JP3022038B2 - Road friction coefficient detector - Google Patents

Road friction coefficient detector

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JP3022038B2
JP3022038B2 JP5069233A JP6923393A JP3022038B2 JP 3022038 B2 JP3022038 B2 JP 3022038B2 JP 5069233 A JP5069233 A JP 5069233A JP 6923393 A JP6923393 A JP 6923393A JP 3022038 B2 JP3022038 B2 JP 3022038B2
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JP
Japan
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road surface
friction coefficient
road
vehicle
tire
Prior art date
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滋之 城戸
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Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は車両が走行している路面
の摩擦係数を検出する装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for detecting a coefficient of friction of a road on which a vehicle is traveling.

【0002】[0002]

【従来の技術】路面の摩擦係数(以下、「路面μ」とい
う)を検出する方式が既にいくつか提案されている。そ
れは例えば、実開昭58−134758号公報に記載さ
れているように、駆動車輪と遊動車輪との車輪速差に基
づいて路面μを検出する方式や、運転者が操舵中にステ
アリングホイールから受ける操舵反力に基づいて路面μ
を検出する方式や、ロック限界付近にある車輪の車輪加
速度に基づいて路面μを検出する方式などである。
2. Description of the Related Art Several systems for detecting the coefficient of friction of a road surface (hereinafter referred to as "road surface μ") have already been proposed. For example, as described in Japanese Utility Model Laid-Open Publication No. 58-134758, a method of detecting a road surface μ based on a wheel speed difference between a driving wheel and an idle wheel, or a method in which a driver receives from a steering wheel during steering. Road surface μ based on steering reaction force
Or a method of detecting the road surface μ based on the wheel acceleration of a wheel near the lock limit.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、それら従来の
方式はいずれも、路面μを検出する際の時期的な制約が
厳しいという問題がある。例えば、駆動車輪と遊動車輪
との車輪速差に基づいて路面μを検出する方式には、車
両駆動中でなければ路面μを検出することができないと
いう制約があり、また、操舵反力に基づいて路面μを検
出する方式には、操舵中でなければ路面μを検出するこ
とができないという制約があり、また、ロック限界付近
にある車輪の車輪加速度に基づいて路面μを検出する方
式には、強い制動が行われて車輪がロック限界付近に至
らない限り路面μを検出することができないという制約
がある。
However, all of these conventional systems have a problem that the timing restrictions when detecting the road surface μ are severe. For example, the method of detecting the road surface μ based on the wheel speed difference between the driving wheels and the idle wheels has a restriction that the road surface μ cannot be detected unless the vehicle is driven, and further, based on the steering reaction force. In the method of detecting the road surface μ, there is a restriction that the road surface μ cannot be detected unless the steering is being performed, and the method of detecting the road surface μ based on the wheel acceleration of the wheel near the lock limit is not available. However, there is a restriction that the road surface μ cannot be detected unless strong braking is performed and the wheels are near the lock limit.

【0004】このように従来の方式には路面μを検出す
るための制約が厳しく、容易に路面μを検出することが
できないという問題があったのである。
As described above, the conventional system has a problem that the road surface μ is severely restricted and the road surface μ cannot be easily detected.

【0005】本発明はこの問題を解決することを課題と
してなされたものである。
[0005] The present invention has been made to solve this problem.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、路面摩擦係数検出装置を、図1に示されて
いるように、(a) 車両走行中に横スリップ角が0でない
状態で回転している車輪の振動のうち、少なくとも車輪
が接している路面の摩擦係数が一方向に変化するのに対
応して振動レベルが一方向に変化する特定の関係が成立
する周波数範囲の振動レベルを検出する車輪振動レベル
検出手段1と、(b) 検出された特定周波数範囲の振動レ
ベルに基づいて前記路面の摩擦係数を推定する路面摩擦
係数推定手段2とを含む構成としたことを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a road friction coefficient detecting apparatus which comprises: (a) a method in which a lateral slip angle is not zero during running of a vehicle, as shown in FIG. Among the vibrations of the wheels rotating in the state, at least the frequency range in which the specific relationship that the vibration level changes in one direction corresponding to the friction coefficient of the road surface in contact with the wheels changes in one direction (B) a road surface friction coefficient estimating unit for estimating the road surface friction coefficient based on the detected vibration level in a specific frequency range. Features.

【0007】[0007]

【作用】横スリップ角が0でない状態で回転している車
輪においては、良く知られているように、それのタイヤ
のトレッド接地部の周方向における各部分(以下、「ト
レッド各部分」という)が、横方向に変位することを繰
り返す。具体的には、トレッド各部分は、路面に接し始
めると、路面との摩擦力により引っ張られて次第にタイ
ヤ中心から離れる。その後、トレッド各部分は、タイヤ
中心に引き戻そうとするタイヤの弾性力に打ち勝って横
変位が増大していくが、やがて摩擦力よりも弾性力が大
きくなったとき、路面を横にすべってタイヤ中心の方に
戻っていく。
As is well known, each portion of a tire rotating in a state where the lateral slip angle is not zero (hereinafter referred to as "each tread portion") in the circumferential direction of the tread contact portion of the tire. Repeats lateral displacement. Specifically, when each part of the tread starts to come into contact with the road surface, it is pulled by the frictional force with the road surface and gradually moves away from the center of the tire. Later, each part of the tread overcomes the elastic force of the tire trying to pull back to the center of the tire, and the lateral displacement increases, but when the elastic force eventually becomes larger than the frictional force, it slides sideways on the road surface and the tire center I will return to.

【0008】本出願人はこのトレッドの横変位と路面μ
との関係について研究し、その結果、次のような現象を
発見した。すなわち、車両走行中に横スリップ角が0で
ない状態で回転している車輪の振動レベルを検出すれ
ば、その検出された振動レベルのうち特定の周波数範囲
内においては、車輪が接している路面の摩擦係数が一方
向に変化するのに対応して振動レベルが一方向に変化す
るという特定の関係が成立するという現象を発見したの
である。なお、この現象の発生メカニズムについては実
施例において詳述する。
The applicant of the present invention has determined that the lateral displacement of the tread and the road surface μ
We studied the relationship with and found the following phenomena. That is, if the vibration level of a wheel rotating while the lateral slip angle is not 0 while the vehicle is running is detected, within a specific frequency range of the detected vibration level, the road surface with which the wheel is in contact is detected. They discovered a phenomenon in which a specific relationship holds that the vibration level changes in one direction in response to the friction coefficient changing in one direction. The mechanism of occurrence of this phenomenon will be described in detail in Examples.

【0009】したがって、この現象を利用すれば、その
周波数範囲における振動レベルさえ判明すれば、振動レ
ベルと路面μとの間の予め判明している一定の相関関係
に基づき、路面μを検出することができる。また、タイ
ヤトレッドの横変位は、車両旋回中に発生するのはもち
ろんであるが、車両直進中であっても発生する。すなわ
ち、車両においては、車両の直進安定性を向上させる等
のため、操舵車輪である左右前輪にトー角をつけたり、
キャンバ角をつけたりするのが一般的であり、その結
果、車両直進状態でも、タイヤトレッドに横変位が発生
しているのである。このように、路面μの検出に必要な
現象であるトレッド横変位は、ほとんど常時発生してい
る現象なのである。
Therefore, if this phenomenon is used, if only the vibration level in the frequency range is known, the road surface μ can be detected based on a predetermined correlation between the vibration level and the road surface μ. Can be. The lateral displacement of the tire tread naturally occurs during turning of the vehicle, but also occurs during straight traveling of the vehicle. That is, in the vehicle, in order to improve the straight running stability of the vehicle, etc., toe angles are given to the left and right front wheels that are the steered wheels,
Generally, a camber angle is set, and as a result, a lateral displacement occurs in the tire tread even when the vehicle is traveling straight. As described above, the tread lateral displacement, which is a phenomenon necessary for detecting the road surface μ, is a phenomenon that is almost always occurring.

【0010】このような知見に基づき、本発明に係る路
面摩擦係数検出装置においては、車輪振動レベル検出手
段1により、車両走行中に横スリップ角が0でない状態
で回転している車輪の振動のうち、少なくとも車輪が接
している路面の摩擦係数が一方向に変化するのに対応し
て振動レベルが一方向に変化する特定の関係が成立する
周波数範囲の振動レベルが検出され、路面摩擦係数推定
手段2により、検出された特定周波数範囲の振動レベル
に基づいて路面の摩擦係数が推定される。
Based on such knowledge, in the road friction coefficient detecting apparatus according to the present invention, the wheel vibration level detecting means 1 detects the vibration of the wheels rotating with the lateral slip angle being not zero while the vehicle is running. Of these, at least a vibration level in a frequency range where a specific relationship in which the vibration level changes in one direction corresponding to a change in the friction coefficient of the road surface in contact with the wheel in one direction is detected, and the road surface friction coefficient is estimated. Means 2 estimates the road surface friction coefficient based on the detected vibration level in the specific frequency range.

【0011】[0011]

【発明の効果】このように、本発明によれば、ほとんど
常時発生している現象であるトレッド横変位を利用する
ことにより、路面μを検出することができるため、路面
μを比較的容易に検出することができるという効果が得
られる。
As described above, according to the present invention, since the road surface μ can be detected by utilizing the tread lateral displacement which is a phenomenon which is almost always occurring, the road surface μ can be relatively easily detected. The effect of being able to detect is obtained.

【0012】ただし、車両直進中には横スリップ角が0
であるために横変位が発生しない車輪につき、車両旋回
中に振動レベルを検出して路面μを検出するようにして
本発明を実施することは可能である。
However, when the vehicle is traveling straight, the lateral slip angle is zero.
Therefore, it is possible to implement the present invention by detecting the vibration level during the turning of the vehicle and detecting the road surface μ for a wheel in which lateral displacement does not occur.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0014】図2において符号10は、操舵車輪である
左右前輪の一方を代表的に示している。この前輪10は
図示しないベアリングを介してキャリア12に回転可能
に支持され、そのキャリア12はアッパアーム14およ
びロアアーム16を介して車体18に連結されている。
アッパアーム14は車体18とキャリア12とを、ロア
アーム16は車体18とキャリア12とをそれぞれ、垂
直面内における相対変位が可能な状態で連結している。
なお、左右の前輪10にはトー角がつけられていて、車
両直進状態でも前輪10のタイヤのトレッド接地部に横
変位が生じるようになっている。
In FIG. 2, reference numeral 10 typically represents one of the left and right front wheels which are the steered wheels. The front wheel 10 is rotatably supported by a carrier 12 via a bearing (not shown), and the carrier 12 is connected to a vehicle body 18 via an upper arm 14 and a lower arm 16.
The upper arm 14 connects the vehicle body 18 and the carrier 12, and the lower arm 16 connects the vehicle body 18 and the carrier 12 so that relative displacement in a vertical plane is possible.
The left and right front wheels 10 are provided with a toe angle so that a lateral displacement occurs in the tread contact portion of the tire of the front wheels 10 even when the vehicle is traveling straight.

【0015】ロアアーム16には加速度センサ20が取
り付けられている。この加速度センサ20は重りと圧電
素子を主体として構成されていて、前輪10の横方向の
振動をロアアーム16の加速度Gとして間接に検出する
ものである。
An acceleration sensor 20 is attached to the lower arm 16. The acceleration sensor 20 mainly includes a weight and a piezoelectric element, and indirectly detects a lateral vibration of the front wheel 10 as an acceleration G of the lower arm 16.

【0016】この加速度センサ20は、車体18に取り
付けられた路面摩擦係数推定装置24に接続されてい
る。この路面摩擦係数推定装置24は、図3に示されて
いるように、CPU30,ROM32,RAM34,入
力インターフェース38および出力インターフェース4
0を含むコンピュータを主体として構成されており、そ
の入力インターフェース38に加速度センサ20が接続
されているのである。この入力インターフェース38に
はまた、ステアリングホイールの操舵角θを検出する操
舵角センサ42と、外気温度tを検出する温度センサ4
4が接続されている。一方、出力インターフェース40
には、路面摩擦係数表示器46が接続されている。この
路面摩擦係数表示器46は、車室内の、運転者から見え
易い位置に装着されている。
The acceleration sensor 20 is connected to a road surface friction coefficient estimating device 24 mounted on the vehicle body 18. As shown in FIG. 3, the road friction coefficient estimating device 24 includes a CPU 30, a ROM 32, a RAM 34, an input interface 38, and an output interface 4.
The main component of the computer is a computer including 0, and the acceleration sensor 20 is connected to the input interface 38 of the computer. The input interface 38 also includes a steering angle sensor 42 for detecting the steering angle θ of the steering wheel, and a temperature sensor 4 for detecting the outside air temperature t.
4 are connected. On the other hand, the output interface 40
Is connected to a road surface friction coefficient indicator 46. The road surface friction coefficient display 46 is mounted at a position in the vehicle compartment that is easily seen by a driver.

【0017】路面摩擦係数推定装置24は、ROM32
に予め記憶されている路面摩擦係数推定ルーチン(図4
にフローチャートで表されている)がCPU30により
RAM34等を使用されつつ実行されることにより、加
速度センサ20等からの出力信号に基づいて路面μを検
出し、その結果を路面摩擦係数表示器46を介して運転
者に告知する。
The road friction coefficient estimating device 24 includes a ROM 32
The road friction coefficient estimating routine stored in advance in FIG.
Is executed by the CPU 30 while using the RAM 34 and the like, whereby the road surface μ is detected based on the output signal from the acceleration sensor 20 and the like, and the result is displayed on the road surface friction coefficient display 46. Notify the driver via

【0018】ここで、図4の路面摩擦係数推定ルーチン
の内容を詳細に説明する。まず、路面μ検出の原理につ
いて説明する。
Here, the contents of the road friction coefficient estimation routine of FIG. 4 will be described in detail. First, the principle of road surface μ detection will be described.

【0019】本出願人は本発明に先立ち、前記車両を用
いて次のような実験を行った。それは、外気温度tが2
0℃である状況下において、路面μが0.8,0.5,
0.2および0.1というように異なる4種類の路面上
でそれぞれ直進定常走行をし、その際、加速度センサ2
0により加速度Gを測定するという実験である。なお、
ここに、路面μが0.8である路面とは、乾燥アスファ
ルト路であり、路面μが0.5である路面とは、乾燥低
μアスファルト路であり、路面μが0.2である路面と
は、湿潤低μアスファルト路であり、路面μが0.1で
ある路面とは、湿潤磁器タイル路である。
Prior to the present invention, the present applicant conducted the following experiment using the vehicle. That is, when the outside air temperature t is 2
Under the condition of 0 ° C., the road surface μ is 0.8, 0.5,
The vehicle travels straight ahead on four different road surfaces, such as 0.2 and 0.1, respectively.
This is an experiment in which the acceleration G is measured with 0. In addition,
Here, a road surface having a road surface μ of 0.8 is a dry asphalt road, and a road surface having a road surface μ of 0.5 is a dry low μ asphalt road and a road surface having a road surface μ of 0.2. Is a wet low μ asphalt road, and a road surface having a road surface μ of 0.1 is a wet porcelain tile road.

【0020】加速度Gの測定結果を周波数分析した結果
の一例が図5にグラフで表されている。このグラフは、
横軸に加速度Gの周波数f、縦軸に加速度GのPSD値
(パワースペクトル密度)がとられたものである。すな
わち、本実施例においては、加速度GのPSD値が、本
発明における「振動レベル」の一態様なのである。この
グラフから次のような事実が判る。すなわち、周波数f
が約6kHz近傍では、タイヤが共振する傾向があり、
しかも、その共振のレベル、すなわち、共振周波数f0
におけるPSD値が、路面μが大きいほど減少する関係
(これが本発明における「路面の摩擦係数が一方向に変
化するのに対応して振動レベルが一方向に変化する特定
の関係」の一態様である)があるという事実が判るので
ある。
FIG. 5 is a graph showing an example of the result of frequency analysis of the measurement result of the acceleration G. This graph is
The horizontal axis represents the frequency f of the acceleration G, and the vertical axis represents the PSD value (power spectrum density) of the acceleration G. That is, in the present embodiment, the PSD value of the acceleration G is one aspect of the “vibration level” in the present invention. The following facts can be seen from this graph. That is, the frequency f
In the vicinity of about 6 kHz, the tire tends to resonate,
Moreover, the level of the resonance, that is, the resonance frequency f 0
(This is one aspect of the present invention, which is a “specific relationship in which the vibration level changes in one direction in response to the friction coefficient of the road changing in one direction” in the present invention.) There is a fact that there is).

【0021】路面μが大きいほど共振周波数f0 におけ
るPSD値が減少するという現象の発生メカニズムは次
のように推定される。
The mechanism of the phenomenon that the PSD value at the resonance frequency f 0 decreases as the road surface μ increases is estimated as follows.

【0022】図6に示されているように、高μ路上で
は、トレッド接地部の周方向における各部分は路面に接
し始めると、路面との摩擦力が大きいため、タイヤ中心
から離れる向きに弾性変形し、路面に対しては相対的に
横方向に変位せず、すなわち、相対的な横スリップは発
生しない。その後、トレッドが路面を離れる直前近傍ま
で、トレッド各部分に相対的な横スリップは発生せず、
トレッドが路面を離れる直前近傍において、トレッド各
部分はそれの弾性力によってタイヤ中心の方に戻され、
このとき始めて、相対的な横スリップが発生する。これ
に対し、低μ路上では、トレッド各部分は路面に接し始
めると、路面との摩擦力が小さいため、タイヤ中心から
離れる向きに弾性変形はするが直ちにタイヤ中心の方に
戻り、その後、トレッドが路面から離れるまで、路面に
対する相対的な横スリップを発生し続ける。このよう
に、高μ路上では、トレッドの粘着域が長く、横スリッ
プ域が短いのに対して、低μ路上では、粘着域が短く、
横スリップ域が長くなる。
As shown in FIG. 6, on a high μ road, when a portion of the tread contact portion in the circumferential direction starts to contact the road surface, the frictional force with the road surface is large, so that the elastic portion moves away from the center of the tire. It deforms and does not displace laterally relative to the road surface, that is, no relative lateral slip occurs. After that, until the tread immediately before leaving the road surface, there is no relative lateral slip in each part of the tread,
Just before the tread leaves the road surface, each part of the tread is returned toward the center of the tire by its elasticity,
Only then does a relative lateral slip occur. On the other hand, on a low μ road, when each part of the tread starts to contact the road surface, the frictional force with the road surface is small, so that the tread elastically deforms away from the center of the tire, but immediately returns to the center of the tire, and thereafter, the tread The vehicle continues to generate a lateral slip relative to the road surface until the vehicle leaves the road surface. Thus, on a high μ road, the adhesive area of the tread is long and the lateral slip area is short, whereas on a low μ road, the adhesive area is short,
The lateral slip area becomes longer.

【0023】一方、トレッドは、それが路面に対して横
スリップする際に、図7に模型的に示されているよう
に、路面の凹凸(これは、路面μの大小とはほぼ無関係
に、同じ高さで同じ間隔で存在する微視的な凹凸を意味
する)により、上下方向にも横方向にも振動させられ
る。なお、図においてばねと減衰器は、タイヤがばねと
減衰器とからなる無数の弾性体が周方向に互いに独立し
て並んでいるモデルで近似できることを示している。
On the other hand, when the tread slips laterally with respect to the road surface, as shown schematically in FIG. 7, the unevenness of the road surface (this is substantially independent of the size of the road surface μ, (Meaning microscopic irregularities that are present at the same height and at the same interval), and can be vibrated both vertically and horizontally. In the drawing, the spring and the damper indicate that the tire can be approximated by a model in which a myriad of elastic bodies composed of the spring and the damper are arranged independently of each other in the circumferential direction.

【0024】したがって、トレッドは、路面に対して横
スリップする際に、路面の凹凸を加振源として振動させ
られ、その共振点が前記加速度Gの共振周波数f0 であ
ると推定される。そして、トレッドの横スリップ域が長
いほど、トレッドが路面の凹凸による加振を強く受け、
その結果、前輪10が強く振動させられることになると
推定される。すなわち、路面μが小さいほど、トレッド
の横スリップ域が長くなり、トレッドが路面の凹凸によ
る加振を強く受け、前輪10が強く振動させられ、その
結果、共振周波数f0 における加速度GのPSD値が大
きくなったものと推定されるのである。
Therefore, when the tread slips laterally with respect to the road surface, the tread is vibrated by using the unevenness of the road surface as a vibration source, and its resonance point is estimated to be the resonance frequency f 0 of the acceleration G. And the longer the lateral slip area of the tread, the stronger the tread is subjected to vibration due to uneven road surface,
As a result, it is estimated that the front wheel 10 is vibrated strongly. That is, as the road surface μ is smaller, the lateral slip region of the tread becomes longer, the tread is more vibrated by the unevenness of the road surface, and the front wheel 10 is vibrated more strongly. As a result, the PSD value of the acceleration G at the resonance frequency f 0 is obtained. Is estimated to have increased.

【0025】なお、タイヤの共振周波数f0 は、タイヤ
の物性,サイズ,表面温度等によって変化し、それらの
うち物性,サイズ等は、車両走行中ほとんど不変である
が、表面温度は比較的顕著に変化することが予想され
る。また、タイヤの共振周波数f0 は一般に、タイヤの
表面温度が高いほど、高くなると予想される。そこで、
本実施例においては、タイヤの表面温度を外気温度tと
して間接に検出し、それにも基づいて路面μを検出する
こととされている。
The resonance frequency f 0 of the tire varies depending on the physical properties, size, surface temperature, etc. of the tire. Among them, the physical properties, size, etc. are almost unchanged during running of the vehicle, but the surface temperature is relatively remarkable. Is expected to change. In general, the tire resonance frequency f 0 is generally expected to increase as the tire surface temperature increases. Therefore,
In this embodiment, the surface temperature of the tire is indirectly detected as the outside air temperature t, and the road surface μ is detected based on the detected temperature.

【0026】次に、路面摩擦係数推定ルーチンを図4に
基づいて具体的に説明する。本ルーチンは一定時間ごと
に実行される。各回の実行時にはまず、ステップS1
(以下、「S1」という。他のステップについても同じ
とする)において、操舵角センサ42から現在の操舵角
θが読み込まれ、この操舵角θが実質的に0であるか否
か、すなわち、車両が現在、実質的に直進走行状態にあ
るか否かが判定される。直進状態になければ判定がNO
となり、本ルーチンの一回の実行が直ちに終了するが、
直進状態にあれば判定がYESとなり、S2以下のステ
ップに移行する。
Next, a routine for estimating a road surface friction coefficient will be described in detail with reference to FIG. This routine is executed at regular intervals. At the time of each execution, first, step S1
(Hereinafter referred to as “S1”; the same applies to other steps), the current steering angle θ is read from the steering angle sensor 42, and whether or not this steering angle θ is substantially 0, that is, It is determined whether the vehicle is currently in a substantially straight running state. If the vehicle is not traveling straight, the determination is NO
And one execution of this routine ends immediately,
If the vehicle is in the straight traveling state, the determination is YES, and the process proceeds to S2 and subsequent steps.

【0027】S2においては、温度センサ44から現在
の外気温度tが読み込まれる。続いて、S3において、
その現在の外気温度tに対応するタイヤの共振周波数f
0 が決定される。前記ROM32に、外気温度tと共振
周波数f0 との関係であって例えば図8にグラフで表さ
れるものが予め記憶されており、その関係を用いること
により、現在の外気温度tに対応する共振周波数f0
決定されるのである。なお、その関係は実験的に取得さ
れたものである。
In S2, the current outside air temperature t is read from the temperature sensor 44. Subsequently, in S3,
The resonance frequency f of the tire corresponding to the current outside air temperature t
0 is determined. The relationship between the outside air temperature t and the resonance frequency f 0 , for example, represented by a graph in FIG. 8 is stored in the ROM 32 in advance, and by using the relationship, the relationship between the outside air temperature t and the current outside air temperature t is obtained. The resonance frequency f 0 is determined. Note that the relationship was obtained experimentally.

【0028】次に、S4において、加速度センサ20か
ら加速度Gが一定短時間(例えば5秒程度)読み込ま
れ、その間に入力された複数の加速度Gに対して周波数
分析が行われ、これにより、周波数fとPSD値との関
係が取得される。さらに、本ステップにおいては、PS
D値のうち、前記共振周波数f0 に一致する周波数fに
おけるものが検索され、これが今回のPSD値とされ
る。
Next, in S4, the acceleration G is read from the acceleration sensor 20 for a fixed short period of time (for example, about 5 seconds), and a frequency analysis is performed on the plurality of accelerations G input during that time. The relationship between f and the PSD value is obtained. Further, in this step, PS
Among the D values, the one at the frequency f that matches the resonance frequency f 0 is searched, and this is set as the current PSD value.

【0029】その後、S5において、今回の共振周波数
0 とPSD値とに対応する路面μが決定される。共振
周波数f0 とPSD値と路面μとの関係であって例えば
図9にグラフで表されているものが予めROM32に記
憶されており、この関係を用いることにより、現在の路
面μが決定されるのである。なお、この関係も実験的に
取得されたものである。
Then, in S5, a road surface μ corresponding to the current resonance frequency f 0 and the PSD value is determined. The relationship between the resonance frequency f 0 , the PSD value, and the road surface μ, for example, a graph shown in FIG. 9 is stored in the ROM 32 in advance, and the current road surface μ is determined by using this relationship. Because This relationship is also obtained experimentally.

【0030】続いて、S6において、決定された路面μ
が前記路面摩擦係数表示器46に数字表示,絵表示,グ
ラフ表示等により表示される。以上で本ルーチンの一回
の実行が終了する。
Subsequently, in S6, the determined road surface μ
Are displayed on the road surface friction coefficient display 46 by numerical display, pictorial display, graph display, or the like. This completes one execution of this routine.

【0031】以上の説明から明らかなように、本実施例
においては、タイヤの共振周波数f0 における振動レベ
ルと路面μとの関係を用いることにより現在の路面μが
検出され、そのタイヤの振動は車両直進中におけるタイ
ヤの横変位に基づくものであって、その横変位は、車両
駆動中であるか否かを問わず、また、タイヤがロック限
界付近にあるか否かを問わず、発生する現象である。し
たがって、本実施例においては、車両が実質的に直進走
行状態にあれば、車両駆動中であるか否かを問わず、ま
た、タイヤがロック限界付近にあるか否かを問わず、路
面μを検出することができるという効果が得られる。
As is clear from the above description, in this embodiment, the current road surface μ is detected by using the relationship between the vibration level at the resonance frequency f 0 of the tire and the road surface μ, and the vibration of the tire is This is based on the lateral displacement of the tire while the vehicle is traveling straight, and the lateral displacement occurs regardless of whether the vehicle is being driven and whether the tire is near the lock limit. It is a phenomenon. Therefore, in this embodiment, if the vehicle is substantially in a straight running state, regardless of whether the vehicle is being driven or not, and regardless of whether the tires are near the lock limit, Can be detected.

【0032】以上の説明から明らかなように、本実施例
においては、加速度センサ20が本発明における「車輪
振動レベル検出手段1」の一態様を構成し、路面摩擦係
数推定装置24が操舵角センサ42および温度センサ4
4と共同して、本発明における「路面摩擦係数推定手段
2」の一態様を構成しているのである。
As is clear from the above description, in the present embodiment, the acceleration sensor 20 constitutes one mode of the "wheel vibration level detecting means 1" of the present invention, and the road surface friction coefficient estimating device 24 comprises the steering angle sensor. 42 and temperature sensor 4
4 together with one embodiment of the "road surface friction coefficient estimating means 2" of the present invention.

【0033】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明したが、本発明はその他の態様で実施するこ
とができる。
While the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the present invention can be implemented in other embodiments.

【0034】例えば、前記実施例においては、外気温度
tに応じて共振周波数f0 が可変に設定されるようにな
っていたが、固定値として本発明を実施することも可能
である。
For example, in the above-described embodiment, the resonance frequency f 0 is set variably in accordance with the outside air temperature t, but the present invention can be implemented with a fixed value.

【0035】また、前記実施例においては、加速度Gの
PSD値が本発明における「振動レベル」の一態様とし
て用いられていたが、例えば、加速度Gの振幅を用いる
こともできる。
In the above embodiment, the PSD value of the acceleration G is used as one mode of the "vibration level" in the present invention. However, for example, the amplitude of the acceleration G can be used.

【0036】また、前記実施例においては、車両が実質
的に直進走行状態にあるときに限って路面μの検出が行
われるようになっていたが、これは、前輪10の横スリ
ップ角が通常値である状況とそれより大きい状況との間
では、前輪10の振動レベルが異なるという推定に基づ
くものである。したがって、例えば、横スリップ角の複
数の値、すなわち操舵角θの複数の値の各々につき、振
動レベルと路面μとの関係を実験的に取得し、その取得
した関係をROM32に記憶しておけば、車両旋回中で
も路面μを検出し得るようにして本発明を実施すること
もできる。
In the above-described embodiment, the road surface μ is detected only when the vehicle is in a substantially straight running state. It is based on the estimation that the vibration level of the front wheel 10 is different between a value situation and a situation larger than the value. Therefore, for example, for each of the plurality of values of the lateral slip angle, that is, the plurality of values of the steering angle θ, the relationship between the vibration level and the road surface μ is experimentally acquired, and the acquired relationship can be stored in the ROM 32. For example, the present invention can be implemented such that the road surface μ can be detected even during turning of the vehicle.

【0037】また、前記実施例においては、加速度セン
サ20により検出された加速度Gに対して周波数分析が
行われ、それにより取得された複数の周波数fにおける
PSD値から今回の共振周波数f0 に対応するもののみ
が抽出されるようになっていたが、例えば、加速度セン
サ20の出力信号がバンドパスフィルタを経て路面摩擦
係数推定装置24に供給されるようにし、かつ、そのバ
ンドパスフィルタを今回の共振周波数f0 と一致する周
波数fの加速度Gのみを通過させるものとして本発明を
実施することもできる。
Further, in the above embodiment, the frequency analysis is performed on the acceleration G detected by the acceleration sensor 20, and the PSD values at a plurality of frequencies f obtained thereby correspond to the current resonance frequency f 0 . However, for example, the output signal of the acceleration sensor 20 is supplied to the road surface friction coefficient estimating device 24 via a band-pass filter, and the band-pass filter is The present invention can be embodied as allowing only the acceleration G having the frequency f that matches the resonance frequency f 0 to pass.

【0038】また、前記実施例においては、検出された
路面μが運転者に対して出力されるようになっていた
が、検出された路面μを用いてアンチロック制御,後輪
舵角制御,駆動・制動力配分制御等の車両運動制御を行
うようにして本発明を実施することもできる。
In the above-described embodiment, the detected road surface μ is output to the driver. However, antilock control, rear wheel steering angle control, The present invention can also be implemented by performing vehicle motion control such as driving / braking force distribution control.

【0039】これらの他にも特許請求の範囲を逸脱する
ことなく、当業者の知識に基づいて種々の変形,改良を
施した態様で本発明を実施することができる。
The present invention can be carried out in various modified and improved forms based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the scope of the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の構成を概念的に示す図である。FIG. 1 is a diagram conceptually showing a configuration of the present invention.

【図2】本発明の一実施例である路面摩擦係数検出装置
が搭載される車両の前輪周辺を示す正面図である。
FIG. 2 is a front view showing the vicinity of front wheels of a vehicle on which the road friction coefficient detecting device according to the embodiment of the present invention is mounted.

【図3】その路面摩擦係数検出装置の構成を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the road surface friction coefficient detecting device.

【図4】図3におけるROMに記憶されている路面摩擦
係数推定ルーチンを示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing a road friction coefficient estimation routine stored in a ROM in FIG. 3;

【図5】図4のルーチンにより路面摩擦係数が検出され
る原理を説明するための実験データを示すグラフであ
る。
FIG. 5 is a graph showing experimental data for explaining the principle of detecting a road surface friction coefficient by the routine of FIG. 4;

【図6】タイヤの振動のパワースペクトル密度PSD
の、共振周波数f0 における値が路面の摩擦係数によっ
て変化するメカニズムを説明するための図である。
FIG. 6 shows a power spectrum density PSD of tire vibration.
FIG. 4 is a diagram for explaining a mechanism by which a value at a resonance frequency f 0 changes according to a friction coefficient of a road surface.

【図7】タイヤの振動のパワースペクトル密度PSD
の、共振周波数f0 における値が路面の摩擦係数によっ
て変化するメカニズムを説明するための図である。
FIG. 7 is a power spectrum density PSD of tire vibration.
FIG. 4 is a diagram for explaining a mechanism by which a value at a resonance frequency f 0 changes according to a friction coefficient of a road surface.

【図8】図4のルーチンにおける外気温度tと共振周波
数f0 との関係を示すグラフである。
8 is a graph showing the relationship between the outside air temperature t and the resonance frequency f 0 in the routine of FIG.

【図9】図4のルーチンにおける共振周波数f0 とタイ
ヤの振動のパワースペクトル密度PSDと路面摩擦係数
との関係を示すグラフである。
9 is a graph showing a relationship between a resonance frequency f 0 , a power spectrum density PSD of tire vibration, and a road surface friction coefficient in the routine of FIG. 4;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 前輪 20 加速度センサ 24 路面摩擦係数推定装置 42 操舵角センサ 44 温度センサ 46 路面摩擦係数表示器 Reference Signs List 10 front wheel 20 acceleration sensor 24 road friction coefficient estimating device 42 steering angle sensor 44 temperature sensor 46 road friction coefficient display

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 17/00 - 17/06 G01N 19/02 B60T 8/00 B60T 8/32 - 8/96 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01M 17/00-17/06 G01N 19/02 B60T 8/00 B60T 8/32-8/96

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 車両走行中に横スリップ角が0でない状
態で回転している車輪の振動のうち、少なくとも前記車
輪が接している路面の摩擦係数が一方向に変化するのに
対応して振動レベルが一方向に変化する特定の関係が成
立する周波数範囲の振動レベルを検出する車輪振動レベ
ル検出手段と、 検出された特定周波数範囲の振動レベルに基づいて前記
路面の摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定手段とを含
むことを特徴とする路面摩擦係数検出装置。
1. Among the vibrations of a wheel rotating with a lateral slip angle not being zero during running of a vehicle, the vibration corresponding to at least a change in the friction coefficient of a road surface in contact with the wheel in one direction. Wheel vibration level detecting means for detecting a vibration level in a frequency range in which a specific relationship in which the level changes in one direction is established; road surface friction estimating the friction coefficient of the road surface based on the detected vibration level in the specific frequency range A road friction coefficient detecting device, comprising: coefficient estimating means.
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