JP2018009869A - タイヤマウントセンサおよびそれを含む路面状態推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】的確に接地区間を検出することができるタイヤマウントセンサおよびそれを含む路面状態推定装置を提供する。
【解決手段】タイヤ３の回転角度に基づいて接地角度になる期間にのみ第１加速度センサの検出信号に基づく接地区間の抽出を行うようにする。これにより、第１加速度センサの検出信号に路面の凹凸に基づく振動のノイズが重畳されていても、接地区間を誤判定してしまうことを抑制できる。よって、凹凸の大きな走行路面であっても接地区間を誤判定することを抑制することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤが受ける振動を検出し、振動データとして車体側システムに伝えるタイヤマウントセンサおよびその振動データに基づいて路面状態を推定する路面状態推定装置に関するものである。

従来、特許文献１において、タイヤトレッドの裏面にタイヤマウントセンサを備え、タイヤマウントセンサにてタイヤに加えられる振動を検出すると共に、その振動の検出結果を車体側システムに伝え、路面状態の推定を行う路面状態推定装置が提案されている。この路面状態推定装置では、タイヤマウントセンサに備えられる振動検出部の検出信号に基づいて路面状態を推定している。具体的には、路面状態に応じて振動検出部の検出信号における高周波成分のレベルが変わる。このため、タイヤトレッドのうちタイヤマウントセンサの配置箇所と対応する部分が路面に接地しているときを接地区間中として、接地区間中の振動検出部の検出信号における高周波成分のレベルを、路面状態を示す路面データとして用いる。そして、タイヤが１回転する毎にタイヤマウントセンサから車体側システムに向けて路面データを送信し、車体側システムにおいて路面データに基づいて路面状態を推定している。より詳しくは、電圧値として示される検出信号の高周波成分を積分した積分電圧値を路面データとして用い、車体側システムにおいて、積分電圧値の大きさに基づいて路面摩擦係数（以下、路面μという）の推定などを行っている。

特開２０１５−１７４６３６号公報

上記のような路面状態推定装置では、接地区間中における振動に基づいて路面μの推定などを行っているが、砂利道のように大きな凹凸がある走行路面の場合、路面の凹凸形状による振動がノイズとして重畳され、接地区間中の振動のみを取得することが難しい。このため、路面μの推定などを的確に行うことができないという問題が発生する。

本発明は上記点に鑑みて、的確に接地区間を検出することができるタイヤマウントセンサおよびそれを含む路面状態推定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載のタイヤマウントセンサでは、タイヤの振動の大きさに応じた検出信号を出力する振動検出部（１１ａ）と、タイヤの径方向の加速度に応じた検出信号を出力する加速度センサ（１１ｂ）と、加速度センサの検出信号に基づいて、タイヤの回転角度が、該タイヤの１回転中におけるトレッドのうちの振動検出部の配置箇所と対応する部分が接地する接地角度になることを検出し、該接地角度となる期間を含む測定期間を設定すると共に、該測定期間中に、振動検出部の検出信号から配置箇所と対応する部分が接地している接地区間を抽出し、該接地区間中における振動検出部の検出信号に基づいて路面状態が表された路面データを生成する信号処理部（１３）と、路面データを送信する送信部（１４）と、を有している。

このように、タイヤの回転角度に基づいて接地角度になる期間にのみ振動検出部の検出信号に基づく接地区間の抽出を行うようにしている。このため、振動検出部の検出信号に路面の凹凸に基づく振動のノイズが重畳されていても、接地区間を誤判定してしまうことを抑制できる。よって、凹凸の大きな走行路面であっても接地区間を誤判定することを抑制することが可能となる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態にかかる路面状態推定装置の車両搭載状態でのブロック構成を示した図である。 タイヤマウントセンサのブロック図である。 タイヤマウントセンサが取り付けられたタイヤの断面模式図である。 第２加速度センサの検出信号から抽出した重力加速度成分の波形図である。 平坦路でのタイヤ回転時における加速度センサの出力電圧波形図である。 凹凸路でのタイヤ回転時における加速度センサの出力電圧波形図である。 アスファルト路のように路面μが比較的大きな高μ路面を走行している場合における加速度センサの出力電圧の変化を示した図である。 凍結路のように路面μが比較的小さな低μ路面を走行している場合における振動発加速度センサの出力電圧の変化を示した図である。 高μ路面を走行している場合と低μ路面を走行してる場合それぞれについて、接地区間中における出力電圧の周波数解析を行った結果を示した図である。 タイヤマウントセンサでシステム的に行われる処理全体を示したフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
図１〜図８を参照して、本実施形態にかかるタイヤマウントセンサ１を用いた路面状態推定装置１００について説明する。本実施形態にかかる路面状態推定装置１００は、車両の各車輪に備えられるタイヤの接地面に加わる振動に基づいて走行中の路面状態を推定するものである。

図１および図２に示すように路面状態推定装置１００は、車輪側に設けられたタイヤマウントセンサ１と、車体側に備えられた各部を含む車体側システム２とを有する構成とされている。車体側システム２としては、受信機２１や報知装置２２などが備えられている。

路面状態推定装置１００は、タイヤマウントセンサ１よりタイヤ３と走行中の路面との間の路面μを示すデータなどの走行中の路面状態を表すデータを送信する。以下、路面μのデータのことをμデータといい、μデータなどの路面状態を表すデータのことを路面データという。

本実施形態の場合、路面状態推定装置１００は、受信機２１にてタイヤマウントセンサ１から送信された路面データを受信し、路面データに示される路面状態を報知装置２２より伝えている。これにより、例えば路面μが低いことや乾燥路やウェット路もしくは凍結路であることなど、路面状態をドライバに伝えることが可能となり、滑り易い路面である場合にはドライバに警告することも可能となる。具体的には、タイヤマウントセンサ１および受信機２１は、以下のように構成されている。

タイヤマウントセンサ１は、図２に示すように、第１加速度センサ１１ａ、第２加速度センサ１１ｂ、温度センサ１２、制御部１３、ＲＦ回路１４および電源１５を備えた構成とされ、図３に示されるように、タイヤ３のトレッド３１の裏面側に設けられる。

第１加速度センサ１１ａは、タイヤに加わる振動を検出するための振動検出部を構成するものである。例えば、第１加速度センサ１１ａは、タイヤ３が回転する際にタイヤマウントセンサ１が描く円軌道に対して接する方向、つまり図３中の矢印Ｘで示すタイヤ接線方向の振動に応じた検出信号として、加速度の検出信号を出力する。

第２加速度センサ１１ｂは、タイヤの回転角度を検出するために用いられる。例えば、第２加速度センサ１１ｂは、タイヤ３の遠心方向、つまり図３中の矢印Ｚで示すタイヤ径方向の加速度に応じた検出信号を出力する。

温度センサ１２は、温度に応じた検出信号を出力するもので、タイヤ３のうちのタイヤマウントセンサ１の取り付け位置の温度を検出することで、走行路面の温度を測定している。

制御部１３は、信号処理部に相当する部分であり、第１加速度センサ１１ａの検出信号をタイヤ接線方向の振動データを表す検出信号として用いて、この検出信号を処理することで路面データを得て、それをＲＦ回路１４に伝える役割を果たす。具体的には、制御部１３は、第１加速度センサ１１ａの検出信号、つまり第１加速度センサ１１ａの出力電圧の時間変化に基づいて、タイヤ３の回転時における第１加速度センサ１１ａの接地区間を抽出している。なお、ここでいう接地区間とは、タイヤ３のトレッド３１のうち第１加速度センサ１１ａの配置箇所と対応する部分が路面接地している区間のことを意味している。本実施形態の場合、第１加速度センサ１１ａの配置箇所がタイヤマウントセンサ１の配置箇所とされているため、接地区間とはタイヤ３のトレッド３１のうちタイヤマウントセンサ１の配置箇所と対応する部分が路面接地している区間と同意である。

そして、接地区間中における第１加速度センサ１１ａの検出信号に含まれる高周波成分が路面状態を表していることから、後述するように、制御部１３は、検出信号から高周波成分を抽出すると共に抽出した高周波成分に基づいて路面μなどの路面状態を検出している。

このように、接地区間中における第１加速度センサ１１ａの検出信号に基づいて路面状態の推定を行うが、砂利道のように大きな凹凸がある走行路面の場合、路面の凹凸形状による振動がノイズとして重畳され、接地区間中の振動のみを取得することが難しい。このため、本実施形態では、第２加速度センサ１１ｂの検出信号に基づいて、タイヤ３の回転角度を検出し、接地区間中であることを的確に検出できるようにしている。

また、本実施形態の場合は、温度センサ１２によって走行路面の温度を測定していることから、制御部１３は、走行路面の温度に基づいて、路面状態の検出を行ったり、第１加速度センサ１１ａの検出信号の高周波成分から求めた路面状態の補正などを行っている。

このようにして、制御部１３は、路面状態の検出を行うと、その路面状態を示した路面データを生成し、それをＲＦ回路１４に伝える処理を行う。これにより、ＲＦ回路１４を通じて受信機２１に路面データが伝えられるようになっている。

具体的には、制御部１３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のマイクロコンピュータによって構成され、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムに従って上記した処理を行っている。そして、制御部１３は、それらの処理を行う機能部として、角度検出部１３ａ、区間抽出部１３ｂ、レベル算出部１３ｃ、データ生成部１３ｄを備えている。

角度検出部１３ａは、第２加速度センサ１１ｂの検出信号に基づいて、タイヤ３の回転角度が接地角度となっていることを検出する部分である。タイヤ３の回転角度とは、タイヤマウントセンサ１が車軸を中心とした周方向のどの位置にあるかを示す角度のことである。接地角度とは、トレッド３１のうちのタイヤマウントセンサ１の配置箇所と対応する部分が接地している状態となる角度範囲のことであり、接地区間中の角度範囲のことである。

第２加速度センサ１１ｂの検出信号には、車両の加減速に伴うタイヤ３の遠心加速度に加えて重力加速度が成分として含まれる。遠心加速度は、車両の加減速に伴って発生する直線状の変化となり、検出信号中の直流成分の変化として表れる。一方、重力加速度は、タイヤ３の１回転を１周期とする振動波形の変化となり、検出信号中の振動成分の変化として表れる。これらのうち重力加速度がタイヤ３の回転角度に対応する変化を示している。

例えば、第２加速度センサ１１ｂの検出信号が、第２加速度センサ１１ｂに対して加速度がタイヤ３の径方向外向きに働いているときを正、径方向内向きに働いている場合を負として表されるとする。この場合において、第２加速度センサ１１ｂの検出信号から直流成分となる遠心加速度を取り除いた波形を生成すると、図４に示す振動波形となる。すなわち、タイヤマウントセンサ１がタイヤ３の中心、つまり車軸と同じ高さに位置しているときには重力加速度が０Ｇとなる。また、タイヤマウントセンサ１がタイヤ３の上方に位置しているときには重力加速度が−１Ｇとなり、タイヤ３の下方に位置しているときには重力加速度が１Ｇとなる。

このため、第２加速度センサ１１ｂの検出信号から重力加速度成分を抽出することで、タイヤマウントセンサ１がタイヤ３のどの角度に位置している状態であるかを検出できる。そして、接地角度はタイヤマウントセンサ１がタイヤ３の下方に位置していて接地区間中となっているときであることから、第２加速度センサ１１ｂの検出信号が示す重力加速度成分が１Ｇの近傍のときに接地角度になる。したがって、角度検出部１３ａは、第２加速度センサ１１ｂの検出信号の重力加速度成分を抽出し、重力加速度が所定の閾値、例えば図４中に示したように０．８Ｇ以上であれば、接地角度になり得る期間中である判定している。そして、角度検出部１３ａは、接地角度になり得る期間中であると判定すると、測定期間中であるとして区間抽出部１３ｂに伝えている。

区間抽出部１３ｂは、角度検出部１３ａから伝えられた測定期間中に、第１加速度センサ１１ａの出力電圧で表される検出信号のピーク値を検出することで接地区間を抽出する。タイヤ回転時における第１加速度センサ１１ａの出力電圧波形は例えば図５に示す波形となる。この図に示されるように、タイヤ３の回転に伴ってトレッド３１のうち第１加速度センサ１１ａの配置箇所と対応する部分が接地し始めた接地開始時に、第１加速度センサ１１ａの出力電圧が極大値をとる。区間抽出部１３ｂでは、この第１加速度センサ１１ａの出力電圧が極大値をとる接地開始時を第１ピーク値のタイミングとして検出している。さらに、図４に示されるように、タイヤ３の回転に伴ってトレッド３１のうち第１加速度センサ１１ａの配置箇所と対応する部分が接地していた状態から接地しなくなる接地終了時に、第１加速度センサ１１ａの出力電圧が極小値をとる。区間抽出部１３ｂでは、この第１加速度センサ１１ａの出力電圧が極小値をとる接地終了時を第２ピーク値のタイミングとして検出している。

第１加速度センサ１１ａの出力電圧が上記のようなタイミングでピーク値をとるのは、以下の理由による。すなわち、タイヤ３の回転に伴ってトレッド３１のうち第１加速度センサ１１ａの配置箇所と対応する部分が接地する際、第１加速度センサ１１ａの近傍においてタイヤ３のうちそれまで略円筒面であった部分が押圧されて平面状に変形する。このときの衝撃を受けることで、第１加速度センサ１１ａの出力電圧が第１ピーク値をとる。また、タイヤ３の回転に伴ってトレッド３１のうち第１加速度センサ１１ａの配置箇所と対応する部分が接地面から離れる際には、第１加速度センサ１１ａの近傍においてタイヤ３は押圧が解放されて平面状から略円筒状に戻る。このタイヤ３の形状が元に戻るときの衝撃を受けることで、第１加速度センサ１１ａの出力電圧が第２ピーク値をとる。このようにして、第１加速度センサ１１ａの出力電圧が接地開始時と接地終了時でそれぞれ第１、第２ピーク値をとるのである。また、タイヤ３が押圧される際の衝撃の方向と、押圧から開放される際の衝撃の方向は逆方向であるため、出力電圧の符号も逆方向となる。

そして、区間抽出部１３ｂは、第１、第２ピーク値のタイミングを含めた検出信号のデータを抽出することで第１加速度センサ１１ａの接地区間を抽出し、接地区間中であることをレベル算出部１３ｃに伝える。

このように、角度検出部１３ａによって、接地角度になり得る期間中であることを判定し、この期間を測定期間として区間抽出部１３ｂによる接地区間の抽出を行うようにしている。このため、第１加速度センサ１１ａの検出信号に路面の凹凸に基づく振動のノイズが重畳されていても、接地区間を誤判定してしまうことを抑制できる。すなわち、図６に示すように、凹凸が大きい路面を走行する場合には、図５に示す路面が小さなアスファルト路などを走行する場合と比較して、路面の凹凸に基づく振動のノイズが大きくなる。このため、大きなノイズが第１ピーク値や第２ピーク値として誤って検出され得る。しかしながら、本実施形態のように、角度検出部１３ａによって測定期間を限定することで、路面の凹凸に基づく振動のノイズを誤って第１ピーク値や第２ピーク値として検出しまわないようにできる。よって、凹凸の大きな走行路面であっても接地区間を誤判定することを抑制することが可能となる。

また、第１加速度センサ１１ａの出力電圧が第２ピーク値をとるタイミングが第１加速度センサ１１ａの接地終了時となるため、区間抽出部１３ｂは、このタイミングでＲＦ回路１４に送信トリガを送っている。これにより、ＲＦ回路１４より、後述するようにデータ生成部１３ｄで作成されるμデータなどの路面データを送信させている。このように、ＲＦ回路１４によるデータ送信を常に行うのではなく、第１加速度センサ１１ａの接地終了時に限定して行うようにしているため、消費電力を低減することが可能となる。

レベル算出部１３ｃは、区間抽出部１３ｂから接地区間中であることが伝えられると、その期間中に第１加速度センサ１１ａの出力電圧に含まれるタイヤ３の振動に起因する高周波成分のレベルを算出する。そして、レベル算出部１３ｃは、その算出結果をμデータなどの路面データとしてデータ生成部１３ｄに伝える。ここで、路面μなどの路面状態を表わす指標として高周波成分のレベルを算出するようにしているが、その理由について図７Ａ、図７Ｂおよび図８を参照して説明する。

図７Ａは、アスファルト路のように路面μが比較的大きな高μ路面を走行している場合における第１加速度センサ１１ａの出力電圧の変化を示している。また、図７Ｂは、凍結路の相当する程度に路面μが比較的小さな低μ路面を走行している場合における第１加速度センサ１１ａの出力電圧の変化を示している。

これらの図から分かるように、路面μにかかわらず、接地区間の最初と最後、つまり第１加速度センサ１１ａの接地開始時と接地終了時において第１、第２ピーク値が現れる。しかしながら、路面μの影響で、第１加速度センサ１１ａの出力電圧が変化する。例えば、低μ路面の走行時のように路面μが低いときには、タイヤ３のスリップによる細かな高周波振動が出力電圧に重畳される。このようなタイヤ３のスリップによる細かな高周波信号は、高μ路面の走行時のように路面μが高い場合にはあまり重畳されない。

このため、路面μが高い場合と低い場合それぞれについて、接地区間中における出力電圧の周波数解析を行うと、図８に示す結果となる。すなわち、低周波域では路面μが高い場合と低い場合のいずれを走行する場合にも高いレベルになるが、１ｋＨｚ以上の高周波域では路面μが低い場合の方が高い場合よりも高いレベルになる。このため、第１加速度センサ１１ａの出力電圧の高周波成分のレベルが路面状態を表す指標となる。

したがって、レベル算出部１３ｃによって接地区間中における第１加速度センサ１１ａの出力電圧の高周波成分のレベルを算出することで、これをμデータとすることが可能となる。また、μデータから、例えば路面μが低い場合に凍結路と判定するなど、路面μと対応する路面の種類を路面状態として検出することもできる。

例えば、高周波成分のレベルは、第１加速度センサ１１ａの出力電圧から高周波成分を抽出し、接地区間中に抽出した高周波成分を積分することで算出することができる。具体的には、路面状態や路面μに応じて変化すると想定される周波数帯域ｆａ〜ｆｂの高周波成分をフィルタリングなどによって抽出し、周波数解析によって取り出した周波数帯域ｆａ〜ｆｂの高周波数成分の電圧を積分する。例えば、図示しないコンデンサにチャージさせる。このようにすれば、高μ路面を走行している場合のように路面μが高い場合の方が低μ路面を走行している場合のように路面μが低い場合よりもチャージ量が多くなる。このチャージ量をμデータとして用いて、μデータが示すチャージ量が多いほど路面μが低いというように路面μを推定できる。

データ生成部１３ｄは、基本的には、レベル算出部１３ｃでの算出結果に基づいて路面データを生成している。例えば、データ生成部１３ｄは、μデータをそのまま路面データとして採用したり、μデータから凍結路やアスファルト路のような路面状態を求めて、それを示すデータを路面データとして生成している。

また、上記したように、本実施形態の場合は、温度センサ１２によって走行路面の温度を測定している。これに基づき、データ生成部１３ｄは、温度センサ１２の検出信号を入力することで路面温度を取得し、取得した路面温度から路面の種類を検出したり、μデータの補正もしくはμデータから得た路面の種類の補正を行っている。

例えば、温度センサ１２で検出された路面温度が０℃よりも低いマイナスであった場合には、データ生成部１３ｄは、路面の種類として路面が凍結状態であることを検出している。さらに、データ生成部１３ｄは、第１加速度センサ１１ａの検出信号の高周波成分から求めたμデータもしくはμデータが示す路面の種類が温度センサ１２で検出された路面温度と合致しない場合には、それを補正したり、路面状態の検出結果として採用しないようにする。例えば、第１加速度センサ１１ａの検出信号の高周波成分から求めた路面の種類が凍結状態であった場合において、温度センサ１２で検出された路面温度が４０℃であったときには、凍結状態という路面の種類の検出結果に誤りがあると考えられる。この場合には、データ生成部１３ｄは、レベル算出部１３ｃから伝えられる結果を路面の種類の検出結果としては採用しないようにする。同様に、μデータが示す路面μが路面温度から得た路面の種類と合致しない場合、例えば路面温度から凍結状態と検出されているのにμデータが示す路面μが高い場合には、μデータが示す路面μを補正して補正前よりも低い値にしたりする。

ＲＦ回路１４は、データ生成部１３ｄから伝えられたμデータなどの路面データを受信機２１に対して送信する送信部を構成するものである。ＲＦ回路１４と受信機２１との間の通信は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの公知の近距離無線通信技術によって実施可能である。路面データを送信するタイミングについては任意であるが、上記したように、本実施形態では、第１加速度センサ１１ａの接地終了時に区間抽出部１３ｂから送信トリガが送られることでＲＦ回路１４から路面データが送られるようになっている。このように、ＲＦ回路１４によるデータ送信を常に行うのではなく、第１加速度センサ１１ａの接地終了時に限定して行うようにしているため、消費電力を低減することが可能となる。

また、路面データについては、車両に備えられたタイヤ３毎に予め備えられている車輪の固有識別情報（以下、ＩＤ情報という）と共に送られる。各車輪の位置については、車輪が車両のどの位置に取り付けられているかを検出する周知の車輪位置検出装置によって特定できることから、受信機２１にＩＤ情報と共に路面データを伝えることで、どの車輪のデータであるかが判別可能になる。

電源１５は、例えば電池などによって構成され、タイヤマウントセンサ１の各部を駆動するための電源供給を行っている。

一方、受信機２１は、タイヤマウントセンサ１より送信された路面データを受信し、これに基づいて路面状態を推定すると共に推定した路面状態を報知装置２２に伝え、必要に応じて報知装置２２より路面状態をドライバに伝える。これにより、ドライバは路面状態に対応した運転を心掛けるようになり、車両の危険性を回避することが可能となる。例えば、報知装置２２を通じて推定された路面状態を常に表示するようにしても良いし、推定された路面状態がウェット路や凍結路や低μ路等のように運転をより慎重に行う必要があるときにのみ路面状態を表示してドライバに警告するようにしても良い。また、受信機２１からブレーキ制御用の電子制御装置（以下、ＥＣＵという）などの車両運動制御を実行するためのＥＣＵに対して路面状態を伝えれば、伝えられた路面状態に基づいて車両運動制御が実行されるようにすることもできる。

報知装置２２は、例えばメータ表示器などで構成され、ドライバに対して路面状態を報知する際に用いられる。報知装置２２をメータ表示器で構成する場合、ドライバが車両の運転中に視認可能な場所に配置され、例えば車両におけるインストルメントパネル内に設置される。メータ表示器は、受信機２１から路面状態が伝えられると、その路面状態が把握できる態様で表示を行うことで、視覚的にドライバに対して路面状態を報知することができる。

なお、報知装置２２をブザーや音声案内装置などで構成することもできる。その場合、報知装置２２は、ブザー音や音声案内によって、聴覚的にドライバに対して路面状態を報知することができる。また、視覚的な報知を行う報知装置２２としてメータ表示器を例に挙げたが、ヘッドアップディスプレイなどの情報表示を行う表示器によって報知装置２２を構成しても良い。

以上のようにして、本実施形態にかかる路面状態推定装置１００が構成されている。なお、車体側システム２を構成する各部が例えばＣＡＮ（Controller Area Networkの略）通信などによる車内ＬＡＮ（Local Area Networkの略）を通じて接続されている。このため、車内ＬＡＮを通じて各部が互いに情報伝達できるようになっている。

続いて、本実施形態にかかる路面状態推定装置１００におけるタイヤマウントセンサ１の作動について、図９を参照して説明する。図９は、タイヤマウントセンサ１でシステム的に行われる処理をフローチャートとして示したものである。

各車輪のタイヤマウントセンサ１では、ステップＳ１００に示されるように、第２加速度センサ１１ｂが電源１５からの電力供給に基づいてタイヤ３の遠心方向の加速度検出を行っている。そして、ステップＳ１１０に示されるように、角度検出部１３ａによって第２加速度センサ１１ｂの検出信号に基づいてタイヤ３の回転角度が接地角度になる角度であるか否かを判定する。具体的には、第２加速度センサ１１ｂの検出信号の重力加速度成分を抽出し、重力加速度が所定の閾値、例えば０．８Ｇ以上であれば、タイヤ３の回転角度が接地角度になる角度であると判定する。ここで肯定判定されるとステップＳ１２０に進み、否定判定されるとステップＳ１００の処理の戻る。

ステップＳ１２０では、制御部１３において、第１加速度センサ１１ａの検出信号に基づく振動検出をスタートする。そして、ステップＳ１３０において、第１加速度センサ１１ａの検出信号から第１ピーク値および第２ピーク値を検出することで接地区間を抽出する。

このような動作が繰り返されることで、第１加速度センサ１１ａの検出信号の中から接地区間中の振動のみを的確に取得することが可能となる。そして、この後の処理については図示していないが、接地区間中の振動が得られると、それに基づいて路面状態が検出され路面データが生成されて、路面データがＲＦ回路１４を通じて受信機２１側に送信される。これが受信機２１に受信され、路面データに基づく路面状態の推定が行われ、推定された路面状態を報知装置２２に伝えるなどの処理が行われる。また、タイヤ３の回転角度が接地角度でなくなると、再び接地角度になるまでの間、第１加速度センサ１１ａによる振動検出が行われなくなる。

以上説明したように、本実施形態にかかる路面状態推定装置１００では、タイヤ３の回転角度に基づいて接地角度になる期間にのみ第１加速度センサ１１ａの検出信号に基づく接地区間の抽出を行うようにしている。このため、第１加速度センサ１１ａの検出信号に路面の凹凸に基づく振動のノイズが重畳されていても、接地区間を誤判定してしまうことを抑制できる。よって、凹凸の大きな走行路面であっても接地区間を誤判定することを抑制することが可能となる。

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して角度検出部１３ａの構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

上記第１実施形態では、角度検出部１３ａにて、第２加速度センサ１１ｂの検出信号が示す加速度が所定の閾値以上になったときを接地角度になる回転角度として検出している。これに対して、本実施形態では、角度検出部１３ａにて、第２加速度センサ１１ｂの検出信号が示す加速度と車輪速度とから接地角度になる回転角度を検出する。

図４に示したように、第２加速度センサ１１ｂの検出信号から直流成分となる遠心加速度を取り除くと、タイヤ３の回転に伴って振幅する振動波形となる。この振動波形の周期は、タイヤ３の速度に応じた振幅となることから、タイヤ３の速度が判れば、次に接地角度になるまでの時間が判る。このため、本実施形態では、所定の回転角度となる加速度として、加速度が所定値、例えば０Ｇとなるタイミングとタイヤ３の速度とから、次に接地角度になると想定される期間を演算する。そして、その期間を含むように測定期間を設定し、測定期間中であることを区間抽出部１３ｂに伝えるようにする。

例えば、加速度が０Ｇとなってから加速度が増加する場合、次に加速度が０Ｇになるまでの間に接地角度になる。この場合、加速度がマイナス値から０Ｇになったときに、タイヤ３の速度から次に接地角度になると想定される期間を演算する。タイヤ３の速度については、例えば前回加速度が０Ｇになってから今回加速度が０Ｇになるまでの期間や、加速度の振幅の最大値同士の時間間隔のように加速度の振幅の１周期の時間などに基づいて算出できる。このときに算出されたタイヤ３の速度が例えば１００ｋｍ／ｈであれば、２５ｍｓ後が次に接地角度になる時間と想定される。このため、接地角度になる時間を含む期間、例えば２０〜３０ｍｓを測定期間として設定する。

このように、角度検出部１３ａにて、第２加速度センサ１１ｂの検出信号が示す加速度とタイヤ３の速度とから接地角度になる回転角度を検出することもできる。このようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

例えば、上記実施形態においては、振動検出部を構成する第１加速度センサ１１ａの検出信号から接地区間を特定し、接地区間中の検出信号における高周波成分のレベルの算出結果を路面状態が示された路面データとして用いている。しかしながら、これは振動検出部での検出信号を用いて路面状態を検出する手法の一例を示したに過ぎず、振動検出部での検出信号を用いた他の手法によって路面状態を検出しても良い。また、振動検出部を第１加速度センサ１１ａによって構成する場合を例示したが、他の振動検出を行うことができる素子、例えば圧電素子などによって振動検出部を構成することもできる。また、電源１５についても、電池に限らず、発電素子などによって構成することもできる。例えば、振動検出素子を用いれば、振動検出素子によって振動検出部を構成しつつ電源１５を構成することもできる。

また、上記実施形態の場合、μデータや路面状態、より詳しくは路面の種類を示した路面データとしているが、路面状態を示すデータであれば良く、振動検出部の出力電圧波形のうちの第１ピーク値から第２ピーク値までのデータをそのまま路面データとしても良い。

また、上記実施形態の場合、受信機２１にて、路面データの受信に加えて報知装置２２への路面状態の通知などを行う制御部としての役割を果たしている。しかしながら、これは一例を示したに過ぎず、受信機２１とは別に制御部を備えても良いし、ブレーキＥＣＵなどの他のＥＣＵを制御部として機能させるようにしても良い。

１ タイヤマウントセンサ
２ 車体側システム
１１ａ、１１ｂ 第１、第２加速度センサ
１３ 制御部
１３ａ 角度検出部
１３ｂ 区間抽出部
１３ｃ レベル算出部
１３ｄ データ生成部
２１ 受信機
１００ 路面状態推定装置

Claims (5)

1. タイヤ（３）のトレッド（３１）の裏面に取り付けられるタイヤマウントセンサであって、
   前記タイヤの振動の大きさに応じた検出信号を出力する振動検出部（１１ａ）と、
   前記タイヤの径方向の加速度に応じた検出信号を出力する加速度センサ（１１ｂ）と、
   前記加速度センサの検出信号に基づいて、前記タイヤの回転角度が、該タイヤの１回転中における前記トレッドのうちの前記振動検出部の配置箇所と対応する部分が接地する接地角度になることを検出し、該接地角度となる期間を含む測定期間を設定すると共に、該測定期間中に、前記振動検出部の検出信号から前記配置箇所と対応する部分が接地している接地区間を抽出し、該接地区間中における前記振動検出部の検出信号に基づいて路面状態が表された路面データを生成する信号処理部（１３）と、
   前記路面データを送信する送信部（１４）と、を有しているタイヤマウントセンサ。
2. 前記加速度センサは、前記検出信号として、前記加速度が前記タイヤの径方向外向きに働いているときを正、径方向内向きに働いているときを負とする信号を出力し、
   前記信号処理部は、前記加速度センサの検出信号から重力加速度成分を抽出し、重力加速度が所定の閾値以上になると前記配置箇所と対応する部分が接地する接地角度になることを検出し、前記測定時間を設定する請求項１に記載のタイヤマウントセンサ。
3. 前記加速度センサは、前記検出信号として、前記加速度が前記タイヤの径方向外向きに働いているときを正、径方向内向きに働いているときを負とする信号を出力し、
   前記信号処理部は、前記加速度センサの検出信号から重力加速度成分を抽出し、前記重力加速度が所定値になってから所定時間後に前記配置箇所と対応する部分が接地する接地角度になることを検出し、前記測定時間を設定する請求項１に記載のタイヤマウントセンサ。
4. 前記信号処理部は、前記加速度センサの検出信号から抽出した重力加速度成分より得られる重力加速度の変化から前記タイヤの速度を取得し、該タイヤの速度に基づいて、前記重力加速度が所定値になってから前記接地角度になることが検出されるまでの前記所定時間を設定する請求項３に記載のタイヤマウントセンサ。
5. 請求項１ないし４のいずれか１つに記載されたタイヤマウントセンサと、
   車体側に備えられ、前記送信部から送信された前記路面データを受信すると共に、前記路面データに基づいて路面状態を推定する制御部（２１）を有する車体側システム（２）と、を備えた路面状態推定装置。

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