JP3135472B2 - 車輪速度検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車輪の回転速度である
車輪速度を検出する装置に係り、更に詳細には車輪速度
に侵入する周期的外乱を除去して車輪速度を検出する装
置に係る。

【０００２】

【従来の技術】車輪速度を検出する装置は従来より広く
知られており、この種の装置は一般に車輪と共に回転す
る回転体の回転を検出して車輪速度に応じた周期的信号
を発生する周期的信号発生装置と、発生された周期的信
号に基づいて各車輪速度を順に決定する車輪速度決定装
置とを含んでいる。

【０００３】車輪速度は例えば車輪のスリップ率や制動
力、駆動力の如き車輪の運動状態を制御して車輌の運動
を制御する車輌制御装置に於て使用される。また車輪の
タイヤ空気圧の如き車輪の特性を検出する車輪特性検出
装置に於ても使用される。車輪特性検出装置に適用され
た車輪速度検出装置の一例が実開平２−４５４６１号公
報に記載されており、この車輪速度検出装置に於てはタ
イヤの摩耗や空気圧の変化等によるタイヤ半径の変化に
対応する補正係数にて車輪速度信号が補正され、これに
よりタイヤ半径の変化に拘らず車輪速度が正確に求めら
れるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】車輌が駆動も制動も行
われない状態にて走行しているときには、車体速度が一
定であれば真の車輪速度は一定である。しかし車輪速度
は実際には周期的変動を伴なうことが避けられない。何
故ならば、車輪の製造のばらつきの如く車輪自体の不均
一性に起因する周期的外乱や、車輪を駆動する駆動系の
振動の如く車輪以外の車輌構成要素に起因する周期的外
乱等が存在するからである。またたとえこのような周期
的外乱が存在しなくても、周期的信号発生装置に於ける
回転体の製造や組付けのばらつき等が存在するため、車
輪速度検出値に周期的変動が含まれることが避けられな
い。従って上述の従来の車輪速度検出装置によっては周
期的外乱の影響を受けることなく車輪速度を正確に検出
することができない。

【０００５】また本願出願人は、自らの先願である特願
平６−１０９３９６号に於て、先に決定された複数の車
輪速度のうち今回決定された車輪速度と予め定められた
関係を有するものが今回決定された車輪速度に加算又は
減算され、これにより車輪速度に侵入した周期的外乱が
除去されるよう構成された車輪速度検出装置を提案し
た。

【０００６】しかし本願発明者が行った実験的検討の結
果によれば、車輪速度に対する周期的外乱の影響度合は
一定ではなく、車体速度が高いほど大きくなり、また車
輪に対する路面入力の大きさが大きいほど小さくなる。
従って上述の先の提案にかかる車輪速度検出装置にも改
良の余地がある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の如き主要な課題
は、本発明によれば、車輌の車輪と共に回転する回転体
の回転を検出して前記車輪の回転速度である車輪速度に
応じた周期的信号を発生する周期的信号発生装置と、該
装置により発生された周期的信号に基づき除去されるべ
き周期的外乱の周期的変化を表わす誤差値をサンプリン
グ周期毎に演算する誤差値演算手段と、前記誤差値を前
記車輪の回転位置に関連付けて記憶する記憶手段と、今
回のサンプリング周期に対して前記車輪の１回転前に演
算され前記記憶手段に記憶されている前回の誤差値と所
定のゲインとの積と今回のサンプリング周期に於ける周
期的信号とに基づき回転速度を演算する回転速度演算手
段と、車体速度検出手段と、車体速度が高いときには車
体速度が低いときに比して前記所定のゲインを大きく設
定するゲイン設定手段とを有する車輪速度検出装置（請
求項１の構成）、又は車輌の車輪と共に回転する回転体
の回転を検出して前記車輪の回転速度である車輪速度に
応じた周期的信号を発生する周期的信号発生装置と、該
装置により発生された周期的信号に基づき除去されるべ
き周期的外乱の周期的変化を表わす誤差値をサンプリン
グ周期毎に演算する誤差値演算手段と、前記誤差値を前
記車輪の回転位置に関連付けて記憶する記憶手段と、今
回のサンプリング周期に対して前記車輪の１回転前に演
算され前記記憶手段に記憶されている前回の誤差値と所
定のゲインとの積と今回のサンプリング周期に於ける周
期的信号とに基づき回転速度を演算する回転速度演算手
段と、前記車輪に対する路面入力の大きさを検出する手
段と、路面入力の大きさが大きいときには路面入力の大
きさが小さいときに比して前記所定のゲインを小さく設
定するゲイン設定手段とを有する車輪速度検出装置（請
求項２の構成）によって達成される。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の如き主要な課題
は、本発明によれば、車輌の車輪と共に回転する回転体
の回転を検出して前記車輪の回転速度である車輪速度に
応じた周期的信号を発生する周期的信号発生装置と、該
装置により発生された周期的信号に基づき除去されるべ
き周期的外乱の周期的変化を表わす誤差値をサンプリン
グ周期毎に所定のゲインにて演算する誤差値演算手段
と、前記誤差値を前記車輪の回転位置に関連付けて記憶
する記憶手段と、今回のサンプリング周期に対して前記
車輪の１回転前に演算され前記記憶手段に記憶されてい
る前回の誤差値と今回のサンプリング周期に於ける周期
的信号とに基づき回転速度を演算する回転速度演算手段
と、車体速度検出手段と、車体速度が高いときには車体
速度が低いときに比して前記所定のゲインを大きく設定
するゲイン設定手段とを有する車輪速度検出装置（請求
項１の構成）、又は車輌の車輪と共に回転する回転体の
回転を検出して前記車輪の回転速度である車輪速度に応
じた周期的信号を発生する周期的信号発生装置と、該装
置により発生された周期的信号に基づき除去されるべき
周期的外乱の周期的変化を表わす誤差値をサンプリング
周期毎に所定のゲインにて演算する誤差値演算手段と、
前記誤差値を前記車輪の回転位置に関連付けて記憶する
記憶手段と、今回のサンプリング周期に対して前記車輪
の１回転前に演算され前記記憶手段に記憶されている前
回の誤差値と今回のサンプリング周期に於ける周期的信
号とに基づき回転速度を演算する回転速度演算手段と、
前記車輪に対する路面入力の大きさを検出する手段と、
路面入力の大きさが大きいときには路面入力の大きさが
小さいときに比して前記所定のゲインを小さく設定する
ゲイン設定手段とを有する車輪速度検出装置（請求項２
の構成）によって達成される。

【０００９】

【作用】上述の請求項１及び２の構成によれば、車輪の
回転速度である車輪速度に応じた周期的信号に基づき誤
差値演算手段により除去されるべき周期的外乱の周期的
変化を表わす誤差値がサンプリング周期毎に演算され、
今回のサンプリング周期に対して車輪の１回転前に演算
され記憶手段に記憶されている前回の誤差値と所定のゲ
インとの積と今回のサンプリング周期に於ける周期的信
号とに基づいて回転速度が演算され、これにより車輪の
１回転前の車輪速度に応じた周期的信号が今回の車輪速
度に応じた周期的信号に重ね合されることによって周期
的外乱が除去される。

【００１０】特に請求項１の構成によれば、車輪の１回
転前の車輪速度に応じた周期的信号を今回の車輪速度に
応じた周期的信号に重ね合せることによって周期的外乱
を除去することにより周期的外乱の影響のない車輪速度
を求めるに当り、ゲイン設定手段により車体速度が高い
ときには車体速度が低いときに比して所定のゲインが大
きく設定されるので、車体速度が低く車輪速度に対する
周期的外乱の影響度合が小さい場合に周期的外乱が過剰
に除去されたり車体速度が高く車輪速度に対する周期的
外乱の影響度合が大きい場合に周期的外乱が過小に除去
されたりすることが防止され、これにより車体速度に拘
らず周期的外乱が適正に除去されることによって車輪速
度が正確に検出される。

【００１１】また上述の請求項２の構成によれば、車輪
の１回転前の車輪速度に応じた周期的信号を今回の車輪
速度に応じた周期的信号に重ね合せることによって周期
的外乱を除去することにより周期的外乱の影響のない車
輪速度を求めるに当り、ゲイン設定手段により車輪に対
する路面入力の大きさが大きいときには路面入力の大き
さが小さいときに比して所定のゲインが小さく設定され
るので、路面入力の大きさが小さく車輪速度に対する周
期的外乱の影響度合が大きい場合に周期的外乱が過小に
除去されたり路面入力の大きさが大きく車輪速度に対す
る周期的外乱の影響度合が小さい場合に周期的外乱が過
剰に除去されたりすることが防止され、これにより路面
入力の大きさに拘らず周期的外乱が適正に除去されるこ
とによって車輪速度が正確に検出される。

【００１２】

【好ましい実施態様】本発明の主要な好ましい実施態様
として以下の如き実施態様がある。

【００１３】（１）周期的信号発生装置から周期的信号
を構成する各単位波が発生される毎に各単位波に基づい
て各元回転速度を順に演算する元回転速度演算部と、予
め定められたサンプリング周期が経過する毎に、その間
に演算された少くとも一個の元回転速度の平均値をサン
プル回転速度として演算するサンプル回転速度演算部
と、今回演算されたサンプル回転速度の変動成分をサン
プル変動回転速度として演算するサンプル変動回転速度
演算部と、除去されるべき周期的外乱の周期的変化を表
す誤差値（変動回転速度に加算することによってその変
動回転速度に侵入した周期的外乱を除去するもの）を少
なくとも車輪１回転分、車輪の回転位置に関連付けて記
憶する１回転分メモリと、サンプリング周期が経過する
毎に１回転分メモリから、今回のサンプル変動回転速度
より丁度車輪１回転前に取得された誤差値を旧誤差値と
して呼出し、その旧誤差値と所定のゲインｇとの積と、
今回のサンプル変動回転速度と調整ゲインとの積との和
を演算して出力値とする出力値演算部と、その出力値と
サンプル変動回転速度の固定成分との和を最終的な回転
速度として演算する最終的回転速度演算部と、今回のサ
ンプル変動回転速度より丁度車輪１回転前に取得された
旧誤差値から今回の前記出力値を減算することにより、
今回の新誤差値を演算する誤差値演算部と、１回転分メ
モリに記憶されている今回の旧誤差値を新誤差値に更新
する記憶手段更新部と、車体速度が高いときには車体速
度が低いときに比して所定のゲインｇを大きく設定する
と共に車輪に対する路面入力の大きさが大きいときには
路面入力の大きさが小さいときに比して所定のゲインｇ
を小さく設定するゲイン設定手段と、を含んでいること
を特徴とする車輪速度検出装置。

【００１４】（２）上記（１）の車輪速度検出装置に於
て、ゲイン設定手段は車体速度が高いときには車体速度
が低いときに比して大きくなるよう第一のゲイン成分ｇ
₁ を演算する第一のゲイン成分演算部と、路面入力の大
きさが大きいときには路面入力の大きさが小さいときに
比して小さくなるよう第二のゲイン成分ｇ₂ を演算する
第二のゲイン成分演算部と、第一及び第二のゲイン成分
の平均値として所定のゲインｇを設定する所定のゲイン
設定部とを有していることを特徴とする車輪速度検出装
置。

【００１５】（３）上記（１）の車輪速度検出装置に於
て、ゲイン設定手段は車体速度が高いときには車体速度
が低いときに比して大きくなるよう第一のゲイン成分ｇ
₁ を演算する第一のゲイン成分演算部と、路面入力の大
きさが大きいときには路面入力の大きさが小さいときに
比して小さくなるよう第二のゲイン成分ｇ₂ を演算する
第二のゲイン成分演算部と、それぞれ所定の重みが与え
られた第一及び第二のゲイン成分の平均値として所定の
ゲインｇを設定する所定のゲイン設定部とを有している
ことを特徴とする車輪速度検出装置。

【００１６】（４）上記（１）の車輪速度検出装置に於
て、ゲイン設定手段は車体速度が高いときには車体速度
が低いときに比して大きくなるよう第一のゲイン成分ｇ
₁ を演算する第一のゲイン成分演算部と、路面入力の大
きさが大きいときには路面入力の大きさが小さいときに
比して小さくなるよう第二のゲイン成分ｇ₂ を演算する
第二のゲイン成分演算部と、第一及び第二のゲイン成分
のうち小さい方の値を所定のゲインｇとして設定する所
定のゲイン設定部とを有していることを特徴とする車輪
速度検出装置。

【００１７】（５）上記（２）〜（４）の何れかの車輪
速度検出装置に於て、ゲイン設定手段は更に所定のゲイ
ンｇが大きい程調整ゲインを小さく設定する調整ゲイン
設定部を有していることを特徴とする車輪速度検出装
置。

【００１８】（６）上記（５）の車輪速度検出装置に於
て、調整ゲイン設定部は｜１−ｇ／２｜を調整ゲインと
して設定することを特徴とする車輪速度検出装置。

【００１９】

【実施例】以下に添付の図を参照しつつ本発明を実施例
について具体的に説明する。

【００２０】図２に於て、１０及び１２はそれぞれロー
タ及び電磁ピックアップを示している。ロータ１０は図
３に示された車輪１４と共に回転するものであり、外周
に複数の歯１６を備えている。電磁ピックアップ１２は
それらの歯１６の通過に応じて周期的に変化する電圧を
発生する。この電圧は波形整形器１８によって矩形波に
整形され、コンピュータ２０のＩ／Ｏポート２２へ供給
される。車輪１４は４個あり、それらに設けられている
電磁ピックアップ１２の全てが波形整形器１８を経てコ
ンピュータ２０に接続されるが、図２には代表的に一組
のみが図示されている。即ち、この実施例に於ては、各
電磁ピックアップ１２及び波形整形器１８は互いに共働
して矩形波の電圧信号を周期的信号として出力する形式
の周期的信号発生装置１９の一例を構成している。

【００２１】車輪１４は図３に示されている如く、ホイ
ール２４の外周にタイヤ２６が取付けられたタイヤ付き
ホイールであるが、図４に示されている如く、相対回転
可能なリム側部２８とベルト側部３０とがねじりばね３
２によって連結されたものと考えられてよい。ロータ１
０はホイール２４と一体的に回転するようこれに取付け
られているので、電磁ピックアップ１２は厳密にはリム
側部２８の角速度を検出する。

【００２２】コンピュータ２０は図２に示されている如
く処理装置としてのＣＰＵ４０と、第一の記憶装置とし
てのＲＯＭ４２と、第二の記憶装置としてのＲＡＭ４４
とを備えており、ＲＯＭ４２に図５及び図１７に示され
たフローチャートにより示される制御プログラムが格納
されることによって図１に示されたリム側部回転速度演
算・補正部４５を構成している。このコンピュータ２０
は別のコンピュータ４７と接続されている。コンピュー
タ４７は処理装置としてのＣＰＵ４８と、第一の記憶装
置としてのＲＯＭ４９と、第二の記憶装置としてのＲＡ
Ｍ５０と、入出力装置としてのＩ／０ポート５１とを備
えており、ＲＯＭ４９に図１６に示されたフローチャー
トにより表される相関演算ルーチンをはじめとする種々
の制御プログラムが格納されることによって、図１に示
された外乱オブザーバ５２、前処理部５４、相関演算部
５６、正規化部５８、定数補正部６０、判定部６２及び
車輪速度出力部６４を構成している。

【００２３】コンピュータ４７のＩ／Ｏポート５１には
図２に示されている如く判定部６２の判定結果を運転者
に知らせる表示装置６６が接続されている。表示装置６
６はこの実施例に於ては液晶ディスプレイであるが、点
灯或いは点滅するランプ等の別の表示装置が用いられて
もよく、音声にて運転者に知らせる音声報知装置等を含
む他の種々の形態の報知装置が使用されてもよい。

【００２４】コンピュータ４７のＩ／Ｏポート５１には
更にホイール２４（リム側部２８）に加えられる駆動・
制動トルクを、ホイール２４の軸に取付けられた歪ゲー
ジ等により検出する駆動・制動トルク検出装置６８が接
続されており、更に車体速度センサ７０及び路面凹凸セ
ンサ７２が接続されている。

【００２５】車体速度センサ７０は例えば波のドップラ
効果を利用して対地車速として車体速度を検出するドッ
プラ方式のセンサや、４個の車輪の回転速度ｖに基づい
て車体速度を推定する回転速度利用方式のセンサであっ
てよい。

【００２６】一方路面凹凸センサ７２は例えば路面凹凸
度Ｒの影響を受けた信号を読込み、それのＰ−Ｐ値を路
面凹凸度Ｒとして検出したり、回転速度信号の周波数特
性を路面凹凸度Ｒとして検出するものであってよい。路
面凹凸度Ｒの影響を受けた信号として、例えば回転速度
信号、車輌ばね上部の上下加速度信号、車輌ばね下部の
加速度信号の如く路面凹凸度Ｒを間接的に表す信号や、
路面より反射した信号の如く路面凹凸度Ｒを直接的に表
す信号であってよい。

【００２７】リム側部回転速度演算・補正部４５は４個
の車輪１４に対応する各周期的信号発生装置１９、即ち
電磁ピックアップ１２及び波形整形器１８より供給され
る矩形波信号（以下パルス信号とも言う）に基づいて各
車輪１４の回転速度を算出すると共に、後述の信号遅延
・重ね合せ処理によって各車輪１４の回転速度を補正す
る。各車輪１４及びロータ１０には製造誤差や組立て誤
差が存在し、これらの誤差等に起因して周期的な回転速
度誤差が発生するため、この各車輪１４に固有の固有回
転速度誤差を除いた回転速度を求める。図６には、車体
速度が１２０km/h、タイヤ半径が約３３０mm、タイヤ空
気圧が０．２MPa である走行状況下に於て得られた回転
速度の周波数特性（周波数とパワースペクトルとの関
係）の一例のグラフが示されている。このグラフより明
らかである如く、基本周波数を約１６Hzとする複数の高
調波が発生しており、これが車輪１４の固有回転速度誤
差、即ち周期的外乱であり、これを除去するために回転
速度補正が行われる。即ちこの実施例に於ては、車輪１
４の固有回転速度誤差が除去されるべき周期的外乱であ
る。

【００２８】尚車輪１４の回転速度は周速度として演算
されるが、そのためにはタイヤ２６の実質的な半径（タ
イヤが荷重により変形した状態に於ける路面より車輪１
４の中心までの距離）が必要であり、これはタイヤ２６
の空気圧によって変動する。よって当初は空気圧が正規
である場合の正規の半径が使用されるが、後に説明する
処理によってタイヤ２６の空気圧変化が判明した場合に
は、予めＲＯＭ４２に格納されているタイヤ径テーブル
よりその空気圧変化に対応したタイヤ半径Ｒ_tが読出さ
れて使用される。尚回転速度が角速度として演算される
場合にはタイヤ径テーブルは不要である。

【００２９】リム側部回転速度演算・補正部４５の機能
は図５に示された回転速度演算・補正ルーチンの実行に
より達成されるが、まずその原理について説明する。

【００３０】車輪の不均一性等に起因して回転速度に侵
入する外乱は車輪１４と共に１回転する周期性を有す
る。従ってこの周期性を利用し、回転速度の時間的変化
のうち先行する部分を丁度１周期分だけ遅延させて後続
する部分に重ね合せることにより周期的外乱を除去する
ことにする。

【００３１】信号遅延・重ね合せ処理の伝達関数は図７
のブロック線図にて表わすことができ、この場合の状態
方程式はｚを変数としｇをゲインとして下記の数１にて
表わされる。

【数１】 ただし、 Ｖ：入力としての車体速度 ｖ：入力としての回転速度 ｙ：出力としての回転速度 Ｌ：回転速度ｖのサンプリング周期Ｔを単位として記述
される遅延量

【００３２】尚図に於て遅延演算部は、旧誤差値ｅ₂ を
遅延量Ｌ（Ｌ回分のサンプリング周期Ｔ）だけ遅延させ
て入力としての誤差値ｅ（＝Ｖ−ｙ）に加算して新誤差
値ｅ₁ を得ることにより、入力ｖに於てそれの変動成分
Δｖ（即ち除去されるべき周期的外乱）を相対的に強調
して変動成分を抽出する機能を果す。

【００３３】入力ｖから出力ｙまでの伝達関数Ｈ
₁ （ｚ）は下記の数２により表される。

【数２】

【００３４】ここで伝達関数Ｈ₁ （ｚ）の周波数応答Ｈ
₁ （ω）を求めるために、ｊを虚数単位とし、ω_n を正
規化角周波数として ｚ^-1＝ｅ^-jwn とおく。

【００３５】尚正規化角周波数ω_n は、１秒間を単位と
して記述される実角周波数ω_A ではなく、サンプリング
周期Ｔを単位として記述される角周波数である。そのた
め正規化角周波数ω_n は ω_n ＝ω_A Ｔ にて表される。

【００３６】従って周波数応答Ｈ₁ （ω）は下記の数３
として求められ、この周波数応答Ｈ₁ （ω）の絶対値の
二乗は下記の数４となる。

【００３７】

【数３】

【数４】

【００３８】これらの式より明らかである如く、cos ω
_n Ｌ＝１、即ちω_n Ｌ＝２ｎπ（ｎ：整数）のとき周波
数応答Ｈ₁ （ω）が０、即ち入力ｖが出力ｙに全く現れ
ない状態となる。また周波数応答Ｈ₁ （ω）が０となる
複数の角周波数ω_n のうち互いに隣接する２個のものの
中間値（ω_n Ｌ≠２ｎπである各区間に於ける代表点）
に於て、入力ｖがそのまま出力ｙに現れるようにするた
めには、例えばω_n Ｌ＝（２ｎ＋１）πのときに周波数
応答Ｈ₁ （ω）の絶対値が１とならなければならない
が、入力ｖをそのまま使用したのでは下記の数５の如く
になってしまう。そこで入力ｖをそのまま使用するので
はなく、それに｜１−ｇ／２｜なる調整ゲインを掛算し
た値ｖ₁ として使用することとする。

【数５】

【００３９】以上が入力ｖから出力ｙまでの伝達関数Ｈ
₁ （ｚ）の説明であるが、出力ｙには入力ｖの影響のみ
ならず入力Ｖの影響も加えられる。そこで、出力ｙに於
ける入力Ｖの影響を評価するため入力Ｖから出力ｙまで
の伝達関数Ｈ₂ （ｚ）をも求めることとする。この伝達
関数Ｈ₂ （ｚ）は伝達関数Ｈ₁ （ｚ）と同様にして求め
られ、下記の数６にて表される。

【数６】

【００４０】この伝達関数の周波数応答Ｈ₂ （ω）は下
記の数７にて表され、この周波数応答Ｈ₂ （ω）の絶対
値の二乗は下記の数８にて表わされる。

【００４１】

【数７】

【数８】

【００４２】数８より明らかである如く、ω_n Ｌ＝２ｎ
πのとき周波数応答Ｈ₂ （ω）の絶対値は１となり、そ
の結果 Ｖ＝ｙ となる。

【００４３】即ち出力ｙは ｙ＝Ｈ₁ （ｚ）ｖ₁ ＋Ｈ₂ （ｚ）Ｖ なる式にて近似的に表すことが可能であり、ω_n Ｌ≠２
ｎπのときには ｙ＝ｖ₁ となり、ω_n Ｌ＝２ｎπのときには ｙ＝ｖ となる。ここで入力ｖ₁ を、時間的変動の中心である固
定成分（オフセット値とも言う）ｖ₀ と変動成分Δｖと
に分離して考えると、オフセットｖ₀ は本来入力Ｖに一
致すべきであるから、ω_n Ｌ≠２ｎπのとき ｙ＝ｖ₀ ＋Δｖ となり、ω_n Ｌ＝２ｎπのとき ｙ＝ｖ₀ となる。従って固定成分ｖ₀ を０と見なし、入力ｖ₁ と
して変動成分Δｖを使用し、入力Ｖとして０を使用すれ
ば、出力ｙがΔｖとなり、これが求めるべき周期的外乱
の時間的変化を表わす物理量となる。またこのΔｖに固
定成分ｖ₀ を加算すれば、周期的外乱が除去された回転
速度ｖが得られる。

【００４４】ところで遅延量Ｌについては前述の如く ω_n Ｌ＝２ｎπ なる関係が成立するので、遅延量Ｌは Ｌ＝（２ｎπ）／ω_n にて表される。ここでｎ＝１とすれば Ｌ＝（２π）／ω_n となり、また前述の如く ω_n ＝ω_A Ｔ なる関係が成立する。また除去されるべき周期的外乱の
基本波の周波数である基本周波数ｆ₁ は １／ｆ₁ ＝（２π）／ω_A にて表される。但しｆ₁ ＝Ｖ／（２πＲ_t ）である。従
って遅延量Ｌは Ｌ＝（１／ｆ₁ ）／Ｔ にて表される。

【００４５】この式は物理的には、「車体速度Ｖに拘ら
ず遅延量Ｌは除去されるべき周期的外乱が１周期進行す
る間に、即ち車輪１４が１回転する間に回転速度ｖのサ
ンプリングが行われる回数に等しい」ことを表してい
る。

【００４６】タイヤ半径が約３３０mmであり、車体速度
Ｖが１２０km／h である場合には、基本周波数ｆ₁ が約
１６Hzとなり、またサンプリング周期Ｔを５msとすれ
ば、この場合の遅延量Ｌは約１２［サンプリング周期］
となる。図８にＬ＝１２、ｇ＝０．４とした場合の伝達
関数Ｈ₁ （ｚ）の周波数特性を示す。このグラフは縦軸
に周波数応答Ｈ₁ （ω）がｄＢ単位にて取られているた
め、周波数応答Ｈ₁ （ω）が１であることがグラフでは
０にて表され、周波数応答Ｈ₁ （ω）が０であることが
グラフでは−∞にて表される。従ってこのグラフから明
らかである如く、１６Hzを基本周波数ｆ₁ とする複数の
高調波が発生する周波数の各位置に於て周波数応答Ｈ₁
（ω）が十分に０に近くなり、それ以外の各位置に於て
周波数応答Ｈ₁ （ω）が十分に１に近くなっている。

【００４７】次にこの原理に従って回転速度演算・補正
技術をコンピュータを用いて実施するための具体的技術
について説明する。

【００４８】電磁ピックアップ１２より各パルス（一連
の矩形波を構成する各単位波）が供給される毎に、各パ
ルスの時間間隔に基づいて元回転速度ｖが順に演算され
る。尚各パルスの時間間隔として例えば各パルスの立上
り間隔時間、立下り間隔時間、パルス中点間隔時間等が
選定されてよい。

【００４９】また１サンプリング周期Ｔが経過する毎
に、その間に入力、演算された少くとも１個の元回転速
度ｖの平均値がサンプル回転速度ｖとして演算される。
更に過去に演算されたサンプル回転速度ｖと現サンプル
速度ｖとからそれらの平均値（車体速度Ｖの検出値の一
例）が演算される。この平均値は前記オフセット値とし
て使用され、現サンプル回転速度ｖからそのオフセット
値が減算されることにより、サンプル変動回転速度Δｖ
（図７に於ける「ｖ」に相当する）が求められる。

【００５０】ＲＡＭ４４には１回転分メモリが設けられ
ている。１回転分メモリは誤差値Ｅ（図７に於ける「ｅ
（＝Ｖ−ｙ）」に相当する）をロータ１０の各歯に関連
付けて記憶するものである。誤差値は除去されるべき周
期的外乱、即ちこの実施例に於ては車輪の不均一性に起
因する外乱がロータ１０の回転と共に変化する状態を表
す値であり、この取得方法については後に詳述する。１
回転分メモリはロータ１０が１回転する間に周期的信号
発生装置１９から出力されるパルスの数、即ちロータ１
０の歯の数と同数の記憶アドレスが設けられており、各
記憶アドレスに各誤差値Ｅが順に記憶される。

【００５１】図９には、ロータ１０の歯数が８である場
合を例に取り、１回転分メモリの構成が概念的に示され
ている。図９に於て、「１−１」は第１回転時に於て第
１番目に演算された誤差値Ｅを示し、「１−２」は第１
回転時に於て第２番目に演算された誤差値Ｅを示し、
「２−１」は第２回転時に於て第１番目に演算された誤
差値Ｅを示すというように、ハイフンにて連結された二
つの数字のうち左側の数字は車輪１４が第何回転目にあ
るかを示し、右側の数字は各パルスが各回転時に於て第
何番目に演算されたかを示している。

【００５２】サンプリング周期Ｔが経過する毎に、１回
転分メモリから誤差値Ｅが読込まれる。１回転分メモリ
に既に記憶されている少くとも１個の誤差値Ｅのうち、
今回のサンプル変動回転速度Δｖにかかる少くとも１個
の変動回転速度Δｖの各々とロータ１０のパルス発生回
転位置が共通する誤差値群Ｅが読込まれる。即ち今回の
サンプル変動回転速度Δｖより丁度ロータの１回転前に
取得された誤差値群Ｅが旧誤差値群Ｅとして読出され
る。読出された旧誤差値群Ｅについては平均値が求めら
れ、平均旧誤差値Ｅ_MEAN（図７に於ける遅延演算部の
「ｅ₂ 」に相当する）とされる。

【００５３】例えば、図９の例を用いて説明すれば、各
回のサンプリングに於て変動回転速度Δｖが２個ずつ得
られると仮定すれば、図１０に示されている如く、例え
ば図９に於ける「１−１」と「１−２」とが「１−
」、即ち第１回転時に於ける第１番目の旧誤差値群Ｅ
を構成し、「１−１」及び「１−２」にてそれぞれ示さ
れる２個の旧誤差値Ｅの平均値が「１−」にて示され
る平均旧誤差値Ｅ_MEANとされる。また各回のサンプリン
グに於て変動回転速度Δｖが４個ずつ得られると仮定す
れば、図１１に示されている如く、例えば図９に於ける
「１−１」〜「１−４」が「１−」、即ち第１回転時
に於ける第１番目の旧誤差値群Ｅを構成し、「１−１」
〜「１−４」にてそれぞれ示される４個の旧誤差値Ｅの
平均値が「１−」にて示される平均旧誤差値Ｅ_MEANさ
れる。

【００５４】このようにして求められた今回の平均旧誤
差値Ｅ_MEANと前記ゲインｇとの積が求められ、また今回
のサンプル変動回転速度Δｖと前記調整ゲイン｜１−ｇ
／２｜との積（図７に於ける「ｖ₁ 」に相当する）も求
められる。更にそれら二つの積の和が演算され、図７に
於ける出力ｙとされる。即ち出力ｙは 旧Ｅ_MEAN・ｇ＋サンプルΔｖ・｜１−ｇ／２｜ として求められる。この出力ｙに前記オフセット値が加
算されることにより、最終的な回転速度ｖが求められ
る。

【００５５】次に、今回の出力ｙと今回の平均旧誤差値
Ｅ_MEANとの和として新誤差値Ｅ（図７に於ける遅延演算
部の「ｅ₁ 」に相当する）が求められる。即ち、新誤差
値Ｅは ｅ＋ｅ₂ ＝（Ｖ−ｙ）＋ｅ₂ ＝（０−ｙ）＋ｅ₂ ＝−ｙ
＋旧Ｅ_MEAN として求められる。この場合平均旧誤差値Ｅ_MEANを加算
する操作が「遅延演算処理」の一例であり、また出力ｙ
を減算する操作が「出力フィードバック処理」の一例で
ある。

【００５６】新誤差値Ｅが求められたならば、１回転分
メモリに於て誤差値Ｅの更新が行われる。即ち今回の旧
誤差値群Ｅを構成する各旧誤差値Ｅの各々が何れも同じ
新誤差値Ｅに書換えられる。

【００５７】図１０の例を用いて説明すれば、例えば
「２−」に対応する新誤差値Ｅが演算された場合に
は、「１−」にて示される旧誤差値分Ｅを構成する
「１−１」及び「１−２」にてそれぞれ示される旧誤差
値Ｅが何れも同じ新誤差値Ｅに書換えられる。

【００５８】但し上記処理が何回も繰返されることによ
って１回転分メモリに記憶されている誤差値Ｅが除去さ
れるべき周期的外乱を正確に反映するに至れば、出力ｙ
が０となり、ひいては新誤差値Ｅが即ち旧誤差となるの
で、この段階に於ては誤差値Ｅの書換えが行われても誤
差値Ｅは実質的に固定されることになる。

【００５９】ここで１回転分メモリと遅延量Ｌとの関係
について説明する。この実施例については、各パルスが
発生する毎に元回転速度ｖの演算が行われるが、サンプ
ル変動回転速度Δｖの演算、平均誤差値Ｅ_MEANの演算、
出力ｙの演算及び最終的回転速度ｖの演算は各パルス毎
にではなく、サンプリング周期Ｔが経過する毎に行われ
る。従って１回転分メモリは実質的には車輪１４が１回
転する間にサンプリングされるパルスの数と同数の誤差
値Ｅ（図１０の例では４個、図１１の例では２個）を記
憶するメモリであるということができる。

【００６０】またこの実施例に於ては、先に演算された
元回転速度ｖをロータの１回転分遅延させて後に演算さ
れる元回転速度ｖに重ね合せる際のその遅延量Ｌは、１
回転分メモリに記憶されている誤差値群Ｅの数（即ちサ
ンプル変動回転速度Δｖの数）と等しい。

【００６１】この遅延量Ｌは上述の理論の説明に於ては
サンプリング周期Ｔを単位として Ｌ＝２πＲ_t ／Ｖ／Ｔ にて表され、またサンプリング周期Ｔは不変である。従
って周期的外乱をその周期性を利用して除去するために
は、遅延量Ｌを車体速度Ｖ、即ち回転速度ｖに応じて変
化させることが必要となる。これに対し図示の実施例に
於ては、前述の如く、１回転分メモリの数がロータ１０
の歯数と同数であり、常にロータ１回転分の最新の誤差
値Ｅが記憶される。しかもサンプリング周期Ｔが経過す
る毎に、その間に演算された少くとも１個の誤差値Ｅに
ついて平均値が求められて唯一の代表値として用いられ
ることにより、１回転分メモリの記憶アドレスが実質的
にはサンプリング周期Ｔ毎に得られた元回転速度ｖの数
に応じて分割され、その分割数が遅延量Ｌと等しい。従
ってこの実施例に於ては、回転速度ｖ毎に遅延量Ｌの異
なる遅延演算部を設ける必要はなく、１個の遅延演算部
にて遅延量が回転速度ｖに応じて自動的に変化される。

【００６２】以上のようにして周期的外乱が除去された
出力ｙが演算されたならば、これに前記オフセット値が
加算されることにより、周期的外乱が除去された最終的
な回転速度ｖが演算される。

【００６３】尚、図１２には変動回転速度Δｖの時間的
変化の二つの例がそれぞれグラフとして示されている。
上側のグラフは回転速度ｖが遅いときの時間的変化の一
例を示し、下側のグラフは回転速度ｖが早いときの時間
的変化の一例を示している。これらのグラフを対比する
ことにより、回転速度ｖが早いほど１回のサンプリング
中に１回転分メモリに記憶される変動回転速度Δｖの数
（図に於て〜にて示されている）が増加することが
判り、更に回転速度ｖが早いほど１回の遅延量Ｌに対応
する変動回転速度Δｖの群の数が減少することも判る。

【００６４】以上が回転速度演算・補正技術の概略的説
明であるが、次に図５の回転速度演算・補正ルーチンに
ついて説明する。

【００６５】まずステップＳ５１（以下単にＳ５１にて
表す。他のステップについても同様である）に於て、整
数ｉの値が１に初期化され、次にＳ５２に於て今回のサ
ンプリング周期の開始を待機する状態が維持される。今
回のサンプリング周期が開始されると、Ｓ５３に於て今
回のサンプリング周期が終了したか否かが判定される。
サンプリング周期が開始されたばかりであるときには判
定がＮＯとなり、Ｓ５４に於て周期的信号発生装置１９
から第ｉ番目のパルスが出されることを待機する状態が
維持される。パルスが出されると判定がＹＥＳとなり、
Ｓ５５に於てそのパルスの継続時間が計測され、Ｓ５６
に於てその継続時間に基づいて第ｉ番目の元回転速度ｖ
（ｉ）が演算される。即ちコンピュータ２０のこのＳ５
６を実行する部分によって「元回転速度演算部」が構成
されている。演算値はＲＡＭ４４の１サンプリング分メ
モリに記憶される。

【００６６】次いでＳ５７に於て整数ｉの値が１インク
リメントされ、Ｓ５８に於て整数ｉの現在値が最大値ｉ
_MAXを越えたか否かが判定される。最大値ｉ_MAXはロータ
１０の歯数と同じ値に設定されているので、この判定は
結局１回転分の元回転速度ｖ（ｉ）が取得される毎にＹ
ＥＳとなる。整数ｉの現在値が最大値ｉ_MAXを越えてい
なければ判定がＮＯとなり、直ちにＳ５３に戻るが、越
えていれば判定がＹＥＳとなり、Ｓ６６に於て整数ｉの
値が１にリセットされた後Ｓ５３に戻る。

【００６７】その後Ｓ５３〜Ｓ５８及びＳ６６が繰返し
実行されるうちに今回のサンプリング周期が終了すれ
ば、Ｓ５３の判定がＹＥＳとなり、Ｓ５９以下のステッ
プに移行する。

【００６８】Ｓ５９に於ては今回のサンプリング周期の
間に取得され１サンプリング分メモリに記憶されている
元回転速度ｖの平均値が演算され、サンプル回転速度ｖ
とされる。即ちコンピュータ２０のこのＳ５９を実行す
る部分によって「サンプル回転速度演算部」が構成され
ている。

【００６９】Ｓ６０に於て過去に得られたサンプル回転
速度ｖと現サンプル回転速度ｖとからそれらの平均値が
演算され、これが前記オフセット値とされる。現サンプ
ル回転速度ｖからこの平均値が減算されることによって
今回のサンプル変動回転速度Δｖが演算される。即ちコ
ンピュータ２０のこのＳ６０を実行する部分によって
「サンプル変動回転速度演算部」が構成されている。

【００７０】尚このサンプル変動回転速度演算部を例え
ば遮断周波数が１Hz程度のハイパスフィルタ手段として
構成し、このハイパスフィルタ手段にサンプル回転速度
ｖを供給することによってもサンプル変動回転速度Δｖ
を取得可能である。また遮断周波数が１Hz程度のローパ
スフィルタ手段にサンプル回転速度ｖを供給することに
よっても前記オフセット値を取得可能である。

【００７１】Ｓ６１に於ては１回転分メモリに既に記憶
されている旧誤差値Ｅのうち、今回の変動回転速度Δｖ
の群と記憶アドレスが一致するものが読出される。即ち
丁度ロータの１回転前に取得された旧誤差値群Ｅが読出
される。また今回の旧誤差値群Ｅの平均値が平均旧誤差
値Ｅ_MEANとして演算される。更に後述のゲイン演算ルー
チンにより演算されＲＡＭ４４のゲインメモリに記憶さ
れている所定のゲインｇが読出され、今回のサンプル変
動回転速度Δｖと調整ゲイン｜１−ｇ／２｜との積と、
平均旧誤差値Ｅ_MEANとゲインｇとの積との和が出力ｙと
して演算される。即ちコンピュータ２０のうちこのＳ６
１を実行する部分によって「出力値演算部」が構成され
ている。

【００７２】Ｓ６２に於てはその出力ｙに前記オフセッ
ト値が加算されることにより、今回の最終的な回転速度
ｖ、即ち周期的外乱が除去された回転速度ｖが求められ
る。即ちコンピュータ２０のうちこのＳ６２を実行する
部分によって「最終的回転速度演算部」が構成されてい
る。

【００７３】Ｓ６３に於ては今回の出力ｙが平均旧誤差
値Ｅ_MEANから減算されることにより今回の新誤差値Ｅが
求められる。即ちコンピュータ２０のうちこのＳ６３を
実行する部分によって「誤差値演算部」が構成されてい
る。

【００７４】Ｓ６４に於ては１回転分メモリに於て今回
の旧誤差値群Ｅの各値が全て同じ平均新誤差値Ｅに書換
えられる。即ちコンピュータ２０のうちこのＳ６４を実
行する部分によって「１回転分メモリ更新部」が構成さ
れている。その後Ｓ５２に戻る。

【００７５】以上が回転速度演算・補正技術の説明であ
るが、この技術を実施した場合の効果の一例をそれぞれ
前輪及び後輪について図１３（Ａ）及び（Ｂ）のグラフ
に示す。このグラフに於ては、この技術を実施した後の
回転速度ｖの周波数特性が実線にて示されており、これ
と比較するためにこの技術を実施する前の回転速度ｖの
周波数特性、即ち図６のグラフと同じものが破線にて示
されている。図１３より明らかである如く、この技術を
実施すれば、車輪１４に固有の周期的外乱を良好に除去
することができる。

【００７６】以上の説明から明らかである如く、この実
施例に於てはコンピュータ２０によって本発明の誤差値
演算手段、記憶手段、回転速度演算手段、ゲイン設定手
段が構成されている。

【００７７】次に外乱オブザーバ５２について説明す
る。外乱オブザーバ５２は図４に示された車輪１４のモ
デルに基づいて構成されている。以下にこの外乱オブザ
ーバ５２の構成について説明する。

【００７８】車輪１４を、慣性モーメントＪ_R のリム側
部２８と慣性モーメントＪ_B のベルト側部３０とがばね
定数Ｋのねじりばね３２により接続されたものとしてモ
デル化すれば、下記の（２）〜（４）の状態方程式が成
立し、これによって線形システムが構成される。 Ｊ_R ω_R ′＝−Ｋθ_RB＋Ｔ₁ ・・・（２） Ｊ_B ω_B ′＝ Ｋθ_RB−Ｔ_d ・・・（３） θ_RB′＝ω_R −ω_B ・・・（４） ただし、 ω_R ：リム側部２８の角速度 ω_R ′：リム側部２８の角加速度 ω_B ：ベルト側部３０の角速度 ω_B ′：ベルト側部３０の角加速度 θ_RB ：リム側部２８とベルト側部３０との間のねじり
角 Ｔ₁ ：駆動・制動トルク検出装置６８により検出され
る駆動制動トルク Ｔ_d ：路面からの外乱トルク

【００７９】尚実際にはリム側部２８とベルト側部３０
との間にはダンパが存在するが、その影響は比較的小さ
いので、この実施例に於てはその存在が無視されてい
る。

【００８０】上記状態方程式をベクトル及び行列を用い
て表せば下記の（５）式となる。

【数９】

【００８１】ここでタイヤ２６の空気圧が変化し、ねじ
りばね３２のばね定数がＫからＫ＋ΔＫに変化したとき
の車輪１４の運動は下記の（６）式にて表される。

【数１０】

【００８２】即ちばね定数ＫがΔＫだけ変化することは
正常なタイヤ２６に（６）式の右辺の最終項にて表され
る外乱が加えられるのと等価である。この外乱にはばね
定数Ｋの変化量ΔＫの情報が含まれており、またばね定
数Ｋはタイヤ２６の空気圧に応じて変化するので、この
外乱を推定することによってタイヤの空気圧の変化量を
推定することができる。この外乱の推定に外乱オブザー
バの手法が用いられるるのであり、今路面からのトルク
Ｔ_d をも外乱として扱うことにすれば、推定されるべき
外乱ｗは下記の（７）式にて表される。

【数１１】

【００８３】しかし理論上外乱［ｗ］の中の一つの要素
しか推定することができないため、（７）式の第二要素
であるｗ₂ を推定することとする。外乱ｗ₂ を下記の
（８）式にて定義すれば、車輪１４の状態方程式は下記
の（９）式の如くになり、従ってこの（９）式に基づい
て外乱オブザーバを構成する。

【００８４】 ｗ₂ ＝（−１／Ｊ_B ）Ｔ_d ＋（ΔＫ／Ｊ_B ）θ_RB・・・（８）

【数１２】

【００８５】外乱オブザーバは外乱をシステムの状態変
数の一つとして推定するものである。そこで（８）式の
外乱ｗ₂ をシステムの状態に含めるために、推定される
べき外乱のダイナミックスを下記の（１０）式にて近似
する。 ｗ₂ ′＝０・・・（１０）

【００８６】これは図１４に示されている如く連続して
変化する外乱を階段状に近似（零次近似）することを意
味し、外乱オブザーバ５２の外乱推定速度を推定される
べき外乱の変化に比べて十分早くすればこの近似は十分
に許容される。（１０）式より、外乱ｗ₂ をシステムの
状態に含めると下記の（１１）式の拡張系が構成され
る。

【数１３】

【００８７】（１１）式に於て［ω_B θ_RB ｗ₂ ］^T
が検出することができない状態変数である。従ってこの
システムに基づいて外乱オブザーバ５２を構成すれば、
外乱ｗ₂ と元々測定できない状態変数ω_B 、θ_RBとを推
定することができる。

【００８８】記述を簡単にするために（１１）式ベクト
ル及び行列を分解して次のように表すこととする。

【数１４】

【００８９】このとき、状態［ｚ］＝［ω_B θ_RB ｗ
₂ ］^T を推定する最小次元オブザーバの構成は下記の
（１２）式にて表される。 ［ｚ_p ′］＝［Ａ₂₁］［ｘ_a ］＋［Ａ₂₂］［ｚ_p ］＋［Ｂ₂ ］［ｕ］＋［Ｇ］｛ ［ｘ_a ′］−（［Ａ₁₁］［ｘ_a ］＋［Ａ₁₂］［ｚ_p ］＋［Ｂ₁ ］［ｕ］）｝＝（ ［Ａ₂₁］−［Ｇ］［Ａ₁₁］）［ｘ_a ］＋（［Ａ₂₂］−［Ｇ］［Ａ₁₂］）［ｚ_p ］ ＋［Ｇ］［ｘ_a ′］＋（［Ｂ₂ ］−［Ｇ］［Ｂ₁ ］）［ｕ］・・・（１２） ただし、 ［ｚ_p ］ ：［ｚ］の推定値 ［ｚ_p ′］：推定値［ｚ_p ］の変化率 ［Ｇ］ ：外乱オブザーバ５２の推定速度を決めるゲ
イン この方程式をブロック図で表すと図１５のようになる。
尚図１５に於て［Ｉ］は単位行列、ｓはラプラス演算子
である。

【００９０】また、真値［ｚ］と推定値［ｚ_p ］との誤
差［ｅ］を［ｅ］＝［ｚ］−［ｚ_p］とおき、誤差
［ｅ］の変化率を［ｅ′］とすると、下記の（１３）式
の関係が得られる。 ［ｅ′］＝（［Ａ₂₂］−［Ｇ］［Ａ₁₂］）［ｅ］・・・（１３）

【００９１】これは外乱オブザーバ５２の推定特性を表
しており、行列（［Ａ₂₂］−［Ｇ］［Ａ₁₂］）の固有値
が即ち外乱オブザーバ５２の極となる。従ってこの固有
値がｓ平面の左半面に於て原点から離れるほど外乱オブ
ザーバ５２の推定速度が速くなる。オブザーバゲイン
［Ｇ］は推定速度が所定の速度になるように決定されれ
ばよい。

【００９２】尚以上に於ては外乱ｗ₂ が前記（８）式、
即ちｗ₂ ＝（−１／Ｊ_B ）Ｔ_d ＋（ΔＫ／Ｊ_B ）θ_RBに
て表されるものとして、外乱オブザーバ５２のうちねじ
りばね３２のばね定数ＫがΔＫ変化した場合の外乱ｗ₂
を推定する部分の構成について説明したが、外乱オブザ
ーバ５２のうちベルト側部３０の慣性モーメントＪ_Bが
Ｊ_B ＋ΔＪ_B に変化した場合、及び外乱オブザーバ５２
のうちリム側部２８の慣性モーメントＪ_R がＪ_R ＋ΔＪ
_R に変化した場合の外乱をそれぞれ推定する部分も同様
にして構成することができる。

【００９３】前処理部５４は相関演算部５６に於ける演
算の前処理を行う部分である。検出されたリム側２８の
角速度ω_R と外乱オブザーバ５２に於て推定されたベル
ト側部３０の角速度推定値ω_Bpとから角速度ω_R ′と角
速度推定値ω_Bp′とが求められる。

【００９４】上記外乱ｗ_2p、角速度ω_R 、ω_Bp、角速度
ω_R ′、ω_Bp′、ねじり角θ_RBp 等を用いて相関演算部
５６に於て相関演算が行われ、正規化部５８に於て正規
化が行われ、ねじりばね３２のばね定数Ｋの変化が求め
られる。

【００９５】まず相関演算部５６に於て、図１６のフロ
ーチャートにより表されるばね定数変化取得用相関演算
ルーチンが実行される。Ｓ２１の初期設定に於ては、整
数ｉが１にリセットされ、前記（８）式にて表される外
乱ｗ₂ の推定値ｗ_2pとねじり角推定値θ_RBp との相互相
関Ｃ（ｗ_2p，θ_RBp ）及びねじり角推定値θ_RBp の自己
相関Ｃ（θ_RBp ，θ_RBp ）が０にリセットされる。即ち
ＲＡＭ５０の相互相関メモリ及び自己相関メモリの内容
が０にされる。

【００９６】次いでＳ２２に於て現時点の外乱推定値Ｗ
_2p(i) 及びねじり角推定値θ_RBp(i)が読込まれ、Ｓ２３
に於て外乱推定値ｗ_2p(i) とねじり角推定値θ_RBp(i)と
の積が演算され、その積が相互相関Ｃ（ｗ_2p，θ_RB）に
加算される。ただし最初にＳ２３が実行される際には相
互相関Ｃ（ｗ_2p，θ_RBp ）が０であるため、相互相関メ
モリに外乱推定値ｗ_2p(i) とねじり角推定値θ_RBp(i)と
の積が格納されるのみである。

【００９７】同様にＳ２４に於てねじり角推定値θ
_RBp(i)の二乗が演算され、自己相関メモリの自己相関Ｃ
（θ_RBp ，θ_RBp ）に加算される。

【００９８】Ｓ２５に於て整数ｉが予め定められた整数
Ｍ以上になったか否かの判定が行われるが、当初は判定
がＮＯであるため、Ｓ２６に於て整数ｉが１インクリメ
ントされ、再びＳ２２〜Ｓ２４が実行される。これらの
ステップがＭ回繰返し実行されるとＳ２５の判定がＹＥ
Ｓとなり、ばね定数変化取得用相関演算ルーチンの１回
の実行が終了する。

【００９９】相関演算部５６に於て以上のようにして相
互相関Ｃ（Ｗ_2p，θ_RBp ）と自己相関Ｃ（θ_RBp ，θ
_RBp ）とが求められた後、正規化部５８に於て（２１）
式によりＬ_K 値が求められ、ＲＡＭ５０のＬ_K 値メモリ
に格納される。 Ｌ_K ＝Ｃ（Ｗ_2p，θ_RBp ）／Ｃ（θ_RBp ，θ_RBp ）・・・（２１）

【０１００】このＬ_K 値は前記（８）式に基づき下記の
（２２）式にて表される。

【０１０１】 Ｌ_K ＝（−１／Ｊ_B ）Ｃ₀ ＋ΔＫ／Ｊ_B ・・・（２２） ただし、Ｃ₀ はＣ（Ｔ_dp，θ_RBp ）／Ｃ（θ_RBp ，θ
_RBp ）にて表される値であり、ばね定数Ｋの変化とは無
関係であるので、タイヤ空気圧が正常の状態で予め求め
ておくことによって補償することができる。また、Ｃ
（Ｔ_dp，θ_RBp ）は外乱トルクＴ_d の推定値とねじり角
θ_RBの推定値との相互相関を表している。

【０１０２】定数補正部６０に於ては、以上のようにし
て取得され各Ｌ _K 値メモリに格納されているＬ_K＝Ｃ（Ｗ
_2p，θ_RBp）／Ｃ（θ_RBp，θ_RBp）に基づいてねじりば
ね３２のばね定数Ｋの補正が行われる。

【０１０３】Ｌ_K は前述のように、 Ｌ_K ＝（−１／Ｊ_B ）Ｃ₀ ＋ΔＫ／Ｊ_B にて表されるため、予めＬ_K とΔＫとの関係がばね定数
変化テーブルとしてＲＯＭ４９に格納されており、この
テーブルに基づいてばね定数変化量ΔＫが求められ、こ
の変化量だけ外乱オブザーバ５２のばね定数Ｋが補正さ
れる。

【０１０４】車輌のキースイッチがＯＮにされて後初め
て外乱オブザーバ５２が作動される際にはばね定数Ｋ、
慣性モーメントＪ_R 及び慣性モーメントＪ_B として正規
の値が使用されるが、一旦補正が行われればばね定数Ｋ
として補正後の値が使用される。従ってその状態にて得
られたばね定数変化量ΔＫは補正後の値からの補正量と
なる。しかるに、判定部６２に於ては正規の値からの変
化量が必要であるので、キースイッチがＯＮにされたと
き、ばね定数補正値メモリがクリアされ、定数補正部６
０に於て補正が行われる毎に補正値ΔＫがメモリの内容
に加算される。判定部６２に於ては、ばね定数補正値メ
モリに記憶されている補正値ΔＫがＲＯＭ４９に格納さ
れている基準値ΔＫ₀ と比較される。補正値ΔＫが負の
値である基準値ΔＫ₀ より小さい場合にはタイヤ２６の
空気圧が異常に低いと判定されて表示装置６６により運
転者に知らされる。尚補正値ΔＫと空気圧変化量ΔＰと
の関係が予めＲＯＭ４９に格納されており、その関係に
従って今回の補正値ΔＫに対応する空気圧変化量ΔＰが
演算される。

【０１０５】車輪速度出力部６４に於ては、リム側部回
転速度演算・補正部４５から供給される回転速度ｖが外
乱オブザーバ５２により推定された外乱に基づいて補正
された上で出力される。

【０１０６】前述の如く、外乱オブザーバ５２の（１
１）式に基づいて構成される部分により推定される外乱
ｗ_2pは、（８）式に示されている如くｗ_2p＝（−１／Ｊ
_B ）Ｔ_d ＋（ΔＫ／Ｊ_B ）θ_RBにて表されるが、この式
の右辺の第２項は定数補正部６０に於て前述の如く継続
的に補正され且つ急激に変化するものではないので、第
１項に比して無視できるほどに小さい。従って車輪速度
出力部６４に於ては、外乱オブザーバ５２の（１１）式
に基づいて構成される部分によって推定される外乱ｗ_2p
が（−１／Ｊ_B ）Ｔ_d であると見なして回転速度ｖの補
正が行われる。

【０１０７】具体的には、外乱ｗ_2p＝（−１／Ｊ_B ）Ｔ
_d に−Ｊ_B を掛けて外乱トルクＴ_dが求められ、下記
（２７）式により、その外乱トルクＴ_d にのみ起因する
リム側部２８の角速度推定値ω_Rpが求められる。 ω_Rp(s) ＝｛［Ｄ］（ｓ［Ｉ］−［Ｅ］）^-1［Ｆ］｝Ｔ_d (s) ・・・（２７） ただし、 ［Ｉ］ ：単位行列 ｓ ：ラプラス演算子 ω_Rp(s) ：角速度推定値ω_Rpをラプラス変換した値 Ｔ_d (s) ：外乱トルクＴ_d をラプラス変換した値

【０１０８】また［Ｄ］、［Ｅ］、［Ｆ］はそれぞれ次
式にて表されるベクトル及び行列である。

【数１５】 上記角速度推定値ω_Rpは、車輪１４の回転速度ｖの乱れ
のうち路面から車輪１４に加えられる外乱による成分で
あるので、この角速度推定値ω_Rpを車輪１４の周速度に
換算した値だけリム側部回転速度演算・補正部４５から
供給される回転速度ｖが補正され、これにより路面から
の外乱に起因する回転速度ｖのノイズが除去される。

【０１０９】尚付言すれば、この実施例に於ては、リム
側部回転速度演算・補正部４５から出力される回転速度
信号がそのまま外乱オブザーバ５２に供給されてその外
乱オブザーバ５２に於て外乱等の推定が行われるような
っているが、それらリム側部回転速度演算・補正部４５
と外乱オブザーバ５２との間に前処理フィルタが設けら
れ、リム部回転速度演算・補正部４５から出力される回
転速度信号の複数の周波数成分のうち設定周波数範囲内
に於けるもののみが前処理フィルタによって外乱オブザ
ーバ５２に供給されることが好ましい。何故ならば、回
転速度信号の周波数特性と外乱オブザーバ５２が外乱等
を推定する際の推定精度との間には一定の関係があり、
特定の周波数成分のみが選択的に強調されて外乱オブザ
ーバ５２に供給されるようにすれば、外乱オブザーバ５
２が用いる車輪の力学モデルの構成を複雑にすることな
く十分に高い推定精度を確保し得るからである。

【０１１０】次に図１７に示されたフローチャートを参
照してゲイン設定ルーチンについて説明する。

【０１１１】Ｓ７１に於ては車体速度センサ７０により
検出され又はコンピュータ２０により演算された車体速
度Ｖの読込みが行われ、Ｓ７２に於てはコンピュータ４
７により演算された路面凹凸度Ｒの読込みが行われる。

【０１１２】Ｓ７３に於ては車体速度Ｖに基づき図１８
に示されたグラフに対応するマップより第一のゲイン成
分ｇ ₁が演算されると共に、路面凹凸度Ｒに基づき図１
９に示されたグラフに対応するマップより第二のゲイン
成分ｇ₂が演算される。

【０１１３】Ｓ７４に於てはｍ₁ 及びｍ₂ （０＜ｍ₁ ＜
ｍ₂ ）をそれぞれ第一及び第二のゲイン成分に対する重
みとして ｇ＝（ｍ₁ ｇ₁ ＋ｍ₂ ｇ₂ ）／（ｍ₁ ＋ｍ₂ ） に従って重付け平均の演算が行われることにより所定の
ゲインｇが演算され、ＲＡＭ４４のゲインメモリに記憶
される。

【０１１４】かくしてこの実施例によれば、車体速度Ｖ
が高いほど所定のゲインｇが大きく設定され、また路面
凹凸度Ｒが大きいほど所定のゲインｇが小さく設定され
るので、図５に示された回転速度演算・補正ルーチンの
Ｓ６１に於て車体速度Ｖ及び路面凹凸度Ｒに応じて出力
ｙを最適に演算することができ、これによりＳ６２に於
て車体速度や路面凹凸度に拘らず最終的な回転速度ｖを
正確に演算することができる。

【０１１５】例えば図２０乃至図２２は図６及び図１３
の場合と同様タイヤ半径が約３３０mm、タイヤ空気圧が
０．２MPa である走行状況下に於て得られた回転速度の
周波数特性をそれぞれ車体速度が６０km/h、９０km/h、
１５０km/hである場合について示している。またこれら
の図に於て（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ前輪及び後輪を
示しており、破線は本発明の回転速度演算・補正技術が
実施されない場合の周波数特性を示している。

【０１１６】図２０乃至図２２及び図１３より、車体速
度の増大につれて車輪に固有の周期的外乱が増大するの
に対し、図示の実施例によれば、車体速度に応じて所定
のゲイン及び調整ゲインが適宜に設定されることによ
り、車体速度に拘らず車輪に固有の周期的外乱を良好に
除去することができることが判る。

【０１１７】尚図示の実施例に於ては第一及び第二のゲ
イン成分に対する重みｍ₁ 及びｍ₂はｍ₁ ＜ｍ₂ に設定
されているが、これらはｍ₁ ＝ｍ₂ 又はｍ₁ ＞ｍ₂ に設
定されてもよい。また所定のゲインｇは第一のゲイン成
分ｇ₁ 及び第二のゲイン成分ｇ₂ のうち小さい方の値に
設定されてもよい。

【０１１８】また図には示されてないが、車輪に固有の
周期的外乱は路面凹凸度Ｒが大きくなるほど小さくなる
が、図示の実施例によれば第二のゲイン成分ｇ₂ が路面
凹凸度が大きいほど小さくなるよう演算されるので、路
面凹凸度に拘らず車輪に固有の周期的外乱を良好に除去
することができる。

【０１１９】以上に於ては本発明を特定の実施例につい
て詳細に説明したが、本発明はかかる実施例に限定され
るものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例
が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

【０１２０】

【発明の効果】上述の請求項１の構成によれば、ゲイン
設定手段により車体速度が高いときには車体速度が低い
ときに比して所定のゲインが大きく設定されるので、車
体速度が低く車輪速度に対する周期的外乱の影響度合が
小さい場合に周期的外乱が過剰に除去されたり車体速度
が高く車輪速度に対する周期的外乱の影響度合が大きい
場合に周期的外乱が過小に除去されたりすることを防止
することができ、また上述の請求項２の構成によれば、
ゲイン設定手段により車輪に対する路面入力の大きさが
大きいときには路面入力の大きさが小さいときに比して
所定のゲインが小さく設定されるので、路面入力の大き
さが小さく車輪速度に対する周期的外乱の影響度合が大
きい場合に周期的外乱が過小に除去されたり路面入力の
大きさが大きく車輪速度に対する周期的外乱の影響度合
が小さい場合に周期的外乱が過剰に除去されたりするこ
とを防止することができ、従って本発明によれば車体速
度や路面入力の大きさに拘らず周期的外乱を適正に除去
して車輪速度を正確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の一実施例である車輪速度検出
装置を含む外乱検出装置の機能ブロック図である。

【図２】図１に示された外乱検出装置の構成ブロック図
である。

【図３】図１に示された外乱検出装置により外乱が検出
される車輪の一部を示す断面図である。

【図４】図３に示された車輪の力学モデルを示す図であ
る。

【図５】図１に示された車輪速度検出装置の一構成要素
であるコンピュータのＲＯＭに格納されている制御プロ
グラムの回転速度演算・補正ルーチンを示すフローチャ
ートである。

【図６】車輪速度検出装置の周波数特性の一例を示すグ
ラフである。

【図７】図１に示された車輪速度検出装置に於ける周期
的外乱除去部の機能ブロック図である。

【図８】図７に示された周期的外乱除去部の特性の一例
を示すグラフである。

【図９】図１に示された車輪速度検出装置の一構成要素
である１回転分メモリの構成とその使用方法とを概念的
に示す図である。

【図１０】遅延サンプリング回数が４である場合につい
て、図９に示された１回転分メモリに於ける記憶内容と
サンプリング周期との関係を説明するための図である。

【図１１】遅延サンプリング回数が２である場合につい
て、図９に示された１回転分メモリに於ける記憶内容と
サンプリング周期との関係を説明するための図である。

【図１２】図７に示された周期的外乱除去部の原理を概
念的に示すグラフである。

【図１３】車体速度が１２０km/hである場合について図
７に示された周期的外乱除去部の効果の一例を示すグラ
フである。

【図１４】図１に示された外乱検出装置に於ける外乱の
ダイナミックスの近似を説明するためのグラフである。

【図１５】図１に示された外乱検出装置に於ける外乱オ
ブザーバを示すブロック線図である。

【図１６】図１に示された外乱検出装置の一構成要素で
あるコンピュータのＲＯＭに格納されている制御プログ
ラムを示すフローチャートである。

【図１７】制御プログラムのゲイン設定ルーチンを示す
フローチャートである。

【図１８】車体速度Ｖと第一のゲイン成分ｇ₁ との間の
関係を示すグラフである。

【図１９】路面凹凸度Ｒと第二のゲイン成分ｇ₂ との間
の関係を示すグラフである。

【図２０】車体速度が６０km／h である場合について図
７に示された周期的外乱除去部の効果の一例を示すグラ
フである。

【図２１】車体速度が９０km/hである場合について図７
に示された周期的外乱除去部の効果の一例を示すグラフ
である。

【図２２】車体速度が１５０km/hである場合について図
７に示された周期的外乱除去部の効果の一例を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１０…ロータ １２…電磁ピックアップ １４…車輪（タイヤ付きホイール） １９…周期的信号発生装置 ２０…コンピュータ ２４…ホイール ２６…タイヤ ２８…リム側部 ３０…ベルト側部 ３２…ねじりばね ４７…コンピュータ ５２…外乱オブザーバ

フロントページの続き (72)発明者 河井 弘之 愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 小島 弘義 愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 浅野 勝宏 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 梅野 孝治 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 内藤 俊治 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電 装株式会社内 (72)発明者 小野木 伸好 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電 装株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01P 3/481 G01D 5/245 102 G01P 3/489

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車輌の車輪と共に回転する回転体の回転を
   検出して前記車輪の回転速度である車輪速度に応じた周
   期的信号を発生する周期的信号発生装置と、該装置によ
   り発生された周期的信号に基づき除去されるべき周期的
   外乱の周期的変化を表わす誤差値をサンプリング周期毎
   に演算する誤差値演算手段と、前記誤差値を前記車輪の
   回転位置に関連付けて記憶する記憶手段と、今回のサン
   プリング周期に対して前記車輪の１回転前に演算され前
   記記憶手段に記憶されている前回の誤差値と所定のゲイ
   ンとの積と今回のサンプリング周期に於ける周期的信号
   とに基づき回転速度を演算する回転速度演算手段と、車
   体速度検出手段と、車体速度が高いときには車体速度が
   低いときに比して前記所定のゲインを大きく設定するゲ
   イン設定手段とを有する車輪速度検出装置。
2. 【請求項２】車輌の車輪と共に回転する回転体の回転を
   検出して前記車輪の回転速度である車輪速度に応じた周
   期的信号を発生する周期的信号発生装置と、該装置によ
   り発生された周期的信号に基づき除去されるべき周期的
   外乱の周期的変化を表わす誤差値をサンプリング周期毎
   に演算する誤差値演算手段と、前記誤差値を前記車輪の
   回転位置に関連付けて記憶する記憶手段と、今回のサン
   プリング周期に対して前記車輪の１回転前に演算され前
   記記憶手段に記憶されている前回の誤差値と所定のゲイ
   ンとの積と今回のサンプリング周期に於ける周期的信号
   とに基づき回転速度を演算する回転速度演算手段と、前
   記車輪に対する路面入力の大きさを検出する手段と、路
   面入力の大きさが大きいときには路面入力の大きさが小
   さいときに比して前記所定のゲインを小さく設定するゲ
   イン設定手段とを有する車輪速度検出装置。