JP2005249525A - 路面荒さ推定装置及び路面荒さ推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 タイヤの内部圧力に応じて走行路面の状態をより的確に推定する。
【解決手段】 路面荒さ推定装置１０は、タイヤの内部圧力Ｐを各々検出する圧力センサ３５〜３８及び車輪の車輪速度信号を各々検出する車輪速センサ３１〜３４を備える。同装置１０は、前記信号を周波数解析して振動ゲインＧavを算出し、基準圧力ＰＳからの前記タイヤの内部圧力Ｐの偏差ΔＴＰに応じた共振ゲイン補正係数ＧＰを求め、同算出された振動ゲインＧavを共振ゲイン補正係数ＧＰにて補正して補正振動ゲインＧＨを求め、同ゲインＧＨと所与の閾値とを比較して路面の状態を推定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車輪速度信号に含まれるサスペンションの車両前後方向の共振周波数における振動の周波数成分に基づいて同車両が走行する路面の荒さを推定する路面荒さ推定装置及び路面荒さ推定方法に関する。

車両走行中において路面の凹凸により車輪に生じた振動は、車体の前後方向の振動を吸収するために備えられているブッシュ（サスペンションの車両前後方向のコンプライアンスを構成するブッシュであり、以下、「サスペンション前後方向ブッシュ」と称呼する。）に伝達される。従って、前記車輪の振動によりサスペンション前後方向ブッシュは変形し、その変形により車軸は車体に対して車両前後方向に振動する。この車軸の車両前後方向の振動は、車輪の回転速度を変化させる。この結果、車輪に取り付けられた車輪速センサの出力信号に基づいて得られる車輪速度信号は、サスペンション前後方向ブッシュの振動特性に基づく周波数成分を含む信号となる。

実際、車輪速度信号に対して周波数解析を行うと、図９に示したように、各周波数を有する振動の振幅（以下、「振動の周波数成分」又は「振動ゲイン」と称呼する。）には、一般的に周波数が１００Ｈｚの範囲内に３つのピークが現れる。このうち、周波数が１０〜２０Ｈｚの領域に現れる振動ゲインのピークが、サスペンション前後方向ブッシュの振動特性により定まる共振に基づくものである。換言すると、図２に模式的に示したように車輪及びサスペンション前後方向ブッシュは、ばね−マス系を構成していると考えることができ、周波数が１０〜２０Ｈｚの領域に現れる前述したピークに対応した周波数は、このばね−マス系の共振周波数と考えることができる。かかる共振周波数を、以下、「サスペンション前後方向共振周波数」と称呼する。

一方、サスペンション前後方向共振周波数の振動ゲインは、路面の状態に応じて変化することが知られている。特許文献１に記載の路面状態検出装置は、かかる事実を利用して路面状態を推定する装置である。この装置は、車輪速度信号に含まれるサスペンション前後方向共振周波数における振動の振幅の絶対値を所定時間積算し、同積算された積算値と所定の閾値とを比較することにより路面が悪路か否かを判定する。
特開平９−２４３３４５号公報（第００１０欄〜第００１３欄、図３，図４）

ところで、車輪に装着されたタイヤの内部圧力が変化すると、路面から前述したばね−マス系に入力される振動の大きさが変化するため、各周波数の振動ゲインも変化する。
しかし、前記路面状態検出装置は、サスペンション前後方向共振周波数における振動ゲインの絶対値のみに基づいてタイヤの内部圧力に基づくことなく走行路面の状態を判定していた。このため、路面の状態が的確に判定されないという問題があった。

本発明の目的は、サスペンション前後方向共振周波数を有する振動の周波数成分に基づくとともにタイヤの内部圧力に基づいて車両が走行する路面の状態を推定することにより、より的確に路面の荒さを推定することができる路面荒さ推定装置及び路面荒さ推定方法を提供することにある。

本発明に係る路面荒さ推定装置は、
車両の走行中、路面から車輪に伝達される振動の周波数成分を含む同車輪の車輪速度信号を検出する車輪速度信号検出手段と、
前記検出された車輪速度信号に含まれる振動の周波数成分からサスペンション前後方向共振周波数を有する振動の周波数成分を抽出する共振周波数抽出手段と、
前記車輪に装着されたタイヤの内部圧力を検出するタイヤ圧力検出手段と、
前記検出されたタイヤの内部圧力に基づいて前記抽出された振動の周波数成分を補正する周波数成分補正手段と、
前記補正された振動の周波数成分に基づいて前記車両が走行する路面の状態を推定する路面状態推定手段とを備える。

車輪速度信号に含まれている車両前後方向の振動の周波数成分は、タイヤの内部圧力により変動する。これを考慮して、本装置は、この車両前後方向の振動の周波数成分からサスペンション前後方向共振周波数における振動の周波数成分を抽出し、抽出された同振動の周波数成分をタイヤの内部圧力に基づいて補正した後、補正された同振動の周波数成分に基づいて路面の状態を推定する。この結果、タイヤの内部圧力の変動によって生じる路面の推定の誤差が小さくなり、同路面の状態がより的確に推定され得る。

また、路面荒さ推定装置は、更に、
外部からの操作信号に応答して前記タイヤの内部圧力に応じた値を前記タイヤの基準圧力として入力する基準圧力入力手段を備え、
前記周波数成分補正手段は、
前記入力されたタイヤの基準圧力からの前記検出されたタイヤの内部圧力の偏差に対応する補正係数を算出し、同算出された補正係数を使用して前記抽出された振動の周波数成分を補正する。

本装置は、タイヤの基準圧力からのタイヤの内部圧力の偏差に対応した補正係数を算出し、算出された補正係数を用いて前記抽出されたサスペンション前後方向共振周波数における振動の周波数成分を補正する。この結果、タイヤが任意の内部圧力を持つときに抽出されたサスペンション前後方向共振周波数における振動の周波数成分は、タイヤが所定の基準圧力を持つときに抽出される同振動の周波数成分に近似した値に補正される。従って、このようにして補正された同振動の周波数成分に基づいて路面の状態が推定されるため、タイヤの内部圧力の変動によって生じる路面の推定の誤差が小さくなり、同路面の状態がより的確に推定され得る。

また、本発明に係る路面荒さ推定方法は、
車両の走行中、路面から車輪に伝達される振動の周波数成分を含む同車輪の車輪速度信号を検出し、
前記検出された車輪速度信号に含まれる振動の周波数成分から、サスペンション前後方向共振周波数を有する振動の周波数成分を抽出し、
前記車輪に装着されたタイヤの内部圧力を検出し、
前記検出されたタイヤの内部圧力に基づいて前記抽出された振動の周波数成分を補正し、
前記補正された振動の周波数成分に基づいて前記車両が走行する路面の状態を推定する。

本方法は、車輪速度信号に含まれている車両前後方向の振動の周波数成分からサスペンション前後方向共振周波数を有する振動の周波数成分を抽出し、抽出された同振動の周波数成分をタイヤの内部圧力に基づいて補正し、補正された同振動の周波数成分に基づいて路面の状態を推定する。従って、このようにして補正された前記振動の周波数成分に基づいて路面の状態がより的確に推定され得る。

また、路面荒さ推定方法は、更に、
タイヤの内部圧力を調整した直後の前記タイヤの内部圧力に応じた値を前記タイヤの基準圧力として入力し、
前記入力されたタイヤの基準圧力からの前記検出されたタイヤの内部圧力の偏差に対応する補正係数を算出し、
前記算出された補正係数に基づいて前記抽出された振動の周波数成分を補正する。

本方法は、タイヤの基準圧力からのタイヤの内部圧力の偏差に対応した補正係数を算出し、算出された補正係数を用いて前記抽出されたサスペンション前後方向共振周波数における振動の周波数成分を補正する。従って、このようにして補正された前記振動の周波数成分に基づいて路面の状態が推定されるため、路面の状態がより的確に推定され得る。

以下、本発明の実施形態に係る路面荒さ推定装置について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る路面荒さ推定装置１０を搭載した車両の構成の概略を示している。
この車両は、車両の前方側左右に位置された第１の車輪１１（左前輪）及び第２の車輪１２（左前輪）、車両の後方側左右に位置された第３の車輪１３（左後輪）及び第４の車輪１４（右後輪）、第１の車輪１１〜第４の車輪１４にそれぞれ装着された第１のタイヤ１５〜第４のタイヤ１８を備えている。

路面荒さ推定装置１０は、各車輪への制動力を制御するブレーキ液圧制御部２０、第１の車輪速センサ３１〜第４の車輪速センサ３４、直圧式の第１の圧力センサ３５〜第４の圧力センサ３８、各タイヤの所定時の内部圧力を基準圧力として設定するために操作される操作スイッチ３９、各圧力センサからそれぞれ出力された信号を受信アンテナ４１ａ、４１ｂを介して受信する受信機４０、ブレーキペダル踏力センサ４２及び電子制御装置５０を備えている。

ブレーキ液圧制御部２０は、図示しない電磁バルブと図示しないブレーキマスターシリンダとを備えている。ブレーキ液圧制御部２０は、各車輪とともに各々回転する各ディスクロータに対して各ブレーキパッドを押し付けるための液圧（以下、「ブレーキ液圧」と称呼する。）を制御し、制動力を制御するようになっている。

第１の車輪速センサ３１〜第４の車輪速センサ３４は、互いに同一構造を有するので、以下第１の車輪速センサ３１を例に挙げて説明する。第１の車輪速センサ３１は、図２に示したように、第１の車輪１１の回転軸に固定された同回転軸と共に回転するセンサロータ３１ａと、ピックアップコイル３１ｂと、図示しない磁石と、からなっている。センサロータ３１ａは、その外周部に所定の中心角毎に並べられた歯部を備えている。ピックアップコイル３１ｂは、前記歯部に近接配置されている。第１の車輪速センサ３１は、前記磁石とセンサロータ３１ａの回転とにより発生する磁界の変化をピックアップコイル３１ｂにて電圧変化として取り出し、かかる電圧変化を車輪速度に応じた信号として出力するようになっている。

図１に示す第１の圧力センサ３５〜第４の圧力センサ３８は、第１の車輪１１〜第４の車輪１４のハブにそれぞれ固定されたホイールのリムのタイヤバルブ穴に各々取り付けられている。第１の圧力センサ３５〜第４の圧力センサ３８は、各タイヤの内部圧力Ｐ（１）〜Ｐ（４）を検出する圧力検出器及び送信機を各々備えている。第１の圧力センサ３５〜第４の圧力センサ３８のそれぞれに備えられた送信機は、各タイヤの内部圧力Ｐ（１）〜Ｐ（４）を圧力信号として各々送信するようになっている。
以上に説明した第１の圧力センサ３５〜第４の圧力センサ３８は、第１のタイヤ１５〜第４のタイヤ１８の内部圧力Ｐ（１）〜Ｐ（４）をそれぞれ検出するタイヤ圧力検出手段に相当する。

操作スイッチ３９は、車室内に配設されていて、整備工場のサービスマンや乗員等がタイヤを交換した場合、基準圧力に調整した後のタイヤ圧力を各タイヤの基準圧力として入力することを指示するために操作されるスイッチである。操作スイッチ３９は、操作されたとき、第１のタイヤ１５〜第４のタイヤ１８の各タイヤの基準となる内部圧力ＰＳ（１）〜ＰＳ（４）を設定するための操作信号を出力するようになっている。

受信機４０は、車両前方の左右方向略中央部に設けられた受信アンテナ４１ａを介して第１の圧力センサ３５及び第２の圧力センサ３６から各々送信された圧力信号を受信するようになっている。また、受信機４０は、車両後方の左右方向略中央部に設けられた受信アンテナ４１ｂを介して第３の圧力センサ３７及び第４の圧力センサ３８から各々送信された圧力信号を受信するようになっている。
ブレーキペダル踏力センサ４２は、ブレーキペダルＢＰの踏力を示す信号を出力するようになっている。

電子制御装置５０は、互いにバスで接続されたＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、Ｂａｃｋ ｕｐ ＲＡＭ５４及び入出力回路（インターフェース５５）を主たる構成としたマイクロコンピュータを備えている。
電子制御装置５０は、第１の車輪速センサ３１〜第４の車輪速センサ３４、操作スイッチ３９、受信機４０及びブレーキペダル踏力センサ４２と接続されていて、各車輪速センサから出力された車輪速度に応じた信号、操作スイッチ３９から出力された操作信号及び受信機４０から出力された圧力信号及びブレーキペダルＢＰの踏力を示す信号を入力するようになっている。また、電子制御装置５０は、ブレーキ液圧制御部２０と接続されていて、走行路面の状態を考慮して、ＣＰＵ５１からの指示に応じてブレーキ液圧制御部２０に各電磁バルブ及び図示しないモータを駆動するための制御信号を送出するようになっている。

次に、上記のように構成された路面荒さ推定装置１０が、車輪速度に応じた信号に基づいて得られたデータである車輪速度ＳＰＤ（Ｃ）（車輪速度信号）を周波数解析して路面の状態を推定する作動について、場合分けを行いながら説明する。
電子制御装置５０のＣＰＵ５１は、車両の停止中、図３のフローチャートにより示された基準圧力入力処理ルーチン（プログラム）を所定時間の経過ごとに繰り返し実行するようになっている。また、ＣＰＵ５１は、車両の走行中、図４のフローチャートにより示された車輪速度ＳＰＤ（Ｃ）演算ルーチン及び図５のフローチャートにより示された路面推定制御メインルーチンを所定時間の経過ごとに繰り返し実行するようになっている。なお、後述するすべての処理は第１の車輪１１〜第４の車輪１４の各輪に対しそれぞれ同様に実行されるが、以下では、第１の車輪１１及び第１のタイヤ１５を対象とした処理についてのみ説明を行う。

（１）車両が停止している場合
ＣＰＵ５１は、所定のタイミングになったときに図３のステップ３００から処理を開始してステップ３０５に進み、操作スイッチ３９から出力される操作信号の有無に基づき第１のタイヤ１５の基準圧力を入力する指示があったか否かを判定する。整備工場のサービスマンや乗員等により入力の指示があった場合、ＣＰＵ５１は、ステップ３０５にて［Ｙｅｓ」と判定してステップ３１０に進み、第１の圧力センサ３５によって検出された第１のタイヤ１５の内部圧力を基準圧力ＰＳとして取り込んで、ステップ３９５に進んで本ルーチンの処理を一旦終了する。

一方、ＣＰＵ５１がステップ３０５に進んだ時点で上記入力の指示がなかった場合、同ＣＰＵ５１は、ステップ３０５にて［Ｎｏ」と判定して直ちにステップ３９５に進んで本ルーチンの処理を一旦終了する。この場合、基準圧力ＰＳには、初期値として予め定められた値又は以前に整備工場のサービスマンや乗員等により入力を指示されたときに取り込まれた第１のタイヤ１５の内部圧力の値が設定されている。
なお、ステップ３０５，３１０は、外部からの操作信号に応答してタイヤの内部圧力に応じた値を前記タイヤの基準圧力として入力する基準圧力入力手段に相当する。

（２）車両が走行している場合
車輪速度ＳＰＤ（Ｃ）の演算／蓄積．
ＣＰＵ５１は、所定のタイミングになったとき（例えば、５ｍｓ毎）に図４のステップ４００から処理を開始してステップ４０５に進み、カウンタＣに「１」を加算する。カウンタＣは所定のタイミングごとに演算される車輪速度ＳＰＤの個数を示している。カウンタＣは、イグニッションキーが「ＯＦＦ」から「ＯＮ」の状態になったときに実行されるイニシャルルーチンにおいて予め「０」に設定されている。従って、現時点においてカウンタＣの値は「１」である。

次に、ＣＰＵ５１は、ステップ４１０に進み、車輪速度に応じた信号Ｔを読み込む。なお、電子制御装置５０は、図示しない波形整形回路を内蔵している。この波形整形回路は、第１の車輪速センサ３１から出力された交流信号と所定の閾値とを比較し、同交流信号が同閾値より大きいときにハイレベル、同交流信号が同閾値より小さいときにローレベルとなるパルス信号を形成する。そして、ＣＰＵ５１は、そのパルス信号の立ち上がりエッヂ（又は立ち下がりエッヂ）で割り込み起動される図示しない車輪速度演算ルーチンにより、そのパルス信号の連続する立ち上がりエッヂ間の時間を求め、その時間を上述した車輪速度に応じた信号Ｔとして格納している。

次いで、ＣＰＵ５１は、ステップ４１５に進み、車輪速度に応じた信号Ｔに基づいて車輪速度ＳＰＤ（Ｃ）を演算する。即ち、ＣＰＵ５１は、定数Ｋを車輪速度に応じた信号Ｔで除することにより車輪速度ＳＰＤ（Ｃ）を演算する。
なお、第１の車輪速センサ３１〜第４の車輪速センサ３４及び車輪速度演算ルーチンは、車両の走行中、路面から車輪に伝達される振動の周波数成分を含む同車輪の車輪速度信号をそれぞれ検出する車輪速度信号検出手段に相当する。

次に、ＣＰＵ５１は、ステップ４９５に進んで本ルーチンの処理を一旦終了する。このようにして、カウンタＣの値が示す個数分の車輪速度ＳＰＤ（Ｃ）が演算され、図１に示すＲＡＭ５３に蓄積される。

路面状態の推定．
（２−１）車両が波状路、砂利又は石畳路（路面の荒れが大きい路面）を走行しているとき
ＣＰＵ５１は、所定のタイミングになったとき（例えば、５ｍｓ毎）、図５のステップ５００から処理を開始してステップ５０５に進み、受信機４０から第１のタイヤ１５の内部圧力Ｐ（＝Ｐ（１））を示す圧力信号を入力する。次に、ＣＰＵ５１は、ステップ５１０に進んで、図６にフローチャートにより示した車輪速度ＳＰＤ（Ｃ）を周波数解析するためのサブルーチンを呼び出す。

ＣＰＵ５１は、呼び出したサブルーチンのステップ６００から処理を開始し、ステップ６０５に進んで、カウンタＣの値が解析個数Ｃmaxに等しいか否かを判定する。ここで、解析個数Ｃmaxには、周波数解析の演算に必要なデータである車輪速度ＳＰＤ（Ｃ）の個数が予め設定されている。例えば、図４に示すルーチンにて５ｍｓ毎に設定される車輪速度ＳＰＤ（Ｃ）を、２．５６秒間蓄積する場合、解析個数Ｃmaxは「５１２」の値に設定される。

現時点では、カウンタＣの値は「１」なので解析個数Ｃmaxより小さい。従って、ＣＰＵ５１は、ステップ６０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ６１０に進み、判定フラグＨに「０」を設定し、ステップ６９５に進んで次にメインルーチンから呼び出されるまで本サブルーチンの処理を一旦終了する。

判定フラグＨは、車輪速度ＳＰＤ（Ｃ）に対し周波数解析が実行されたか否かを判定するためのフラグであり、その値が「０」のとき周波数解析は実行されていないことを示し、その値が「１」のとき周波数解析は実行されていることを示す。
また、判定フラグＨの値は、ステップ６１０にて「０」に設定されるとともに、車輪速度ＳＰＤ（Ｃ）の周波数解析実行後、後述されるステップ６７０にて「１」に設定される。

ＣＰＵ５１は、戻り先であるメインルーチンのステップ５１５に進むと、図７にフローチャートにより示した共振ゲイン補正係数演算サブルーチンを呼び出す。そして、ＣＰＵ５１は、ステップ７００から処理を開始してステップ７０５に進み、判定フラグＨの値が「１」に設定されているか否かを判定する。この時点では、判定フラグＨの値は「０」に設定されている。従って、ＣＰＵ５１は、ステップ７０５にて「Ｎｏ」と判定して直ちにステップ７９５に進み、次にメインルーチンから呼び出されるまで本サブルーチンの処理を一旦終了する。

ＣＰＵ５１は、戻り先であるメインルーチンのステップ５２０に進んで図８にフローチャートにより示した路面荒さ推定処理のサブルーチンを呼び出し、ステップ８００から処理を開始してステップ８０５に進み、判定フラグＨの値が「１」に設定されているか否かを判定する。この時点では、判定フラグＨの値は「０」に設定されているので、ＣＰＵ５１は、ステップ８０５にて「Ｎｏ」と判定して直ちにステップ８９５に進み、次にメインルーチンから呼び出されるまで本サブルーチンの処理を一旦終了し、戻り先であるメインルーチンのステップ５９５に進んで本メインルーチンの処理を一旦終了する。以上の処理は、図４の車輪速度ＳＰＤ（Ｃ）演算ルーチンが繰り返され、カウンタＣの値が解析個数Ｃmaxに等しくなるまで実行される。

その後、カウンタＣの値が解析個数Ｃmaxに等しくなると、ＣＰＵ５１は、ステップ６０５に進んだとき、同ステップ６０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６１５に進み、カウンタＣの値を「０」に設定する。次いで、ＣＰＵ５１は、ステップ６２０に進み、周波数演算回数Ｓに「１」を加算する。周波数演算回数Ｓは、周波数解析が実行された回数を示し、上述したイニシャルルーチンにおいて予め「０」に設定されている。従って、現時点において周波数演算回数Ｓの値は「１」となる。

次に、ＣＰＵ５１は、ステップ６２５に進んでＣmax個の車輪速度ＳＰＤ（Ｃ）から周波数解析の対象となるデータを選別する。具体的に述べると、ＣＰＵ５１は、一つ前に演算された車輪速度ＳＰＤ（Ｃ−１）からの車輪速度ＳＰＤ（Ｃ）の変化分の絶対値（｜ＳＰＤ（Ｃ）−ＳＰＤ（Ｃ−１）｜）が所定値以上であると判断した場合等、車輪速度ＳＰＤ（Ｃ）を周波数解析の対象データから除く。これにより、ノイズ成分（例えば、路面の凹凸以外の外力から発生する他の周波数成分）が多く含まれているデータが排除され、選別後の残りの車輪速度ＳＰＤ（Ｃ）に対し後述する周波数解析が実行されることになる。

次いで、ＣＰＵ５１はステップ６３０に進んで、選別後の車輪速度ＳＰＤ（Ｃ）をバンドパスフィルタにて処理して、１０〜２０Ｈｚの周波数帯域の成分のみ出力する。これにより、後述する周波数解析の結果抽出される上記帯域の振動の周波数成分が、上記帯域以外の振動の周波数成分の影響を受けることから回避される。

次に、ＣＰＵ５１はステップ６３５に進んで、バンドパスフィルタ処理後のデータに対し周波数解析（例えば、ＦＦＴ演算）を実行する。この結果、図９の点線内で示される１０〜２０Ｈｚの各周波数ｆ毎（例えば、０．１Ｈｚ間隔）に振動の周波数成分（即ち、振動ゲインＧ（ｆ））が抽出される。

次に、ＣＰＵ５１はステップ６４０に進んで、１０〜２０Ｈｚの各周波数ｆの振動ゲインＧ（ｆ）を各周波数毎に積算ゲインＧＳ（ｆ）に加算する。積算ゲインＧＳ（ｆ）は、振動ゲインＧ（ｆ）を積算するために用いられ、上述したイニシャルルーチンにおいて予め「０」に設定されている。

次いで、ＣＰＵ５１はステップ６４５に進んで、周波数演算回数Ｓが最大演算回数Ｓmaxに等しいか否かを判定する。現時点で、周波数演算回数Ｓは「１」に設定されていて最大演算回数Ｓmaxより小さい。そこで、ＣＰＵ５１は、ステップ６４５にて「Ｎｏ」と判定して直ちにステップ６９５に進み、次にメインルーチンから呼び出されるまで本サブルーチンの処理を一旦終了する。

その後、ステップ６０５〜６４５が繰り返し実行されて、周波数演算回数Ｓが最大演算回数Ｓmaxに等しくなると、ＣＰＵ５１は、ステップ６４５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６５０に進み、積算ゲインＧＳ（ｆ）を最大演算回数Ｓmaxにて除算して各周波数ｆの振動ゲインの平均値Ｇav（ｆ）を求める。

次いで、ＣＰＵ５１はステップ６５５に進み、このようにして求められた１０〜２０Ｈｚ範囲内の振動ゲインの平均値Ｇav（ｆ）の最大値をサスペンション前後方向共振周波数に対応する振動ゲインＧavとして求める。図９には、１０〜２０Ｈｚの領域に現れる振動ゲインのピークがサスペンション前後方向共振周波数における振動ゲインＧavとして示されている。

次いで、ＣＰＵ５１はステップ６６０に進み、周波数演算回数Ｓに「０」を設定し、ステップ６６５に進んで各周波数ｆの積算ゲインＧＳ（ｆ）に「０」を設定する。次いで、ＣＰＵ５１は、ステップ６７０に進んで判定フラグＨに「１」を設定し、ステップ６９５に進んで次にメインルーチンから呼び出されるまで本サブルーチンの処理を一旦終了する。
なお、ステップ６２５〜６５５は、各車輪速センサからそれぞれ検出された車輪速度信号に含まれる振動の周波数成分からサスペンション前後方向共振周波数を有する振動の周波数成分（振動ゲインＧav）を抽出する共振周波数抽出手段に相当する。

次に、ＣＰＵ５１は図５のステップ５１５を実行するために図７のステップ７００に続くステップ７０５に進む。このとき、判定フラグＨの値は「１」に設定されている。そこで、ＣＰＵ５１は、ステップ７０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７１０に進み、第１のタイヤ１５の基準圧力ＰＳ（＝ＰＳ（１））からの第１のタイヤ１５の内部圧力Ｐ（＝Ｐ（１））の偏差ΔＴＰ(＝ΔＴＰ（１）)を求める。

次いで、ＣＰＵ５１はステップ７１５に進み、図１０の偏差ΔＴＰとサスペンション前後方向共振周波数における共振ゲイン補正係数との相関図に示す関数ｇに偏差ΔＴＰを代入することにより偏差ΔＴＰに対応する共振ゲイン補正係数ＧＰを求める。次いで、ＣＰＵ５１はステップ７９５に進んで、次にメインルーチンから呼び出されるまで本サブルーチンの処理を一旦終了する。

図１０に示す共振ゲイン補正係数ＧＰは、タイヤの内部圧力が基準圧力ＰＳのとき、その値を「１．０」とし（即ち、基準圧力ＰＳのとき振動ゲインＧavを補正しない。）、タイヤの内部圧力Ｐが基準圧力ＰＳからΔＴＰだけ変化したとき、算出された振動ゲインＧavをどのくらい補正すればタイヤの内部圧力Ｐが基準圧力ＰＳであるときに求められる振動ゲインＧavの値により近い値になるかを示している。換言すれば、共振ゲイン補正係数ＧＰは、タイヤの基準圧力からのタイヤの内部圧力の偏差に対応し、サスペンション前後共振周波数における振動の周波数成分をタイヤの内部圧力が基準圧力である場合の周波数成分となるように補正する補正係数であるということができる。

次に、ＣＰＵ５１は図５のステップ５２０を実行するために図８のステップ８００に続くステップ８０５に進む。このとき、判定フラグＨの値は「１」に設定されている。そこで、ＣＰＵ５１は、ステップ８０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８１０に進み、振動ゲインＧavに共振ゲイン補正係数ＧＰを掛け合わせることにより補正振動ゲインＧＨを求める。

なお、ステップ７１０、７１５、８１０は、入力されたタイヤの基準圧力ＰＳからの検出されたタイヤの内部圧力Ｐの偏差ΔＴＰに対応する補正係数（共振ゲイン補正係数ＧＰ）を算出し、同算出された補正係数を使用して前記抽出されたサスペンション前後方向共振周波数を有する振動の周波数成分（振動ゲインＧav）を補正して補正後の振動ゲインＧＨを求める周波数成分補正手段に相当する。

図１１及び図１２は、ドライアスファルト路面及び圧雪／ドライアスファルト混合路面の各路面について、タイヤの内部圧力Ｐの変動に対するサスペンション前後方向共振周波数に応じた振動ゲインＧavの変動の程度をそれぞれ示した図である。各図の（ａ）は、タイヤの内部圧力Ｐが基準圧力ＰＳである場合、（ｂ）はタイヤの内部圧力Ｐが基準圧力ＰＳより２０％減圧された場合、（ｃ）はタイヤの内部圧力Ｐが基準圧力ＰＳより４０％減圧された場合に車輪速度ＳＰＤ（Ｃ）を周波数解析した結果をそれぞれ示す。車両走行スピード（８０ｋｍ／ｈ）及び乗員数(３名乗車）の条件は同一である。

これらの図から、タイヤの内部圧力Ｐが基準圧力ＰＳより低い状態において周波数解析により演算されたサスペンション前後方向共振周波数の振動ゲインＧavは、タイヤの内部圧力Ｐが基準圧力ＰＳのときに算出される同振動ゲインＧavより小さい値をとることがわかる。従って、ステップ８１０にて前記振動ゲインＧavに共振ゲイン補正係数ＧＰを掛け合わせることにより、補正後の振動ゲインＧＨは、タイヤの内部圧力Ｐが基準圧力ＰＳである場合に求められる振動ゲインＧavの値に近づく。

次に、ＣＰＵ５１はステップ８１５に進み、補正後の振動ゲインＧＨが所与の閾値ＦＧＬより大きいか否かを判定する。閾値ＦＧＬは、路面の荒れの程度が大きいか否かを判定するための閾値であり、補正後の振動ゲインＧＨが閾値ＦＧＬより大きければ路面の荒れの程度は大きいことを表す。

図１３には、タイヤの内部圧力Ｐが基準圧力であって、車両が異なる荒さの路面を走行しているときの補正後の振動ゲインＧＨが示されている。このうち、図１３（ａ）には、車両が波状路を走行しているときの振動ゲインＧＨ「２３００」が示されている。波状路は荒れが大きい路面の一例である。また、図１３（ｂ）には、路面がウェットダートを走行しているときの振動ゲインＧＨ「７４０」が示されている。ウェットダートは荒れが中程度の路面の一例である。図１３（ｃ）には、車両がドライアスファルトを走行しているときの振動ゲインＧＨ「４００」が示されている。ドライアスファルトは荒れが極小の路面の一例である。

前提（２−１）によれば車両は荒れが大きい路面を走行していて、補正後の振動ゲインＧＨ（例えば、図１３（ａ）の振動ゲインＧＨ「２３００」）は閾値ＦＧＬより大きい。そこで、ＣＰＵ５１は、ステップ８１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８２０に進み、路面判定フラグＲに路面の荒れの程度が大きいことを示す「４」の値を設定し、ステップ８９５に進んで次にメインルーチンから呼び出されるまで本サブルーチンの処理を一旦終了する。

（２−２）車両がＷＥＴダートや、圧雪悪路(路面の荒れが中程度の路面）等を走行しているとき
この場合、車両は荒れが中程度の路面を走行しているから、補正後の振動ゲインＧＨ（例えば、図１３（ｂ）の振動ゲインＧＨ「７４０」）は閾値ＦＧＬ以下である。従って、ＣＰＵ５１は、ステップ８００〜８１０に続くステップ８１５に進んだとき、同ステップ８１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ８２５に進み、補正後の振動ゲインＧＨが所与の閾値ＦＧＭより大きいか否かを判定する。

閾値ＦＧＭは、路面の荒れが中程度か否かを判定するための閾値であり、補正後の振動ゲインＧＨが閾値ＦＧＭより大きく閾値ＦＧＬ以下であれば路面の荒れは中程度であることを表す。前提（２−２）によれば、補正後の振動ゲインＧＨは閾値ＦＧＭより大きい。従って、ＣＰＵ５１は、ステップ８２５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８３０に進み、路面判定フラグＲに路面の荒れの程度が中であることを示す「３」の値を設定し、ステップ８９５に進んで次にメインルーチンから呼び出されるまで本サブルーチンの処理を一旦終了する。

（２−３）車両が圧雪又は荒れアスファルト（路面の荒れが小さい路面）等を走行しているとき
この場合、車両は荒れが小さい路面を走行しているから、補正後の振動ゲインＧＨは閾値ＦＧＭ以下である。従って、ＣＰＵ５１は、ステップ８００〜８１５に続く８２５に進んだとき、同ステップ８２５にて「Ｎｏ」と判定してステップ８３５に進み、補正後の振動ゲインＧＨが所与の閾値ＦＧＳより大きいか否かを判定する。

閾値ＦＧＳは、路面の荒れの程度が小さいか否かを判定するための閾値であり、補正後の振動ゲインＧＨが閾値ＦＧＳより大きく閾値ＦＧＭ以下であれば路面の荒れの程度は小さいことを表す。前提（２−３）によれば補正後の振動ゲインＧＨは閾値ＦＧＳより大きい。従って、ＣＰＵ５１はステップ８３５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８４０に進み、路面判定フラグＲに路面の荒れの程度が小さいことを示す「２」の値を設定し、ステップ８９５に進んで次にメインルーチンから呼び出されるまで本サブルーチンの処理を一旦終了する。

（２−４）車両がフラットアスファルト（路面の荒れが極小である路面）を走行しているとき
この場合、車両は荒れが極小の路面を走行しているから、補正後の振動ゲインＧＨ（例えば、図１３（ｃ）の振動ゲインＧＨ「４００」）は閾値ＦＧＳ以下である。従って、ＣＰＵ５１は、ステップ８００〜８１５，８２５に続く８３５に進んだとき、同ステップ８３５にて「Ｎｏ」と判定してステップ８４５に進み、路面状態を示す路面判定フラグＲに路面の荒れの程度が極小であることを示す「１」の値を設定し、ステップ８９５に進んで次にメインルーチンから呼び出されるまで本サブルーチンの処理を一旦終了する。

このように、本実施の形態の路面荒れ推定装置１０によれば、補正された振動ゲインＧＨに基づいて路面の状態が推定されるため、タイヤの内部圧力の変動が前記路面状態の推定に与える影響が極めて小さくなる。従って、本装置１０によれば、車両が走行している路面が、より的確に推定される。

なお、ステップ８１５〜８４５は、補正されたサスペンション前後方向共振周波数を有する振動の周波数成分（補正後の振動ゲインＧＨ）に基づいて車両が走行する路面の状態を推定する路面状態推定手段に相当する。

以上のようにして推定された路面判定フラグＲを路面状態を表すパラメータとして使用することにより、各路面に対応した車両の制御が好適に行われる。例えば、電子制御装置５０は、トラクション制御やアンチスキッド制御に際し、前記路面判定フラグＲを使用して路面状態に適合させた目標スリップ率を算出したり、路面判定フラグＲの値に応じてブレーキ液圧制御部２０が制御するブレーキ液圧を減圧或いは増圧するスピードを制御することができる。更に、電子制御装置５０は、路面判定フラグＲに示された路面状態のレベルに合わせて複数の異なる車体速度の作成方法から路面状態に合致した同方法を選択することができる。選択した方法により算出された走行中の車体速度は、トラクション制御やアンチスキッド制御を行うために使用される。電子制御装置５０は、路面判定フラグＲを利用して好適な減衰力制御を行ってもよい。

なお、以上、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態においては、第１の車輪１１及び第１のタイヤ１５のみを対象とした処理を行っていたが、各車輪についてサスペンション前後方向共振周波数を有する振動ゲインＧav（ｎ）を求め、その振動ゲインＧav（ん）を各タイヤの内部圧力Ｐ（ｎ）に基づいて補正して補正後の振動ゲインＧＨ（ｎ）を求め、その振動ゲインＧＨ（ｎ）の平均を図８のステップ８１０における振動ゲインＧＨとして採用してもよい。

第１実施形態に係る路面荒さ推定装置の概略構成図である。 タイヤ及び車輪の振動モデルを示した図である。 基準圧力を入力するために実行するプログラムを示したフローチャートである。 車輪速ＳＰＤ（ｎ）を演算するために実行するプログラムを示したフローチャートである。 路面推定制御を行うために実行するメインプログラムを示したフローチャートである。 車輪速ＳＰＤ（ｎ）に基づいて共振周波数を演算するために実行するプログラムを示したフローチャートである。 振動ゲインＧを補正するための共振ゲイン補正係数を演算するために実行するプログラムを示したフローチャートである。 路面の荒さを推定するために実行するプログラムを示したフローチャートである。 周波数解析後の周波数ｆに対する振動ゲインＧを示した図である。 タイヤの内部圧力の偏差ΔＴＰとサスペンション前後方向共振周波数に対する共振ゲイン補正係数との相関図である。 ドライアスファルト路面についてのタイヤの内部圧力Ｐの変動に対するサスペンション前後方向共振周波数の振動ゲインＧavの変動の程度を示した図である。 圧雪／ドライアスファルト混合路面についてのタイヤの内部圧力Ｐの変動に対するサスペンション前後方向共振周波数の振動ゲインＧavの変動の程度を示した図である。 路面の荒れの程度に対応した基準圧力時のサスペンション前後方向共振周波数の振動ゲインを示した図である。

符号の説明

１０…路面荒さ推定装置、１１…第１の車輪、１２…第２の車輪、１３…第３の車輪、１４…第４の車輪、１５…第１のタイヤ、１６…第２のタイヤ、１７…第３のタイヤ、１８…第４のタイヤ、２０…ブレーキ液圧制御部、３１…第１の車輪速センサ、３２…第２の車輪速センサ、３３…第３の車輪速センサ、３４…第４の車輪速センサ、３５…第１の圧力センサ、３６…第２の圧力センサ、３７…第３の圧力センサ、３８…第４の圧力センサ、３９…操作スイッチ、４０…受信機、４１ａ，４１ｂ…受信アンテナ、４２…ブレーキペダル踏力センサ、５０…電子制御装置。

Claims (4)

1. 車両の走行中、路面から車輪に伝達される振動の周波数成分を含む同車輪の車輪速度信号を検出する車輪速度信号検出手段と、
   前記検出された車輪速度信号に含まれる振動の周波数成分からサスペンション前後方向共振周波数を有する振動の周波数成分を抽出する共振周波数抽出手段と、
   前記車輪に装着されたタイヤの内部圧力を検出するタイヤ圧力検出手段と、
   前記検出されたタイヤの内部圧力に基づいて前記抽出された振動の周波数成分を補正する周波数成分補正手段と、
   前記補正された振動の周波数成分に基づいて前記車両が走行する路面の状態を推定する路面状態推定手段とを備えた路面荒さ推定装置。
2. 請求項１に記載の路面荒さ推定装置であって、更に、
   外部からの操作信号に応答して前記タイヤの内部圧力に応じた値を前記タイヤの基準圧力として入力する基準圧力入力手段を備え、
   前記周波数成分補正手段は、
   前記入力されたタイヤの基準圧力からの前記検出されたタイヤの内部圧力の偏差に対応する補正係数を算出し、同算出された補正係数を使用して前記抽出された振動の周波数成分を補正する路面荒さ推定装置。
3. 車両の走行中、路面から車輪に伝達される振動の周波数成分を含む同車輪の車輪速度信号を検出し、
   前記検出された車輪速度信号に含まれる振動の周波数成分から、サスペンション前後方向共振周波数を有する振動の周波数成分を抽出し、
   前記車輪に装着されたタイヤの内部圧力を検出し、
   前記検出されたタイヤの内部圧力に基づいて前記抽出された振動の周波数成分を補正し、
   前記補正された振動の周波数成分に基づいて前記車両が走行する路面の状態を推定する路面荒さ推定方法。
4. 請求項３に記載の路面荒さ推定方法であって、更に、
   タイヤの内部圧力を調整した直後の前記タイヤの内部圧力に応じた値を前記タイヤの基準圧力として入力し、
   前記入力されたタイヤの基準圧力からの前記検出されたタイヤの内部圧力の偏差に対応する補正係数を算出し、
   前記算出された補正係数に基づいて前記抽出された振動の周波数成分を補正する路面荒さ推定方法。
   

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