JP2006131116A - 車両駆動制御システム及びセンサユニット並びにタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】各タイヤに生ずる加速度を高精度で容易に検出すると共にタイヤの接地パターンを検出して車両の安定性制御を行う車両駆動制御システム及びそのセンサユニット並びにタイヤを提供する。
【解決手段】車両1の各タイヤ2に設けたセンサユニット100によってＸ，Ｙ，Ｚ方向に発生する加速度を検出すると共に、Ｚ軸方向加速度信号に重畳する低い周波数のノイズ成分と高い周波数のノイズ成分とを抽出し、電磁波によって検出結果のディジタル値をディジタル情報としてモニタ装置200に送信する。モニタ装置200は、予め記憶されている多数のタイヤ接地パターン情報とこれらのディジタル情報を比較することによりタイヤ接地パターンを特定し、この情報をスタビリティ制御ユニット700に出力する。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両走行時の車体の安定性制御を行う車両駆動制御システム及びそのセンサユニット並びにタイヤに関するものである。

従来、雨天候時に路面が濡れている場合など、路面とタイヤとの間の摩擦力が低下すると、ブレーキをかけたときにスリップして、思わぬ方向に車両が移動してしまい、事故を引き起こすことがあった。

このようなスリップや急発進などによって発生する事故を防止するために、アンチロック・ブレーキ・システム（Anti-Lock Brake System、以下、ＡＢＳと称する）、トラクション・コントロール・システム、さらには、これらに加えてＹＡＷセンサを設けたスタビリティー制御システムなどが開発された。

例えば、ＡＢＳは、各タイヤの回転状態を検出し、この検出結果に基づいて各タイヤがロック状態に入るのを防止するように制動力を制御するシステムである。

タイヤの回転状態として、各タイヤの回転数や、空気圧、歪み等の状態を検出して、この検出結果を制御に用いることが可能である。

このような制御システムの一例としては、例えば、特開平05-338528号公報に開示される自動車のブレーキ装置（以下、特許文献１と称する）、特開2001-018775号公報に開示されるブレーキ制御装置（以下、特許文献２と称する）、特開2001-182578号公報に開示される車両の制御方法および装置（以下、特許文献３と称する）、特開2002-137721号公報に開示される車両運動制御装置（以下、特許文献４と称する）、特開2002-160616号公報に開示されるブレーキ装置（以下、特許文献５と称する）などが知られている。

特許文献１には、ブレーキペダルと連結されるバキュームブースタにバキュームタンクから負圧が供給され、このバキュームタンクにバキュームポンプから負圧が供給され、このバキュームポンプがポンプモータにより駆動されることにより、加速度センサ１４により自動車の減速加速度が所定値に達した状態が検出されたときにバキュームポンプが作動する用のポンプモータを制御して、急激なブレーキ操作時及びその直後のブレーキ操作時における操作フィーリングの変化を防止するブレーキ装置が開示されている。

特許文献２には、ＡＢＳ制御を実行する制御手段を備えたブレーキ制御装置において、制御手段に、車両に発生している横方向加速度を推定する横加速度推定手段と、この横加速度推定手段による推定横加速度と、車両挙動検出手段による推定横加速度と、車両挙動検出手段に含まれる横加速度センサが検出する検出横加速度とを比較し、両者の差が所定値未満であれば舵角に見合った正常旋回中と判定し、前記差が所定値以上であれば非正常旋回中と判定する比較判定手段とを設け、前記制御手段をＡＢＳ制御中に、正常旋回判定時と非正常旋回判定時とで制御を切り替えるようにしたブレーキ制御装置が開示されている。

特許文献３には、車両の減速度および／または加速度を調節するための制御信号が対応の設定値により形成される車両の制御方法および装置において、走行路面傾斜により発生する車両加速度または車両減速度を表わす補正係数が形成され、この補正係数が設定値に重ね合わされて、車両の減速度および／または加速度の設定を改善する車両の制御方法および装置が開示されている。

特許文献４には、複数の車輪を有する車両の実ヨーイング運動状態量として重心点の横すべり角変化速度β’を取得し、その変化速度β’の絶対値が設定値β₀’以上で有れば、ブレーキ液圧ΔＰを左右後輪の何れかのブレーキに作用させることにより、変化速度β’の絶対値が大きいほど値が大きいほど値が大きく且つ変化速度β’の絶対値を減少させる向きのヨーイングモーメントを発生させ、このヨーイングモーメント制御中にも、ブレーキ液圧ΔＰが作用させられた車輪においてスリップ制御が必要か否かの判定を継続し、スリップ制御が必要になれば、ブレーキ液圧ΔＰを抑制することによりスリップ率を適正範囲に保つスリップ制御を行う車両運動制御装置が開示されている。

特許文献５には、車両前後方向の加速度を検出する加速度センサと、各車輪の車輪速度の検出を行う車輪速度センサと、ブレーキ圧を検出するブレーキ圧センサとのうち、少なくとも２つを備え、少なくとも２つのセンサからのフィードバックによって目標ブレーキ圧を演算し、この演算結果に基づいて、指示電流演算部で指示電流を演算し、その指示電流をブレーキ駆動用アクチュエータに流し、指示電流の大きさに応じた制動力を発生させることにより、外乱が生じたり、１つのセンサが故障したりしても出力異常を抑制することができるブレーキ装置が開示されている。

また、タイヤの回転数を検出方法としては、図２１及び図２２に示すように、ホイールキャリアと一体となって回転するローターＡ１とピックアップセンサＡ２によってタイヤの回転数を検出する方法が一般的である。この方法では、ローターＡ１の周面に等間隔で設けられた複数の凹凸が、ピックアップセンサＡ２によって発生される磁界を横切ることで磁束密度が変化し、ピックアップセンサＡ２のコイルにパルス状の電圧が発生する。このパルスを検出することによって回転数を検知することができる。この方法の基本原理の一例は、特開昭52-109981号公報に開示されている。
特開平05-338528号公報 特開2001-018775号公報 特開2001-182578号公報 特開2002-137721号公報 特開2002-160616号公報 特開昭52-109981号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示される技術では、制動制御の操作フィーリングの改良がなされているが、タイヤと路面との間の摩擦力が変化した場合、例えばブレーキトルクがタイヤと路面との間の摩擦力を超えてスリップが発生した場合などを想定した閾値の設定が難しい。

また、上記特許文献２乃至５に開示される技術では、走行時における車両自体の加速度を検出し、これに基づいて車両の制動制御（ブレーキ制御）を行うという、上記特許文献１に開示される技術よりもさらに高度な制御が行われている。しかし、同じ車両であっても、タイヤと路面との間の摩擦力は車両に装着されているタイヤの種類やその空気圧によっても異なり、さらに４ＷＤ車などタイヤ毎に個別に駆動制御する車両もあるため、走行時における車両自体の加速度を考慮した制御でも高精度な制御を行えないこともある。

本発明の目的は上記の問題点に鑑み、各タイヤに生ずる加速度を高精度で容易に検出すると共にタイヤの接地パターンを検出して車両の安定性制御を行う車両駆動制御システム及びそのセンサユニット並びにタイヤを提供することである。

本発明は前記目的を達成するために、車両の運転操作状態の検出結果に応じてエンジンスロットルやステアリング及びブレーキの各駆動用アクチュエータを駆動して、車両走行時の安定性制御を行う制御手段を備えた車両駆動制御システムにおいて、車体側に設けられタイヤを固定して該タイヤを回転させる回転体と前記タイヤとを含む回転機構部のそれぞれに設けられ、前記タイヤの回転に伴って回転軸に対して直交する方向に発生する第１加速度若しくは回転方向に発生する第２加速度のうちの少なくとも何れか一方を検出する加速度センサを有し、該検出結果を電気信号に変換して出力する複数のセンサ部と、前記センサ部毎に、前記検出した第１加速度若しくは第２加速度の少なくとも一方の電気信号から重力加速度成分を除去して、各タイヤの接地パターン判定用信号を生成する手段と、前記接地パターン判定用信号における所定の低周波成分と所定の高周波成分とを分離する分離手段と、少なくとも走行路面に対するタイヤの接地面積の情報を含むタイヤ接地パターン情報と前記低周波成分及び高周波成分とを対応付けて予め記憶しているパターン情報記憶手段と、前記分離手段によって得られた低周波成分及び高周波成分と、前記パターン情報記憶手段に記憶されている情報とに基づいて、走行路面に対する各タイヤの接地パターンを特定して、このタイヤ接地パターン情報を出力する接地パターン特定手段と、前記接地パターン特定手段から出力される各タイヤのタイヤ接地パターン情報に基づいて、前記各駆動用アクチュエータのうちの所定の駆動用アクチュエータの駆動を補正制御する手段を有する車両駆動制御システムを提案する。

本発明の車両駆動制御システムによれば、タイヤの回転に伴って回転軸に対して直交する方向に発生する第１加速度若しくは回転方向に発生する第２加速度のうちの少なくとも何れか一方が加速度センサによって検出され、該検出結果は電気信号に変換されて出力される。

さらに、前記センサ部毎に、前記検出した第１加速度若しくは第２加速度の少なくとも一方の電気信号から重力加速度成分が除去されて、各タイヤの接地パターン判定用信号が生成され、前記接地パターン判定用信号における所定の低周波成分と所定の高周波成分とが分離される。

また、少なくとも走行路面に対するタイヤの接地面積の情報を含むタイヤ接地パターン情報と前記低周波成分及び高周波成分とが対応付けられて、パターン情報記憶手段に予め記憶されている。

これにより、前記分離手段によって得られた低周波成分及び高周波成分と、前記パターン情報記憶手段に記憶されている情報とに基づいて、走行路面に対する各タイヤの接地パターンが特定される。

さらに、前記特定された各タイヤのタイヤ接地パターン情報に基づいて、各駆動用アクチュエータのうちの所定の駆動用アクチュエータの駆動が補正制御される。

また、本発明は、上記の車両駆動制御システムにおいて、前記センサ部は、前記回転軸方向に発生する第３加速度を検出し、該検出結果を電気信号に変換して出力する手段を有し、少なくとも走行路面に対するタイヤの接地面積の情報及び接地領域の情報を含むタイヤ接地パターン情報と前記低周波成分及び高周波成分と前記第３加速度とを対応付けて予め記憶している手段を有する前記パターン情報記憶手段と、前記低周波成分及び高周波成分と、前記第３加速度と、前記パターン情報記憶手段に記憶されている情報とに基づいて、走行路面に対するタイヤの接地パターンを特定して、このタイヤ接地パターン情報を出力する接地パターン特定手段とを備えた。

このシステムによれば、前記低周波成分及び高周波成分と、前記第３加速度と、前記パターン情報記憶手段に記憶されている情報とに基づいて、走行路面に対するタイヤの接地パターンが特定され、この特定された各タイヤのタイヤ接地パターン情報に基づいて、各駆動用アクチュエータのうちの所定の駆動用アクチュエータの駆動が補正制御される。

また、本発明は、上記の車両駆動制御システムにおいて、前記センサ部は、前記回転軸方向に発生する第３加速度を検出し、該検出結果を電気信号に変換して出力する手段を有し、前記低周波成分及び前記高周波成分の電気信号と前記第３加速度の電気信号とを合成し、これら３つの信号を合成した電気信号を出力する信号合成手段と、少なくとも走行路面に対するタイヤの接地面積の情報及び接地領域の情報を含むタイヤ接地パターン情報と前記低周波成分及び高周波成分と前記合成信号とを対応付けて予め記憶している手段を有する前記パターン情報記憶手段と、前記低周波成分及び高周波成分と、前記信号合成手段によって得られた合成信号と、前記パターン情報記憶手段に記憶されている情報とに基づいて、走行路面に対するタイヤの接地パターンを特定して、このタイヤ接地パターン情報を出力する接地パターン特定手段とを備えた。

このシステムによれば、前記低周波成分及び高周波成分と、前記合成信号と、前記パターン情報記憶手段に記憶されている情報とに基づいて、走行路面に対するタイヤの接地パターンが特定され、この特定された各タイヤのタイヤ接地パターン情報に基づいて、各駆動用アクチュエータのうちの所定の駆動用アクチュエータの駆動が補正制御される。

また、本発明は、上記の車両駆動制御システムにおいて、接地パターン検出の精度向上のために、前記センサ部は任意の１つの位置において異なる方向の加速度を検出するように構成した。

また、本発明は、上記の車両駆動制御システムにおいて、前記加速度センサは、前記タイヤの回転によって生ずる最大加速度よりも所定量大きい加速度まで検出可能なものに構成した。

このように構成することにより、正の方向及び負の方向の双方において最大か速度よりも所定量大きい加速度まで検出できるので、走行加速度、重力加速度、遠心力以外の走行路面状態に応じて生ずるノイズ成分を検出することができる。

また、本発明は、上記の車両駆動制御システムにおいて、前記分離手段に、前記接地パターン判定用信号内の前記低周波成分を分離するために異なる通過周波数帯域を有する低周波通過型フィルタ或いは帯域通過型フィルタを２つ以上備えると共に、各フィルタから出力された電気信号を合成して出力する手段を備えた。

このように２つ以上のフィルタを用いることにより、フィルタを通過するときに信号周波数に応じて生ずる位相のずれを低減することができる。

また、本発明は、上記の車両駆動制御システムにおいて、前記分離手段に、前記接地パターン判定用信号内の前記高周波成分を分離するために異なる通過周波数帯域を有する高周波通過型フィルタ或いは帯域通過型フィルタを２つ以上備え、各フィルタから出力された電気信号を合成して出力する手段を備えた。

このように２つ以上のフィルタを用いることにより、フィルタを通過するときに信号周波数に応じて生ずる位相のずれを低減することができる。

また、本発明は、上記の車両駆動制御システムにおいて、前記フィルタをアクティブ型フィルタによって構成した。

また、本発明は、上記の目的を達成するために、上記システムに使用可能なセンサユニットを構成した。

このセンサユニットは、車両のタイヤに設けられ、車両走行に伴って発生する加速度を検出する加速度センサを備えたセンサユニットであって、前記タイヤの回転に伴って回転軸に対して直交する方向に発生する第１加速度若しくは回転方向に発生する第２加速度のうちの少なくとも何れか一方を検出する加速度センサと、前記加速度センサの検出結果を電気信号に変換して出力する手段と、前記検出した第１加速度若しくは第２加速度の少なくとも一方の電気信号から重力加速度成分を除去して、接地パターン判定用信号を生成する手段と、前記接地パターン判定用信号における所定の低周波成分と所定の高周波成分とを分離する分離手段と、前記分離手段によって分離した低周波成分と高周波成分をディジタル値に変換する手段と、前記ディジタル値を含むディジタル情報を送信する手段とを備えている。

また、本発明は、上記の目的を達成するために、上記センサユニットを備えたタイヤを構成した。

本発明の車両駆動制御システムによれば、車両走行時において適切な制御を行うことが可能になり、走行時の安定性を高めることができる。また、上記加速度からタイヤの歪み量や車体の横滑り、車輪の空転、タイヤのグリップ等を推定できるので、これらを車両の制動制御に用いることにより、さらに高精度な制御を行うことができる。

本発明のセンサユニットによれば、タイヤの所定位置に設けるだけで、上記システムに必要な情報を高精度で容易に検出することができる。

本発明のタイヤによれば、上記センサユニットが設けられているので、上記システムに必要な情報を高精度で容易に検出することができる。

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。

図１は本発明の一実施形態におけるモニタ装置及びセンサユニットの配置を示す外観図、図２は本発明の一実施形態におけるモニタ装置及びセンサユニットの配置を示す平面図、図３は本発明の一実施形態におけるタイヤへのセンサユニットの設置場所を説明する図、図４は本発明の一実施形態のタイヤハウス内のタイヤを示す図、図５は本発明の一実施形態における車両駆動制御システムを示す構成図である。本実施形態では４輪車両の駆動制御システムを一例として説明する。

図１及び図２において、１は車両、２はタイヤ（車輪）、100はセンサユニット、200はモニタ装置である。本実施形態では、センサユニット100及びモニタ装置200のそれぞれにおいて、それぞれの電気系回路を絶縁性及び電磁波透過性を有する小型の筐体内に収納し、４つのセンサユニット100のそれぞれを車両１のタイヤ２に装着し、４つのモニタユニット200のそれぞれを各タイヤハウス４に配置し、センサユニット100とモニタ装置200が１対１の対応をなすようにしている。

また、図３及び図４に示すように、タイヤ２は、例えば、周知のチューブレスラジアルタイヤであり、本実施形態においてはホイール及びリムを含むものである。タイヤ２は、タイヤ本体305とリム306及びホイール（図示せず）から構成され、タイヤ本体305は周知のキャップトレッド301、アンダートレッド302、ベルト303A,303B、カーカス304等から構成されている。また、本実施形態では図３に示すように、ダイヤ２はセンサユニット100を備え、このセンサユニット100がリム306に固定されている。尚、本実施形態ではタイヤ２の回転方向をＸ軸方向、タイヤ２の回転軸方向をＹ軸方向、タイヤ２の回転軸を中心とした半径方向をＺ軸方向として以下の説明を行う。

図５において、２はタイヤ、３は車軸、100はセンサユニット、200はモニタ装置、410はエンジン、411はアクセルペダル、412はサブスロットルアクチュエータ、413はメインスロットルポジションセンサ、414はサブスロットルポジションセンサ、421はハンドル、422は舵角センサ、510,520はタイヤの回転数を検知するセンサ、610はブレーキペダル、620はブレーキ用のマスターシリンダ、630はブレーキ用の油圧を制御する圧力制御弁、640はブレーキ駆動用のアクチュエータ、700はスタビリティ制御ユニットである。

また、スタビリティ制御ユニット700は、周知のＣＰＵを備えた制御回路からなり、車両１に装着されている各タイヤ２の回転数を検知するセンサ510,520から出力される検知結果と、スロットルポジションセンサ413,414、舵角センサ422及びモニタ装置200から出力される検知結果を取り込んでスタビリティ制御を行っている。

即ち、加速時には、アクセルペダル411を踏み込むことによってメインスロットルを開いてエンジン410に燃料を送り込み、エンジン410の回転数を増加させる。

また、制動時には、ブレーキペダル610を踏み込むことによってマスターシリンダ620内の油圧が上昇し、この油圧が圧力制御弁を介して各タイヤ２のブレーキ駆動用アクチュエータ640に伝達され、これによって各タイヤ２の回転に制動力が加えられる。

上記スタビリティ制御ユニット700は、各タイヤ２の回転数を検知するセンサ510,520から出力される検知結果と舵角センサ422の検知結果及びモニタ装置200から出力される検知結果とに基づいて、サブスロットルアクチュエータ412の動作状態を電気的に制御すると共に、各圧力制御弁630の動作状態を電気的に制御することによってブレーキ駆動用アクチュエータ640の駆動を制御し、車体の安定性を保つと共にタイヤ２がロックしてスリップが生じたりしないように自動的に制御する。

センサユニット100は、前述したようにタイヤ２のリム306の所定位置に固定されており、このセンサユニット100内に設けられている後述する加速度センサによって各タイヤ２におけるＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の加速度を検出し、該検出した加速度をディジタル値に変換する。また、センサユニット100は、検出結果の加速度のディジタル値及び検出した加速度信号に対して後述する所定の処理を施した信号をディジタル値に変換する。さらに、センサユニット100はこれらのディジタル値を含むディジタル情報を生成して送信する。このディジタル情報には、上記加速度のディジタル値の他に各センサユニット100に固有の識別情報が含まれる。

センサユニット100の電気系回路の一具体例としては、図６に示す回路が挙げられる。すなわち、図６に示す一具体例では、センサユニット100は、アンテナ110と、アンテナ切替器120、整流回路130、中央処理部140、発信部150、センサ部160から構成されている。

アンテナ110は、モニタ装置200との間で電磁波を用いて通信するためのもので、例えば２．４ＧＨｚ帯の所定の周波数（第１周波数）に整合されている。

アンテナ切替器120は、例えば電子スイッチ等から構成され、中央処理部140の制御によってアンテナ110と整流回路130との接続と、アンテナ110と発信部150との接続とを切り替える。

整流回路130は、ダイオード131,132と、コンデンサ133、抵抗器134から構成され、周知の全波整流回路を形成している。この整流回路130の入力側にはアンテナ切替器120を介してアンテナ110が接続されている。整流回路130は、アンテナ110に誘起した高周波電流を整流して直流電流に変換し、これを中央処理部140、発信部150、センサ部160の駆動電源として出力するものである。尚、コンデンサ133としては大容量コンデンサとして知られている周知のスーパーキャパシタを使用している。

中央処理部140は、周知のＣＰＵ141と、ディジタル／アナログ（以下、Ｄ／Ａと称する）変換回路142、記憶部143から構成されている。

ＣＰＵ141は、記憶部143の半導体メモリに格納されているプログラムに基づいて動作し、電気エネルギーが供給されて駆動すると、センサ部160から取得した加速度検出結果等のディジタル値及び後述する識別情報を含むディジタル情報を生成して、このディジタル情報をモニタ装置200に対して送信する処理を行う。また、記憶部143にはセンサユニット100に固有の上記識別情報が予め記憶されている。尚、本実施形態では、中央処理部140は、０．４５ｍ秒間隔で０．３０ｍ秒間の送信を行い、上記ディジタル情報をモニタ装置200に送信するようにプログラムされているが、これらの時間はシステムの構成に応じて適宜設定することが好ましい。

記憶部143は、ＣＰＵ141を動作させるプログラムが記録されたＲＯＭと、例えばＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable read-only memory）等の電気的に書き換え可能な不揮発性の半導体メモリとからなり、個々のセンサユニット100に固有の上記識別情報が、製造時に記憶部143内の書き換え不可に指定された領域に予め記憶されている。

発信部150は、発振回路151、変調回路152及び高周波増幅回路153から構成され、周知のＰＬＬ回路などを用いて構成され発振回路151によって発振された２．４５ＧＨｚ帯の周波数の搬送波を、中央処理部140から入力した情報信号に基づいて変調回路152で変調し、これを高周波増幅回路153及びアンテナ切替器120を介して前記第１周波数とは異なる２．４５ＧＨｚ帯の所定周波数（第２周波数）の高周波電流としてアンテナ110に供給する。尚、本実施形態では前記第１周波数と第２周波数とを異なる周波数に設定しているが、第１周波数と第２周波数を同じ周波数に設定し、センサユニット100とモニタ装置200との間の送受信のタイミングを同期させるようにしても良い。

センサ部160は、加速度センサ10と信号処理回路161とＡ／Ｄ変換部162から構成されている。

加速度センサ１０は、図７乃至図１０に示すようなＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)によって形成された半導体加速度センサによって構成されている。

図７は本発明の一実施形態における半導体加速度センサを示す外観斜視図、図８は図７におけるＢ−Ｂ線矢視方向断面図、図９は図７におけるＣ−Ｃ線矢視方向断面図、図１０は分解斜視図である。

図において、１０は半導体加速度センサで、台座１１と、シリコン基板１２、支持体１９Ａ，１９Ｂとから構成されている。

台座１１は矩形の枠型をなし、台座１１の一開口面上にシリコン基板（シリコンウェハ）１２が取り付けられている。また、台座１１の外周部には支持体１９ａ，１９Ｂの外枠部191が固定されている。

台座１１の開口部にシリコン基板１２が設けられ、ウェハ外周枠部１２ａ内の中央部には十字形状をなす薄膜のダイアフラム１３が形成されており、各ダイアフラム片１３ａ〜１３ｄの上面にピエゾ抵抗体（拡散抵抗体）Ｒx1〜Ｒx4，Ｒy1〜Ｒy4，Ｒz1〜Ｒz4が形成されている。

詳細には、一直線上に配置されたダイアフラム片１３ａ，１３ｂのうちの一方のダイアフラム片１３ａにはピエゾ抵抗体Ｒx1，Ｒx2，Ｒz1，Ｒz2が形成され、他方のダイアフラム片１３ｂにはピエゾ抵抗体Ｒx3，Ｒx4，Ｒz3，Ｒz4が形成されている。また、ダイアフラム片１３ａ，１３ｂに直交する一直線上に配置されたダイアフラム片１３ｃ，１３ｄのうちの一方のダイアフラム片１３ｃにはピエゾ抵抗体Ｒy1，Ｒy2が形成され、他方のダイアフラム片１３ｄにはピエゾ抵抗体Ｒy3，Ｒy4が形成されている。さらに、これらのピエゾ抵抗体Ｒx1〜Ｒx4，Ｒy1〜Ｒy4，Ｒz1〜Ｒz4は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の加速度を検出するための抵抗ブリッジ回路を構成できるように、図１１に示すように接続され、シリコン基板１２の外周部表面に設けられた接続用の電極191に接続されている。

さらに、ダイアフラム片１３ａ〜１３ｄの交差部には、ダイアフラム１３の中央部の一方の面側に厚膜部１４が形成され、この厚膜部１４の表面には例えばガラス等からなる直方体形状の重錘１５が取り付けられている。

一方、上記支持体１８Ａ，１８Ｂは、矩形の枠型をなした外枠部181と、固定部の４隅に立設された４つの支柱182、各支柱の先端部を連結するように設けられた十字形状の梁部183、梁部183の中央交差部分に設けられた円錐形状をなす突起部184とから構成されている。

外枠部181は、突起部184がダイアフラム１３の他面側すなわち重錘１５が存在しない側に位置するように、台座１１の外周部に嵌合して固定されている。ここで、突起部184の先端184aがダイアフラム１３或いは重錘１５の表面から距離Ｄ１の位置になるように設定されている。この距離Ｄ１は、ダイアフラム１３の面に垂直な方向に加速度が生じ、この加速度によりダイアフラム１３の双方の面の側に所定値以上の力が加わった場合においても、各ダイアフラム片１３ａ〜１３ｄが伸びきらないように、その変位が突起部184によって制限できる値に設定されている。

また、加速度センサ１０は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向のそれぞれにおいて、タイヤ２の回転によって生ずる最大加速度よりも所定量大きい加速度まで検出可能に構成されている。例えば、タイヤ２の回転によって生ずる最大加速度が±ｎＧ（ｎは整数）であるとき±３ｎＧまで検出可能に構成されている。

上記構成の半導体加速度センサ１０を用いる場合は、図１２乃至図１４に示すように３つの抵抗ブリッジ回路を構成する。即ち、Ｘ軸方向の加速度を検出するためのブリッジ回路としては、図１２に示すように、ピエゾ抵抗体Ｒx1の一端とピエゾ抵抗体Ｒx2の一端との接続点に直流電源３２Ａの正極を接続し、ピエゾ抵抗体Ｒx3の一端とピエゾ抵抗体Ｒx4の一端との接続点に直流電源３２Ａの負極を接続する。さらに、ピエゾ抵抗体Ｒx1の他端とピエゾ抵抗体Ｒx4の他端との接続点に電圧検出器３１Ａの一端を接続し、ピエゾ抵抗体Ｒx2の他端とピエゾ抵抗体Ｒx3の他端との接続点に電圧検出器３１Ａの他端を接続する。

また、Ｙ軸方向の加速度を検出するためのブリッジ回路としては、図１３に示すように、ピエゾ抵抗体Ｒy1の一端とピエゾ抵抗体Ｒy2の一端との接続点に直流電源３２Ｂの正極を接続し、ピエゾ抵抗体Ｒy3の一端とピエゾ抵抗体Ｒy4の一端との接続点に直流電源３２Ｂの負極を接続する。さらに、ピエゾ抵抗体Ｒy1の他端とピエゾ抵抗体Ｒy4の他端との接続点に電圧検出器３１Ｂの一端を接続し、ピエゾ抵抗体Ｒy2の他端とピエゾ抵抗体Ｒy3の他端との接続点に電圧検出器３１Ｂの他端を接続する。

また、Ｚ軸方向の加速度を検出するためのブリッジ回路としては、図１４に示すように、ピエゾ抵抗体Ｒz1の一端とピエゾ抵抗体Ｒz2の一端との接続点に直流電源３２Ｃの正極を接続し、ピエゾ抵抗体Ｒz3の一端とピエゾ抵抗体Ｒz4の一端との接続点に直流電源３２Ｃの負極を接続する。さらに、ピエゾ抵抗体Ｒz1の他端とピエゾ抵抗体Ｒz3の他端との接続点に電圧検出器３１Ｃの一端を接続し、ピエゾ抵抗体Ｒz2の他端とピエゾ抵抗体Ｒz4の他端との接続点に電圧検出器３１Ｃの他端を接続する。

上記構成の半導体加速度センサ１０によれば、センサ１０に加わる加速度に伴って発生する力が重錘１５に加わると、各ダイアフラム片１３ａ〜１３ｄに歪みが生じ、これによってピエゾ抵抗体Ｒx1〜Ｒx4，Ｒy1〜Ｒy4，Ｒz1〜Ｒz4の抵抗値が変化する。従って、各ダイアフラム片１３ａ〜１３ｄに設けられたピエゾ抵抗体Ｒx1〜Ｒx4，Ｒy1〜Ｒy4，Ｒz1〜Ｒz4によって抵抗ブリッジ回路を形成することにより、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の加速度を検出することができる。

さらに、図１５及び図１６に示すように、ダイアフラム１３の面に垂直な方向の力成分を含む力４１，４２が働くような加速度が加わった場合、ダイアフラム１３の他方の面の側に所定値以上の力が加わったとき、ダイアフラム１３は力４１，４２の働く方向に歪んで伸びるが、その変位は突起部184の頂点184aによって支持されて制限されるため、各ダイアフラム片１３ａ〜１３ｄが最大限に伸びきることがない。これにより、ダイアフラム１３の他方の面の側に所定値以上の力が加わった場合も、突起部184の頂点184aが支点となって重錘１５の位置が変位するので、ダイアフラム１３の面に平行な方向の加速度を検出することができる。

上記の半導体加速度センサ１０によって、図２に示すように、車両が走行している際に、車両の４つのタイヤ２のそれぞれに発生する互いに直行するＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の加速度を検出することができる。また、Ｚ軸方向の加速度からタイヤ２のグリップを推定することが可能である。

信号処理回路161は、図１７に示すように、電圧発生回路160-01〜161-03と、基本波形除去回路161-10、第１分離回路161-20、第２分離回路161-30、演算回路161-40から構成されている。

電圧発生回路160-01〜161-03は、加速度センサ１０のピエゾ抵抗体が接続された前述のようなブリッジ回路によって構成されている。電圧発生回路160-01はＸ軸方向の加速度を検出するためのピエゾ抵抗体に接続されてＸ軸方向の加速度に対応した信号電圧Ｘaを出力する。電圧発生回路160-02はＹ軸方向の加速度を検出するためのピエゾ抵抗体に接続されてＹ軸方向の加速度に対応した信号電圧Ｙaを出力する。電圧発生回路160-03はＺ軸方向の加速度を検出するためのピエゾ抵抗体に接続されてＺ軸方向の加速度に対応した信号電圧Ｚaを出力する。

基本波形除去回路161-10は、増幅回路161-11と、ローパスフィルタ（L.P.F.）161-12、位相反転回路161-13、演算回路161-14から構成されている。

増幅器161-11は、Ｚ軸方向加速度信号電圧Ｚaを入力し、これを増幅してローパスフィルタ162-12と演算回路161-14に出力する。

ローパスフィルタ161-12は、周知のアクティブフィルタからなり、遮断周波数が例えば２００Ｈｚに設定されているもので、２００Ｈｚ以下の周波数の信号成分のみを通過させる。

位相反転回路161-13は、ローパスフィルタ161-12から出力された電圧信号の位相を１８０度反転させて出力する。

演算回路161-14は、増幅回路161-11の出力信号と位相反転回路161-13の出力信号を入力し、これら２つの信号を加算した信号を接地パターン判定用信号ＮＳとして出力する。

第１分離回路161-20は、接地パターン判定用信号ＮＳから所定周波数以下の低い周波数の信号を抽出する回路であり、ローパスフィルタ161-21と、バンドパスフィルタ(B.P.F.)161-22,161-23、演算回路161-24から構成されている。

ローパスフィルタ161-21は、周知のアクティブフィルタからなり、遮断周波数が例えば５０Ｈｚに設定されているもので、接地パターン判定用信号ＮＳを入力し、５０Ｈｚ以下の周波数の信号成分のみを通過させる。

バンドパスフィルタ161-22は、周知のアクティブフィルタからなり、接地パターン判定用信号ＮＳを入力し、５０Ｈｚ〜２００Ｈｚの間の周波数の信号を通過させる。

バンドパスフィルタ161-23は、周知のアクティブフィルタからなり、接地パターン判定用信号ＮＳを入力し、２００Ｈｚ〜４００Ｈｚの間の周波数の信号を通過させる。

演算回路161-24は、ローパスフィルタ161-21とバンドパスフィルタ(B.P.F.)161-22,161-23のそれぞれから出力された３つの信号を入力し、これら３つの信号を加算（合成）した信号ＬＳを出力する。

尚、第１分離回路161-20において、ローパスフィルタ161-21とバンドパスフィルタ161-22を設けているのは、基本波形除去回路161-10において重力加速度成分を除去する際に２００Ｈｚ以下のノイズ成分も除去されるように思われるが、ローパスフィルタ161-12の遮断周波数特性が傾斜を有しているため、２００Ｈｚ以下の周波数のノイズ成分も基本波形除去回路161-10から出力されるからである。

第２分離回路161-30は、接地パターン判定用信号ＮＳから所定周波数以上の高い周波数の信号を抽出する回路であり、バンドパスフィルタ(B.P.F.)161-31,161-32と、ハイパスフィルタ161-33、演算回路161-34から構成されている。

バンドパスフィルタ161-31は、周知のアクティブフィルタからなり、接地パターン判定用信号ＮＳを入力し、６００Ｈｚ〜１０００Ｈｚの間の周波数の信号を通過させる。

バンドパスフィルタ161-32は、周知のアクティブフィルタからなり、接地パターン判定用信号ＮＳを入力し、１０００Ｈｚ〜１５００Ｈｚの間の周波数の信号を通過させる。

ハイパスフィルタ161-33は、周知のアクティブフィルタからなり、遮断周波数が例えば１５００Ｈｚに設定されているもので、接地パターン判定用信号ＮＳを入力し、１５００Ｈｚ以上の周波数の信号成分のみを通過させる。

演算回路161-34は、バンドパスフィルタ(B.P.F.)161-31,161-32とハイパスフィルタ161-33のそれぞれから出力された３つの信号を入力し、これら３つの信号を加算（合成）した信号ＨＳを出力する。

演算回路161-40は、第１分離回路161-20から出力された信号ＬＳと第２分離回路161-30から出力された信号ＨＳとを加算すると共に、この加算した信号からＹ軸方向加速度信号Ｙaを減算した合成信号ＰＳを出力する。

上記のように信号処理回路161は、６つの信号、すなわちＸ軸方向加速度信号Ｘaと、Ｙ軸方向加速度信号Ｙa、Ｚ軸方向加速度信号Ｚa、接地パターン判定用信号ＮＳの低周波成分の信号ＬＳ、接地パターン判定用信号ＮＳの高周波成分の信号ＨＳ、合成信号ＰＳをＡ／Ｄ変換回路162に出力する。

このように第１分離回路161-20及び第２分離回路161-30のそれぞれにおいて複数のフィルタを並列に設けているのは通過信号の位相ずれを低減するためである。すなわち、１つのフィルタのみを用いた場合、その通過周波数帯域幅が広くなるため通過周波数帯域内における低い周波数と高い周波数では伝送位相に大きなずれが生じてしまう。しかし、本実施形態のように通過周波数帯域幅の狭いフィルタを複数設けて全体として広い通過周波数帯域幅を得るようにすれば、個々のフィルタにおける通過信号の周波数の違いによる位相ずれを最小限に抑えることができ、全体としても信号の位相ずれを最小限に抑えることができる。

尚、本実施形態では、接地パターン判定用信号ＮＳから低い周波成分を抽出する第１分離回路161-20および接地パターン判定用信号ＮＳから高い周波成分を抽出する第２分離回路161-30のそれぞれにおいて３つのフィルタを備えたが、これに限定されることはなく、フィルタの数を増すほど通過信号の位相ずれを低減することができ、この数としては２以上の数を適宜設定することが好ましい。

また、本実施形態では、各フィルタをアクティブフィルタによって構成したがこれに限定されることはない。しかし、アクティブフィルタは、一般的なＬＣ型のフィルタに比べて信号遅延の時定数が小さく、またフィルタ内に電荷が蓄積されないので、本実施形態のような信号の高速リアルタイム処理に好ましい。

Ａ／Ｄ変換部162は、信号処理回路161から出力された６つのアナログ電気信号のそれぞれをディジタル信号に変換してＣＰＵ141に出力する。

これにより、センサユニット100からは、Ｘ軸方向加速度信号Ｘaと、Ｙ軸方向加速度信号Ｙa、Ｚ軸方向加速度信号Ｚa、接地パターン判定用信号ＮＳの低周波成分の信号ＬＳ、接地パターン判定用信号ＮＳの高周波成分の信号ＨＳ、合成信号ＰＳがディジタル情報としてモニタ装置200に送信される。

尚、各Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に生ずる加速度としては、正方向の加速度と負方向の加速度とが存在するが、本実施形態では双方の加速度を検出することができる。

また、本実施形態では、前述したように２．４５ＧＨｚ帯の周波数を上記第１及び第２周波数として用いることによって金属の影響を受け難くしている。このように金属の影響を受け難くするためには、１ＧＨｚ以上の周波数を上記第１及び第２周波数として用いることが好ましい。

モニタ装置200はケーブルによってスタビリティ制御ユニット700に接続され、スタビリティ制御ユニット700から送られる電気エネルギーによって動作する。

モニタ装置200の電気系回路は、図１８に示すように、輻射ユニット（電力供給部）210と、受波ユニット220、制御部230、演算部240、パターン情報記憶部250によって構成されている。ここで、制御部230及び演算部240は、周知のＣＰＵと、このＣＰＵを動作させるプログラムが記憶されているＲＯＭ及び演算処理を行うために必要なＲＡＭなどからなるメモリ回路から構成されている。

輻射ユニット210は、２．４５ＧＨｚ帯の所定周波数（上記第１周波数）の電磁波を輻射するためのアンテナ211と発信部212とから構成され、制御部230からの指示に基づいて、アンテナ211から上記第１周波数の電磁波を輻射する。

発信部212の一例としては、センサユニット100の発信部150と同様に、発振回路151と変調回路152、高周波増幅回路153から構成を挙げることができる。これにより、アンテナ211から２．４５ＧＨｚの電磁波が輻射される。尚、発信部212から出力される高周波電力は、モニタ装置200の電磁波輻射用のアンテナ211からセンサユニット100に対して電気エネルギーを供給できる程度の値に設定されている。

受波ユニット220は、２．４５ＧＨｚ帯の所定周波数（上記第２周波数）の電磁波を受波するためのアンテナ221と検波部222とから構成され、制御部230からの指示に基づいて、アンテナ221によって受波した上記第２周波数の電磁波を検波し、検波して得られた信号をディジタル信号に変換して演算部250に出力する。検波部222の一例としては、ダイオードと、このダイオードによって検波された信号をディジタルデータに変換するアナログ・ディジタル変換器等からなる回路が挙げられる。

制御部230は、スタビリティ制御ユニット700から電気エネルギーが供給されて動作を開始すると、常時、検波部222を駆動し、検波部222から演算部240にディジタル信号を出力させる。

演算部240は、検波部222から出力されたディジタル信号に基づいて上記加速度を算出してスタビリティ制御ユニット700に出力すると共に、パターン情報記憶部250に記憶されている情報と検波部222から出力された接地パターン情報とを比較して各タイヤ２の接地パターンを特定してその情報をスタビリティ制御ユニット700に出力する。

パターン情報記憶部250は、例えばＲＯＭ等の情報記憶素子を備え、この情報記憶素子には前述した接地パターン判定用信号ＮＳの低周波成分の信号ＬＳと、接地パターン判定用信号ＮＳの高周波成分の信号ＨＳ、合成信号ＰＳとタイヤ２の接地パターンの情報とが対応づけて予め記憶されている。これらの対応付けは予め行われた実験結果等に基づくものである。また、接地パターン情報には少なくとも走行路面に対するタイヤの接地面積の情報及び接地領域の情報を含んでいる。

次に図を参照して上記構成よりなるシステムの動作を説明する。図１９乃至図２１はＺ軸方向の加速度の実測結果、図２２乃至図２４はＸ軸方向の加速度の実測結果、図２５及び図２６はＹ軸方向の加速度の実測結果、図２７はブレーキをかけたときのＸ軸方向の加速度の実測結果、図２８はブレーキをかけたときのＺ軸方向の加速度の実測結果をそれぞれ表している。

図１９乃至図２１において、図１９は時速２．５ｋｍでの走行時のＺ軸方向の加速度の実測値、図２０は時速２０ｋｍでの走行時のＺ軸方向の加速度の実測値、図２１は時速４０ｋｍでの走行時のＺ軸方向の加速度の実測値である。このように、走行速度が増すにつれて車輪の遠心力が増加するので、Ｚ軸方向の加速度も増加する。従って、Ｚ軸方向の加速度から走行速度を求めることが可能である。

尚、図中において、実測値がサイン波形状になるのは重力加速度の影響を受けているためである。すなわち、センサユニット100がタイヤ２の最上部に位置するときはＺ軸方向の加速度は遠心力から重力を減算したものになり、タイヤ２の最下部に位置するときはＺ軸方向の加速度は遠心力に重力を加算したものになる。

本実施形態では、輻射ユニット210から電磁波を輻射することにより、センサユニット100を常時駆動するのに十分な電気エネルギーとして３Ｖ以上の電圧をコンデンサ133に蓄電することができる。

図２２乃至図２４において、図２２は時速２．５ｋｍでの走行時のＸ軸方向の加速度の実測値、図２３は時速２０ｋｍでの走行時のＸ軸方向の加速度の実測値、図２４は時速４０ｋｍでの走行時のＸ軸方向の加速度の実測値である。このように、走行速度が増すにつれて車輪の回転数が増加するので、Ｘ軸方向の加速度が変化する周期が短くなる。従って、Ｘ軸方向の加速度から車輪の回転数を求めることが可能である。尚、図中において、実測値がサイン波形状になるのは上記と同様に重力加速度の影響を受けているためである。

図２５は走行時にハンドルを右に切ったときのＹ軸方向の加速度の実測値、図２６は走行時にハンドルを左に切ったときのＹ軸方向の加速度の実測値である。このようにハンドルを切ってタイヤ２（車輪）を左右に振ったときＹ軸方向の加速度が顕著に現れる。また、車体が横滑りしたときにも同様にＹ軸方向の加速度が発生することはいうまでもない。尚、上記Ｙ軸方向の加速度のそれぞれの実測値において逆方向の加速度が生じるのは、運転者が無意識のうちに逆方向にハンドルを少し切ってしまうためである。

また、図２７及び図２８に示すように、ブレーキをかけたとき（ブレーキＯＮ時：ブレーキペダルを踏み込んだ時）からタイヤ２（車輪）の回転が停止するまでの時間が約０．２秒であることも正確に検出することができた。

このようにブレーキペダル610を踏み込んだときに発生する加速度を検出することにより、この加速度によって生ずるタイヤ２の歪み量や車体の横滑り状態、タイヤ２の空転状態、等を推定することができ、これらに基づいて車両制動時の圧力制御弁を制御することができる。

従って、前述した車両駆動制御システムによれば、車両が走行している際に、車両の４つのタイヤ２のそれぞれに発生する互いに直行するＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の加速度を検出することができ、
さらに、本実施形態では、信号処理回路161の基本波形除去回路161-10によって図２９に示すようにＺ軸方向加速度信号における重力加速度信号成分を除去し、Ｚ軸方向加速度信号におけるノイズ成分を抽出しているので、このノイズ成分からタイヤの接地パターンを的確に検出することができる。すなわち、このノイズ成分はタイヤの接地パターンに応じて変化するものである。

本実施形態におけるタイヤ接地パターンの判定は、例えば図３０に示すように、前述した接地パターン判定用信号ＮＳの低周波成分の信号ＬＳと、接地パターン判定用信号ＮＳの高周波成分の信号ＨＳ、合成信号ＰＳを用いて行っている。

例えば、低速走行時などのようなタイヤと走行路面との接触面積が大きい場合は、タイヤ接地パターンTP-L1,TP-L2に示すように、タイヤと走行路面との接触圧が大きいタイヤトレッドの両縁部分と走行路面との接触面積が大きくなるので、低い周波数のノイズ成分が多くなる。また、高速走行時などのようなタイヤと走行路面との接触面積が小さい場合は、タイヤ接地パターンTP-H1,TP-H2に示すように、タイヤと走行路面との接触圧が大きいタイヤトレッドの両縁部分と走行路面との接触面積が小さくなるので、高い周波数のノイズ成分が多くなる。さらに、走行車両がコーナリング等を行って横方向の加速度（Ｙ軸方向加速度）が生じたときなどは、タイヤ接地パターンTP-PL1,TP-PR1,TP-PL2,TP-PR2に示すように、タイヤの接地部分が偏り、タイヤトレッドの左右の何れか一方の側にタイヤと走行路面との接触圧が大きい部分が生じる。

このような多種のタイヤ接地パターンと、低周波成分の信号ＬＳ、高周波成分の信号ＨＳ、合成信号ＰＳの情報が実測によって予め求められてパターン情報記憶部250に記憶されているので、車両走行時には、接地パターン判定用信号ＮＳの低周波成分の信号ＬＳと、接地パターン判定用信号ＮＳの高周波成分の信号ＨＳ、合成信号ＰＳに基づいて、リアルタイムで各タイヤの接地パターンを特定することができる。

また、加速度信号に重畳するノイズ成分を確実に検出するために、本実施形態では前述したように、加速度センサ１０を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向のそれぞれにおいて、タイヤ２の回転によって生ずる最大加速度よりも所定量大きい加速度まで、例えば、タイヤ２の回転によって生ずる最大加速度が±ｎＧ（ｎは整数）であるとき±３ｎＧまでの加速度を検出可能に構成している。

前述したように、Ｚ軸方向の加速度からタイヤの接地パターンを判定することができると共に、各加速度の情報に基づいてタイヤ２のグリップや浮き上がりを推定することが可能であるので、車両走行時に生ずるタイヤ２の歪み量や車体の横滑り状態、タイヤの空転状態、等を推定することができ、これらに基づいて安定して走行できるように前述した各アクチュエータを制御することができる。

例えば、図３１に示すように、右後部ＲＲのタイヤに右方向の大きな加速度が生じてタイヤトレッドの左側縁部の接地面積が増加し、右側縁部の接地面積が減少したタイヤ接地パターンを検出したときは、スタビリティ制御による補正制御を行わない場合は車両は直進せずやや横方向に曲がってしまうが、上記の検出結果に基づいて補正制御を行うことにより、車両は安定した直進走行を行うことができる。

尚、本実施形態ではＺ軸方向の加速度に基づいてタイヤの接地パターンを判定しているが、例えばＸ軸方向の加速度の検出結果に基づいてタイヤの接地パターンを判定しても良いことは言うまでもないことである。Ｘ軸方向の加速度信号においてもＺ軸方向の加速度と同様に走行路面の状態に応じて変化するノイズ成分が重畳しているので、このノイズ成分を抽出してタイヤ接地パターンを判定することができる。

尚、本実施形態では、センサユニット100をタイヤ２のリム306に固定したが、センサユニット100の取り付け位置はリム306に限定されることはなく、タイヤ２を回転させる回転機構部内の回転部分であればよい。例えば、図３２に示すように、回転機構部は、車軸３と共に回転するブレーキディスク310や、タイヤ２のホイールを固定するためのホイールキャリア320、及びタイヤ２におけるタイヤ本体305やリム306等の回転体を含む。従って、ブレーキディスク310やホイールキャリア320などにセンサユニット100を固定すれば、ホイール307と共にタイヤ本体305を交換しても同じセンサユニット100を使用してシステムを構成することができる。

また、本実施形態では、センサユニット100内で、接地パターン判定用信号ＮＳの低周波成分の信号ＬＳと、接地パターン判定用信号ＮＳの高周波成分の信号ＨＳ、合成信号ＰＳを生成し、これらをＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の加速度信号と共にモニタ装置200に送信するようにしたが、これに限定されることはなく、センサユニット100はＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の加速度信号を送信し、これに基づいてモニタ装置200内で接地パターン判定用信号ＮＳの低周波成分の信号ＬＳと、接地パターン判定用信号ＮＳの高周波成分の信号ＨＳ、合成信号ＰＳを生成してもよい。

また、本実施形態では、センサユニット100においてＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の加速度を検出してこれらをモニタ装置200に送信しているが、接地パターン判定用信号ＮＳの低周波成分の信号ＬＳと、接地パターン判定用信号ＮＳの高周波成分の信号ＨＳ、合成信号ＰＳのみで補正制御が可能な場合は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向の加速度の情報を送信する必要はない。

また、本実施形態では、接地パターン判定用信号ＮＳの低周波成分の信号ＬＳと、接地パターン判定用信号ＮＳの高周波成分の信号ＨＳと、Ｙ軸方向加速度信号を合成した信号ＰＳを生成したが、合成信号ＰＳを生成せずに、低周波成分の信号ＬＳと高周波成分の信号ＨＳとＹ軸方向加速度信号に基づいてタイヤ接地パターンを判定するように構成することも可能である。この場合、パターン情報記憶部250には、低周波成分の信号ＬＳと高周波成分の信号ＨＳとＹ軸方向加速度信号を、走行路面に対するタイヤの接地面積の情報及び接地領域の情報に対応づけてパターン情報記憶部250に予め記憶させておけばよい。また、低周波成分の信号ＬＳと高周波成分の信号ＨＳの２つの信号によってタイヤ接地パターンを認識することもある程度は可能である。この場合は、低周波成分の信号ＬＳと高周波成分の信号ＨＳを、走行路面に対するタイヤの接地面積の情報及び接地領域の情報に対応づけてパターン情報記憶部250に予め記憶させておけばよい。

また、本実施形態では、接地パターン判定用信号ＮＳの低周波成分の信号ＬＳと、接地パターン判定用信号ＮＳの高周波成分の信号ＨＳ、合成信号ＰＳの他に、タイヤ２に生ずるＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の加速度の情報をセンサユニット100からモニタ装置200に送信するようにしたが、タイヤ２の状態に応じて変化する加速度以外の物理量、例えば空気圧や温度等の物理量を検出するセンサをセンサユニット100に設け、この検出結果をセンサユニット100からモニタ装置200に送信するようにしても良い。

また、上記モニタ装置200における送信用アンテナと受信用アンテナを１つのアンテナで共用するようにしても良い。

また、センサユニット100において送信用アンテナと受信用アンテナとを別々に設けても良い。

本発明の一実施形態におけるモニタ装置及びセンサユニットの配置を示す外観図 本発明の一実施形態におけるモニタ装置及びセンサユニットの配置を示す平面図 本発明の一実施形態におけるタイヤへのセンサユニットの設置場所を説明する図 本発明の一実施形態のタイヤハウス内のタイヤを示す図 本発明の一実施形態における車両駆動制御システムを示す構成図 本発明の一実施形態におけるセンサユニットの電気系回路を示すブロック図 本発明の一実施形態における半導体加速度センサを示す外観斜視図 図７におけるＢ−Ｂ線矢視方向断面図 図７におけるＣ−Ｃ線矢視方向断面図 本発明の一実施形態における半導体加速度センサを示す分解斜視図 本発明の一実施形態における半導体加速度センサの電気系回路を示す構成図 本発明の一実施形態における半導体加速度センサを用いたＸ軸方向の加速度を検出するブリッジ回路を示す図 本発明の一実施形態における半導体加速度センサを用いたＹ軸方向の加速度を検出するブリッジ回路を示す図 本発明の一実施形態における半導体加速度センサを用いたＺ軸方向の加速度を検出するブリッジ回路を示す図 本発明の一実施形態における半導体加速度センサの動作を説明する図 本発明の一実施形態における半導体加速度センサの動作を説明する図 本発明の一実施形態における信号処理回路を示す構成図 本発明の一実施形態におけるモニタ装置の電気系回路を示す構成図 本発明の一実施形態におけるＺ軸方向の加速度の実測結果を示す図 本発明の一実施形態におけるＺ軸方向の加速度の実測結果を示す図 本発明の一実施形態におけるＺ軸方向の加速度の実測結果を示す図 本発明の一実施形態におけるＸ軸方向の加速度の実測結果を示す図 本発明の一実施形態におけるＸ軸方向の加速度の実測結果を示す図 本発明の一実施形態におけるＸ軸方向の加速度の実測結果を示す図 本発明の一実施形態におけるＹ軸方向の加速度の実測結果を示す図 本発明の一実施形態におけるＹ軸方向の加速度の実測結果を示す図 本発明の一実施形態においてブレーキをかけたときのＸ軸方向の加速度の実測結果を示す図 本発明の一実施形態においてブレーキをかけたときのＺ軸方向の加速度の実測結果を示す図 本発明の一実施形態における基本波形除去回路の動作を説明する図 本発明の一実施形態におけるタイヤ接地パターンの判定方法を説明する図 本発明の一実施形態におけるスタビリティ制御の一例を説明する図 本発明の一実施形態における回転機構部及びセンサユニットの他の装着状態を説明する図

符号の説明

１…車両、２…タイヤ、３…車軸、４…タイヤハウス、100…センサユニット、110…アンテナ、120…アンテナ切替器、130…整流回路、131,132…ダイオード、133…コンデンサ、134…抵抗器、140…中央処理部、141…ＣＰＵ、142…Ｄ／Ａ変換回路、143…記憶部、150……発信部、151…発振回路、152…変調回路、153…高周波増幅回路、160…センサ部、161…信号処理回路、161-10…基本波形除去回路、161-11…増幅回路、161-12…ローパスフィルタ、161-13…位相反転回路、161-14…演算回路、161-20…第１分離回路、161-21…ローパスフィルタ、161-22,161-23…バンドパスフィルタ、161-24…演算回路、161-30…第２分離回路、161-31,161-32…バンドパスフィルタ、161-33…ハイパスフィルタ、161-34…演算回路、161-40…演算回路、162…Ａ／Ｄ変換部、200…モニタ装置、210…輻射ユニット、211…アンテナ、212…発信部、220…受波ユニット、221…アンテナ、222…検波部、223…強度検出部、230…制御部、240…演算部、250…パターン情報記憶部、301…キャップトレド、302…アンダートレッド、303A,303B…ベルト、304…カーカス、305…タイヤ本体、306…リム、410…エンジン、411…アクセルペダル、412…サブスロットルアクチュエータ、413…メインスロットルポジションセンサ、414…サブスロットルポジションセンサ、421…ハンドル、422…舵角センサ、510,520…回転数センサ、610…ブレーキペダル、620…マスターシリンダ、630…圧力制御弁、640…ブレーキ駆動用アクチュエータ、700…スタビリティ制御ユニット、10…半導体加速度センサ、11…台座、12…シリコン基板、13…ダイアフラム、13a〜13d…ダイアフラム片、14…厚膜部、15…重錘、18A,18B…支持体、181…外枠部、182…支柱、183…梁部、184…突起部、184a…突起部先端、31A〜31C…電圧検出器、32A〜32C…直流電源、Ｒx1〜Ｒx4，Ｒy1〜Ｒy4，Ｒz1〜Ｒz4…ピエゾ抵抗体（拡散抵抗体）。

Claims (17)

1. 車両の運転操作状態の検出結果に応じてエンジンスロットルやステアリング及びブレーキの各駆動用アクチュエータを駆動して、車両走行時の安定性制御を行う制御手段を備えた車両駆動制御システムにおいて、
   車体側に設けられタイヤを固定して該タイヤを回転させる回転体と前記タイヤとを含む回転機構部のそれぞれに設けられ、前記タイヤの回転に伴って回転軸に対して直交する方向に発生する第１加速度若しくは回転方向に発生する第２加速度のうちの少なくとも何れか一方を検出する加速度センサを有し、該検出結果を電気信号に変換して出力する複数のセンサ部と、
   前記センサ部毎に、前記検出した第１加速度若しくは第２加速度の少なくとも一方の電気信号から重力加速度成分を除去して、各タイヤの接地パターン判定用信号を生成する手段と、
   前記接地パターン判定用信号における所定の低周波成分と所定の高周波成分とを分離する分離手段と、
   少なくとも走行路面に対するタイヤの接地面積の情報を含むタイヤ接地パターン情報と前記低周波成分及び高周波成分とを対応付けて予め記憶しているパターン情報記憶手段と、
   前記分離手段によって得られた低周波成分及び高周波成分と、前記パターン情報記憶手段に記憶されている情報とに基づいて、走行路面に対する各タイヤの接地パターンを特定して、このタイヤ接地パターン情報を出力する接地パターン特定手段と、
   前記接地パターン特定手段から出力される各タイヤのタイヤ接地パターン情報に基づいて、前記各駆動用アクチュエータのうちの所定の駆動用アクチュエータの駆動を補正制御する手段を有する
   ことを特徴とする車両駆動制御システム。
2. 前記センサ部は、前記回転軸方向に発生する第３加速度を検出し、該検出結果を電気信号に変換して出力する手段を有し、
   少なくとも走行路面に対するタイヤの接地面積の情報及び接地領域の情報を含むタイヤ接地パターン情報と前記低周波成分及び高周波成分と前記第３加速度とを対応付けて予め記憶している手段を有する前記パターン情報記憶手段と、
   前記低周波成分及び高周波成分と、前記第３加速度と、前記パターン情報記憶手段に記憶されている情報とに基づいて、走行路面に対するタイヤの接地パターンを特定して、このタイヤ接地パターン情報を出力する接地パターン特定手段とを備えている
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両駆動制御システム。
3. 前記センサ部は、前記回転軸方向に発生する第３加速度を検出し、該検出結果を電気信号に変換して出力する手段を有し、
   前記低周波成分及び前記高周波成分の電気信号と前記第３加速度の電気信号とを合成し、これら３つの信号を合成した電気信号を出力する信号合成手段と、
   少なくとも走行路面に対するタイヤの接地面積の情報及び接地領域の情報を含むタイヤ接地パターン情報と前記低周波成分及び高周波成分と前記合成信号とを対応付けて予め記憶している手段を有する前記パターン情報記憶手段と、
   前記低周波成分及び高周波成分と、前記信号合成手段によって得られた合成信号と、前記パターン情報記憶手段に記憶されている情報とに基づいて、走行路面に対するタイヤの接地パターンを特定して、このタイヤ接地パターン情報を出力する接地パターン特定手段とを備えている
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両駆動制御システム。
4. 前記センサ部は任意の１つの位置において異なる方向の加速度を検出することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の車両駆動制御システム。
5. 前記加速度センサは、前記タイヤの回転によって生ずる最大加速度よりも所定量大きい加速度まで検出可能なものであることを特徴とする請求項１に記載の車両駆動制御システム。
6. 前記分離手段は、前記接地パターン判定用信号内の前記低周波成分を分離するために異なる通過周波数帯域を有する低周波通過型フィルタ或いは帯域通過型フィルタを２つ以上備え、各フィルタから出力された電気信号を合成して出力する手段を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両駆動制御システム。
7. 前記分離手段は、前記接地パターン判定用信号内の前記高周波成分を分離するために異なる通過周波数帯域を有する高周波通過型フィルタ或いは帯域通過型フィルタを２つ以上備え、各フィルタから出力された電気信号を合成して出力する手段を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両駆動制御システム。
8. 前記フィルタはアクティブ型フィルタであることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の車両駆動制御システム。
9. 車両のタイヤに設けられ、車両走行に伴って発生する加速度を検出する加速度センサを備えたセンサユニットであって、
   前記タイヤの回転に伴って回転軸に対して直交する方向に発生する第１加速度若しくは回転方向に発生する第２加速度のうちの少なくとも何れか一方を検出する加速度センサと、
   前記加速度センサの検出結果を電気信号に変換して出力する手段と、
   前記検出した第１加速度若しくは第２加速度の少なくとも一方の電気信号から重力加速度成分を除去して、接地パターン判定用信号を生成する手段と、
   前記接地パターン判定用信号における所定の低周波成分と所定の高周波成分とを分離する分離手段と、
   前記分離手段によって分離した低周波成分と高周波成分をディジタル値に変換する手段と、
   前記ディジタル値を含むディジタル情報を送信する手段とを備えている
   ことを特徴とするセンサユニット。
10. 前記回転軸方向に発生する第３加速度を検出し、該検出結果をディジタル値に変換する手段と、
    前記第３加速度のディジタル値を送信する手段とを備えている
    ことを特徴とする請求項９に記載のセンサユニット。
11. 前記回転軸方向に発生する第３加速度を検出し、該検出結果を電気信号に変換して出力する手段と、
    前記低周波成分及び前記高周波成分の電気信号と前記第３加速度の電気信号とを合成し、これら３つの信号を合成した電気信号を出力する信号合成手段と、
    前記信号合成手段によって合成された合成信号をディジタル値に変換する手段と、
    前記合成信号のディジタル値を送信する手段とを備えている
    ことを特徴とする請求項９に記載のセンサユニット。
12. 前記加速度センサは任意の１つの位置において異なる方向の加速度を検出することを特徴とする請求項９乃至請求項１１の何れかに記載のセンサユニット。
13. 前記加速度センサは、前記タイヤの回転によって生ずる最大加速度よりも所定量大きい加速度まで検出可能なものであることを特徴とする請求項９に記載のセンサユニット。
14. 前記分離手段は、前記接地パターン判定用信号内の前記低周波成分を分離するために異なる通過周波数帯域を有する低周波通過型フィルタ或いは帯域通過型フィルタを２つ以上備え、各フィルタから出力された電気信号を合成して出力する手段を有する
    ことを特徴とする請求項９に記載のセンサユニット。
15. 前記分離手段は、前記接地パターン判定用信号内の前記高周波成分を分離するために異なる通過周波数帯域を有する高周波通過型フィルタ或いは帯域通過型フィルタを２つ以上備え、各フィルタから出力された電気信号を合成して出力する手段を有する
    ことを特徴とする請求項９に記載のセンサユニット。
16. 前記フィルタはアクティブ型フィルタであることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載のセンサユニット。
17. 前記請求項９乃至請求項１６の何れかに記載のセンサユニットを備えていることを特徴とするタイヤ。

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