)トレッド部径方向変位検出器を備えた取得装置
図1に、トレッド部径方向変位検出器の構成を示す。図1(a)は、車輪の回転軸線に直角な面でホイール10およびタイヤ12を切断した断面図であり、図1(b)は、その回転軸線を含む面でホイール10およびタイヤ12を切断した一部断面図ある。トレッド部径方向変位検出器14は、基礎因子量検出器の一種であり、タイヤ12のトレッド部16の径方向変位を基礎因子量として検出する検出器である。検出器14は、検出子としての複数の超音波プローブ20と、それら複数のプローブ20が接続された検出処理ユニット22とを含んで構成されている。また、車体側には、検出処理ユニット22からの検出信号を前記接地面状態量取得処理部に中継するための中継ユニット24が設けられている。
【0092】
超音波プローブ20は、ホイール10のリム部26の外周部に立設するブラケット28に、タイヤ12の幅方向に沿って一列に整列させられた状態で設けられている。各プローブ20は、タイヤ12のトレッド部16の内面に向かって測定波である超音波を照射する機能を備えるとともに、その内面からの測定波の反射波を受ける機能を有している。検出処理ユニット22は、プローブ20ごとの検出処理を行う。具体的には、各プローブ20と、その各々に対応するトレッド部16の内面の箇所(車輪回転軸線に直角な平面内において、車輪回転軸線と各プローブ20とを結ぶ直線が交わる箇所)との距離に応じた信号を作成する。つまり、本検出器14は、トレッド部16の上記内面の箇所の径方向における位置を測定するトレッド内面位置測定器として機能するのである。このトレッド内面の箇所の径方向位置は、トレッド部の径方向の変位を示すものであり、検出信号はその変位量に応じているため、本検出器14によって、トレッド部14の設定された検出箇所の径方向変位が検出されるのである。また、検出処理ユニット22は、送信装置としても機能し、作成した検出信号を無線送信する。中継ユニット24は、受信装置として機能し、無線送信された検出信号を受信する。受信した検出信号は、中継ユニット24によって、本図では省略するECUに送信される。なお、各車輪装置には車輪の回転位置を検出するための回転位置検出器として、光学的エンコーダ32が設けられており(レゾルバ,電磁式ピックアップ等でもよい)、その検出信号も中継ユニット24を介してECUに送信される。
【0093】
ECU、つまり、接地面状態量取得処理部においては、上記検出器14によって検出された径方向変位に基づいて、トレッド部16の複数の検出箇所の各々が存在する幅方向の位置の各々における接地面40の長さが取得される。トレッド部の径方向変位(例えば、トレッド面の表面の変位)をzとすれば、図1(a)から解るように、接地面40を構成する箇所における変位zは、接地面40以外の箇所の変位zより、その値が小さくなる。本取得処理部は、この現象を利用して接地面情報を取得するのである。
【0094】
車輪の回転に伴って変位zを連続的に検出した結果を図2(a)に示す。なお、図におけるxは、トレッド部16の周方向における位置、yは、トレッド部の幅方向における位置を示している。本検出器14では、プローブ20の各々に対応する5つの検出箇所Bが設定されており(図1(b)参照)、その1つである検出箇所Bはタイヤ12の幅方向の中心に位置し、BおよびB−1は、それぞれ、Bを挟んで中心から反対方向に等距離だけ離れた位置とされ、BおよびB−2は、それぞれ、さらに等距離だけ離れた位置とされている。車輪の回転に伴う検出箇所Bの各々の変位zは、図2(a)示すように、周方向位置におけるある範囲(図の2つの破線に挟まれた範囲)おいて、zより小さくなる。図2(b)は、図2(a)における変位を示す線を、x−y平面に投影したものであり、2つの破線で囲まれた範囲(図において斜線を施した部分)は、接地面40の形状を表すものとなっている。
【0095】
先に説明したように、エンコーダ32によって車輪の回転角度が検出されており、上記取得処理部において、検出された変位zの車輪の回転に伴う変化に基づいて、z<zとなる車輪の回転角度範囲が算出され、その結果、接地面40の長さl、詳しくは、複数の検出箇所Bの各々が存在する幅方向の位置の各々における接地面40の長さl(B−2)〜l(B)が、接地面状態量として取得されるのである。これらl(B−2)〜l(B)は、接地面40の幅方向位置と関係付けられた形状特定量である。さらに、上記取得処理部において、接地面40の長さlが、補完処理が行われつつ幅方向に積分され、その結果、接地面40の面積が、別の接地面状態量として取得される。また、他の接地面状態量として、幾何学的な演算処理により、接地面40の重心(図形上の重心)位置等を取得することも可能である。
【0096】
上記トレッド部径方向変位検出器14では、幅方向に5つの検出箇所が設定されているが、例えば、プローブ20の配設数を多くする等して、より多くの検出箇所における接地面長さlを取得し、よりきめ細かな接地面情報を入手することも可能である。逆に、例えば、タイヤの幅方向の中心の位置の接地面長さlのみによって、あるいは、タイヤ12の幅方向の中心を挟む2つの位置の接地面長さlのみによって、車両の異常状態の検知,車輪の挙動の推定等を行う場合、設定される検出箇所は、それらの位置に対応した少ない数とするすることが可能である。さらに、上記検出器14では、同じ周方向位置において1組の検出箇所が設定されているが、例えば、等角度ピッチで複数組の検出箇所を設定することも可能である。上記態様の場合、車輪の1回転毎に接地面状態量を1回だけ取得可能であるのに対し、複数組の検出箇所を設定すれば、車輪の1回転ごとに複数回の取得が可能であり、車両の状態変化をいち早く検知,推定可能である。
【0097】
ii)外部圧力検出器を備えた取得装置
図3に、外部圧力検出器の構成を示す。図3(a)は、車輪回転軸線を含む面でホイール10およびタイヤ12を切断した一部断面図あり、図3(b)は、外部圧力検出器の検出デバイスである面圧センサを示す図である。外部圧力検出器50は、基礎因子量検出器の一種であり、タイヤ12のトレッド部16に外部から加わる外部圧力を基礎因子として検出する検出器である。検出器50は、面圧センサ52と、面圧センサ52が接続された検出処理ユニット54とを含んで構成されている。また、車体側には、検出処理ユニット54からの検出信号を前記接地面状態量取得処理部に中継する中継ユニット24が設けられている。
【0098】
面圧センサ52は、それぞれが検出素子となる複数の圧電素子58が一平面内においてマトリクス状に配置された薄いシート状のものであり、タクタイルセンサとも呼ばれる。それぞれの圧電素子58は、それぞれが同じ面積に作用する力を検出するものであり、シート面に直角な方向の力に応じた電気信号を出力する。シート状をなす素子部60は、タイヤ12の外周長と略同じ長さとされ、かつ、タイヤ12のトレッド部16の幅と略等しい幅とされており、図示を省略するタイヤ12のベルトの外周においてトレッド部16の外周面と一定の距離を保つ状態で、トレッド部14の全周,全幅にわたってトレッド部14内に埋め込まれている。このような構造をなしていることで、面圧センサ52は、トレッド部16の全周,全幅にわたって、外部から車輪中心に向かってトレッド部16の外周面に作用する力を検出可能とされているのである。なお、面圧センサ52は、圧電素子58からの電気信号を取り出すためのリード束64を有し、そのリード束64において、検出処理ユニット54と接続されている。
【0099】
検出処理ユニット54は、ホイール10のリム部26の外周に設けられたブラケット66に取付られており、各圧電素子58が検出した外部からの大きさ力に応じ、かつ、各圧電素子58の位置に関連付けられた信号を、検出信号として作成する。検出処理ユニット54は、送信装置としても機能し、作成した検出信号を無線送信する。先に説明した取得装置における場合と同様に、中継ユニット24は、受信装置として機能して無線送信された検出信号を受信し、その受信した検出信号をECUに送信する。このようにして、外部圧力検出器50は、トレッド部14が受ける外部からの力を検出するのである。ECU、詳しくはECUが有する接地面状態量取得処理部においては、検出器50の検出結果に基づく演算処理がなされ、各種の接地面状態量が取得される。
【0100】
図4に、外部圧力検出器50による検出結果を模式的に示す。図における横方向(y方向)はタイヤ12の幅方向を示し、縦方向(x方向)は、タイヤ12の周方向を示す。図の両側の線は、圧電素子58による幅方向の検出範囲の限界線、つまり、トレッド部16の幅を示す線であり、その中に分散する点は、圧電素子58による検出点K、つまり、トレッド部16における外部圧力の検出箇所を示している。図に示す曲線Jは、検出された外部圧力についての等圧線である。最も外側にある等圧線Jは、外部からの圧力が作用するかしないかの境界線(接地面境界線)であり、接地面40の形状を示す線となる。つまり、タイヤ12は、この境界線の中の範囲において接地面圧を受けることになる。また、等圧線Jは、J→Jの順にそれの示す圧力が高くなっており、接地面40において、接地面圧は中央部に向かうにつれて高くなっている。
【0101】
このような検出結果から、例えば、接地面の長さ,幅をはじめとする接地面40の形状特定量が取得可能である。詳しく言えば、例えば、幅方向に互いに異なる複数の位置において上記限界線の間隔を算出すれば、前述のトレッド部径方向変位検出器14による場合と同様、それら幅方向の複数の位置のそれぞれにおける接地面長さlを取得することができる。また、別の形状特定量として、接地面積、接地面40の図形的な重心(図心)Oの位置を取得することも可能である。本検出器50は接地面の各所の面圧を検出していることから、接地面40において設定された特定の位置の接地面圧、あるいは、設定された特定の範囲における荷重等を取得することが可能である。また面圧分布に関する状態量として、最高面圧Pmaxとなる最高面圧点Qmaxの位置、接地面40の圧力重心O(圧力による重みを付けて求めた重心)の位置等を取得することも可能である。また、タイヤ12の幅方向の中心を挟んだ2つの箇所の接地面圧,接地荷重の差分等をも、面圧分布,荷重分布に関する状態量として取得することが可能である。
【0102】
本検出器50を備える接地面状態量取得装置の別の態様として、先のトレッド部径方向検出器14を備えるものと同様、車輪の回転位置を検出するエンコーダを設け、各圧電素子58の周方向位置を特定することにより、接地面40の周方向位置に関係する状態量をも取得することが可能である。具体的に言えば、接地面の周方向のずれ等を取得することが可能である。また、上記検出器50は、トレッド部16の全面にわたって圧電素子58が配置されているものであるが、例えば、周方向の同じ位置において幅方向に並ぶ1組あるいは数組の圧電素子58を配置したセンサを利用し、車輪の回転によって変化する外部からの力を所定の回転角度範囲において連続的に検出することによっても、接地面状態量を取得することが可能である。この態様は、平たく言えば、前記トレッド部径方向検出器14を備えた取得装置を、トレッド部の径方向変位の代わりに外部圧力を基礎因子量として検出する態様に変更したものに相当する。
【0103】
<車両の走行状態,車輪の状態と接地面との関係>
上記接地面状態量取得装置によって取得可能な接地面状態と、車両の走行状態,車輪の挙動状態との関係を説明する。
【0104】
図5に、前記トレッド部径方向変位検出器14を備える取得装置によって取得される接地面の状態であって、車輪の挙動に関するパラメータの値が異なる場合における状態を、模式的に示す。これらの状態は、例えば、フラットベルト試験機等のタイヤ試験機によって作り出すことが可能である。図5(a)は、車輪に横力が発生していない状態であり、かつ、またキャンバ角が0゜の状態(傾斜していない)である。つまり、車両が平坦な路面を直進している状態が相当する。図5(b),(c)は、図における右方向に向かう方向に横力が発生している状態であり、図5(d),(e)は、図における左方向に車輪を傾斜させてキャンバ角を増大させた状態である。
【0105】
発生する横力が、図5(a)→(b)→(c)と大きくなるにつれて、幅方向における左右の形状の相違が大きくなる。そこで、この形状の変化から、車輪に発生する横力(タイヤに発生する横力ということもできる)の大きさを推定することが可能である。具体的には、例えば、接地面40の幅方向に区分された複数の領域における接地面40の長さを、試験等によって種々の横力の状態において取得し、そのデータをマップ等の形式で保有しておき、実際の走行において取得した接地面の状態と、その保有したデータとの比較において、横力を推定するのである。なお、図5(b),(c)は、横力に応じた形状の変化であるが、横力とコーナリングフォースは、強い相関関係にあることから、同様な方法で車輪に発生するコーナリングフォース(タイヤに発生するコーナリングフォースということもできる)を推定することが可能である。
【0106】
キャンバ角が図5(a)→(d)→(e)と大きくなるにつれて、やはり、接地面の左右の形状の相違が大きくなる。横力の変化の場合と比較して異なるのは、この図においては、接地面40の幅が減少するといった現象が現れていることにある。横力の場合と同様、試験等によってモデルとなるデータを取得しておき、そのデータと実際の接地面40の状態との比較により、キャンバ角の推定ができるのである。
【0107】
図6に、前記外部圧力検出器50を備える取得装置によって取得される接地面の状態であって、車輪のスリップ角(タイヤのスリップ角ということもできる)の異なる状態を、模式的に示す。図6(a)はスリップ角が0゜の状態であり、図6(b),(c)は、その順にスリップ角が大きくなっている状態である。図6(c)は、タイヤがグリップを失う直前の状態である。接地面の形状変化の特徴は、横力とスリップ角との間には相関関係が存在することから、先の横力の場合と類似する。また図から解るように、圧力分布が幅方向の一方に偏り、スリップ角が大きくなる程、その偏りは強くなる。具体的に言えば、最高面圧Pmaxとなる最高面圧点Qmaxの、接地面の幅方向の中心(図心であっても、タイヤの幅方向の仮想中心であってもよい)からの偏心量は、大きくなり、また、その最高面圧Pmaxの値も大きくなる。また中心を挟んだ左右の位置を特定位置として設定すれば、それら特定位置の接地面圧差も、スリップ角が大きくなるにつれて大きくなる。このように、接地面圧,接地荷重およびそれらの分布状態といった接地面状態量からも、種々の車輪挙動に関係するパラメータの値を推定することが可能である。
【0108】
以上は、車輪の挙動に関するパラメータ、つまり、車輪挙動関連状態量と接地面状態量との関係について説明したが、この車輪挙動関連状態量は、車両の走行異常状態を判断するための有力なパラメータとなる。一例を挙げれば、横力,スリップ角等が、大きくなれば、スピン,ドリフトアウト等の過大横すべり状態が発生しやすくなる。また、横力,スリップ角が大きくなる程に、車両が操作されれば、車両が横転する可能性が高くなるため、横力、スリップ角は、車両の横転のし易さを示すパラメータともなり得る。さらに、車両が横転する場合は、車輪のキャンバ角が大きくなるため、キャンバ角は横転の可能性を示すパラメータとなり得る。このように、実際に取得した接地面状態量に基づいて、車輪挙動関連状態量を推定し、その推定された車輪挙動関連状態量に基づいて、車両の走行異常状態を検知することが可能となるのである。また、横力,スリップ角等は、車両の操作状態によって変化する。具体的に言えば、車両速度、操舵角等によって横力,スリップ角も変化し、接地面の形状,面積,圧力分布等も変化する。すなわち、車両の操作状態,車輪挙動関連状態量,接地面状態量は、互いに相関関係を有するものとなっている。したがって、車輪挙動関連状態量を推定することなく、実際に取得された接地面状態量に基づいて、直接車両の走行異常状態を検知することも可能である。
【0109】
車両の実際の走行状態においては、路面の状態、車体のローリング,ピッチング等の影響等により、タイヤの接地面の状態は複雑な変化を示す。したがって、接地面状態から車輪の挙動に関するパラメータを推定し、あるいは、車両の走行異常状態を検知する場合は、上記種々の影響等を考慮して、推定,検知の目的に応じた基準を設け、その基準に従って行えばよい。
【0110】
<車両状態監視装置を搭載した車両の構成および当該装置の機能>
図7に、本発明の車両状態監視装置を搭載した車両のハード構成を、本発明に関係の深いところを中心に、模式的に示す。車両の各所には、種々の検出器,センサが設けられている。具体的に説明すれば、4つの車輪70FR,70FL,70RR,70RL(以下、総称して「車輪70」と呼ぶ場合がある)のそれぞれには、先に説明した基礎因子量Iを検出する基礎因子量検出器72が設けられている。本車両においては、後の説明の都合等から、基礎因子量検出器72は、前記トレッド径方向変位検出器14と前記外部圧力検出器50との両者を含んで構成されるものとする。なお、いずれか一方の検出器を備える態様で実施することも可能である。
【0111】
本車両には、各車輪70に対して、車輪回転角度センサ74が設けられている。この車輪回転角度センサ74は、先に説明したエンコーダ32,中継ユニット24等を含んで構成され、車輪の回転角度θを検出する。なお、、この車輪回転角度センサ74は、ブレーキのABS制御等における車輪速検出器としても機能する。さらに、各車輪70に対して、装着されたタイヤ12から発生するタイヤ発生音Nを検出するタイヤ発生音検出器76が設けられている。タイヤ発生音検出器76は、マイクロフォン,増幅器,フィルタ等を含んで構成されている。また、他に、ステアリングホイール78の回転角度である操作角φ(狭い意味での操舵角,ステアリング操作状態量の一種である)を検出する操舵角センサ80,運転者の耳に付けられる検出デバイスを備えて運転者の心拍数Hを検出する心拍数検出器82,車両の横加速度Gを検出する横Gセンサ84等が設けられている。さらに、各車輪70に装着されている各タイヤ12には、内側の面に、そのタイヤ12の特性に関する情報であるタイヤ特性情報Tを記憶する記憶媒体としてのタグチップ86が取り付けられている(図3参照)。このタグチップ86は、マイクロ波によってその記憶情報を送信する機能を備えている。また、各車輪70には、ホイール10に、タイヤ空気圧Pairを検出するタイヤ空気圧センサ88が設けられている(図1参照)。この空気圧センサ88も情報送信機能を有している。中継ユニット24は、それらの情報の受信装置としての機能を備えており、タイヤ特性情報T,タイヤ空気圧Pairは、基礎因子量Iと同じ経路で出力される。なお、ここに掲げた各検出器,センサは、よく知られた構造のものであり、それらの詳細についての説明は省略する。
【0112】
車両には、各種の車両搭載装置を制御するための電子制御ユニット(ECU)90が設けられている。ECU90は、CPU92,ROM94,RAM96,入出力インターフェース(I/O)98それらを繋ぐ内部バス100等から構成されるコンピュータ102を主体とするものである。上記各種の検出器,センサ等は、I/O98に接続されている。また、ECU90は、車両駆動力発生装置の一種であるエンジン装置110,ブレーキ装置112,ステアリング装置114,トランスミッション装置116,サスペンション装置118等の車両搭載装置を制御する。ECU90は、それら車両搭載装置の各々の駆動回路であるドライバ120を備えており、車両搭載装置の各々は、それらドライバ120の各々を介して、I/O98に接続されている。また、車両には報知装置122が設けられており、その報知装置122は。車両の走行異常状態を運転者に報知する。報知装置122は、インストルメントパネルに備わる警告灯,警報ブザー等を含んで構成されている。本車両においては、上記列挙したすべての車両搭載装置が電子制御されるものとなっているが、それらのいずれかが電子制御されない装置であってもよい。また、本車両においては、上記列挙した車両搭載装置のすべてを1つのECU90にて制御するものとされているが、それらの車両搭載装置の1以上のものが、別途設けられたECUで制御される態様とされてもよい。その場合は、ECU90と他のECUとを、通信手段によって接続すればよい。
【0113】
車両状態監視装置は、基礎因子量検出器72を始めとした上記検出器,センサ等を含むとともに、その中心的な部分をECU90が担うようにされている。つまり、ECU90において、車輪挙動関連状態量の推定,車両走行異常状態の検知についての処理が行われ、ECU90の一部が、車両状態監視装置の構成要素とされているのである。なお、本車両においては、説明の便宜上、ECU90が各車両搭載装置の制御部を兼ねるものとされているため、車両搭載装置の制御を行うECU90が車両状態の監視処理を行うものとされているが、この態様に代えて、車両搭載装置とは別のコンピュータによって、上記推定,検知の処理を行う態様で実施することも可能である。
【0114】
図8に、車両状態監視装置の機能ブロック図、詳しくは、車両状態監視装置の一部としてのECU90の機能を中心とした機能ブロック図を示す。図における破線は、ECU90の境界を示し、この破線の内部に存在する機能ブロックは、各種の処理を行うECU90の部分を、ECU90の構成要素として表したものである。なお、各機能部分における具体的な処理の内容は、後に詳しく説明するため、ここでの説明は簡単なものに留める。
【0115】
接地面情報取得処理部130は、基礎因子量検出器72からの基礎因子量Iに基づいて、接地面状態量を取得する処理を行う。接地面情報取得処理部130と基礎因子量検出器72とを含んで、接地面状態量取得装置つまり接地面状態量取得部が構成されることになる。車両状態監視処理部132は、車輪挙動状態量推定部134、走行異常状態検知部136を備え、取得された接地面状態量に基づいて、監視処理を行う。車輪挙動状態量推定部134は、取得された接地面状態量に基づいて、車輪挙動関連状態量を推定する。走行状態異常検知部136は、取得された接地面状態量,推定された車輪挙動関連状態量等に基づいて車両の走行異常状態を検知する。監視情報供給部138は、取得された接地面状態量と監視処理によって得られた結果との少なくとも一方に関する情報である監視情報を、車両搭載装置に供給する。詳しくは、車両搭載装置の制御部に供給する。本車両は、車両搭載装置の制御もECUで行っているため、供給処理はECU90内部の処理となる。異常状態報知処理部140は、報知装置122とで異常状態報知部を構成するものであり、その異常状態報知部140は、検知された異常状態を運転者に報知する。
【0116】
車両操作状態量取得処理部142は、車輪回転角度センサ74,操舵角センサ80,横Gセンサ84等によって検出された操作状態量である車輪回転角度θ,操作角φ,車両横加速度G等を受け取り、また、必要に応じてそれらの操作状態量から別の操作状態量を取得する処理を行う。ステアリング操作判断部144は、その取得された操作状態量のうち、ステアリング操作に関するステアリング操作状態量に基づいて、ステアリング操作が過度状態にあるか否かを判断する。タイヤ発生音処理部146は、タイヤ発生音検出器76によって検出されたタイヤ発生音Sに基づき、車両の過大横すべり状態を検知するための補助情報を取得する処理を行う。タイヤ特性情報読取部148は、タグチップ86からのタイヤ特性情報Tの読み取りを行う。なお、便宜上、図ではタイヤ特性情報読取部がECU90の内部にのみ存在するように示しているが、実際には、中継ユニット24を含んでタイヤ特性情報読取部148が構成される。緊張度推定部150は、心拍数検出器82によって検出された運転者の心拍数Hに基づいて、その運転者の緊張度を推定する。タイヤ空気圧処理部153は、タイヤ空気圧センサ88によって検出されたタイヤ空気圧Pairに関する情報を受け取る。上記各部による処理結果は、車両状態監視処理部132における監視処理に利用される。
【0117】
<車両状態監視処理の具体例>
車両状態の監視処理は、ECU90のROM94に記憶されている監視処理プログラムが実行されることによって行われる。本監視装置では、互いにプロセスの異なる複数の監視処理を選択的に行えるようにされており、それらの1つ1つは、上記プログラムに含まれるその処理に応じたルーチンが実行されて行われる。以下に、それら複数の監視処理のいくつかのものについて、図8およびフローチャートを参照しつつ説明する。なお、以下に掲げるいずれのルーチンも、そのルーチンによる監視処理が行われる場合には、その処理を行う間、短い時間間隔で繰り返し実行される。
【0118】
i)総合走行異常状態検知処理
本処理は、図9に示す総合走行異常状態検知処理ルーチンが実行されて行われる処理であり、脱輪,横転およびスピン等の過大横すべりのそれぞれの蓋然性の高い状態を検知し、それぞれの状態に応じた警報を発する処理である。本ルーチンによる処理では、まず、ステップ1(以下、「S1」と略す。他のステップも同様とする。)において、車両操作状態量である車両速度vが取得される。車両速度vは、車両操作状態量取得処理部142によって取得される。具体的には、車輪回転角度センサ74によって検出された車輪回転角度θに基づいて、各車輪の回転速度を演算し、その演算結果を平均化処理することによって求められる。次のS2において、操舵量としての車輪操舵角φ’が取得される。車輪操舵角φ’も、車両操作状態量取得処理部142によって取得される。具体的には、操舵角センサ80によって検出された操作角φと、ステアリング装置114に個有のステアリングギヤ比とに基づいて算出される。
【0119】
ROM94には、車両速度vおよび車輪操舵角φ’と理論接地面積Sとを関連付けるデータであって、車両モデルに基づいて作成されたデータが記憶されている。このようなデータは、いわゆる「マップデータ」と称され、S3においては、そのマップデータに従って、取得された車両速度vおよび車輪操舵角φ’に基づいて、車両の操作状態に応じた理論接地面積Sが推定される。
【0120】
続くS5においては、接地面状態量である4つの車輪の各々の接地面積Sが取得される。接地面積Sの取得は、接地面状態量取得部130によって行われる。基礎因子量検出器72によって検出された基礎因子量Iに基づいて取得処理がなされるが、トレッド部径方向変位検出器14の検出結果に基づく取得処理でもよく、外部圧力検出器50の検出結果に基づく取得処理であってもよい。その具体的なプロセスは先に説明したプロセスに従えばよく、ここでの説明は省略する。
【0121】
次いで、S6において、車輪挙動関連状態量である車輪に発生するスリップ角αの推定がなされる。詳しく説明すれば、まず、接地面状態量取得部130によって、先に入手されている基礎因子量Iに基づいて、幾何学的演算処理によって接地面の重心(図心)Oが算出され、その重心Oのトレッド部14の幅方向の中心からのずれ量である重心ずれ量ΔOが、接地面の形状特定量として取得される(図4参照)。重心ずれ量ΔOとスリップ角αと関連付けは別のマップデータとしてROM94に記憶されており、次いで、車輪挙動関連状態量推定部134によって、そのマップデータに従って、取得された重心ずれ量ΔOに対応するスリップ角αが推定される。なお、外部圧力検出器50による検査結果を利用する場合、重心ずれ量ΔOの代わりに、圧力による重みを付けて求めた重心である圧力重心Oのずれ量ΔOに基づいてスリップ角αを推定してもよい。
【0122】
次のS6において、上記取得された接地面積Sに基づいて、脱輪の蓋然性が判断される。この判断は、走行異常状態検知部136によって行われる。具体的には、4つの車輪のうちのいずれかが、
S<S/2
という条件を満たした場合、その車輪の接地面積が小さくなりすぎていることから、脱輪の蓋然性が高い状態であることを検知する。S6において、脱輪の蓋然性が高いと判断された場合は、S7において、脱輪警報が発せられる。異常状態報知処理部140から、インストルメントパネルに配備された報知装置122にその旨の信号が送られ、報知装置122は、所定の表示灯を点灯させ、所定の警告音を鳴らす。
【0123】
S6における判断条件を満たさない場合を除き、続くS8の処理が行われる。S8は、走行異常状態検知部136によって行われ、接地面積Sおよび接地面積の減少速度ΔSに基づき、急旋回時における横転の蓋然性が判断される。車両が旋回中に横転する場合、旋回内輪が浮き上がる。本処理は、この現象をいち早く検知するものである。本ルーチンの先回の実行時において取得された接地面積Sは、RAM96に記憶されており、今回取得された接地面積Sと先回の接地面積Sとの差をもって接地面積減少速度とされる(接地面積が減少する場合は符号はマイナスとなる)。また、内輪であるか外輪であるかの識別は、検出されている操作角φ基づいてなされる。具体的には、旋回内輪となっている前後2つの車輪のいずれかが、次の2つ条件、
S<S/4
ΔS<ΔS
を満たす場合に、車両が横転する蓋然性が高い状態であることが検知される。ΔSは、設定されている閾値であり、種々の車速において種々の操作角速度でステアリングホイールを操作した場合の接地面積の変化を車両モデルに従って求め、その求めた値に基づいて設定された値である。つまり、それ以上の減少速度が大きくなれば、急旋回状態であると判断できる値に設定されている。すなわち、本検知処理は、旋回内輪の接地面積Sが異常に小さくなり、かつ、急旋回状態であると判断された場合に、横転の蓋然性が高い状態であることを検知するのである。横転の蓋然性が高いと判定された場合、S9において、横転警報が発せられる。異常状態報知処理部140から報知装置122に信号が送られ、所定の表示灯が点灯させられ、所定の警告音が鳴らされる。
【0124】
S6あるいはS9に続いて、S10において、推定された車輪挙動関連量であるスリップ角αに基づいて、車両の過大横すべりの蓋然性が判断される。最大横力が得られる最大スリップ角αmax は、タイヤに依存する特性値と考えることができる。スリップ角αが、最大スリップ角αmax を超える場合に車両が過大な横すべりを生じる可能性が高い。本検知処理は、その理論に基づき、走行異常状態検知部136によって行われる。なお、最大スリップ角αmax はタイヤごとの固有値として、タグチップ86に記憶されており、車両のイグニッションスイッチがONとされた時点での初期設定処理において、タイヤ特性情報読取部148によって、その情報が読み取られ、RAM96に記憶される。本検知処理では、具体的には、4つの車輪のいずれかが、
α>αmax
という条件を満たした場合に、車両の過大横すべりの蓋然性が高い状態であることが検知される。過大横すべりの蓋然性が検知された場合は、S11において、異常状態報知処理部140から報知装置122に信号が送られ、所定の表示灯が点灯させられ、所定の警告音が鳴らされる。過大横すべりの蓋然性が検知されなかった場合はS11はスキップされる。以上、一連の処理を実行して、本処理ルーチンの1回の実行が終了する。
【0125】
ii)接地荷重等推定・スタンディングウェーブ検知処理
本処理は、図10に示す接地荷重等推定・スタンディングウェーブ検知処理ルーチンが実行されて行われる処理であり、接地面情報から各車輪の接地荷重を推定するとともに、コーナリングフォース,キャンバ角を推定し、さらに、スタンディングウェーブ現象の発生を検知する処理である。本ルーチンによる処理では、まず、S21において、接地面の形状特定量である4つの車輪の各々の接地面長さlが取得される。詳しく言えば、トレッド部径方向変位検出器14の検出結果に基づいて、接地面の幅方向において異なる複数の位置の各々における周方向の長さl(B−2)〜l(B)が取得される(図2参照)。そして、S22において、取得された接地面長さlに基づいて、接地面状態量である各車輪の接地面積Sが取得される。これらの接地面状態量の取得は、接地面状態量取得部130によって行われるが、それらの具体的なプロセスは先に説明したプロセスに従えばよく、ここでの説明は省略する。
【0126】
次いで、S23において、各車輪のタイヤ空気圧Pairが取得される。具体的には、タイヤ空気圧センサ88によって検出されたタイヤ空気圧Pairが、タイヤ空気圧処理部152によって入手されることで取得される。続く、S24において、次式、
W=Pair×S
に従って、各車輪の接地荷重Wが推定される。
【0127】
次にS25において、各車輪に発生しているコーナリングフォースCFおよびキャンバ角βが推定される。先に説明したように、車両モデルに基づいて、接地面長さl(B−2)〜l(B)の各々の値に関するバリエーションと、コーナリングフォースCFおよびキャンバ角βとの関係が、マップデータとして作成されており、本推定処理においては、上記取得された接地面長さl(B−2)〜l(B)を基にそのマップデータと対照して、CFおよびβが推定されるのである。なお、このマップデータは、タイヤ特性情報として、タイヤごとにタグチップ86に記憶されており、車両のイグニッションスイッチがONとされた時点での初期設定処理において、タイヤ特性情報読取部148によって、読み取られ、RAM96に記憶される。なお、ここでは説明を単純化しているが、実際上、CFおよびβは車両速度v,タイヤ空気圧Pairにも依存するため、それらを推定するマップデータは、v,Pairごとのデータが記憶されており、推定にあたって、車輪回転角度θから推定された車両速度v(総合走行異常状態検知処理を参照),先に取得されたタイヤ空気圧Pairに基づいて、適切なマップデータが選択されるようにされている。
【0128】
続いて、S26において、タイヤと路面との摩擦係数である路面摩擦係数μが、次式、
μ=CF/W
に従って、推定される。それらW,CF,β,μは、車輪挙動関連状態量であり、それらを推定する上記処理は、上述した車輪状態関連状態量推定部134によって行われる。
【0129】
続くS27において、取得されたタイヤ空気圧Pair、推定された接地荷重W,コーナリングフォースCF,キャンバ角β,路面摩擦係数μ等は、監視情報供給部138によって、リアルタイムな情報として、電子制御される各車両搭載装置に送られる。各車両搭載装置では、送られたそれらの情報に基づいた制御がなされる。具体的には、例えば、接地荷重Wは、ブレーキ装置112等における車両姿勢制御(VCS制御)等に、サスペンション装置118におけるハイトコントロール制御等に利用され、キャンバ角βは、VCS制御,サスペンション装置118におけるジオメトリ制御等に利用され、また、路面摩擦係数μは、アンチロックブレーキ制御,VCS制御等における制御閾値の変更等に利用される。なお、キャンバ角βに基づいて車両の横転の蓋然性を検知し、また、路面摩擦係数μに基づいて低μ路走行状態であることを検知し、これらの検知結果に基づいて運転者へ警報を発することも可能である。
【0130】
S28では、先に取得した接地面長さlに基づいて、スタンディングウェーブ現象が検知される。検知処理は、走行異常状態検知部136によって行われ、具体的には、幅方向の各位置における接地面長さl(B−2)〜l(B)のいずれかが、設定された閾値である限界接地面長さlx0を超えた場合に、そのタイヤにスタンディングウェーブ現象が生じていると判断される。当該現象が生じていると判断された場合は、続くS29において、運転者への警報が発せられる。具体的には、異常状態報知処理部140からインストルメントパネルに配備された報知装置122にその旨の信号が送られ、報知装置122は、当該現象が生じているタイヤ示す表示灯を点灯させ、所定の警告音を鳴らす。S29が終了して、または、S28においてスタンディングウェーブ現象が生じていないと判断された場合はS29をスキップして、本処理ルーチンの1回の実行が終了する。
【0131】
iii)内外面圧差依拠横転検知処理
本処理は、図11に示す内外面圧差依拠横転検知処理ルーチンが実行されて行われる処理であり、接地面の車両の外側寄りの部分と車両の中心寄りの部分との接地面圧差に基づいて、横転の蓋然性の高い状態を検知し、警報を発する処理である。本ルーチンによる処理では、まず、S31において、車両操作状態量である車両速度vが取得され、次のS32において、操舵量としての車輪操舵角φ’が取得される。これらの取得処理は、先の総合走行異常状態検知処理におけるものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【0132】
ここで、内外面圧差に関する基準を説明する。図12(a)に示すように、接地面40は、幅方向の中心線を挟んで左右の領域に区分することができる。図に示す接地面40は、車両の左側の車輪であり、この車輪では、図の左側の領域が、車両の外側領域Rとなり、右側の領域が内側領域Rとなる(右側車輪の場合は逆である)。図に示す接地面40は、車両が右側に旋回している状態であり、先に説明したように、左右いずれの車輪も、旋回外側の領域(図の車両左側車輪では外側領域R,車両右側車輪では内側領域R)の接地面圧が、旋回内側の領域(図の車両左側車輪では内側領域R,車両右側車輪では外側領域R)の接地面圧より高くなる。本処理では、この接地面圧の差により、横転の蓋然性の高い状態を判断する。より具体的には、タイヤの幅方向の中心線上における2つの接地面境界を結ぶ線の中点Oに対して、その中心線に直交する幅方向の線上において外側方向,内側方向に等しい距離だけ離れた2つの点を、それぞれ外側基準点Q,内側基準点Qとして設定し、それぞれの基準点Q,Qにおける接地面圧である外側接地面圧P,内側接地面圧Pとして、それら接地面圧P,Pの差の絶対値(|P−P|)を、接地面状態量の一種である内外面圧差ΔPI/Oとして規定し、その内外面圧差ΔPI/Oによって、横転の蓋然性を判断するのである。
【0133】
ROM94には、車両速度vおよび車輪操舵角φ’と、それらから推定される内外面圧差ΔPI/Oである理論内外面圧差ΔPI/O とを関連付けるデータであって、車両モデルに基づいて作成されたマップデータが記憶されており、S33においては、そのマップデータに従って、取得された車両速度vおよび車輪操舵角φ’に基づいて、4つの車輪の各々についての車両の操作状態に応じた理論内外面圧差ΔPI/O が推定される。
【0134】
続くS34においては、接地面状態量取得部130によって、外部圧力検出器50による検出結果に基づき、4つの車輪の内外面圧差ΔPI/Oが取得される(図4参照)。次のS35において、横転の蓋然性が検知される。この検知は、走行異常状態検知部136によって行われ、いずれかの車輪について取得された内外面圧差ΔPI/Oが、理論内外面圧差ΔPI/O にマージンとしての許容圧ΔPを加えた値を超える場合に、横転の蓋然性が高い状態であると判断される。つまり、内外面圧差ΔPI/Oが大きい場合には、例えば車両が急旋回状態にあると考えることができ、横転の可能性が高いと推認されるのである。
【0135】
横転の可能性が高いと判断された場合は、続くS36において、横転警報が発せられる。異常状態報知処理部140から、インストルメントパネルに配備された報知装置122にその旨の信号が送られ、報知装置122は、所定の表示灯を点灯させ、所定の警告音を鳴らす。この警報は、運転者が横転の回避動作を行うための一助となる。S36を終了して、または、横転の可能性が高いと判断されなかった場合は、S29をスキップして、本処理ルーチンの1回の実行が終了する。
【0136】
上記内外面圧差は、設定された2つの点における接地面圧の差としている。これに代えて、例えば、図12(b)に示すように、外側領域Rの平均面圧と内側領域Rの平均面圧との差を、内外面圧差として上記検知処理を行うことも可能である。また、外側領域Rの全体にかかる荷重と、内側領域Rの全体にかかる荷重との差に基づいて、同様の検知処理を行うことも可能である。
【0137】
iv)高面圧領域依拠横すべり検知処理
本処理は、図13に示す高面圧領域依拠横すべり検知処理ルーチンが実行されて行われる処理であり、接地面において設定された接地面圧以上となる領域の幅方向の位置に基づいて、スピン等の過大横すべりの蓋然性の高い状態を検知し、それへの対応を行う処理である。本処理では、まず、S41において、操舵角センサ80によって検出されたステアリング装置114の操作量である操作角φが取得される。次のS42において、今回取得されたの操作角φと前回取得された操作角φとの差から、ステアリングホイールの回転角速度である操作速度ωが取得される。操作角φ,操作速度ωは、いずれもステアリング装置114の操作状態量、すなわちに車両の操作状態量であり、これらは、車両操作状態量取得処理部142によって取得される。
【0138】
次のS43においては、ステアリング操作が過度状態にあるか否かが、ステアリング操作判断部144によって判断される。具体的には、操作角φが、設定された閾角φより大きく、かつ、操作速度ωが、設定された閾速度ωより大きい(厳密には、切増し方向において大きい)場合に、ステアリング操作が過度状態にあると判断される。本処理では、ステアリング操作が過度状態にある場合にのみ、以下の検知処理が実行されるようにされている。
【0139】
ステアリング操作が過度状態にある場合、S44以下の処理が行われる。図6も用いて説明したように、過大横すべり状態に近づくにつれて、接地面における最高接地面圧Pmaxは高くなり、旋回外側方向に、最高面圧点Qmaxの位置もずれる。本ルーチンの処理は、この現象を利用して、過大横すべりの蓋然性を判断する。図14に、接地面の形状および幅方向における接地面圧の分布を示す。図14の下図に示すように、横すべり状態の程度が大きくなると、実線のような接地面圧分布を示す。二点差線は横すべりしていない状態の接地面圧分布であり、これと比較して解るように、接地面の左の領域において、圧力の高い領域が存在する。S44では、外部圧力検出器50の検出結果に基づいて、設定された閾圧Pを越える領域を高接地面圧領域Rとし、その高接地面圧領域Rが存在するが否かが判断される。言い換えれば、接地面状態量取得部130によって接地面状態量として取得された最高接地面圧Pmaxが所定の閾圧Pより高いか否かが判断されるのである。高接地面圧領域Rが存在しない場合は、本ルーチンを終了するが、存在する場合は、次のS45が実行される。
【0140】
S45においては、幅方向における高接地面圧領域Rの旋回内側方向の位置である高圧領域旋回内側位置QRHおよびその位置の幅方向中心からのシフト量ΔQRHが、接地面状態量取得部130によって接地面状態量として取得される。図14では右方向に旋回した状態を示しており、高接地面圧領域Rの最も右側の箇所が高圧領域旋回内側位置QRHとなり、その箇所の接地面の幅方向の中心からのシフト量が高圧領域シフト量ΔQRHとされる。続くS46において、取得されたシフト量ΔQRHが設定された閾シフト量ΔQRH0より大きい場合、つまり、図14においては、設定された位置よりも高接地面圧領域Rが旋回外側に位置する場合に、過大横すべりの蓋然性が高いと判断される。S44およびS46は、走行異常状態検知部136によって行われ、それらが組み合わされた本ルーチンの検知処理は、すなわち、接地面の最高面圧と面圧分布の幅方向における偏りの程度との両者に基づいて走行異常状態を判断する処理とされているのである。
【0141】
過大横すべりの蓋然性が検知された場合は、S47において過大横すべりへの対応処理が行われる。具体的には、まず、異常状態報知処理部140から報知装置122に信号が送られ、所定の表示灯が点灯させられ、所定の警告音が鳴らされる。そして、監視情報供給部138から、例えば、エンジン装置110およびトランスミッション装置116にその情報が供給される。この情報に基づき、エンジン装置110では、回転数が制限され、トランスミッション装置116では、ギヤチェンジが禁止される。S47を終了して、または、過大横すべりの可能性が高いと判断されなかった場合は、S47をスキップして、本処理ルーチンの1回の実行が終了する。
【0142】
v)ハンドル取られ検知処理
本処理は、図15に示すハンドル取られ検知処理ルーチンが実行されて行われる処理であり、車輪、詳しくは操舵車輪である2つの前輪の各々に発生する横力に基づいて、ハンドル取れら状態を検知し、それへの対応を行う処理である。なお、本ルーチンによる処理の説明は、適宜、図16を参照して行う。
【0143】
まず、S51において、車両操作状態量である車両速度vが取得され、次のS52において、操舵量としての車輪操舵角φ’が取得される。これらの取得処理は、先の総合走行異常状態検知処理におけるものと同様であるため、ここでの説明は省略する。続く、S53において、車両の操作状態によって定まるところの左右の前輪の理論横力F ,F が、車両速度v,車輪操舵角φ’に基づいて推定され、さらにそれらの和である理論横力和ΣFが求められる。ROM94には、車両速度vおよび車輪操舵角φ’と理論横力F,Fとを関連付けるマップデータが記憶されており、理論横力F ,F の推定の際には、そのマップデータが参照される。
【0144】
次のS54において、2つの前輪の各々の接地面圧分布が、接地面状態量として、接地面状態量取得部130によって取得される。詳しく言えば、図16(a)に示すように、接地面40には、幅方向に4つの領域R−2〜R(総称して、「領域R」と呼ぶことがある)が区分して設定されており、それぞれの領域Rごとの接地面圧PR−2〜PR2(総称して「接地面圧P」と呼ぶことがある)が、外部圧力検出器50の検出結果(図4参照)に基づいて取得される。なお、接地面圧Pは、その領域Rにかかる接地荷重Wをその領域Rの面積Sによって除したものである。取得された接地面圧Pは、例えば、図16(b)に表されるような分布を示す。
【0145】
次いで、S55において、取得された接地面圧Pの分布状態に基づいて、左右の前輪の各々のキャンバ角β,βが推定される。図16(c)に示すように、車両がわだち等のある悪路を走行する場合、路面の傾斜に応じて、車輪のキャンバ角βが変化する。先に述べたように、キャンバ角βの変化は接地面の状態の変化となって現れる。この現象を利用した推定を行うのである。推定は、車輪挙動関連状態量推定部134によって行われれる。ROM94には、接地面圧Pの分布状態とキャンバ角βとを関連付けるマップデータが記憶されており、そのマップデータを参照して、キャンバ角β,βが推定されるのである。
【0146】
次にS56において、左右各車輪の横力F,Fおよびそれらの合計である横力和ΣFが、推定された左右各前輪のキャンバ角β,βに基づいて行われる。図16(d)に概念的に示すように、キャンバ角βと車輪に発生する横力Fとは相関関係にあり、両者を関連付けるマップデータがROM94に記憶されている。横力F,Fの推定は、車輪挙動関連状態量推定部134によって行われれるのであるが、その際、そのマップデータが参照される。左右各車輪の横力F,Fの各々が推定された後、それらが合算されて横力和ΣFが算出される。
【0147】
続くS57において、ハンドル取られの状態が、走行異常状態検知部136によって検知される。具体的には、推定の結果得られた横力和ΣFと先に推定された理論横力和ΣFとの差分が、設定されている閾値ΔΣFを超えた場合に、ハンドルが取られる状態にあると判断される。なお、この閾値ΔΣFは、ステアリング装置114の摩擦力に応じた値とされている。
【0148】
ハンドル取られが検知された場合は、S58において、対応処理が行われる。具体的には、まず、異常状態報知処理部140から報知装置122に信号が送られ、所定の表示灯が点灯させられ、所定の警告音が鳴らされる。そして、監視情報供給部138から、ステアリング装置114にその情報が供給される。ステアリング装置114では、例えば、そのステアリング装置114がいわゆるパワーステアリング装置の場合には、上記横力和の差分ΔΣFに応じたカウンタ力が車輪に付与される。いわゆるプレロード制御である。なお、いわゆるステアバイワイヤと呼ばれる操作部転舵部分離型のステアリング装置の場合は、ステアリングホイールの操作とは別に、操舵車輪を修正転舵させることも可能である。S58を終了して、または、ハンドルが取られないと判断された場合は、S58をスキップして、本処理ルーチンの1回の実行が終了する。
【0149】
上記ハンドル取られの検知処理においては、車輪のキャンバ角βを推定した後、そのキャンバ角βに基づいて車輪に発生する横力Fを推定しているが、この態様に代え、接地面圧Pの分布状態から直接横力Fを推定することも可能である。その場合は、接地面圧Pの分布状態と横力Fとを関係付けるマップデータを記憶させておき、そのマップデータを参照すればよい。また、上記検知処理は、車両の旋回中においてもハンドルの取られを検知可能なものであるが、例えば、車両の直進状態においてのみハンドル取られを検知する処理態様で実施することができる。その場合、上記S51〜S53を省略し、上記理論横力和ΣFを0として、一連の処理を行えばよい。
【0150】
vi)タイヤ発生音依拠横すべり検知処理
本処理は、図17に示すタイヤ発生音依拠横すべり検知処理ルーチンが実行されて行われる処理であり、接地面における接地面圧の状態に加え、タイヤから発生する音に基づいて、スピン等の過大横すべりの蓋然性の高い状態を検知する処理である。本ルーチンによる処理では、まず、S61において、先の総合走行異常状態検知処理における場合と同様のプロセスによって、操舵量としての車輪操舵角φ’が取得される。続く、S62において、前後の旋回内輪(旋回中心に近い側の車輪)の各々の接地面圧P(接地荷重W/接地面積S)が、接地面状態量として取得される。なお、旋回内輪か否かの判断は、車輪操舵角φ’によってなされる。接地面圧Pの取得処理は、接地面状態量取得処理部130によってなされるが、前述したところの、トレッド部径方向変位検出器14の検出結果に基づく取得処理でもよく、また、外部圧力検出器50の検出結果に基づく取得処理であってもよい。
【0151】
続いて、S63において、タイヤ発生音Nの音圧NPが取得される。タイヤ発生音圧NPは、タイヤ発生音検出器76によって検出されたタイヤ発生音Nに基づいて、タイヤ発生音処理部146によって取得される。タイヤ発生音Nのうちタイヤと路面とがスリップして発生するいわゆるスキール音は、ある周波数域(例えば、500Hz〜1500Hz)の音圧が高いため、タイヤ発生音処理部146は、フィルタ処理を行って、その周波数域の音圧を得るようにされており、走行異常の検知にあたっては、当該周波数域の音圧が利用される。また、横すべりの際のスキール音は、旋回外輪(旋回中心から遠い側の車輪)において、大きく発生することから、前後の旋回外輪のそれぞれの音圧のみが取得される。
【0152】
次に、S64において、車輪操舵角φが設定された閾角φ’より大きいか否かが判定される。この判定は、ステアリング操作判断部144によって行われ、φがφ’より小さい場合は、ハンドルを大きく切っていないため過大横すべりが発生しないものとして、本ルーチンを終了し、大きい場合は、次のS5が実行される。S65においては、先に取得された2つの旋回内輪のいずれかの接地面圧Pが設定された閾圧Pより小さく、その状態が、設定された閾時間t以上継続しているか否かが判断される。過大横すべりが発生する蓋然性が高い場合は、旋回外輪側への荷重移動が生じ、旋回内輪の接地面圧が減少する。本判定は、その現象に基づく判定であり、接地面圧Pが閾圧Pより小さい状態が継続していない場合は、本ルーチンを終了し、継続している場合には、次のS66が実行される。S66では、先に取得された2つの旋回外輪のいずれかのタイヤ発生音圧NPが設定された閾音圧NPより大きく、その状態が、設定された閾時間t以上継続しているか否かが判断される。継続していない場合は、本ルーチンを終了し、継続している場合は、次のS67が実行される。なお、S65,S66の判定は、ともに走行異常状態検知部136によって行われ、それらの判定により、車両の過大横すべりの蓋然性の高い状態が検知されるのである。過大横すべリの蓋然性が高いと判断された場合、S67において、異常状態報知処理部140から報知装置122に信号が送られ、所定の表示灯が点灯させられ、所定の警告音が鳴らされる。以上、一連の処理を実行して、本処理ルーチンの1回の実行が終了する。
【0153】
車両の実際の走行においては、路面のちょっとした起伏等によっても接地面状態量が変化するため、走行異常状態でなくても、走行異常状態であると判断される可能性がある。いわゆるノイズ的な現象によって、正常な検知ができない場合があるのである。本処理では、所定状態の所定時間の継続を条件とする判断が行われており、そのようなノイズ的な現象による影響を受けにくく、検知精度が良好である。そこで、検知精度,推定精度を向上させるべく、所定時間の継続を条件とする判断手法を、本ルーチン以外の他のルーチンによる処理に採用することも可能である。
【0154】
vii)緊張度依拠横転検知処理
本処理は、図18に示す緊張度依拠横転検知処理ルーチンが実行されて行われる処理であり、運転者の緊張度が高いと判断された場合にのみ、横転の蓋然性が高い状態を検知し、その状態に対応する処理である。本処理では、まず、S71において、運転者の心拍数Hが、心拍数検出器82によって検出される。続くS72において、緊張度が推定される。この推定は、緊張度推定部150によって行われ、具体的には、検出された心拍数Hの平常心拍数Hに対する比が、設定されている緊張度判断係数k(例えば1.2といった値)を上回る場合に、運転者が緊張状態にあると判断する。平常心拍数Hは、車両を運転する個々人の値を予め登録して記憶しておき、運転者の選択に応じてその者の値が採用されるようにしてもよく、また、イグニッションスイッチがONされた場合の初期処理において心拍数検出器82によって検出された値とされるようにしてもよい。緊張状態でないと判断場合は、本ルーチンの実行は終了する。緊張状態であると判断された場合は、次のS73が実行される。
【0155】
S73においては、ステアリング操作状態量である操作速度ωが取得される。この取得処理は、前述の最高面圧位置依拠横すべり検知処理における処理と同様であるため、ここでの説明は省略する。続くS74において、取得された操作速度ωが、設定されている閾速度ωを超えているか否かが判断される。この判断は、ステアリング操作判断部144によって行われ、ωがωを超えていない場合は本ルーチンが終了し、超えている場合は、ステアリングホイールが急操作されたと判断し、S75以下が実行される。つまり、本処理では、運転者が緊張状態にあって、しかもステアリン操作が過度である場合に、横転の蓋然性の検知処理がなされるのである。
【0156】
S75においては、ステアリング操作の方向に基づいて、4つの車輪の各々がが、旋回内輪であるか旋回外輪であるかが特定される。続くS76において、旋回内輪として特定された前後2つの車輪の各々の接地面圧である旋回内輪接地面圧PINと、旋回外輪として特定された前後2つの車輪の各々の接地面圧である旋回外輪接地面圧POUTとが、接地面状態量として取得される。これら接地面圧PIN,POUTは、1つの接地面の全体における接地荷重Wをその接地面の全体の接地面積Sで除した値と等価なものである。それらの取得は、接地面状態量取得処理部130によってなされるが、前述したところの、トレッド部径方向変位検出器14の検出結果に基づくものであってもよく、外部圧力検出器50の検出結果に基づくものであってもよい。
【0157】
続くS77において、旋回内輪接地面圧PINと旋回外輪接地面圧POUTとの比較によって、横転の蓋然性の判断がなされる。具体的には、2つの旋回内輪,旋回外輪を、それぞれ前輪,後輪に分け、前輪の旋回内輪と旋回外輪とを比較し、後輪の旋回内輪と旋回外輪とを比較する。そして、前輪,後輪のいずれかにおいて、旋回内輪接地面圧PINの旋回外輪接地面圧POUTに対する比が、設定されている荷重移動判断係数kを下回る場合に、横転の可能性を無視できないと判断される。つまり、車両が旋回する場合における旋回外輪側への荷重移動が、どの程度であるかによって判断がなされるのである。横転の可能性を無視できると判断された場合は、本ルーチンは終了する。横転の可能性を無視できない場合には、次のS78が実行される。
【0158】
S78では、横Gセンサ84によって検出された車両横加速度Gが車両操作状態量取得処理部142に入手される。続くS79では、その検出された車両横加速度Gが、設定された閾加速度Gを超える場合に車両が横転する蓋然性が高いと判断される。上記S77とS79の判定は、走行異常状態検知部136によって行われ、それら2つの判定を経て、車両の走行異常状態が検知されるのである。横転の可能性がないと判断された場合は本ルーチンを終了し、横転の蓋然性が高いと判断された場合は、S80において、横転への対応処理がなされる。対応処理は、具体的には、まず、異常状態報知処理部140から報知装置122に信号が送られ、所定の表示灯が点灯させられ、所定の警告音が鳴らされる。そして、監視情報供給部138から、車両の姿勢制御を実行している車両搭載装置に、その情報が送られ、車両搭載装置においては、姿勢制御の実行における制御ゲインの値を情報に応じて高くする等の処理がなされる。また、例えば、サスペンション装置118において、旋回外輪側を硬くする、車高を低くするといった制御を行うことも、横転の抑制に有効である。以上の一連の処理を終了して、本処理ルーチンの1回の実行が終了する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態である接地面情報取得装置が備えるトレッド部径方向変位検出器の構成を示す図である。
【図2】上記トレッド部径方向変位検出器によって検出された車輪の回転に伴うトレッド部径方向変位の変化と、その変化に基づいて取得される接地面状態量との関係を模式的に示す図である。
【図3】本発明の実施形態である接地面情報取得装置が備える外部圧力検出器の構成を示す図である。
【図4】上記外部圧力検出器による検出結果を模式的に示す図である。
【図5】上記トレッド部径方向変位検出器を備える接地面状態量取得装置によって取得された接地面の状態であって、車輪の挙動に関するパラメータの値が種々異なる場合における状態を示す図である。
【図6】上記外部圧力検出器を備える接地面状態量取得装置によって取得される接地面の状態であって、車輪のスリップ角の異なる状態を示す。
【図7】本発明の実施形態である車両状態監視装置を搭載した車両の構成を模式的に示す図である。
【図8】本発明の実施形態である車両状態監視装置の機能部分について示す機能ブロック図である。
【図9】本発明の実施形態である車両状態監視装置によって実行される総合走行異常状態検知処理ルーチンのフローチャートである。
【図10】本発明の実施形態である車両状態監視装置によって実行される接地荷重等推定・スタンディングウェーブ検知処理ルーチンのフローチャートである。
【図11】本発明の実施形態である車両状態監視装置によって実行される内外面圧差依拠横転検知処理ルーチンのフローチャートである。
【図12】内外面圧差を取得するための基準を説明するための概念図である。
【図13】本発明の実施形態である車両状態監視装置によって実行される高面圧領域依拠横すべり検知処理ルーチンのフローチャートである。
【図14】高面圧領域依拠横すべり検知処理を説明するための概念図である。
【図15】本発明の実施形態である車両状態監視装置によって実行されるハンドル取られ検知処理ルーチンのフローチャートである。
【図16】ハンドル取られ検知処理を説明するための概念図である。
【図17】本発明の実施形態である車両状態監視装置によって実行されるタイヤ発生音依拠横すべり検知処理ルーチンのフローチャートである。
【図18】本発明の実施形態である車両状態監視装置によって実行される緊張度依拠横転検知処理ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
10:ホイール 12:タイヤ 14:トレッド部径方向変位検出器 16:トレッド部 20:超音波プローブ 40:接地面 50:外部圧力検出器 52:面圧センサ 58:圧電素子 70:車輪 72:基礎因子量検出器 74:車輪回転角度センサ 76:タイヤ発生音検出器 78:ステアリングホイール 80:操舵角センサ 82:心拍数検出器 84:横Gセンサ 86:タグチップ(タイヤ特性情報記憶媒体) 88:タイヤ空気圧センサ 90:電子制御ユニット(ECU) 110:エンジン装置 112:ブレーキ装置 114:ステアリング装置 116:トランスミッション装置 118:サスペンション装置 122:報知装置
130:接地面情報取得処理部 132:車両状態監視処理部 134:車輪挙動関連状態量推定部 136:走行異常状態検知部 138:監視情報供給部 140:異常時様態報知処理部 142:車両操作状態量取得処理部 144:ステアリング操作判断部 146:タイヤ発生音処理部 148:タイヤ特性情報読取部 150:緊張度推定部 152:タイヤ空気圧処理部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a device for monitoring a state of a vehicle such as a running abnormality of a vehicle based on tire contact surface information, and also relates to a device used for acquiring information of a tire contact surface.
[0002]
[Prior art]
The information from the underbody of the vehicle is effective information for grasping the running state of the vehicle. Until now, as a technique for acquiring information from undercarriage of a vehicle and controlling traveling of the vehicle based on the information, there is a technique described in the following Patent Document, for example.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application No. 10-329682
[Patent Document 2]
Japanese Patent Application No. 11-78593
[Patent Document 3]
Japanese Patent Application No. 5-332889
[0004]
Problems to be Solved by the Invention, Means for Solving Problems, and Effects
The technology described in the above-mentioned patent document is to detect a change in wheel load and distortion of a shock absorber using a load sensor and a strain gauge provided in a suspension device, and to detect a squeal noise generated from a tire. It is. In those techniques, the traveling of the vehicle is controlled based on the detection results. However, according to those techniques, for example, there is a problem that an abnormal running state of a vehicle cannot be detected until the behavior of the vehicle has changed to some extent, or that the detection accuracy cannot be sufficiently satisfied. ing.
[0005]
Therefore, based on an idea different from the conventional technology, the present invention efficiently monitors the state of the vehicle and efficiently converts tire contact surface information that is useful information for monitoring the state of the vehicle. The task was to obtain According to the present invention, a vehicle state monitoring device, a contact surface state quantity acquisition device, and the like of the following aspects can be obtained. As in the case of the claims, each aspect is divided into sections, each section is numbered, and the number of another section is cited as necessary. This is for the purpose of facilitating the understanding of the present invention and should not be construed as limiting the technical features and combinations thereof described in the present specification to those described in the following sections. . In addition, when a plurality of items are described in one section, the plurality of items need not always be adopted together. It is also possible to select and adopt only some items.
[0006]
In the following items, (1) corresponds to the claim, (3) to claim 2, (5) to claim 3, (6) to claim 4, ( (7) Claim 5; (8) Claim 6; (9) Claim 7; (10) Claim 8; (11) Claim 9; (13) is Claim 10, (14) is Claim 11, (16) is Claim 12, (17) is Claim 13, (18) is Claim 14, (19) is Claim 15, (20) is Claim 16, (22) is Claim 17, (25) is Claim 18, (27) is Claim 19, Claim 29 corresponds to claim 20, claim 30 corresponds to claim 21, claim 35 corresponds to claim 22, and claim 38 corresponds to claim 23. Also, the term (51) corresponds to claim 24.
[0007]
(1) a contact surface state quantity acquisition unit that acquires a contact surface state quantity that is a state quantity indicating a state of the contact surface on a contact surface that is in contact with the road surface of the tire;
A vehicle state monitoring processing unit that performs a vehicle state monitoring process based on the acquired ground contact surface state quantity;
A vehicle condition monitoring device comprising:
[0008]
The vehicle condition monitoring device of the present invention is a device that monitors the running condition of the vehicle based on information on the ground contact surface where the tire actually contacts the road surface. The vehicle travels by driving, braking, steering, and the like of wheels, and the vehicle receives various forces from the road surface during traveling. Since the tire contact surface is a contact point between the vehicle and the road surface, information on the contact surface accurately and quickly reflects the behavior of the vehicle. Therefore, according to the monitoring device of the present invention, it is possible to efficiently monitor the behavior of the vehicle.
[0009]
(2) The ground plane state quantity acquisition unit determines, as the ground plane state quantity, a shape specifying amount capable of specifying the shape of the ground plane, an area of the ground plane, and a load or surface pressure applied to the ground plane. And (c) acquiring at least one selected from a load distribution or a surface pressure distribution on the ground contact surface.
[0010]
In the monitoring device of the present invention, the ground surface state quantity serving as a basis for monitoring is not particularly limited, but the above-mentioned state quantities are particularly effective as parameters representing the running state of the vehicle. As will be described in detail later, for example, when a vehicle is turning, a lateral force is generated on the wheels, and the shape and area of the contact surface, the load applied to the contact surface, and the state of the contact surface pressure according to the magnitude of the lateral force Etc. change. Also, when the wheels are inclined with respect to the road surface, the above-described shape and the like change according to the camber angle of the wheels. Further, when the vehicle is receiving the lateral G due to turning or the like, a load transfer phenomenon occurs between the inner wheel and the outer wheel, and the above-described shape and the like differ depending on the size of the lateral G to be received. According to the mode described in this section, it is possible to monitor the state of the vehicle based on such a change or difference of the parameter.
[0011]
The specified amount of the shape of the ground plane includes at least one of the length of the ground plane or a part thereof and the width of the ground plane or a part thereof. The length of the contact surface is the length in the direction perpendicular to the rotation axis of the wheel (the circumferential length), and the width of the contact surface is the length in the direction parallel to the rotation axis. In addition, the shape specification amount specifies a shape such as a length of a diagonal line, a ratio of a length and a width of a contact surface, a rate of change of a contact surface length with respect to a position in a width direction, a position of a center of gravity on a figure of the contact surface. Various parameters that can be included. The contact pressure on the contact surface includes an average contact pressure, a maximum contact pressure, and the like, and the contact pressure distribution includes various parameters indicating a relationship between the position on the contact surface and the contact pressure received at the position. This includes, for example, a position where the highest surface pressure is applied, and a surface pressure difference between a plurality of predetermined positions. The above-listed parameters may be values indicating the instantaneous contact state of the ground itself, or values indicating temporal change of the contact surface state. That is, the change amount may be a change amount related to the shape, area, load, surface pressure, or the like of the ground contact surface, or may be a change speed. For example, values such as the amount of increase or decrease in the contact surface pressure and the increase or decrease speed of the contact area can also be the contact state state quantity in this section.
[0012]
(3) The vehicle condition monitoring processing unit includes a traveling abnormal condition detecting unit that detects a traveling abnormal condition, which is an abnormal condition of the traveling of the vehicle, based on the acquired ground contact surface condition quantity. Or the vehicle condition monitoring device according to the above mode (2).
[0013]
The mode described in this section detects a traveling abnormal state of the vehicle based on the acquired information on the ground contact surface. As described above, since the information on the ground contact surface accurately and promptly reflects the behavior of the vehicle, according to this aspect, it is possible to detect an abnormal traveling state early.
[0014]
(4) The traveling abnormal state detecting unit detects the traveling abnormal state as a rollover of the vehicle, an excessive side slip which is an excessive side slip of the vehicle, a steering wheel being taken off, a wheel derailment, a standing wave phenomenon, and a probability of any of them. The vehicle condition monitoring device according to the mode (3), wherein at least one selected from a high condition is detected.
[0015]
The traveling abnormal state that can be detected by the traveling abnormal state detection unit is not particularly limited. However, those exemplified in this section can be appropriately detected from information on the ground contact surface of the tire, and these abnormal states can be detected by the vehicle traveling. According to the mode described in this section, a practical monitoring device is realized because the monitoring device is a general monitoring device that occurs at a certain time. In addition, the excessive side slip referred to here does not mean, for example, a side slip that occurs at the time of normal turning, etc., and a state in which the tire does not grip the road surface, flatly speaking, the vehicle slips in the lateral direction. Means the state of being. Specifically, there are spins, drift-outs, or a state in which the front and rear wheels are largely skidding.
[0016]
(5) The traveling abnormal state detection unit performs the traveling based on at least one of a maximum surface pressure of the contact surface and a degree of deviation in a width direction of the contact pressure distribution as the acquired contact surface state amount. The vehicle state monitoring device according to the above mode (3) or (4), which detects an excessive side slip of the vehicle as an abnormal state or a state in which the vehicle is highly probable.
[0017]
As will be described in detail later, for example, when a large lateral force or cornering force is generated on the wheel during a sharp turn or the like, the center point of the contact load moves on the contact surface in a direction outside the turn, and the surface pressure distribution on the contact surface turns. Bias toward the outside. As the lateral force or the like increases, the maximum surface pressure also increases, and the degree of deviation of the surface pressure distribution in the tire width direction also increases. The mode described in this section is to detect a spin state or the like by using such a change in the state of the contact surface. This aspect is preferably an aspect in which detection is performed based on both the maximum surface pressure and the degree of deviation of the surface pressure distribution.Specifically, for example, the maximum surface pressure exceeds a set threshold pressure. When the location where the maximum surface pressure is reached is outside the center of the tire beyond the threshold position set in the width direction of the tire and is located on the outer side of the tire, a state in which the possibility that an excessive side slip occurs is high is detected. Can be. In a similar manner, when the maximum surface pressure exceeds the set threshold pressure and the range of the contact surface exceeding the threshold pressure is located outside the turning beyond the set position in the width direction, the possibility of excessive skidding is increased. Is determined to be high.
[0018]
(6) The abnormal traveling state detection unit detects a standing wave phenomenon as the abnormal traveling state or a state of high probability thereof based on the length of the ground contact surface as the acquired contact state state quantity. The vehicle condition monitoring device according to the above mode (3) or (4).
[0019]
When the standing wave phenomenon occurs, the tread surface of the tire is wavy, and the length of the ground contact surface in the circumferential direction of the wheel becomes longer. The mode described in this section is a mode in which the state is detected. Specifically, the embodiment can be implemented in such a manner that it is determined that the standing wave phenomenon has occurred when the acquired circumferential length of the contact surface exceeds a set threshold length.
[0020]
(7) The traveling abnormal state detection unit detects the acquired contact surface state quantity and a theoretical contact surface state quantity that is the theoretical contact surface state quantity estimated based on a state in which the vehicle is operated. The vehicle state monitoring device according to the above mode (3) or (4), wherein the abnormal traveling state is detected based on the relationship of (1).
[0021]
For example, when a certain vehicle is in a certain operation state, a theoretical state of the ground contact surface can be estimated from a theoretical traveling model of the vehicle. The mode described in this section detects a traveling abnormal state of the vehicle, for example, by comparing the estimated state of the contact surface with the actually acquired state of the contact surface. More specifically, it is also possible to detect a traveling abnormal state based on a difference between a theoretical state of the ground plane and a state of the actual ground plane in the current vehicle operation state, and also in a virtual limit state. An abnormal traveling state of the vehicle can be detected by comparing the theoretical state of the ground plane with the state of the actual ground plane. By estimating the theoretical ground contact state quantity in accordance with the vehicle model of each individual vehicle, it is possible to detect a traveling abnormal state that is suitable for that vehicle, that is, an actual running abnormality, and a practical monitoring device is realized.
[0022]
The state in which the vehicle is operated, that is, the vehicle operation state does not only mean the operation state of operation members such as an accelerator pedal, a brake pedal, and a steering wheel, but is operated by operating these operation members. It also means the running state of the vehicle in the case where it is performed. More specifically, when the state quantity indicating the vehicle operation state is defined as a vehicle operation state quantity, the vehicle operation state quantity includes an accelerator pedal depression amount, a steering wheel rotation amount (a steering wheel operation angle). : Steering angle in a narrow sense), the vehicle speed, and the angle at which wheels are actually turned off (wheel steering angle: steering angle in a broad sense), and the like.
[0023]
(8) The relationship between the area of the contact surface as the acquired contact surface state quantity and the theoretical contact area which is the area of the contact surface estimated as the theoretical contact surface state quantity, The vehicle condition monitoring device according to the above mode (7), wherein the vehicle abnormality monitoring device detects a derailment or a highly probable condition as the traveling abnormal condition based on the condition.
[0024]
The area of the ground contact surface changes according to the operation state of the vehicle. In a normal running state, the actual contact area of the tire is a theoretical contact area or a contact area close to the theoretical contact area. In the aspect described in this section, for example, if the actual contact area of a tire is reduced to a ratio set to a theoretical contact area or less, the wheels on which the tire is mounted sufficiently cover the road surface. This includes a mode in which it is detected that the vehicle is not being caught, that is, the vehicle is in a state of derailing or a state of high probability of being out.
[0025]
(9) A relationship between the ground contact surface area as the acquired ground contact surface information amount and the theoretical ground contact surface area as the theoretical contact surface state amount estimated as the theoretical ground contact surface state amount. (7) The vehicle condition monitoring device according to the above (7), which detects a rollover of the vehicle or a highly probable state of the vehicle as the traveling abnormal condition based on the speed of decrease of the contact area.
[0026]
For example, when an excessive steering operation such as a sharp turn is performed, the vehicle may roll over. When the vehicle rolls over during turning, the turning inner wheel of the vehicle rises, so that the contact area of the inner ring becomes abnormally small compared to the theoretical contact area. The mode described in this section detects the rollover of the vehicle or the possibility of the rollover based on this phenomenon. Specifically, the aspect described in this section is, for example, one condition that the contact area of the inner ring is smaller than a set ratio with respect to the theoretical contact area, and further, under the condition, the area of the contact surface is When the decrease speed exceeds a set threshold value, it can be determined that rapid steering operation is being performed, and the vehicle is determined to be highly likely to roll over.
[0027]
(10) The traveling abnormal state detection unit may determine, as the acquired contact surface information amount, a portion of the contact surface determined from the center in the width direction of the contact surface and a portion determined toward the vehicle inside. Based on the relationship between the inner and outer surface pressure difference that is the surface pressure difference and the theoretical inner and outer surface pressure difference that is the theoretical inner and outer surface pressure difference estimated as the theoretical ground contact surface state quantity, the vehicle rollover as the vehicle state or its The vehicle condition monitoring device according to the above mode (7), which detects a highly probable condition.
[0028]
As described above, when the vehicle turns, a lateral force is generated on the wheels, and the contact pressure on the outside of the turn with respect to the center of the tire becomes higher than the contact pressure on the inside of the turn. For example, if two portions separated in the width direction with the center of the tire therebetween are set, the theoretical surface pressure difference between the two portions can be estimated according to the operation state of the vehicle according to the vehicle model. . By comparing the theoretical surface pressure difference with the actual surface pressure difference acquired by the two parts, the actual running state can be grasped. The aspect described in this section is, for example, the internal-external surface pressure difference, specifically, a value obtained by subtracting the surface pressure at the position inside the turn from the surface pressure at the position outside the turn of the ground contact surface, the corresponding theoretical internal-external surface pressure difference When the value becomes larger than the value obtained by adding the set margin, a mode in which a large lateral force is generated and it is estimated that there is a possibility of rollover can be adopted. In this section, each of the two portions to be set may be a point, or may be a wide area to some extent.
[0029]
(11) The vehicle state monitoring processing unit includes a wheel behavior-related state quantity estimating unit that estimates a wheel behavior-related state quantity that is a state quantity related to the behavior of the wheel based on the acquired contact surface state quantity ( The vehicle condition monitoring device according to the above mode (1) or (2).
[0030]
The mode described in this section is a mode in which parameters effective for grasping the behavior of the vehicle are estimated from the ground contact surface information. If the information relating to the wheel behavior can be acquired, the state of the vehicle can be estimated based on the information, and can be used for the traveling control of the vehicle.
[0031]
(12) The wheel behavior-related state quantity estimating unit calculates, as the wheel behavior-related state quantity, a coefficient of friction between a road surface and a tire, a slip angle of a wheel, a camber angle of a wheel, a lateral force generated on a wheel, or a cornering force. The vehicle condition monitoring device according to the mode (11), wherein at least one device selected from the following is estimated.
[0032]
The estimated wheel behavior related quantity is not particularly limited, but the ones listed in this section are greatly related to the behavior of the vehicle and are particularly effective information. For example, using a tire testing machine or the like, in advance, in the case of various lateral forces, camber angles, and the like, the contact surface state such as what contact surface shape and contact pressure distribution is to be investigated, If the survey results are held in the form of map data (for example, data including association data between parameters, etc., which is a specific mode as a vehicle model storage means related to the behavior of the related wheels), the Based on the acquired data, the current lateral force, camber angle, and the like of the wheel can be easily estimated from the acquired actual contact surface state. In this specification, the camber angle refers to a camber angle to the ground, that is, a camber angle with respect to a road surface.
[0033]
(13) The wheel behavior-related state quantity estimating unit estimates a load applied to the ground contact surface based on an area of the ground contact surface as the acquired ground surface state amount and a tire air pressure, and Estimating a cornering force generated on a wheel as the wheel behavior-related state quantity based on a shape specifying amount capable of specifying the shape of the ground contact surface as the acquired contact state state quantity, and (11) or (12), wherein a friction coefficient between the road surface and the tire as the wheel behavior-related state quantity is estimated based on the determined load on the ground contact surface and the estimated cornering force. The vehicle condition monitoring device according to claim 1.
[0034]
The mode described in this section is a specific mode for acquiring wheel behavior-related information. By simply detecting the contact area of the tire and the air pressure of the tire during traveling, the contact load applied to the wheel on which the tire is mounted can be easily estimated. Further, as described above, the cornering force is estimated according to the vehicle model, and the road surface μ can be easily estimated from the wheel load and the cornering force. Plainly speaking, this is an embodiment of a new and simple monitoring device that estimates the friction coefficient based on the shape of the ground contact surface of the tire. It should be noted that, as a modification of the present embodiment, the present invention can be implemented in a mode in which only processing for estimating the load is performed, or in a mode in which the cornering force is estimated. Note that, instead of estimating the cornering force, a mode in which the lateral force is estimated may be changed.
[0035]
(14) The traveling abnormal state in which the vehicle state monitoring processing unit detects a traveling abnormal state that is an abnormal state of the vehicle traveling based on the wheel behavior related state quantity estimated by the wheel behavior related state quantity estimating unit. The vehicle condition monitoring device according to the above mode (11) or (12), further comprising a detection unit.
[0036]
The aspect described in this section is different from the above-described aspect in which the traveling abnormality is directly detected from the ground contact surface state quantity, and estimates a parameter relating to wheel behavior from the ground contact surface state, and based on the estimated parameter, the vehicle This is a mode of detecting a traveling abnormal state of the vehicle.
[0037]
(15) The traveling abnormal state detection unit is selected from at least one of a rollover of the vehicle, an excessive side slip of the vehicle, a steering wheel being taken off, a wheel derailment, a standing wave phenomenon, and a state in which any of these is high as the abnormal state. The vehicle condition monitoring device according to the above mode (14), wherein one is detected.
[0038]
Since this section has the same content as the above-mentioned section, detailed description thereof will be omitted.However, since these abnormal states are general ones that occur during vehicle traveling, according to the mode described in this section, Thus, a practical monitoring device can be realized.
[0039]
(16) The wheel behavior-related state quantity estimating section estimates the wheel slip angle as the wheel behavior-related state quantity, and the traveling abnormal state detecting section detects the estimated slip angle and the maximum lateral force. (14) or (15), based on the relationship with the maximum slip angle, which is the theoretical slip angle that can be obtained, detects an excessive side slip of the vehicle as the vehicle state or a state in which the vehicle is highly probable. The vehicle condition monitoring device according to the paragraph.
[0040]
The wheel slip angle is a parameter that appropriately represents the amount of sideslip of the vehicle. Further, the maximum slip angle is a value that is generally determined by the characteristics of the tire. Therefore, based on the relationship between the slip angle and the maximum slip angle, it is possible to accurately determine the limit at which the tire grips the road surface. The aspect described in this section, for example, when the estimated slip angle is larger than the maximum slip angle from the ground contact surface state, it is assumed that the possibility of falling into an excessive skid state such as a spin state is extremely high, and the excessive skid is assumed. Can be detected, and when the slip angle becomes smaller than the maximum slip angle by a set angle, it is also possible to detect that the possibility of occurrence of excessive side slip is high. .
[0041]
(17) The abnormal running state detection unit calculates the estimated wheel behavior-related state quantity and the theoretical wheel behavior-related state quantity that is the theoretical wheel behavior-related state quantity estimated based on the state in which the vehicle is operated. The vehicle state monitoring device according to the above mode (14) or (15), wherein the abnormal state is detected based on a relationship with a state quantity.
[0042]
Similar to the above-described theoretical ground surface state estimation, for example, when a certain vehicle is in an operation state, parameters related to the theoretical wheel behavior are estimated from a theoretical running model of the vehicle. It is possible. The mode described in this section, for example, by comparing the estimated theoretical parameters and parameters related to the current behavior of the wheels estimated from the actually acquired ground contact surface state, etc. This is for detecting a traveling abnormal state. The state in which the vehicle is operated, that is, the vehicle operation state is the same as that described above, and the description is omitted here.
[0043]
(18) The wheel behavior-related state quantity estimating section estimates the lateral force generated on the wheel as the wheel behavior-related state quantity, and the traveling abnormal state detecting section estimates the lateral force as the theoretical wheel behavior-related state quantity. Based on the relationship between the calculated theoretical lateral force and the lateral force estimated by the wheel behavior-related state quantity estimating unit, a state in which the steering wheel is taken as the traveling abnormal state or a state of high probability thereof is detected. The vehicle condition monitoring device according to a certain mode (17).
[0044]
For example, when the vehicle is traveling straight, both the left and right wheels generate little lateral force. However, when one of the steered wheels is affected by the ups and downs of a road surface such as a rut, a large lateral force is generated on one of the steered wheels, and the steering wheel is taken. Even when the vehicle is not on a bad road, even when the vehicle receives a strong crosswind, the wheels may be in a state of generating a lateral force and the steering wheel may be taken. The aspect described in this section compares the theoretical lateral force in the current vehicle operation state with the lateral force estimated from the state of the contact surface of the tire, for example, to determine the relationship in which the difference is set. This is a mode in which it is detected that the handle is taken when it exceeds the limit. More specifically, for example, when the vehicle is traveling straight, since the total theoretical lateral force of the left and right wheels is 0, the total lateral force of the left and right wheels estimated from the contact surface state in the straight traveling state Can be implemented in such a manner as to detect that the steering wheel is taken when the value exceeds a set threshold value. In addition, during turning, it is possible to estimate the total value of the theoretical lateral forces generated on the left and right wheels at the vehicle speed, the steering angle, etc. according to the vehicle model. When the total value of the lateral force estimated from the ground contact surface state for each of the left and right wheels exceeds a certain threshold value with respect to the total value of the theoretical lateral force, it may be implemented in a mode of detecting that the steering wheel is taken. It is possible. Furthermore, if steering is detected, steering can be automatically assisted, such as by performing preload control of the power steering device based on the difference between the theoretical lateral force and the estimated lateral force. It is. When the wheels are affected by the undulation of the road surface, the camber angles of the wheels change. Therefore, it can be considered that the lateral force changes when the camber angle changes. A correlation is established between the camber angle and the lateral force. Therefore, when detecting that the steering wheel is taken, it is also possible to estimate the camber angle from the state of the ground contact surface, estimate the lateral force based on the estimated camber angle, and detect the steering wheel being taken.
[0045]
(19) The vehicle condition monitoring device includes a tire sound detector that detects a tire sound that is a sound generated from the tire, and the traveling abnormal state detector is further detected by the tire sound detector. (3), (4), (7), (14), and (4), based on the generated tire noise, detects an excessive side slip of the vehicle as the traveling abnormal state or a state of high probability of the slip. (15) The vehicle condition monitoring device according to any one of (17) and (17).
[0046]
The tire sound is not the above-described tire contact surface state quantity, but can be an effective parameter representing the tire contact state. When the tire generated sound is loud (for example, when the sound pressure of the tire generated sound is high), it can be estimated that the vehicle is in a so-called slip state. Further, since the so-called squeal sound is a sound that sharply reflects the slip between the tire and the road surface, the slip state can be determined based on the squeal sound. The aspect described in this section detects not only the state of the ground contact surface of the tire described above, but also detects an excessive sideslip of the vehicle based on the state of the sound generated by the tire. Becomes possible. Specifically, for example, when the contact pressure of the tire of the turning inner wheel becomes smaller than a certain threshold value, it is determined that the vehicle is in a sharp turning state, and under that condition, the sound pressure of the squeal sound is set. When the threshold value is exceeded, it is possible to implement the mode in which it is detected that the vehicle is likely to spin or the like.
[0047]
(20) A steering operation determination in which the wheel state monitoring device determines whether or not the operation of the steering device is in an excessive state based on at least a steering operation state amount which is a state amount indicating the operation state of the steering device. (3) to (10), wherein the abnormal traveling state detection unit detects the abnormal traveling state when the steering operation determining unit determines that the steering operation is in an excessive state. The vehicle condition monitoring device according to any one of items (14) to (19).
[0048]
The excessive state referred to in this section is a concept including both a state where the steering operation is excessively large and a state where the steering operation is excessively fast. The abnormal running state of the vehicle is likely to occur when the steering wheel is turned sharply or when the steering wheel is quickly turned. In the mode described in this section, a traveling abnormality is detected in relation to an excessive state of the steering operation, so that a traveling abnormal state caused by the steering operation can be efficiently detected. Note that the abnormal traveling state also depends on the speed of the vehicle. For example, rollover, excessive skidding, and the like are likely to occur when the speed of the vehicle is high. Therefore, the mode described in this section is based on not only the steering operation state but also the speed of the vehicle, and the detection of the abnormal traveling state is performed when the vehicle speed is high and the steering operation is excessive. Can be carried out.
[0049]
(21) The steering operation determining section determines whether or not the steering operation is in an excessive state based on at least one of a steering amount and a steering speed as the steering operation state amount. The vehicle condition monitoring described in the above.
[0050]
The steering operation state quantity is not particularly limited, but the parameters listed in this section are parameters suitable for judging an excessive state. In addition, the steering amount can employ not only the operation amount of the operation member such as the operation angle of the steering wheel, but also the steering angle of the steered wheel. Similarly, the steering speed is not limited to the operation speed of the operation member. Alternatively, the steering angular velocity of the steered wheels may be employed.
[0051]
(22) The vehicle state monitoring device includes an abnormal state notifying section that notifies the driver of an abnormal state detected by the traveling abnormal state detecting section, (3) to (10), and (14) to (14). (21) The vehicle condition monitoring device according to any one of the above (21).
[0052]
According to the aspect described in this section, it is possible to notify the driver of the traveling abnormality of the vehicle. In addition, if the vehicle can be notified in a highly probable state such as rollover or excessive skidding, the driving vehicle itself can stabilize the behavior of the vehicle. The notification means is not particularly limited as long as it appeals to the five senses of the driver, and is not particularly limited. For example, a warning buzzer, an audible notification method such as a sound, a light of an instrument panel, etc. And a visual notification method can be adopted.
[0053]
(23) The vehicle state monitoring processing section performs the vehicle state monitoring processing based on tire characteristic information that is a characteristic of the tire determined depending on the tire. (1) to (22). The vehicle condition monitoring device according to any one of the above.
[0054]
The state of the ground contact surface, the behavior of the wheels, and the like differ depending on the mounted tire, and the limit at which the vehicle falls into a running abnormality also differs depending on the tire. The state of the contact surface differs depending on, for example, geometrical factors such as tire diameter, tread width, and tread pattern, and material and structural factors such as whether the tire is a bias tire or a radial tire. In the aspect described in this section, accurate monitoring is possible because the monitoring processing is performed according to the characteristics of the tires. The above-described maximum slip angle and the like can also be considered as a kind of tire characteristic information. Further, as will be described in detail later, when map data is used in the process of acquiring the contact surface state amount and the process of estimating the vehicle behavior related state amount, the map data can also be considered as a kind of tire characteristic information.
[0055]
(24) The vehicle condition monitoring device further includes a tire characteristic information reading unit that reads the information from a storage medium that is provided integrally with the tire and stores the tire characteristic information by wireless means, and reads the tire characteristic information. The vehicle condition monitoring device according to the mode (23), wherein the vehicle condition monitoring process is performed based on the tire characteristic information read by the unit.
[0056]
The tire characteristic information may be, for example, stored in a storage medium inside a computer of an electronic control unit provided in the vehicle, but as described in this section, the tire itself has a storage medium, and the storage medium If means for storing its own characteristic information and reading out the stored information is provided, it is possible to acquire the characteristic information of the tire every time the tire is mounted by replacing the tire, etc. A monitoring device with excellent performance is realized. For the storage medium described in this section, for example, a wireless tag chip (RFID tag) can be used. The wireless tag is an IC chip having a communication function, and an information transmission method of an electromagnetic induction method, a microwave method, or the like can be used. When a wireless tag is used, an appropriate reading unit may be used according to the transmission method.
[0057]
(25) The vehicle state monitoring device includes a tension estimating unit that estimates a driver's tension, and the vehicle state monitoring processing unit monitors the vehicle state based on the estimated tension. The vehicle condition monitoring apparatus according to any one of the above modes (1) to (24).
[0058]
When the driver's tension is high, smooth operation of the vehicle is not possible, and the vehicle is likely to be in an abnormal running state. In particular, when the steering operation is performed rapidly and the possibility of spin and rollover becomes high, there is a case where an appropriate avoidance operation cannot be performed. Therefore, if the monitoring process according to the tension state is performed as in the mode described in this section, the running state of the vehicle can be stabilized even when the driver is in a tension state. The mode described in this section includes, for example, a mode in which the traveling control is performed by increasing the gain in accordance with the degree of the tension, and a monitoring process (for example, the traveling process) only when the tension exceeds a set threshold. (Abnormal state detection processing). The specific means for detecting the driver's tension is not particularly limited, but can be estimated based on, for example, the heart rate described below, the amount of sweat, the body temperature, and the like.
[0059]
(26) The item (25), wherein the tension estimation unit includes a heart rate detector that detects a driver's heart rate, and estimates the tension based on the detected heart rate. Vehicle condition monitoring device.
[0060]
Since the heart rate is a suitable parameter indicating the degree of tension, it is possible to easily estimate the driver's degree of tension based on the heart rate as in the embodiment described in this section. The heart rate detector may be attached to a part of the driver's body such as an earlobe or the like to measure a heartbeat or the like. The heart rate detector may be provided at a part such as a steering wheel which the driver always contacts, and contacts there. A pulse or the like may be measured at a part of the driver's body.
[0061]
(27) A control unit that controls the monitoring information, which is information relating to at least one of the acquired ground contact surface state quantity and the result obtained by the monitoring processing, using the monitoring information. The vehicle condition monitoring device according to any one of the above modes (1) to (26), including a monitoring information supply unit that supplies the monitoring information to a vehicle-mounted device having:
[0062]
The mode described in this section is a mode in which information on the ground contact surface of the tire, information on the behavior of the wheels estimated based on the information, the running state of the vehicle, and the like can be used for, for example, running control of the vehicle. . Accurate cruise control and quick cruise control can be performed in response to changes in the state of the vehicle.
[0063]
(28) The monitoring information supply unit supplies the monitoring information to at least one selected from a vehicle driving force generation device, a brake device, a steering device, a suspension device, and a transmission device as the vehicle-mounted device. The vehicle condition monitoring device according to the above mode (27).
[0064]
The on-board equipment that uses the ground contact information and the result information of the monitoring process is not particularly limited. However, if such information is used in the equipment listed in this section, effective traveling control can be performed. It becomes. It can be used for various driving controls by supplying it to various on-vehicle devices.Specifically, for example, the steering wheel is likely to be taken to limit the output of the engine when the vehicle is likely to overslip. The control can be such as performing a counter-like steering operation in the event of a collision, hardening the suspension of the turning outer wheel when there is a high possibility of rollover, and applying the brakes early if any of the wheels comes off. is there.
[0065]
(29) The contact surface state quantity acquisition unit includes:
A basic factor amount detector for detecting a basic factor amount which is a physical quantity related to a tread portion of a tire and is a basic factor for obtaining the ground contact surface state quantity, and a basic factor detected by the basic factor quantity detector The vehicle state monitoring device according to any one of (1) to (28), further including a contact surface state quantity acquisition device that acquires the contact surface state amount based on the quantity.
[0066]
For example, when trying to detect the shape of the ground contact surface, it is often difficult to detect it directly. The mode described in this section is a mode in which the value of a parameter relating to the tread portion, which is relatively easy to detect, is detected, and the ground contact surface information is acquired based on the parameter value.
[0067]
(30) The basic factor amount detector includes a tread portion radial displacement detector that detects a radial displacement of a tread portion of a tire as the basic factor amount, and the tread surface state obtaining device includes a tread thereof. The vehicle state monitoring device according to (29), wherein the ground contact surface state quantity is acquired based on the displacement detected by a radial displacement detector.
[0068]
The mode described in this section detects a radial displacement of the tread portion as a parameter relating to the tread portion. If the tire is not grounded, its tread has a cylindrical shape. That is, the distance from the center of the wheel to an arbitrary point in the tread portion is a fixed distance irrespective of the circumferential position. However, when the tire comes into contact with the ground, the tire is deformed, and the distance from the center is smaller in the portion of the ground contact surface than in the portion included in the non-ground contact surface. In the aspect described in this section, utilizing that fact, for example, the distance from the wheel center of a certain place of the tread portion is detected, and based on the distance, whether the place is a place corresponding to the ground contact surface This includes an aspect of detecting whether or not the ground contact information is obtained, and acquiring the ground contact surface information based on the detection result. By detecting the radial displacement of the tread portion, it is possible to detect which area is in contact with the tread portion, and it is possible to acquire the width of the tread, the length of the tread, the shape of the tread, and the like.
[0069]
(31) A tread inner surface position measuring device, wherein the tread portion radial displacement detector is provided on an outer peripheral portion of a rim of a wheel to which a tire is attached, and measures each radial position of an inner surface of the tread portion. A vehicle condition monitoring device according to a certain mode (30).
[0070]
The mode described in this section is a mode in which the distance between the inner surface of the tread portion and the outer periphery of the rim is measured, and the measured value is simulated as the radial displacement of the tread portion. According to the aspect described in this section, since the radial displacement of the tread portion can be detected inside the tire, the detector can be provided outside the wheel.
[0071]
(32) The tread inner surface position measuring device irradiates a measurement wave such as an electromagnetic wave, an ultrasonic wave, or a sound wave to one or more predetermined portions of the inner surface, and uses reflected waves from the predetermined one or more portions. The vehicle condition monitoring apparatus according to (31), wherein a position in the radial direction of one or more positions is measured.
[0072]
The specific means for measuring the distance between the inner surface of the tread portion of the tire and the outer periphery of the rim portion is not particularly limited. As in the mode described in this section, for example, if the distance between the reflected waves is measured based on the time until the reflected waves return, there is an advantage that the structure of the measuring device itself is simplified.
[0073]
(33) The tread portion radial displacement detector detects a radial displacement at each of a plurality of detection points different from each other in a width direction, and the tread portion radial amount acquisition device is configured to detect the tread portion radial direction. From the change in the radial displacement of each of the plurality of detection points due to the rotation of the wheel detected by the displacement detector, the length of the ground contact surface at each of the width-wise positions where each of the plurality of detection points is present (30) The vehicle state monitoring device according to any one of (30) to (32), wherein the vehicle state monitoring amount is acquired as the ground surface state quantity.
[0074]
When acquiring the length of the ground contact surface, that is, the length in the circumferential direction, it is also possible to provide a detection location over the entire circumference and simultaneously detect the radial displacement at the detection location. However, the number of detection devices required is determined by the number of detection devices, which complicates the detector and increases the cost. In the aspect described in this section, for example, the displacement of one detection point in the circumferential direction is detected over a predetermined wheel rotation angle range (for example, one rotation) including the ground contact surface while the wheel is rotating, so that the ground contact surface is detected. Can be detected. There is an advantage that the number of detection points is small and the structure of the detector is simplified.
[0075]
(34) The ground plane state quantity acquisition device acquires the area of the ground plane as the ground plane state quantity based on the length of the ground plane at each of the acquired positions in the width direction. A vehicle condition monitoring device according to a mode (33).
[0076]
The mode described in this section is, for example, when the length at each detection point in the width direction is obtained by the above method, by integrating in the width direction based on the obtained length, the ground contact surface A mode for calculating the area is included. The contact area can be obtained by a simple method.
[0077]
(35) The basic factor amount detector includes an external pressure detector for detecting, as the basic factor amount, an external pressure applied to each of one or more detection points of a tread portion of the tire from outside thereof, and the ground contact surface. The vehicle state monitoring according to any one of paragraphs (29) to (34), wherein the state quantity acquisition device acquires the contact surface state quantity based on the external pressure detected by the external pressure detector. apparatus.
[0078]
The aspect described in this section is different from the aspects described in the above-mentioned series of sections, in that the force received by the tread surface of the tire from the road surface is detected at a set location of the tread surface, thereby relating to the contact surface state of the tire. Information is acquired. In the mode described in this section, specifically, for example, when the external pressure detected at a certain detection point exceeds a set threshold, the point is receiving a force from the road surface, In addition, a mode is included in which the location is determined to be a ground plane, and the length and width of the ground plane, the shape of the ground plane, and the like are acquired from the determination results of the plurality of detected locations. Further, a mode is also included in which the pressure distribution at the plurality of detection points is detected in association with the positions of the points on the ground surface to obtain a load distribution, a pressure distribution, and the like on the ground surface.
[0079]
(36) The external pressure detector is a piezoelectric element-based detector in which each of a plurality of piezoelectric elements embedded in a tread portion of a tire corresponding to each of the one or more detection points is a detection element. 35) The vehicle condition monitoring device according to the above mode.
[0080]
Since the piezoelectric element (piezo element) is relatively small and can be embedded in a tire, the detector can be simplified by embedding it in the tire. Specifically, a detection device that includes a plurality of piezoelectric elements and is formed in a sheet shape (for example, a so-called tactile sensor) can be used. In order to detect the value of the external force applied to the tread surface as accurately as possible, it is desirable that the position where the detection element is embedded be between the tread surface and the belt portion of the tire.
[0081]
(37) A plurality of locations dispersed over the entire surface of the tread portion of the tire are the one or more detection locations, and the external pressure detector detects an external pressure applied to each of the locations. 35. The vehicle condition monitoring device according to any one of the items (35) and (36).
[0082]
According to the aspect described in this section, since the pressure can be detected over the entire surface of the tread portion, for example, by simultaneously detecting a plurality of locations, the length of the ground contact surface at that time can be detected at one time. It is possible to acquire the height, width, shape, etc., and it is also possible to acquire the load distribution and pressure distribution. Note that, although this embodiment is another embodiment, for example, a plurality of points arranged in a line in the width direction are set as detection points, and pressure changes at the respective detection points due to rotation of the wheel are determined by a predetermined value of the tire including the ground contact surface. The length, width, and shape of the ground contact surface, the pressure distribution of the contact surface pressure, and the like can also be acquired by detecting over the rotation angle (for example, one rotation). According to this aspect, it is possible to reduce the number of detection points.
[0083]
(38) The transmission in which the basic factor amount detector is provided on a wheel, and the ground contact surface state acquisition device is provided on the wheel and wirelessly transmits a signal related to a detection value of the basic factor amount detector. The vehicle condition monitoring device according to any one of items (28) to (36), further comprising: a device; and a receiving device provided on the vehicle body to receive the transmitted signal.
[0084]
It is conceivable that a detector for detecting a parameter serving as a basis of the ground surface state quantity is provided on the wheel. However, since the wheels rotate, when a detection signal from the detector is output to the vehicle body side, when using a wired means, it is necessary to perform signal transmission through a slidable contact portion such as a brush, Problems remain in terms of reliability. According to the mode described in this section, since the transmission of information from the wheel side to the vehicle body side does not require such a contact portion, a detector having high reliability in information transmission is obtained. The wheel in this section means a portion rotatably held on the vehicle body, and includes, for example, a tire, a wheel holding the tire, and a hub holding the wheel, for example.
[0085]
(51) A basic factor for obtaining a tread state quantity, which is a physical quantity related to a tread portion of a tire and is a state quantity indicating a state of the tread on a tread that is in contact with a road surface of the tire; A ground plane state quantity characterized by having a basic factor quantity detector for detecting a basic factor quantity, and acquiring the ground plane state quantity based on the basic factor quantity detected by the basic factor quantity detector. Acquisition device.
[0086]
This section relates to an acquisition device for acquiring information relating to a contact surface state, and according to the device, the contact surface information can be acquired efficiently. The contact surface information acquired by the acquisition device is useful information for estimating parameters relating to the behavior of the wheels, detecting an abnormal traveling state of the vehicle, and the like. The description of this section is omitted because it is the same as the above description. Note that the acquisition device described in this section can be implemented in a form that applies the technical features of paragraphs (27) to (37) relating to specific aspects of the acquisition device.
[0087]
(61) A tire characteristic which is provided integrally with a tire, and stores tire characteristic information which is a characteristic of the tire determined depending on the tire, and the information can be read by wireless means. Information storage medium.
(62) A tire provided with the tire characteristic information storage medium.
[0088]
The aspects described in the above two items relate to a storage medium for storing tire characteristic information and a tire provided with the storage medium. The storage medium is, for example, mounted or embedded in a tire, so that when the tire is mounted, characteristic information of the tire can be easily obtained. As described above, the tire characteristic information is useful information for estimating parameters relating to the behavior of the wheels, detecting an abnormal traveling state of the vehicle, and the like. Note that a specific description of the storage medium and the like is the same as the above description, and thus is omitted here.
[0089]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is by no means limited to the following embodiments. In addition to the following embodiments, the present invention is not limited to the embodiments described in the above section [Problems to be Solved by the Invention, Problem Solving Means and Effects]. Various modifications and improvements can be made based on the knowledge of those skilled in the art.
[0090]
<Contact quantity acquisition device>
First, a description will be given of a contact surface state quantity acquisition device for acquiring contact surface information. The ground plane state quantity acquisition device is a basic factor quantity detector that detects the basic factor quantity that is the basic factor for acquiring the ground plane state quantity, and an object based on the basic factor quantity detected by the basic factor quantity detector. And a contact surface state quantity acquisition processing unit that performs a process for acquiring the contact surface state quantity. The acquisition process may be performed by a processing device mainly composed of a computer. However, when the acquisition process is performed by a vehicle, more specifically, an electronic control unit (ECU) that controls a device mounted on the vehicle, a part of the ECU is included in the above-described processing. It functions as a contact surface state quantity acquisition processing unit. Hereinafter, each of the two basic factor amount detectors having different basic factor amounts to be detected will be described in order.
[0091]
i) Acquisition device with tread radial displacement detector
FIG. 1 shows a configuration of a tread portion radial displacement detector. FIG. 1A is a cross-sectional view of the wheel 10 and the tire 12 cut along a plane perpendicular to the rotation axis of the wheel. FIG. 1B is a cross-sectional view of the wheel 10 and the tire 12 cut along a plane including the rotation axis. FIG. The tread radial displacement detector 14 is a kind of basic factor detector and detects radial displacement of the tread 16 of the tire 12 as a basic factor. The detector 14 includes a plurality of ultrasonic probes 20 as detectors and a detection processing unit 22 to which the plurality of probes 20 are connected. On the vehicle body side, a relay unit 24 for relaying a detection signal from the detection processing unit 22 to the ground surface state acquisition processing unit is provided.
[0092]
The ultrasonic probe 20 is provided on a bracket 28 erected on the outer peripheral portion of the rim 26 of the wheel 10 in a state of being aligned in a line along the width direction of the tire 12. Each probe 20 has a function of irradiating an ultrasonic wave, which is a measurement wave, toward the inner surface of the tread portion 16 of the tire 12, and has a function of receiving a reflected wave of the measurement wave from the inner surface. The detection processing unit 22 performs a detection process for each probe 20. Specifically, each probe 20 and a location on the inner surface of the tread portion 16 corresponding to each probe (a location where a straight line connecting the wheel rotation axis and each probe 20 intersects in a plane perpendicular to the wheel rotation axis). Create a signal according to the distance. In other words, the present detector 14 functions as a tread inner surface position measuring device that measures the radial position of the inner surface of the tread portion 16. The radial position of the inner surface of the tread indicates the radial displacement of the tread portion, and the detection signal is in accordance with the amount of the displacement. The radial displacement of the location is detected. The detection processing unit 22 also functions as a transmission device, and wirelessly transmits the created detection signal. The relay unit 24 functions as a receiving device, and receives the wirelessly transmitted detection signal. The received detection signal is transmitted by the relay unit 24 to an ECU not shown in the figure. Each wheel device is provided with an optical encoder 32 (a resolver, an electromagnetic pickup, or the like) as a rotational position detector for detecting the rotational position of the wheel. Transmitted to the ECU via the
[0093]
In the ECU, that is, the ground contact surface state quantity acquisition processing unit, based on the radial displacement detected by the detector 14, the contact at each of the widthwise positions where the plurality of detection locations of the tread portion 16 is present. The length of the ground 40 is obtained. Assuming that the radial displacement of the tread portion (for example, the displacement of the surface of the tread surface) is z, as can be seen from FIG.sIs the displacement z other than the ground plane 400The value becomes smaller. The acquisition processing unit acquires the ground contact surface information using this phenomenon.
[0094]
FIG. 2A shows the result of continuously detecting the displacement z with the rotation of the wheel. In addition, x in the figure shows the position in the circumferential direction of the tread portion 16, and y shows the position in the width direction of the tread portion. In the present detector 14, five detection points B corresponding to each of the probes 20 are set (see FIG. 1B), and one of the detection points B is detected.0Is located at the center in the width direction of the tire 12, and B1And B-1Is B0Is located at an equal distance from the center in the opposite direction with respect to2And B-2Are positioned at the same distance from each other. As shown in FIG. 2A, the displacement z of each of the detection points B caused by the rotation of the wheel is z within a certain range (a range between two broken lines in the figure) in the circumferential position.0Smaller. FIG. 2B is a projection of a line indicating the displacement in FIG. 2A on the xy plane, and a range surrounded by two broken lines (a hatched portion in the figure) indicates a contact area. It represents the shape of the ground 40.
[0095]
As described above, the rotation angle of the wheel is detected by the encoder 32, and in the acquisition processing unit, based on the change in the detected displacement z accompanying the rotation of the wheel, z <z0Is calculated, and as a result, the length l of the ground contact surface 40 is calculated.xMore specifically, the length l of the ground contact surface 40 at each of the positions in the width direction where each of the plurality of detection points B exists.x(B-2) ~ Lx(B2) Is acquired as the ground surface state quantity. These lx(B-2) ~ Lx(B2) Is a shape specifying amount associated with the width direction position of the ground contact surface 40. Further, in the above-mentioned acquisition processing section, the length lxAre integrated in the width direction while the complementing process is performed, and as a result, the area of the ground contact surface 40 is obtained as another contact surface state amount. In addition, it is also possible to acquire the position of the center of gravity (the center of gravity on the figure) of the grounding surface 40 by geometric calculation processing as another grounding surface state quantity.
[0096]
In the tread radial displacement detector 14, five detection points are set in the width direction. For example, the number of probes 20 is increased, and the ground contact surface length at more detection points is increased. lxAnd it is also possible to obtain more detailed contact surface information. Conversely, for example, the ground contact surface length l at the center of the tire in the width directionxOr the ground contact surface length l at two positions sandwiching the center of the tire 12 in the width direction.xWhen detecting an abnormal state of the vehicle, estimating the behavior of the wheels, or the like is performed only by using only the number of detected points, it is possible to set a small number of detection points corresponding to those positions. Further, in the detector 14, one set of detection points is set at the same circumferential position. However, for example, a plurality of sets of detection points can be set at an equal angular pitch. In the case of the above aspect, the ground contact surface state quantity can be acquired only once for each rotation of the wheel, whereas if a plurality of sets of detection points are set, acquisition can be performed a plurality of times for each rotation of the wheel. Yes, it is possible to quickly detect and estimate a change in the state of the vehicle.
[0097]
ii) Acquisition device with external pressure detector
FIG. 3 shows the configuration of the external pressure detector. FIG. 3A is a partial cross-sectional view of the wheel 10 and the tire 12 cut along a plane including the wheel rotation axis, and FIG. 3B is a diagram illustrating a surface pressure sensor that is a detection device of an external pressure detector. It is. The external pressure detector 50 is a kind of a basic factor amount detector, and is a detector that detects an external pressure applied from the outside to the tread portion 16 of the tire 12 as a basic factor. The detector 50 includes a surface pressure sensor 52 and a detection processing unit 54 to which the surface pressure sensor 52 is connected. Further, on the vehicle body side, a relay unit 24 for relaying a detection signal from the detection processing unit 54 to the ground surface state quantity acquisition processing unit is provided.
[0098]
The surface pressure sensor 52 is a thin sheet in which a plurality of piezoelectric elements 58 each serving as a detection element are arranged in a matrix in one plane, and is also called a tactile sensor. Each of the piezoelectric elements 58 detects a force acting on the same area, and outputs an electric signal corresponding to a force in a direction perpendicular to the sheet surface. The sheet-shaped element portion 60 has substantially the same length as the outer peripheral length of the tire 12 and has a width substantially equal to the width of the tread portion 16 of the tire 12. At a predetermined distance from the outer peripheral surface of the tread portion 16, the tread portion 14 is embedded in the tread portion 14 over the entire circumference and the entire width thereof. With such a structure, the surface pressure sensor 52 can detect a force acting on the outer peripheral surface of the tread portion 16 from the outside toward the center of the wheel over the entire circumference and the entire width of the tread portion 16. It is. The surface pressure sensor 52 has a lead bundle 64 for extracting an electric signal from the piezoelectric element 58, and the lead bundle 64 is connected to the detection processing unit 54.
[0099]
The detection processing unit 54 is attached to a bracket 66 provided on the outer periphery of the rim portion 26 of the wheel 10. The detection processing unit 54 responds to an external force detected by each piezoelectric element 58, and Is created as a detection signal. The detection processing unit 54 also functions as a transmission device, and wirelessly transmits the created detection signal. As in the case of the acquisition device described above, the relay unit 24 functions as a reception device, receives the detection signal transmitted wirelessly, and transmits the received detection signal to the ECU. In this manner, the external pressure detector 50 detects the external force that the tread portion 14 receives. In the ECU, more specifically, in the ground plane state quantity acquisition processing unit of the ECU, arithmetic processing based on the detection result of the detector 50 is performed, and various ground plane state quantities are acquired.
[0100]
FIG. 4 schematically shows the result of detection by the external pressure detector 50. In the figure, the horizontal direction (y direction) indicates the width direction of the tire 12, and the vertical direction (x direction) indicates the circumferential direction of the tire 12. The lines on both sides of the drawing are the limit lines of the detection range in the width direction by the piezoelectric element 58, that is, the lines indicating the width of the tread portion 16, and the points dispersed therein are the detection points K by the piezoelectric element 58, namely, 3 shows a detection position of an external pressure in the tread portion 16. The curve J shown in the figure is an isobar for the detected external pressure. Outermost isobar J0Is a boundary line (boundary surface boundary line) of whether or not external pressure acts, and is a line indicating the shape of the grounding surface 40. That is, the tire 12 receives the contact pressure in a range within the boundary line. The isobar J is J1→ J4, And the pressure at the ground contact surface 40 increases toward the center.
[0101]
From such a detection result, for example, the shape specifying amount of the ground plane 40 including the length and width of the ground plane can be acquired. More specifically, for example, if the interval between the limit lines is calculated at a plurality of positions different from each other in the width direction, similarly to the case of the tread portion radial direction displacement detector 14 described above, each of the plurality of positions in the width direction is calculated. Contact length lxCan be obtained. Further, as another shape specifying amount, the ground contact area, the graphical center of gravity (center of gravity) OsCan also be obtained. Since the detector 50 detects surface pressures at various points on the grounding surface, it is necessary to obtain the grounding surface pressure at a specific position set on the grounding surface 40 or a load in a specific range set. Is possible. Also, as the state quantity relating to the surface pressure distribution, the maximum surface pressure PmaxSurface pressure point Qmax, The pressure center of gravity O of the contact surface 40pIt is also possible to acquire the position of (the center of gravity obtained by weighting with pressure). In addition, the difference between the contact pressure and the contact load at two places with the center in the width direction of the tire 12 interposed therebetween can also be obtained as the state quantity relating to the contact pressure distribution and the load distribution.
[0102]
As another embodiment of the contact surface state quantity acquisition device provided with the present detector 50, similarly to the device provided with the tread portion radial direction detector 14, an encoder for detecting the rotational position of the wheel is provided, and the circumference of each piezoelectric element 58 is provided. By specifying the direction position, it is also possible to acquire a state quantity related to the circumferential position of the ground contact surface 40. Specifically, it is possible to acquire a circumferential displacement of the ground contact surface and the like. In the detector 50, the piezoelectric elements 58 are arranged over the entire surface of the tread portion 16. For example, one or several sets of piezoelectric elements 58 arranged in the width direction at the same circumferential position are arranged. It is also possible to acquire the ground contact surface state amount by continuously detecting an external force that changes due to the rotation of the wheel in a predetermined rotation angle range using the sensor. This mode corresponds to a mode in which the acquisition device including the tread portion radial direction detector 14 is changed to a mode in which the external pressure is detected as a basic factor amount instead of the radial displacement of the tread portion.
[0103]
<Relationship between vehicle running state, wheel state and tread>
The relationship between the contact surface state that can be acquired by the contact surface state acquisition device, the running state of the vehicle, and the behavior state of the wheels will be described.
[0104]
FIG. 5 schematically shows the state of the ground contact surface acquired by the acquisition device including the tread portion radial displacement detector 14, in which the values of the parameters relating to the behavior of the wheels are different. These states can be created, for example, by a tire testing machine such as a flat belt testing machine. FIG. 5A shows a state where no lateral force is generated on the wheels, and a state where the camber angle is 0 ° (not inclined). In other words, this corresponds to a state where the vehicle is traveling straight on a flat road surface. 5 (b) and 5 (c) show a state where a lateral force is generated in the rightward direction in the figure, and FIGS. 5 (d) and 5 (e) show a state in which the wheel is tilted leftward in the figure. Thus, the camber angle is increased.
[0105]
As the generated lateral force increases from FIG. 5 (a) → (b) → (c), the difference between the left and right shapes in the width direction increases. Therefore, from the change in the shape, it is possible to estimate the magnitude of the lateral force generated on the wheel (which can also be referred to as the lateral force generated on the tire). Specifically, for example, the length of the contact surface 40 in a plurality of regions divided in the width direction of the contact surface 40 is obtained in various lateral force states by a test or the like, and the data is obtained in the form of a map or the like. The lateral force is estimated by comparing the stored contact state with the state of the contact surface acquired during actual running. FIGS. 5 (b) and 5 (c) show changes in the shape according to the lateral force. Since the lateral force and the cornering force have a strong correlation, the cornering force generated on the wheels in a similar manner. (Which can also be referred to as the cornering force generated in the tire).
[0106]
As the camber angle increases from FIG. 5 (a) to (d) to (e), the difference between the left and right shapes of the ground contact surface also increases. The difference from the change in the lateral force is that, in this figure, a phenomenon that the width of the ground contact surface 40 is reduced appears. As in the case of the lateral force, data serving as a model is acquired by a test or the like, and the camber angle can be estimated by comparing the data with the actual state of the ground plane 40.
[0107]
FIG. 6 schematically illustrates the state of the ground contact surface acquired by the acquisition device including the external pressure detector 50, in which the wheel slip angle (also referred to as the tire slip angle) is different. FIG. 6A shows a state where the slip angle is 0 °, and FIGS. 6B and 6C show a state where the slip angle increases in that order. FIG. 6C shows a state immediately before the tire loses grip. The feature of the change in the shape of the ground contact surface is similar to that of the above-described lateral force because there is a correlation between the lateral force and the slip angle. Further, as can be seen from the drawing, the pressure distribution is biased to one side in the width direction, and the bias becomes stronger as the slip angle increases. Specifically, the maximum surface pressure PmaxSurface pressure point QmaxEccentricity from the center in the width direction of the ground contact surface (which may be a centroid or a virtual center in the width direction of the tire) increases, and the maximum surface pressure PmaxAlso increases. If the left and right positions with respect to the center are set as specific positions, the contact pressure difference at those specific positions also increases as the slip angle increases. As described above, it is possible to estimate the values of the parameters related to various wheel behaviors from the contact surface state quantities such as the contact surface pressure, the contact load, and their distribution.
[0108]
The above describes the parameters relating to the behavior of the wheels, that is, the relationship between the wheel behavior-related state quantities and the contact surface state quantities, but the wheel behavior-related state quantities are powerful parameters for judging the abnormal running state of the vehicle. It becomes. For example, if the lateral force, the slip angle, and the like increase, an excessive side slip state such as spin and drift-out tends to occur. Further, as the lateral force and the slip angle increase, the possibility of the vehicle rolling over increases as the vehicle is operated. Therefore, the lateral force and the slip angle are also parameters indicating the ease with which the vehicle rolls over. obtain. Further, when the vehicle rolls over, the camber angle of the wheels increases, so that the camber angle can be a parameter indicating the possibility of rollover. As described above, it is possible to estimate the wheel behavior-related state quantity based on the actually acquired contact surface state quantity, and to detect the abnormal traveling state of the vehicle based on the estimated wheel behavior-related state quantity. It becomes. Further, the lateral force, the slip angle, and the like change depending on the operation state of the vehicle. Specifically, the lateral force and the slip angle change depending on the vehicle speed, the steering angle, and the like, and the shape, area, pressure distribution, and the like of the ground contact surface also change. That is, the operation state of the vehicle, the wheel behavior-related state quantity, and the ground contact state quantity have a correlation with each other. Therefore, it is also possible to directly detect the traveling abnormal state of the vehicle based on the actually acquired contact surface state quantity without estimating the wheel behavior related state quantity.
[0109]
In the actual running state of the vehicle, the state of the ground contact surface of the tire shows a complicated change due to the road surface state, the influence of rolling and pitching of the vehicle body, and the like. Therefore, when estimating parameters related to the behavior of the wheels from the state of the ground contact surface, or when detecting an abnormal running state of the vehicle, a reference is provided in accordance with the purpose of estimation and detection in consideration of the various effects described above, What is necessary is just to follow the reference.
[0110]
<Configuration of vehicle equipped with vehicle condition monitoring device and function of the device>
FIG. 7 schematically shows a hardware configuration of a vehicle equipped with the vehicle condition monitoring device of the present invention, mainly focusing on portions that are deeply related to the present invention. Various detectors and sensors are provided in various parts of the vehicle. More specifically, each of the four wheels 70FR, 70FL, 70RR, and 70RL (hereinafter, may be collectively referred to as "wheels 70") has a base for detecting the basic factor amount I described above. A factor amount detector 72 is provided. In the present vehicle, the basic factor amount detector 72 is configured to include both the tread radial displacement detector 14 and the external pressure detector 50 for the sake of convenience in the description below. In addition, it is also possible to implement in the aspect provided with any one detector.
[0111]
The vehicle is provided with a wheel rotation angle sensor 74 for each wheel 70. The wheel rotation angle sensor 74 includes the encoder 32, the relay unit 24, and the like described above, and detects the wheel rotation angle θ. In addition, the wheel rotation angle sensor 74 also functions as a wheel speed detector in ABS control of a brake and the like. Further, for each wheel 70, a tire sound detector 76 for detecting a tire sound N generated from the mounted tire 12 is provided. The tire sound detector 76 includes a microphone, an amplifier, a filter, and the like. In addition, a steering angle sensor 80 for detecting an operation angle φ (a steering angle in a narrow sense, which is a kind of steering operation state amount) which is a rotation angle of the steering wheel 78, a detection device attached to the driver's ear , A heart rate detector 82 for detecting a driver's heart rate H, a lateral G sensor 84 for detecting a lateral acceleration G of the vehicle, and the like. Further, a tag chip 86 as a storage medium for storing tire characteristic information T, which is information on characteristics of the tire 12, is attached to the inner surface of each tire 12 mounted on each wheel 70 (FIG. 3). The tag chip 86 has a function of transmitting the stored information by microwave. Each wheel 70 has a tire pressure P on the wheel 10.airIs provided (see FIG. 1). This air pressure sensor 88 also has an information transmission function. The relay unit 24 has a function as a receiving device for the information, and includes the tire characteristic information T and the tire pressure P.airIs output along the same path as the basic factor amount I. The detectors and sensors listed here have a well-known structure, and a detailed description thereof will be omitted.
[0112]
The vehicle is provided with an electronic control unit (ECU) 90 for controlling various onboard devices. The ECU 90 mainly includes a computer 102 including a CPU 92, a ROM 94, a RAM 96, an input / output interface (I / O) 98, and an internal bus 100 for connecting them. The above various detectors, sensors, and the like are connected to the I / O 98. Further, the ECU 90 controls on-vehicle devices such as an engine device 110, a brake device 112, a steering device 114, a transmission device 116, and a suspension device 118, which are a kind of vehicle driving force generating device. The ECU 90 includes a driver 120 that is a drive circuit of each of the vehicle-mounted devices. Each of the vehicle-mounted devices is connected to the I / O 98 via each of the drivers 120. The vehicle is provided with a notification device 122, and the notification device 122 is provided. The driver is notified of the abnormal traveling state of the vehicle. The notification device 122 includes a warning light, a warning buzzer, and the like provided on the instrument panel. In the present vehicle, all of the above-listed on-vehicle devices are electronically controlled, but any of them may be devices that are not electronically controlled. Further, in this vehicle, all of the above-listed vehicle-mounted devices are controlled by one ECU 90, but one or more of these vehicle-mounted devices are controlled by a separately provided ECU. May be adopted. In that case, the ECU 90 may be connected to another ECU by a communication unit.
[0113]
The vehicle condition monitoring device includes the above-described detectors and sensors, such as the basic factor amount detector 72, and the ECU 90 plays a central part thereof. In other words, the ECU 90 performs the process of estimating the wheel behavior-related state quantity and detecting the abnormal state of the vehicle running, and a part of the ECU 90 is a component of the vehicle state monitoring device. In the present vehicle, for convenience of explanation, the ECU 90 also serves as a control unit of each vehicle-mounted device. Therefore, the ECU 90 that controls the vehicle-mounted device performs a vehicle state monitoring process. However, in place of this embodiment, it is also possible to carry out the above-described estimation and detection process by a computer different from the vehicle-mounted device.
[0114]
FIG. 8 is a functional block diagram of the vehicle condition monitoring device, more specifically, a functional block diagram focusing on the functions of the ECU 90 as a part of the vehicle condition monitoring device. The broken line in the figure indicates the boundary of the ECU 90, and the functional blocks present inside the broken line represent the ECU 90 that performs various processes as components of the ECU 90. It should be noted that the details of the specific processing in each functional part will be described in detail later, so that the description here will be simplified.
[0115]
The contact surface information acquisition processing unit 130 performs a process of acquiring the contact surface state quantity based on the basis factor amount I from the basis factor amount detector 72. The ground plane information acquisition processing unit 130 and the basic factor amount detector 72 constitute a ground plane state quantity acquisition device, that is, a ground plane state quantity acquisition unit. The vehicle state monitoring processing unit 132 includes a wheel behavior state amount estimating unit 134 and a traveling abnormal state detecting unit 136, and performs monitoring processing based on the acquired ground surface state amount. The wheel behavior state quantity estimation unit 134 estimates a wheel behavior-related state quantity based on the acquired contact surface state quantity. The traveling state abnormality detection unit 136 detects a traveling abnormality state of the vehicle based on the acquired contact state state quantity, estimated wheel behavior-related state quantity, and the like. The monitoring information supply unit 138 supplies monitoring information, which is information relating to at least one of the acquired ground contact surface state quantity and the result obtained by the monitoring processing, to the vehicle-mounted device. Specifically, it is supplied to the control unit of the vehicle-mounted device. In the present vehicle, the control of the on-vehicle device is also performed by the ECU, so the supply process is a process inside the ECU 90. The abnormal state notification processing unit 140 configures an abnormal state notification unit with the notification device 122, and the abnormal state notification unit 140 notifies the driver of the detected abnormal state.
[0116]
The vehicle operation state amount acquisition processing unit 142 calculates the wheel rotation angle θ, the operation angle φ, the vehicle lateral acceleration G, and the like, which are operation state amounts detected by the wheel rotation angle sensor 74, the steering angle sensor 80, the lateral G sensor 84, and the like. It receives and, if necessary, performs a process of acquiring another operation state quantity from those operation state quantities. The steering operation determining unit 144 determines whether the steering operation is in an excessive state based on the steering operation state amount related to the steering operation among the acquired operation state amounts. The tire generated sound processing unit 146 performs a process of acquiring auxiliary information for detecting an excessive skid state of the vehicle based on the tire generated sound S detected by the tire generated sound detector 76. The tire characteristic information reading unit 148 reads the tire characteristic information T from the tag chip 86. In addition, for convenience, the figure shows that the tire characteristic information reading unit exists only inside the ECU 90. However, in practice, the tire characteristic information reading unit 148 includes the relay unit 24. The tension estimating unit 150 estimates the driver's tension based on the driver's heart rate H detected by the heart rate detector 82. The tire pressure processing unit 153 calculates the tire pressure P detected by the tire pressure sensor 88.airReceive information about The processing results of the above-described units are used for monitoring processing in the vehicle state monitoring processing unit 132.
[0117]
<Specific example of vehicle state monitoring processing>
The monitoring process of the vehicle state is performed by executing a monitoring process program stored in the ROM 94 of the ECU 90. In the present monitoring apparatus, a plurality of monitoring processes having different processes can be selectively performed, and each of them is performed by executing a routine corresponding to the processing included in the program. Hereinafter, some of the plurality of monitoring processes will be described with reference to FIG. 8 and a flowchart. Note that when any of the following routines is monitored by the routine, the routine is repeatedly executed at short time intervals during the processing.
[0118]
i) Comprehensive traveling abnormal state detection processing
This process is a process performed by executing the general running abnormal state detection processing routine shown in FIG. 9, and detects each state of high probability of excessive side slip such as de-wheeling, rollover, and spin, and determines each state. This is a process for issuing a corresponding alarm. In the processing according to this routine, first, in step 1 (hereinafter, abbreviated as “S1”; the same applies to other steps), a vehicle speed v, which is a vehicle operation state quantity, is acquired. The vehicle speed v is acquired by the vehicle operation state quantity acquisition processing unit 142. Specifically, the rotation speed of each wheel is calculated based on the wheel rotation angle θ detected by the wheel rotation angle sensor 74, and the calculation result is averaged. In the next S2, a wheel steering angle φ 'as a steering amount is obtained. The wheel steering angle φ ′ is also acquired by the vehicle operation state quantity acquisition processing unit 142. Specifically, it is calculated based on the operation angle φ detected by the steering angle sensor 80 and the steering gear ratio unique to the steering device 114.
[0119]
The ROM 94 stores the vehicle speed v, the wheel steering angle φ 'and the theoretical ground contact area S.*And data created based on the vehicle model. Such data is referred to as so-called "map data", and in S3, based on the obtained vehicle speed v and wheel steering angle φ ', a theoretical ground contact area corresponding to the operation state of the vehicle in accordance with the map data. S*Is estimated.
[0120]
In subsequent S5, the contact area S of each of the four wheels, which is the contact surface state quantity, is acquired. The contact area S is acquired by the contact surface state acquiring unit 130. Although the acquisition process is performed based on the basis factor amount I detected by the basis factor amount detector 72, the acquisition process based on the detection result of the tread portion radial displacement detector 14 may be performed, and the detection result of the external pressure detector 50 may be used. The acquisition process may be based on The specific process may follow the process described above, and a description thereof will be omitted.
[0121]
Next, in S6, a slip angle α generated at the wheel, which is a wheel behavior-related state quantity, is estimated. More specifically, first, the center of gravity (center of gravity) O of the ground contact surface is geometrically processed by the ground contact surface state acquisition unit 130 based on the basic factor amount I obtained earlier.sIs calculated and its center of gravity O is calculated.sOf center of gravity ΔO which is the amount of deviation of the tread portion 14 from the center in the width direction.sIs acquired as the shape specifying amount of the ground contact surface (see FIG. 4). Center of gravity deviation ΔOsAnd the slip angle α are stored in the ROM 94 as separate map data, and then the center-of-gravity shift ΔO obtained by the wheel behavior-related state quantity estimating unit 134 according to the map data.sIs estimated. When the inspection result by the external pressure detector 50 is used, the center of gravity deviation ΔOsInstead of the pressure center of gravity O, which is the center of gravity determined by weighting with pressure.pDeviation amount ΔOpMay be estimated based on the slip angle α.
[0122]
In the next S6, the probability of derailing is determined based on the acquired contact area S. This determination is made by the traveling abnormal state detection unit 136. Specifically, one of the four wheels
S <S*/ 2
Is satisfied, the contact area of the wheel is too small, so that it is detected that there is a high probability that the wheel will be released. If it is determined in step S6 that the probability of the derailing is high, a derailing alarm is issued in step S7. A signal to that effect is sent from the abnormal state notification processing unit 140 to the notification device 122 provided in the instrument panel, and the notification device 122 turns on a predetermined indicator light and sounds a predetermined warning sound.
[0123]
Unless the determination condition in S6 is not satisfied, the process in S8 is performed. S8 is performed by the abnormal traveling state detection unit 136, and the likelihood of rollover during a sharp turn is determined based on the contact area S and the decrease rate ΔS of the contact area. When the vehicle rolls over while turning, the turning inner wheel rises. This processing detects this phenomenon as soon as possible. The contact area S acquired in the previous execution of this routine is stored in the RAM 96, and the difference between the contact area S acquired this time and the previous contact area S is determined as the contact area reduction speed ( If the contact area decreases, the sign becomes negative.) In addition, the discrimination between the inner wheel and the outer wheel is made based on the detected operation angle φ. Specifically, one of the two front and rear wheels serving as turning inner wheels is determined by the following two conditions:
S <S*/ 4
ΔS <ΔS0
When the condition is satisfied, it is detected that the vehicle is likely to roll over. ΔS0Is a set threshold value, and is a value set based on a value obtained by calculating a change in the contact area when the steering wheel is operated at various operation angular velocities at various vehicle speeds according to the vehicle model. In other words, the value is set to such a value that it can be determined that the vehicle is in a sharp turning state when the further decreasing speed becomes greater. That is, in the present detection processing, when it is determined that the ground contact area S of the turning inner wheel becomes abnormally small and the vehicle is in a sharp turning state, it is detected that the possibility of rollover is high. If it is determined that the probability of rollover is high, a rollover warning is issued in S9. A signal is sent from the abnormal state notification processing unit 140 to the notification device 122, a predetermined indicator light is turned on, and a predetermined warning sound is emitted.
[0124]
Subsequent to S6 or S9, in S10, the probability of excessive skidding of the vehicle is determined based on the slip angle α that is the estimated wheel behavior related amount. Maximum slip angle α for maximum lateral forcemax *Can be considered as a characteristic value depending on the tire. The slip angle α is the maximum slip angle αmax *If the vehicle speed exceeds the threshold value, the vehicle is likely to cause excessive side slip. This detection processing is performed by the traveling abnormal state detection unit 136 based on the theory. Note that the maximum slip angle αmax *Is stored in the tag chip 86 as a unique value for each tire. In an initial setting process when the ignition switch of the vehicle is turned ON, the information is read by the tire characteristic information reading unit 148 and stored in the RAM 96. You. In this detection processing, specifically, one of the four wheels
α> αmax *
Is satisfied, it is detected that the vehicle is in a state of high probability of excessive skidding. When the possibility of excessive skidding is detected, in S11, a signal is sent from the abnormal state notification processing unit 140 to the notification device 122, a predetermined indicator light is turned on, and a predetermined warning sound is sounded. If the probability of excessive sideslip is not detected, S11 is skipped. As described above, a series of processing is executed, and one execution of the present processing routine ends.
[0125]
ii) Grounding load etc. estimation / standing wave detection processing
This process is a process that is performed by executing the grounding load etc. estimation / standing wave detection processing routine shown in FIG. 10, estimates the grounding load of each wheel from the grounding surface information, and estimates the cornering force and camber angle. And a process for detecting the occurrence of the standing wave phenomenon. In the processing according to this routine, first, in S21, the ground contact surface length l of each of the four wheels, which is the shape specific amount of the ground contact surface,xIs obtained. More specifically, based on the detection result of the tread portion radial displacement detector 14, the circumferential length l at each of a plurality of different positions in the width direction of the tread surface.x(B-2) ~ Lx(B2) Is acquired (see FIG. 2). Then, in S22, the acquired ground contact surface length lx, The contact area S of each wheel, which is the contact surface state quantity, is acquired. The acquisition of these contact surface state quantities is performed by the contact surface state quantity acquisition unit 130, but their specific processes may follow the processes described above, and a description thereof will be omitted.
[0126]
Next, in S23, the tire pressure P of each wheel is obtained.airIs obtained. Specifically, the tire pressure P detected by the tire pressure sensor 88airIs obtained by the tire pressure processing unit 152. Subsequently, in S24, the following equation:
W = Pair× S
, The ground contact load W of each wheel is estimated.
[0127]
Next, in S25, the cornering force CF and the camber angle β generated in each wheel are estimated. As described above, based on the vehicle model, the ground contact surface length lx(B-2) ~ Lx(B2), The relationship between the cornering force CF and the camber angle β is created as map data, and in the present estimation processing, the acquired contact surface length lx(B-2) ~ Lx(B2), And CF and β are estimated based on the map data. The map data is stored in the tag chip 86 for each tire as tire characteristic information, and is read by the tire characteristic information reading unit 148 in an initial setting process when the ignition switch of the vehicle is turned on. , Are stored in the RAM 96. Although the explanation is simplified here, CF and β are actually the vehicle speed v and the tire pressure PairAnd the map data for estimating them are v, PairIn the estimation, the vehicle speed v estimated from the wheel rotation angle θ (refer to the integrated traveling abnormal state detection processing) and the tire pressure P acquired earlierair, Appropriate map data is selected.
[0128]
Subsequently, in S26, the road surface friction coefficient μ, which is the friction coefficient between the tire and the road surface, is calculated by the following equation:
μ = CF / W
Is estimated according to W, CF, β, and μ are wheel behavior-related state quantities, and the above-described process of estimating them is performed by the above-described wheel state-related state quantity estimating unit 134.
[0129]
In the following S27, the acquired tire pressure PairThe estimated ground contact load W, cornering force CF, camber angle β, road surface friction coefficient μ, and the like are sent by the monitoring information supply unit 138 as real-time information to each vehicle-mounted device that is electronically controlled. In each vehicle-mounted device, control is performed based on the transmitted information. Specifically, for example, the grounding load W is used for vehicle attitude control (VCS control) or the like in the brake device 112 or the like, for height control control or the like in the suspension device 118, and the camber angle β is used for the VCS control or the suspension device 118. , And the road friction coefficient μ is used for changing a control threshold value in antilock brake control, VCS control, or the like. It should be noted that the probability of the vehicle rolling over is detected based on the camber angle β, and that the vehicle is traveling on a low μ road based on the road surface friction coefficient μ, and a warning is issued to the driver based on these detection results. It is also possible to emit.
[0130]
At S28, the previously acquired ground contact surface length lx, A standing wave phenomenon is detected. The detection processing is performed by the traveling abnormal state detection unit 136, and specifically, the contact surface length l at each position in the width direction.x(B-2) ~ Lx(B2) Is the set threshold value, the critical contact surface length lx0Is exceeded, it is determined that the tire has a standing wave phenomenon. If it is determined that the phenomenon has occurred, a warning is issued to the driver in subsequent S29. Specifically, a signal to that effect is sent from the abnormal state notification processing unit 140 to the notification device 122 provided in the instrument panel, and the notification device 122 turns on the indicator light indicating the tire where the phenomenon occurs, Sounds a predetermined warning sound. When S29 ends, or when it is determined in S28 that the standing wave phenomenon has not occurred, S29 is skipped and one execution of this processing routine ends.
[0131]
iii) Rollover detection processing based on internal / external surface pressure difference
This process is a process performed by executing the inside / outside surface pressure difference-dependent rollover detection process routine shown in FIG. This is a process of detecting a state in which a rollover is likely to occur and issuing an alarm. In the process according to this routine, first, in S31, the vehicle speed v, which is the vehicle operation state quantity, is obtained, and in the next S32, the wheel steering angle φ 'as the steering amount is obtained. These acquisition processes are the same as those in the above-described comprehensive traveling abnormal state detection process, and thus description thereof will be omitted.
[0132]
Here, the criterion regarding the inner and outer surface pressure difference will be described. As shown in FIG. 12A, the ground plane 40 can be divided into left and right regions with a center line in the width direction interposed therebetween. The ground contact surface 40 shown in the figure is a wheel on the left side of the vehicle.OAnd the area on the right is the inner area RI(The opposite is true for the right wheel). The ground contact surface 40 shown in the figure is a state where the vehicle is turning to the right, and as described above, both the left and right wheels are in the region outside the turn (the outside region R in the vehicle left wheel in the diagram).O, For the right wheel of the vehicle, the inner area RI) Is in the area inside the turn (the inner area R for the left wheel of the vehicle in the figure).I, For the right wheel of the vehicle, the outer region RO) Is higher than the contact pressure. In this processing, a state in which the probability of rollover is high is determined based on the difference in the contact pressure. More specifically, with respect to the midpoint O of the line connecting the two ground contact surfaces on the center line in the width direction of the tire, a distance equal to the outside direction and the inside direction on the line in the width direction orthogonal to the center line. The two separated points are referred to as outer reference points QO, Inside reference point QIAnd each reference point QO, QIOuter contact pressure P which is the contact pressure atO, Inner contact pressure PIAs the contact pressure PO, PIAbsolute value (| PO-PI|) Is defined as a difference ΔPI / OAnd the internal and external pressure difference ΔPI / OThus, the probability of rollover is determined.
[0133]
The ROM 94 stores the vehicle speed v and the wheel steering angle φ ′, and the internal / external surface pressure difference ΔP estimated therefrom.I / OIs the theoretical internal and external pressure difference ΔPI / O *The map data created based on the vehicle model is stored. In S33, based on the acquired vehicle speed v and the wheel steering angle φ ′, 4 Theoretical internal and external pressure difference ΔP according to the operating state of the vehicle for each of the two wheelsI / O *Is estimated.
[0134]
In subsequent S34, based on the detection result by the external pressure detector 50, the inner and outer surface pressure difference ΔPI / OIs acquired (see FIG. 4). In the next S35, the probability of rollover is detected. This detection is performed by the traveling abnormal state detecting unit 136, and the inner / outer surface pressure difference ΔP obtained for any of the wheels is obtained.I / OIs the theoretical internal and external pressure difference ΔPI / O *Allowable pressure ΔP as margin0Is exceeded, it is determined that the probability of rollover is high. That is, the internal and external surface pressure difference ΔPI / OIs large, for example, it can be considered that the vehicle is in a sharp turning state, and it is estimated that the possibility of rollover is high.
[0135]
If it is determined that there is a high possibility of rollover, a rollover warning is issued in subsequent S36. A signal to that effect is sent from the abnormal state notification processing unit 140 to the notification device 122 provided in the instrument panel, and the notification device 122 turns on a predetermined indicator light and sounds a predetermined warning sound. This warning assists the driver in performing a rollover avoidance operation. When S36 ends or when it is not determined that the possibility of rollover is high, S29 is skipped and one execution of the present processing routine ends.
[0136]
The inside / outside surface pressure difference is a difference between the contact surface pressures at two set points. Instead, for example, as shown in FIG.OSurface pressure and inner area RIIt is also possible to perform the above-described detection processing using the difference between the average surface pressure and the average surface pressure as the difference between the inner and outer surface pressures. Also, the outer region ROAnd the inner region RIIt is also possible to perform a similar detection process based on the difference from the load applied to the whole.
[0137]
iv) Side slip detection processing dependent on high contact pressure area
This processing is performed by executing the high surface pressure area-dependent side slip detection processing routine shown in FIG. 13, and based on the position in the width direction of the area where the contact surface pressure is equal to or higher than the set contact surface pressure on the contact surface. This is a process for detecting a state of high probability of excessive skidding such as that described above, and responding to it. In this process, first, in S41, the operation angle φ, which is the operation amount of the steering device 114 detected by the steering angle sensor 80, is acquired. In the next S42, the operation speed ω, which is the rotational angular speed of the steering wheel, is obtained from the difference between the operation angle φ obtained this time and the operation angle φ obtained last time. The operation angle φ and the operation speed ω are the operation state quantities of the steering device 114, that is, the operation state quantities of the vehicle, and these are acquired by the vehicle operation state quantity acquisition processing unit 142.
[0138]
In the next S43, the steering operation determination unit 144 determines whether the steering operation is in an excessive state. Specifically, the operation angle φ is equal to the set threshold angle φ0Is larger and the operation speed ω is equal to the set threshold speed ω0If it is larger (strictly, larger in the turning direction), it is determined that the steering operation is in an excessive state. In this process, the following detection process is executed only when the steering operation is in the excessive state.
[0139]
If the steering operation is in the excessive state, the processing of S44 and thereafter is performed. As described with reference to FIG. 6 as well, the maximum contact pressure PmaxBecomes higher, and the maximum surface pressure point QmaxAlso shifts. The process of this routine uses this phenomenon to determine the probability of excessive skidding. FIG. 14 shows the shape of the contact surface and the distribution of the contact surface pressure in the width direction. As shown in the lower diagram of FIG. 14, when the degree of the side slip state increases, a contact pressure distribution as shown by a solid line is shown. The two-dot line indicates the contact pressure distribution in a state in which the skid does not slide. As can be understood from this comparison, there is a high pressure region in the left area of the contact surface. In S44, based on the detection result of the external pressure detector 50, the set threshold pressure PHThe contact area R exceedsHAnd the high contact surface pressure region RHIt is determined whether or not there is. In other words, the maximum contact surface pressure P acquired as the contact surface state quantity by the contact surface state quantity acquisition unit 130maxIs the predetermined threshold pressure PHIt is determined whether it is higher. High contact pressure area RHIf does not exist, this routine is terminated. If there is, the next S45 is executed.
[0140]
In S45, the high contact surface pressure region R in the width directionHHigh-pressure area turning inside position Q which is the position in the turning inside direction ofRHAnd the shift amount ΔQ from the center in the width direction of the position.RHIs acquired as the contact surface state quantity by the contact surface state quantity acquisition unit 130. FIG. 14 shows a state where the vehicle turns rightward, and the high contact surface pressure region RHThe rightmost part of is the high-pressure area turning inside position QRHAnd the shift amount from the center of the ground plane in the width direction at that point is the shift amount ΔQ of the high pressure region.RHIt is said. In the following S46, the acquired shift amount ΔQRHIs set to the threshold shift amount ΔQRH014, that is, in FIG. 14, the ground contact pressure region R higher than the set position.HIs located outside the turn, it is determined that the probability of excessive side slip is high. S44 and S46 are performed by the traveling abnormality state detection unit 136, and the detection processing of this routine in which S44 and S46 are combined, that is, both the maximum surface pressure of the contact surface and the degree of deviation in the width direction of the surface pressure distribution are performed. That is, the process is to determine the abnormal traveling state based on the above.
[0141]
If the possibility of excessive skidding is detected, a process for dealing with excessive skidding is performed in S47. Specifically, first, a signal is sent from the abnormal state notification processing unit 140 to the notification device 122, a predetermined indicator light is turned on, and a predetermined warning sound is emitted. Then, the monitoring information supply unit 138 supplies the information to, for example, the engine device 110 and the transmission device 116. Based on this information, the engine device 110 limits the number of revolutions, and the transmission device 116 prohibits gear change. If S47 is terminated or if it is not determined that the possibility of excessive sideslip is high, S47 is skipped and one execution of the present processing routine is terminated.
[0142]
v) Handle removal detection processing
This process is a process performed by executing the steering wheel picking detection routine shown in FIG. 15, and based on the lateral force generated on each of the wheels, specifically, the two front wheels that are the steered wheels, the steering wheel picking state is determined. This is a process of detecting and responding to it. The description of the processing according to this routine will be made with reference to FIG. 16 as appropriate.
[0143]
First, in S51, a vehicle speed v, which is a vehicle operation state quantity, is obtained, and in the next S52, a wheel steering angle φ 'as a steering amount is obtained. These acquisition processes are the same as those in the above-described comprehensive traveling abnormal state detection process, and thus description thereof will be omitted. Subsequently, in S53, the theoretical lateral force F of the left and right front wheels determined by the operation state of the vehicle.R *, FL *Is estimated on the basis of the vehicle speed v and the wheel steering angle φ ′, and the sum of them is the theoretical lateral force sum ΣF*Is required. The ROM 94 stores the vehicle speed v, the wheel steering angle φ ', and the theoretical lateral force F.R, FLIs stored, and the theoretical lateral force FR *, FL *Is estimated, the map data is referred to.
[0144]
In the next step S54, the contact surface state distribution of each of the two front wheels is acquired by the contact surface state acquisition unit 130 as the contact surface state amount. More specifically, as shown in FIG. 16A, the ground plane 40 has four regions R in the width direction.-2~ R2(Generally referred to as “region R”) are set separately, and the contact pressure P for each region R is set.R-2~ PR2(Collectively, "contact pressure PRIs sometimes obtained based on the detection result of the external pressure detector 50 (see FIG. 4). The contact pressure PRIs the ground load W applied to the region R.RIs the area S of the region RRDivided by Obtained contact pressure PRIndicates a distribution as shown in FIG. 16B, for example.
[0145]
Next, in S55, the acquired contact pressure PRCamber angle β of each of the left and right front wheels based on the distribution state ofR, ΒLIs estimated. As shown in FIG. 16C, when the vehicle travels on a rough road with a rut or the like, the camber angle β of the wheel changes according to the inclination of the road surface. As described above, the change in the camber angle β appears as a change in the state of the ground contact surface. The estimation using this phenomenon is performed. The estimation is performed by the wheel behavior-related state quantity estimating unit 134. The ROM 94 has a contact pressure PRMap data for associating the distribution state of the camber angle with the camber angle β, and referring to the map data, the camber angle βR, ΒLIs estimated.
[0146]
Next, in S56, the lateral force F of each of the left and right wheels is obtained.R, FLAnd the sum of the lateral forces ΣF is the estimated camber angle β of each of the left and right front wheels.R, ΒLIt is performed based on. As conceptually shown in FIG. 16D, the camber angle β and the lateral force F generated on the wheel have a correlation, and map data for associating the two is stored in the ROM 94. Lateral force FR, FLIs estimated by the wheel behavior-related state quantity estimating unit 134, at which time the map data is referred to. Lateral force F of each wheelR, FLAre estimated, they are summed to calculate the sum of lateral forces ΣF.
[0147]
In subsequent S57, the state in which the steering wheel is taken is detected by the traveling abnormality state detection unit 136. More specifically, the sum of the lateral forces ΣF obtained as a result of the estimation and the sum of the theoretical lateral forces ΣF*Is different from the set threshold value ΔΣF0Is exceeded, it is determined that the steering wheel is ready to be taken. Note that this threshold Δ 閾 値 F0Is a value corresponding to the frictional force of the steering device 114.
[0148]
If it is detected that the steering wheel has been taken, corresponding processing is performed in S58. Specifically, first, a signal is sent from the abnormal state notification processing unit 140 to the notification device 122, a predetermined indicator light is turned on, and a predetermined warning sound is emitted. Then, the monitoring information supply unit 138 supplies the information to the steering device 114. In the steering device 114, for example, when the steering device 114 is a so-called power steering device, a counter force corresponding to the difference ΔΣF in the lateral force sum is applied to the wheels. This is so-called preload control. Note that, in the case of a steering device of a so-called steer-by-wire type, in which a steering unit is separated from a steering unit, it is possible to correct and steer the steered wheels separately from the operation of the steering wheel. When S58 is terminated or when it is determined that the handle is not taken, S58 is skipped and one execution of the present processing routine is terminated.
[0149]
In the detection process of the steering wheel being taken, the lateral force F generated on the wheel is estimated based on the camber angle β after estimating the camber angle β of the wheel.RIt is also possible to directly estimate the lateral force F from the distribution state of. In that case, the contact pressure PRMay be stored, and the map data may be referred to. In addition, the detection process can detect that the steering wheel has been taken even while the vehicle is turning. For example, the detection process can be performed in a processing mode in which the steering wheel is taken only when the vehicle is traveling straight. In this case, S51 to S53 are omitted, and the theoretical lateral force sum 横 F*Is set to 0, and a series of processes may be performed.
[0150]
vi) Side slip detection processing based on tire noise
This process is a process performed by executing the tire-sound-dependent side-slip detection process routine shown in FIG. 17. In addition to the state of the contact surface pressure on the contact surface, the excessive spin and the like are generated based on the sound generated from the tire. This is a process for detecting a state in which the probability of side slip is high. In the processing according to this routine, first, in S61, a wheel steering angle φ 'as a steering amount is obtained by a process similar to that in the above-described comprehensive traveling abnormal state detection processing. Subsequently, in S62, the contact surface pressure P (contact load W / contact area S) of each of the front and rear turning inner wheels (wheels on the side close to the turning center) is acquired as a contact surface state quantity. The determination as to whether or not the wheel is a turning inner wheel is made based on the wheel steering angle φ ′. The process of acquiring the contact surface pressure P is performed by the contact surface state quantity acquisition processing unit 130, but may be the acquisition process based on the detection result of the tread portion radial displacement detector 14 as described above. The acquisition process may be based on the detection result of the device 50.
[0151]
Subsequently, in S63, the sound pressure NP of the tire generated sound N is obtained. The tire generated sound pressure NP is acquired by the tire generated sound processing unit 146 based on the tire generated sound N detected by the tire generated sound detector 76. The so-called squeal sound generated by slipping between the tire and the road surface in the tire generated sound N has a high sound pressure in a certain frequency range (for example, 500 Hz to 1500 Hz), so the tire generated sound processing unit 146 performs a filtering process. Thus, the sound pressure in the frequency range is used to detect the traveling abnormality. Further, since the squeal sound at the time of the skid is large at the turning outer wheel (wheel farther from the turning center), only the sound pressure of each of the front and rear turning outer wheels is acquired.
[0152]
Next, in S64, the threshold angle φ at which the wheel steering angle φ is set is set.0'Is determined. This determination is made by the steering operation determination unit 144, and φ is φ0If it is smaller than ', the routine is terminated assuming that excessive side slip does not occur because the steering wheel is not turned greatly, and if it is larger, the next S5 is executed. In S65, the threshold pressure P at which the contact surface pressure P of one of the two turning inner wheels obtained earlier is set.0Is smaller than the threshold time tpIt is determined whether the above is continued. If the possibility of occurrence of excessive side slip is high, a load shift occurs to the turning outer wheel side, and the contact pressure of the turning inner wheel decreases. This determination is based on the phenomenon, and the contact pressure P is equal to the threshold pressure P0If the smaller state is not continued, this routine is ended, and if it is continued, the next S66 is executed. In S66, the threshold sound pressure NP at which the tire-generated sound pressure NP of one of the two turning outer wheels obtained earlier is set.0The greater the state is, the set threshold time tnIt is determined whether the above is continued. If it has not been continued, this routine ends. If it has been continued, the next step S67 is executed. The determinations in S65 and S66 are both performed by the traveling abnormality state detection unit 136, and a state in which the vehicle is highly likely to be excessively skid is detected by these determinations. If it is determined that the probability of excessive lateral slip is high, in S67, a signal is sent from the abnormal state notification processing unit 140 to the notification device 122, a predetermined indicator light is turned on, and a predetermined warning sound is sounded. As described above, a series of processing is executed, and one execution of the present processing routine ends.
[0153]
In the actual running of the vehicle, the contact surface state quantity changes even by slight ups and downs of the road surface, and therefore, it may be determined that the vehicle is in the traveling abnormal state even if it is not in the traveling abnormal state. Normal detection may not be possible due to a so-called noise phenomenon. In this processing, the determination is made on the condition that the predetermined state is continued for a predetermined time, and the detection is less affected by such a noise phenomenon, and the detection accuracy is good. Therefore, in order to improve the detection accuracy and the estimation accuracy, it is possible to adopt a determination method on the condition that the predetermined time is continued, in a process by a routine other than this routine.
[0154]
vii) Tension-dependent rollover detection processing
This process is a process that is performed by executing a tension-based rollover detection process routine shown in FIG. 18, and detects a state in which the probability of rollover is high only when it is determined that the driver's tension is high, This is processing corresponding to the state. In this process, first, in S71, the heart rate H of the driver is detected by the heart rate detector 82. In the following S72, the degree of tension is estimated. This estimation is performed by the tension estimation unit 150. Specifically, the normal heart rate H of the detected heart rate H0Is the set tension determination coefficient k1If it exceeds (for example, a value such as 1.2), it is determined that the driver is in a nervous state. Normal heart rate H0May be registered and stored in advance for the value of the individual driving the vehicle, and the value of that person may be adopted in accordance with the driver's selection, or when the ignition switch is turned on. The value may be a value detected by the heart rate detector 82 in the initial processing. If it is determined that the user is not in a nervous state, the execution of this routine ends. If it is determined that the user is in a nervous state, the next step S73 is executed.
[0155]
In S73, the operation speed ω, which is the steering operation state quantity, is acquired. This acquisition processing is the same as the processing in the above-described maximum surface pressure position-dependent side slip detection processing, and thus description thereof will be omitted. In the following S74, the acquired operation speed ω is changed to the set threshold speed ω.0Is determined. This determination is made by the steering operation determination unit 144, and ω becomes ω0If not, the routine ends. If it does, it is determined that the steering wheel has been suddenly operated, and S75 and subsequent steps are executed. That is, in the present process, when the driver is nervous and the steering operation is excessive, the process of detecting the probability of rollover is performed.
[0156]
In S75, based on the direction of the steering operation, it is specified whether each of the four wheels is a turning inner wheel or a turning outer wheel. In subsequent S76, the turning inner wheel contact surface pressure P which is the contact surface pressure of each of the two front and rear wheels specified as the turning inner wheel.INAnd the turning outer wheel contact surface pressure P, which is the contact surface pressure of each of the two front and rear wheels specified as the turning outer wheel.OUTAre obtained as the contact surface state quantities. These contact pressures PIN, POUTIs equivalent to a value obtained by dividing the contact load W on the entire contact surface by the contact area S of the contact surface. These acquisitions are performed by the ground contact surface state acquisition processing unit 130, but may be based on the detection result of the tread radial displacement detector 14 described above, and may be detected by the external pressure detector 50. It may be based on the result.
[0157]
In the following S77, the turning inner wheel contact surface pressure PINAnd outer contact pressure of turning outer ring POUTBy comparing with, the probability of rollover is determined. Specifically, the two turning inner wheels and the turning outer wheel are divided into front wheels and rear wheels, respectively, and the turning inner wheel and the turning outer wheel of the front wheel are compared, and the turning inner wheel and the turning outer wheel of the rear wheel are compared. Then, at either the front wheel or the rear wheel, the turning inner wheel contact surface pressure PINTurning outer ring contact pressure POUTIs the set load movement determination coefficient k2If it falls below, it is determined that the possibility of rollover cannot be ignored. In other words, the determination is made based on how much the load moves to the turning outer wheel side when the vehicle turns. If it is determined that the possibility of rollover can be ignored, this routine ends. If the possibility of rollover cannot be ignored, the next step S78 is executed.
[0158]
In S78, the vehicle lateral acceleration G detected by the lateral G sensor 84 is obtained by the vehicle operation state amount acquisition processing unit 142. In S79, the detected vehicle lateral acceleration G is set to the set threshold acceleration G.0It is determined that there is a high probability that the vehicle will roll over if it exceeds. The determinations in S77 and S79 are performed by the abnormal traveling state detection unit 136, and the abnormal traveling state of the vehicle is detected through these two determinations. If it is determined that there is no possibility of rollover, this routine is ended. If it is determined that the probability of rollover is high, a process corresponding to rollover is performed in S80. Specifically, in the corresponding process, first, a signal is sent from the abnormal state notification processing unit 140 to the notification device 122, a predetermined indicator light is turned on, and a predetermined warning sound is sounded. Then, the monitoring information supply unit 138 sends the information to the on-vehicle device that is performing the attitude control of the vehicle, and in the on-vehicle device, increases the control gain value in the execution of the attitude control according to the information. Is performed. Further, for example, in the suspension device 118, performing control such as hardening the turning outer wheel side or lowering the vehicle height is also effective for suppressing rollover. After the above series of processing is completed, one execution of this processing routine is completed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a tread radial displacement detector provided in a contact surface information acquisition device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 schematically shows a relationship between a change in tread radial displacement associated with rotation of a wheel detected by the tread radial displacement detector and a contact surface state quantity acquired based on the change. FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an external pressure detector included in a contact surface information acquiring device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram schematically showing a detection result by the external pressure detector.
FIG. 5 is a diagram showing a state of a ground contact surface acquired by a contact surface state quantity acquisition device provided with the tread portion radial displacement detector, in a case where parameter values relating to wheel behavior are variously different. .
FIG. 6 shows a state of the ground contact surface acquired by the contact surface state quantity acquisition device including the external pressure detector, showing a state where the slip angles of the wheels are different.
FIG. 7 is a diagram schematically showing a configuration of a vehicle equipped with a vehicle condition monitoring device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a functional block diagram showing functional parts of a vehicle state monitoring device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart of an integrated traveling abnormal state detection processing routine executed by the vehicle state monitoring device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart of a grounding load etc. estimation / standing wave detection processing routine executed by the vehicle state monitoring device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart of an inside / outside surface pressure difference dependent rollover detection processing routine executed by the vehicle state monitoring device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a conceptual diagram for describing a criterion for acquiring an internal / external surface pressure difference.
FIG. 13 is a flowchart of a high surface pressure region-dependent side slip detection processing routine executed by the vehicle state monitoring device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a conceptual diagram illustrating a high-side-pressure-region-dependent sideslip detection process.
FIG. 15 is a flowchart of a steering wheel picking detection processing routine executed by the vehicle state monitoring device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a conceptual diagram for explaining a handle taken detection process.
FIG. 17 is a flowchart of a tire-sound-dependent side slip detection processing routine executed by the vehicle state monitoring device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a flowchart of a tension-dependent rollover detection processing routine executed by the vehicle state monitoring device according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10: Wheel 12: Tire 14: Tread radial displacement detector 16: Tread 20: Ultrasonic probe 40: Ground plane 50: External pressure detector 52: Surface pressure sensor 58: Piezoelectric element 70: Wheel 72: Basic factor Quantity detector 74: Wheel rotation angle sensor 76: Tire sound detector 78: Steering wheel 80: Steering angle sensor 82: Heart rate detector 84: Lateral G sensor 86: Tag chip (tire characteristic information storage medium) 88: Tire pressure Sensor 90: Electronic control unit (ECU) 110: Engine device 112: Brake device 114: Steering device 116: Transmission device 118: Suspension device 122: Notification device
130: contact surface information acquisition processing unit 132: vehicle state monitoring processing unit 134: wheel behavior related state quantity estimation unit 136: running abnormal state detection unit 138: monitoring information supply unit 140: abnormal state notification processing unit 142: vehicle operation state Amount acquisition processing unit 144: steering operation determination unit 146: tire sound processing unit 148: tire characteristic information reading unit 150: tension estimation unit 152: tire pressure processing unit

Claims (24)

タイヤの路面と接触している面である接地面においてその接地面の状態を示す状態量である接地面状態量を取得する接地面状態量取得部と、
その取得された接地面状態量に基づいて車両状態の監視処理を行う車両状態監視処理部と
を含むことを特徴とする車両状態監視装置。
On the ground contact surface that is in contact with the road surface of the tire, a contact surface state amount acquisition unit that acquires a contact surface state amount that is a state amount indicating the state of the contact surface,
A vehicle state monitoring unit that performs a vehicle state monitoring process based on the acquired ground contact surface state quantity.
前記車両状態監視処理部が、前記取得された接地面状態量に基づいて、車両の走行についての異常状態である走行異常状態を検知する走行異常状態検知部を備えた請求項1に記載の車両状態監視装置。The vehicle according to claim 1, wherein the vehicle state monitoring processing unit includes a traveling abnormal state detection unit that detects a traveling abnormal state that is an abnormal state of traveling of the vehicle based on the acquired contact state state quantity. Condition monitoring device. 前記走行異常状態検知部が、前記取得された接地面状態量としての、前記接地面の最高面圧と面圧分布の幅方向における偏りの程度との少なくとも一方に基づいて、前記走行異常状態としての車両の過大横すべりあるいはそれの蓋然性の高い状態を検知するものである請求項2に記載の車両状態監視装置。The traveling abnormal state detection unit, as the acquired contact state state quantity, based on at least one of the maximum surface pressure of the contact surface and the degree of deviation in the width direction of the contact pressure distribution, as the traveling abnormal state 3. The vehicle condition monitoring device according to claim 2, wherein the vehicle condition monitoring device detects an excessive side slip of the vehicle or a state of high probability of the slip. 前記走行異常状態検知部が、前記取得された接地面状態量としての前記接地面の長さに基づいて、前記走行異常状態としてのスタンディングウェーブ現象あるいはそれの蓋然性が高い状態を検知するものである請求項2に記載の車両状態監視装置。The traveling abnormal state detection unit detects a standing wave phenomenon as the traveling abnormal state or a state in which the probability of the standing wave phenomenon is high, based on the length of the contact surface as the acquired contact surface state quantity. The vehicle condition monitoring device according to claim 2. 前記走行異常状態検知部が、前記取得された接地面状態量と、車両が操作されている状態に基づいて推定された理論的な前記接地面状態量である理論接地面状態量との関係に基づいて、前記走行異常状態を検知するものである請求項2に記載の車両状態監視装置。The traveling abnormal state detection unit is configured to determine a relationship between the acquired ground contact surface state quantity and a theoretical ground contact surface state quantity that is the theoretical ground contact state state quantity estimated based on a state in which the vehicle is operated. The vehicle condition monitoring device according to claim 2, wherein the traveling abnormal condition is detected based on the condition. 前記走行異常状態検知部が、前記取得された接地面状態量としての前記接地面の面積と、前記理論接地面状態量として推定された接地面の面積である理論接地面積との関係に基づき、前記走行異常状態としての脱輪あるいはそれの蓋然性の高い状態を検知するものである請求項5に記載の車両状態監視装置。The traveling abnormal state detection unit, based on the relationship between the area of the contact surface as the acquired contact surface state quantity and the theoretical contact area that is the area of the contact surface estimated as the theoretical contact surface state amount, 6. The vehicle condition monitoring device according to claim 5, wherein the vehicle condition monitoring device detects a derailment or a highly probable condition as the traveling abnormal condition. 前記走行異常状態検知部が、前記取得された接地面情報量としての前記接地面の面積と、前記理論接地面状態量として推定された接地面の面積である理論接地面積との関係に基づくとともに、前記接地面積の減少速度に基づいて、前記走行異常状態としての車両の横転あるいはそれの蓋然性の高い状態を検知するものである請求項5に記載の車両状態監視装置。The traveling abnormal state detection unit, based on the relationship between the area of the contact surface as the acquired contact surface information amount, and the theoretical contact area that is the area of the contact surface estimated as the theoretical contact surface state amount 6. The vehicle condition monitoring device according to claim 5, wherein the vehicle condition monitoring device detects a rollover or a highly probable condition of the vehicle as the traveling abnormal condition based on the decreasing speed of the contact area. 前記走行異常状態検知部が、前記取得された接地面情報量としての、前記接地面の幅方向の中心より車両外側寄りの定められた部分と車両内側寄りの定められた部分との面圧差である内外面圧差と、前記理論接地面状態量として推定された理論的な前記内外面圧差である理論内外面圧差との関係に基づいて、前記車両状態としての車両の横転あるいはそれの蓋然性の高い状態を検知するものである請求項5に記載の車両状態監視装置。The traveling abnormal state detection unit, as the acquired contact surface information amount, by the surface pressure difference between a predetermined portion closer to the vehicle outside and a predetermined portion closer to the vehicle inside from the center in the width direction of the contact surface. Based on a relationship between a certain inner and outer surface pressure difference and a theoretical inner and outer surface pressure difference that is the theoretical inner and outer surface pressure difference estimated as the theoretical ground contact surface state quantity, the vehicle is likely to roll over as the vehicle state or is highly probable. The vehicle state monitoring device according to claim 5, wherein the state is detected. 前記車両状態監視処理部が、前記取得された接地面状態量に基づいて、車輪の挙動に関する状態量である車輪挙動関連状態量を推定する車輪挙動関連状態量推定部を備えた請求項1に記載の車両状態監視装置。2. The vehicle state monitoring processing unit according to claim 1, further comprising: a wheel behavior-related state quantity estimating unit that estimates a wheel behavior-related state quantity that is a state quantity related to a behavior of a wheel based on the acquired contact surface state quantity. The vehicle condition monitoring device according to claim 1. 前記車輪挙動関連状態量推定部が、前記取得された接地面状態量としての前記接地面の面積と、タイヤの空気圧とに基づいて、前記接地面に加わる荷重を推定するとともに、前記取得された接地面状態量としての前記接地面の形状を特定することが可能な形状特定量に基づいて、前記車輪挙動関連状態量としての車輪2発生するコーナリングフォースを推定し、かつ、前記推定された接地面の荷重と前記推定されたコーナリングフォースとに基づいて、前記車輪挙動関連状態量としての路面とタイヤとの間の摩擦係数を推定するものである請求項9に記載の車両状態監視装置。The wheel behavior-related state quantity estimating unit estimates the load applied to the contact surface based on the area of the contact surface as the acquired contact surface state amount and the air pressure of the tire, and obtains the acquired load. A cornering force generated by the wheel 2 as the wheel behavior-related state quantity is estimated based on a shape specifying amount capable of specifying the shape of the ground contact surface as a contact surface state quantity, and the estimated contact The vehicle condition monitoring device according to claim 9, wherein the vehicle condition monitoring device is configured to estimate a friction coefficient between a road surface and a tire as the wheel behavior-related condition quantity based on a load on the ground and the estimated cornering force. 前記車両状態監視処理部が、前記車輪挙動関連状態量推定部によって推定された車輪挙動関連状態量に基づいて、車両の走行についての異常状態である走行異常状態を検知する走行異常状態検知部を備えた請求項9に記載の車両状態監視装置。The vehicle state monitoring processing unit, based on the wheel behavior related state quantity estimated by the wheel behavior related state quantity estimating unit, based on a running abnormal state detection unit that detects a running abnormal state that is an abnormal state about the running of the vehicle The vehicle condition monitoring device according to claim 9, further comprising: 前記車輪挙動関連状態量推定部が、前記車輪挙動関連状態量としての車輪のスリップ角を推定するものであり、前記走行異常状態検知部が、その推定されたスリップ角と最大横力を得られる理論的なスリップ角である最大スリップ角との関係に基づいて、前記車両状態としての車両の過大横すべりあるいはそれの蓋然性の高い状態を検知するものである請求項11に記載の車両状態監視装置。The wheel behavior-related state quantity estimating section estimates a wheel slip angle as the wheel behavior-related state quantity, and the traveling abnormal state detecting section can obtain the estimated slip angle and the maximum lateral force. 12. The vehicle condition monitoring device according to claim 11, wherein the vehicle condition monitoring device detects an excessive side slip of the vehicle as the vehicle condition or a state of a high probability thereof based on a relationship with a maximum slip angle that is a theoretical slip angle. 前記走行異常状態検知部が、前記推定された車輪挙動関連状態量と、車両が操作されている状態に基づいて推定された理論的な前記車輪挙動関連状態量である理論車輪挙動関連状態量との関係に基づいて、前記異常状態を検知するものである請求項11に記載の車両状態監視装置。The traveling abnormal state detection unit, the estimated wheel behavior-related state quantity, and the theoretical wheel behavior-related state quantity that is the theoretical wheel behavior-related state quantity estimated based on the state in which the vehicle is operated. The vehicle condition monitoring device according to claim 11, wherein the abnormal condition is detected based on the relationship. 前記車輪挙動関連状態量推定部が、前記車輪挙動関連状態量として車輪に発生する横力を推定するものであり、前記走行異常状態検知部が、前記理論車輪挙動関連状態量として推定された理論横力と、前記車輪挙動関連状態量推定部によって推定された横力との関係に基づいて、前記走行異常状態としてのハンドルの取られあるいはそれの蓋然性の高い状態を検知するものである請求項13に記載の車両状態監視装置。The wheel behavior-related state quantity estimating unit is for estimating a lateral force generated on a wheel as the wheel behavior-related state quantity, and the traveling abnormal state detection unit is configured to calculate the theoretical wheel behavior-related state quantity. A method for detecting a state in which a steering wheel is taken or a state in which the steering wheel is highly likely to be taken as the traveling abnormal state, based on a relationship between a lateral force and a lateral force estimated by the wheel behavior-related state quantity estimating unit. A vehicle condition monitoring device according to claim 13. 当該車両状態監視装置が、タイヤから発生する音であるタイヤ発生音を検出するタイヤ発生音検出器を含み、前記走行異常状態検知部が、さらに、そのタイヤ発生音検出器によって検出されたタイヤ発生音に基づき、前記走行異常状態としての車両の過大横すべりあるいはそれの蓋然性の高い状態を検知するものである請求項2,請求項5,請求項11,請求項13のいずれかに記載の車両状態監視装置。The vehicle condition monitoring device includes a tire noise detector that detects a tire noise that is a sound generated from the tire, and the traveling abnormal state detection unit further includes a tire noise detector that detects the tire noise detected by the tire noise detector. 14. The vehicle state according to claim 2, wherein an excessive side slip of the vehicle as the traveling abnormal state or a state of a high probability thereof is detected based on the sound. Monitoring device. 当該車輪状態監視装置が、少なくともステアリング装置の操作の状態を示す状態量であるステリング操作状態量に基づいて、ステアリング装置の操作が過度状態であるか否かの判断を行うステアリング操作判断部を含み、前記走行異常状態検知部が、前記ステアリング操作判断部によってステアリング操作が過度状態であると判断された場合に、前記走行異常状態の検知を行うものである請求項2ないし請求項8,請求項11ないし請求項15のいずれかに記載の車両状態監視装置。The wheel state monitoring device includes a steering operation determining unit that determines whether the operation of the steering device is in an excessive state based on at least a steering operation state amount that is a state amount indicating the operation state of the steering device. 10. The abnormal traveling state detecting unit detects the abnormal traveling state when the steering operation determining unit determines that the steering operation is in an excessive state. The vehicle condition monitoring device according to any one of claims 11 to 15. 当該車両状態監視装置が、前記走行異常状態検知部によって検知された異常状態を、運転者に報知する異常状態報知部を含む請求項2ないし請求項8,請求項11ないし請求項16のいずれかに記載の車両状態監視装置。17. The vehicle state monitoring device according to claim 2, further comprising an abnormal state notifying section that notifies an abnormal state detected by the traveling abnormal state detecting section to a driver. The vehicle condition monitoring device according to claim 1. 当該車両状態監視装置が、運転者の緊張度を推定する緊張度推定部を含み、前記車両状態監視処理部が、その推定された緊張度に基づいて前記車両状態の監視処理の態様を変更するものである請求項1ないし請求項17のいずれかに記載の車両状態監視装置。The vehicle condition monitoring device includes a tension estimation unit that estimates a driver's tension, and the vehicle condition monitoring processing unit changes a mode of the vehicle state monitoring process based on the estimated tension. The vehicle condition monitoring device according to any one of claims 1 to 17, wherein the vehicle condition monitoring device is a vehicle condition monitoring device. 当該車両状態監視装置が、前記取得された接地面状態量と前記監視処理によって得られた結果との少なくとも一方に関する情報である監視情報を、その監視情報を利用した制御を行う制御部を備えた車両搭載装置に供給する監視情報供給部を含む請求項1ないし請求項18のいずれかに記載の車両状態監視装置。The vehicle condition monitoring device further includes a control unit that performs control using the monitor information, which is information relating to at least one of the acquired ground contact surface state amount and a result obtained by the monitoring process, using the monitor information. 19. The vehicle condition monitoring device according to claim 1, further comprising a monitoring information supply unit that supplies the monitoring information supply unit to the vehicle-mounted device. 前記接地面状態量取得部が、
タイヤのトレッド部に関する物理量であって前記接地面状態量を取得するための基礎因子となる基礎因子量を検出する基礎因子量検出器を有し、その基礎因子量検出器によって検出された基礎因子量に基づいて、前記接地面状態量を取得する接地面状態量取得装置を備えた請求項1ないし請求項19のいずれかに記載の車両状態監視装置。
The contact surface state quantity acquisition unit,
A basic factor amount detector for detecting a basic factor amount which is a physical quantity related to a tread portion of a tire and is a basic factor for obtaining the contact surface state quantity, and a basic factor detected by the basic factor amount detector The vehicle state monitoring device according to any one of claims 1 to 19, further comprising a contact surface state quantity acquisition device that acquires the contact surface state amount based on the quantity.
前記基礎因子量検出器が、タイヤのトレッド部の径方向の変位を、前記基礎因子量として検出するトレッド部径方向変位検出器を含み、前記接地面状態量取得装置が、そのトレッド部径方向変位検出器によって検出された前記変位に基づいて、前記接地面状態量を取得するものである請求項20に記載の車両状態監視装置。The basic factor amount detector includes a tread portion radial displacement detector that detects the radial displacement of the tread portion of the tire as the basic factor amount, and the tread portion state quantity acquisition device includes a tread portion radial direction. 21. The vehicle state monitoring device according to claim 20, wherein the ground state state quantity is obtained based on the displacement detected by a displacement detector. 前記基礎因子量検出器が、タイヤのトレッド部の1以上の検出箇所の各々にそれの外部から加わる外部圧力を、前記基礎因子量として検出する外部圧力検出器を含み、前記接地面状態量取得装置が、その外部圧力検出器によって検出された外部圧力に基づいて、前記接地面状態量を取得するものである請求項20または請求項21に記載の車両状態監視装置。The basic factor amount detector includes an external pressure detector that detects, as the basic factor amount, an external pressure applied to each of one or more detection points of a tread portion of the tire from the outside thereof, and obtains the ground contact surface state amount. 22. The vehicle condition monitoring device according to claim 20, wherein the device acquires the ground contact surface condition amount based on an external pressure detected by the external pressure detector. 前記基礎因子量検出器が、車輪に設けられており、前記接地面状態量取得装置が、車輪に設けられて前記基礎因子量検出器の検出値に関する信号を無線にて送信する送信装置と、車体に設けられて前記送信された信号を受信する受信装置とを備えた請求項20ないし請求項22のいずれかに記載の車両状態監視装置。The basic factor amount detector is provided on a wheel, and the ground contact surface state amount acquiring device is provided on a wheel, and a transmitting device that wirelessly transmits a signal regarding a detection value of the basic factor amount detector, 23. The vehicle condition monitoring device according to claim 20, further comprising: a receiving device provided on a vehicle body to receive the transmitted signal. タイヤのトレッド部に関する物理量であって、タイヤの路面と接触している面である接地面においてその接地面の状態を示す状態量である接地面状態量を取得するための基礎因子となる基礎因子量を検出する基礎因子量検出器を有し、その基礎因子量検出器によって検出された基礎因子量に基づいて、前記接地面状態量を取得することを特徴とする接地面状態量取得装置。A basic factor which is a physical quantity related to a tread portion of a tire and is a basic factor for obtaining a contact surface state quantity which is a state quantity indicating a state of the contact surface at a contact surface which is in contact with the road surface of the tire. A ground plane state quantity acquisition device, comprising a basic factor amount detector for detecting an amount, and acquiring the ground plane state quantity based on the basic factor amount detected by the basic factor amount detector.
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