JP3159596B2 - ハイドロプレーニング現象検出装置 - Google Patents

ハイドロプレーニング現象検出装置

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JP3159596B2 JP05086494A JP5086494A JP3159596B2 JP 3159596 B2 JP3159596 B2 JP 3159596B2 JP 05086494 A JP05086494 A JP 05086494A JP 5086494 A JP5086494 A JP 5086494A JP 3159596 B2 JP3159596 B2 JP 3159596B2
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    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、車輪（タイヤ）の回
転速度を監視することでハイドロプレーニング現象を検
出する装置に係り、特に、車輪（タイヤ）と路面との間
に水（液体）が楔状に進入し、車輪（タイヤ）が浮上し
たり接地したりすることを繰り返す部分的なハイドロプ
レーニング現象（同現象の発生初期状態）を的確に検出
し、これを早期に報知することで車両の安定運転状態を
確保できるようにすることのできるハイドロプレーニン
グ現象検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ハイドロプレーニング現象とは、車両が
水溜まり等の水膜の上を高速（タイヤの種類等にもよる
が一般に時速８０ｋｍ以上）で通過する際に車輪が一時
的に路面から浮き上がり、車輪と路面との間に摩擦係数
が急激に低下する現象である。このハイドロプレーニン
グ現象は、路面と車輪間に水膜が楔状に進入し、その動
圧によって車輪が路面から上方へ押し上げられるために
発生する。このハイドロプレーニング現象の発生を検出
し、運転者等へ報知することで車両の安定運転状態を確
保できるようにする装置が各種提案されている。
【０００３】ハイドロプレーニング現象発生の検出に
は、サスペンションに取り付けた上下方向の加速度セン
サの出力信号を利用する技術（例えば、加速度センサ出
力値の大小比較に基づく判定や高周波成分のレベルに基
づく判定）と、車輪速度センサの出力信号を監視する技
術が知られている。
【０００４】車輪速度センサの出力信号を利用する技術
では、（１）ハイドロプレーニング現象発生時の車輪回
転速度変化の代表的なパターン（基準パターン）と、実
際の回転速度の変化パターンとを比較し、同現象発生の
判定を行なうパターンマッチング手法（特開平５−１０
７２５７号公報）、（２）車輪回転速度変化の傾きに基
づいて同現象発生の判定を行なう速度変化微分手法（特
開昭６３−２６５１７２号公報）、（３）各（４つの）
車輪の速度信号のばらつきに基づいて判定する手法等が
提案されている。
【０００５】さらに、前述の（１）のパターンマッチン
グ手法を利用した装置において、車両の走行条件に応じ
て基準とする変化パターンを適宜変形し、また、判定の
ためのしきい値を走行条件に応じて適宜変更すること
で、より的確にハイドロプレーニング現象を検出できる
ようにした装置を、本願出願人は特開平６−１１５１５
号公報で提案している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
各種検出手法では、ハイドロプレーニング現象発生の初
期段階や同現象の部分的な発生を的確に検出するのが困
難であった。
【０００７】例えば、特開平６−１１５１５号公報で提
案した周波数成分分析結果のパターンマッチング手法を
利用した装置では、走行条件に応じて基準パターンを変
形することで、ハイドロプレーニング現象発生の初期段
階（部分ハイドロプレーニング現象の発生）を検出する
ことが可能ではあるが、検出精度が必ずしも充分とは言
えない場合があった。
【０００８】また、周波数成分分析による手法では、図
６（ａ）に示す基準データと、図６（ｂ）に示す実測デ
ータとを比較し、図６（ｃ）に示す基準データとの相異
値Ｄを求めることで、ハイドロプレーニング現象発生の
初期段階（部分ハイドロプレーニング現象の発生）を検
出することが可能ではあるが、次に述べる課題がある。
【０００９】まず第１の課題は、図６（ａ）に示す基準
データ（基準パターン）を必要とすることである。基準
データは、通常乾燥した道路（ドライ）での測定データ
を基に設定することになるが、車種、使用するタイヤの
種類、トレッドパターンの形状、路面状態（路面の種類
と凹凸の度合）、ならびに、車速、積載重量、直進／旋
回／平地／登り／下り等の走行条件に応じて車輪回転速
度信号の周波数成分はそれぞれ異なるため、どのような
条件を基準とするかの選定がきわめて難しく、基準デー
タ設定時の走行条件と実際の走行状態との差が検出精度
に直接影響を与える。
【００１０】仮に、平地での直進走行を前提とし、車種
と使用タイヤの種別ならびにトレッドパターンを特定
し、それぞれに基準データを準備したとしても、タイヤ
空気圧の変動やトレッドパターンの摩耗等に伴う車輪速
度信号の周波数成分の変化には実質上対応不可能である
ため、検出精度が低下することがある。また、所定の検
出精度を維持しようとすると、例えばタイヤ交換毎に基
準データを変更せざるを得ず、保守・運用面での対応が
困難である。
【００１１】図６（ｃ）に示したように、相異値Ｄの算
出には、車輪回転速度に比例する周波数ｆＳを中心とす
る周波数帯域の主周波数成分ｆＳのレベル差（図６
（ａ）に示す主周波数成分の基準レベルＳＫと同図
（ｂ）に示す実走行状態での主周波数成分のレベルＳＪ
との差の絶対値）も考慮しているが、基準データを設定
した時の路面と実走行時の路面種類の違いや路面の凹凸
の度合の違い等によって主周波数成分ｆＳのレベルＳＪ
は変動するため、これを基準データのレベルＳＫと直接
比較するのは妥当でない場合がある。
【００１２】さらに、主周波数成分の中心周波数の偏位
量（ｆＳＫとｆＳＪとの差の絶対値）も相異値Ｄの算出
に利用しているが、これはハイドロプレーニング現象が
完全に発生し、車輪の回転速度が車速に比例しなくなっ
たことを検出するためのものであって、車輪と路面との
間に水が楔状に入り始めた同現象の初期状態においては
車速と車輪回転速度の主周波数成分の周波数ｆＳは比例
関係を維持しているので、ハイドロプレーニング現象の
初期状態では主周波数成分ｆＳの周波数偏位ΔｆＳは生
じない。
【００１３】同現象の初期状態では、図７（ａ）に示す
ように、車輪と路面の間の水膜の進入度合の変動によっ
て、タイヤの残留接地面積が変動するとともに、水膜か
らの抵抗が変動し、従動輪の場合は車輪の回転速度が低
下する方向への回転速度変動が生ずる（駆動輪の場合
は、回転速度が上昇する方向へ変動することがある）。
このため、図７（ｂ），（ｃ）に示すように、回転速度
信号中に他の周波数成分（特に主周波数成分よりも低い
周波数成分）が新たに含まれるようになったり、もしく
は他の周波数成分のレベルが増加するようになる。
【００１４】以上のような課題が含まれているため、図
６（ｃ）に示した演算式に基づいて予め設定した基準デ
ータとの相異値Ｄを算出したとしても、部分的なハイド
ロプレーニング現象の発生を精度よく検出することが困
難であった。さらに、従来の判定手法では、車種、タイ
ヤ種類、トレッドパターンの相違等によってそれぞれ異
なる基準データを準備するために、各種車種での共通化
が困難であった。
【００１５】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、基準データを用いずに、すなわち、車
種やタイヤ種類に関係なく、また、各種走行条件に幅広
く対応できるとともに、ハイドロプレーニング現象の発
生初期状態をも精度良く検出できるハイドロプレーニン
グ現象検出装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
請求項１に係るハイドロプレーニング現象検出装置は、
車両の車輪回転速度を検出する車輪回転速度センサから
出力される車輪回転速度信号に基づいて前記車輪のハイ
ドロプレーニング現象の発生を検出するハイドロプレー
ニング現象検出装置において、車輪回転速度に比例した
基本周波数である主周波数の信号成分もしくはこの主周
波数を中心とする所定帯域内の主周波数帯域の信号成分
のいずれか一つ、ならびに、主周波数近傍の他の周波数
帯域の信号成分を、それぞれ車輪回転速度信号の中から
抽出する特定周波数成分抽出手段と、この特定周波数成
分抽出手段によって抽出された主周波数の信号成分もし
くは主周波数を中心とする所定帯域内の主周波数帯域の
信号成分と他の周波数帯域の信号成分とに基づいて、ハ
イドロプレーニング現象の発生の有無を判定する判定手
段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】なお、特定周波数成分抽出手段は、主周波
数の信号成分もしくは主周波数帯域の信号成分を抽出す
る主成分抽出手段と、主周波数よりも低い周波数帯域を
それぞれ異なる複数の周波数帯域に分割して他の周波数
帯域の信号成分を抽出する複数の他成分抽出手段と、こ
れら複数の他成分抽出手段の各抽出成分を加算する加算
手段とを備え、判定手段は、主成分抽出手段の抽出出力
と加算手段の加算出力とに基づいてハイドロプレーニン
グ現象発生の有無を判定するよう構成してもよい。
【００１８】また、判定手段は、主周波数の信号成分も
しくは主周波数を中心とする所定帯域内の主周波数帯域
の信号成分のレベルと、他の周波数帯域の信号成分のレ
ベルとの比を算出する比算出手段と、この算出手段から
出力されるレベル比と所定のしきい値とを比較する比較
手段とを含む構成とすることが望ましい。
【００１９】請求項４に係るハイドロプレーニング現象
検出装置は、車両の車輪回転速度を検出する車輪回転速
度センサから出力される車輪回転速度信号に基づいて車
輪のハイドロプレーニング現象の発生を検出するハイド
ロプレーニング現象検出装置において、車輪回転速度信
号に比例した基本周波数である主周波数の信号成分もし
くはこの主周波数を中心とする所定帯域内の主周波数帯
域の信号成分のいずれか一つを抽出する主成分抽出手段
と、車輪回転速度信号の中から主周波数よりも低い周波
数帯域の信号成分を抽出する低域成分抽出手段と、主成
分抽出手段で抽出した主成分のレベルと前記低域成分抽
出手段で抽出した低域成分のレベルの比とに基づいてハ
イドロプレーニング現象の発生を検出する現象発生検出
手段とを備えたことを特徴とする。
【作用】
【００２０】請求項１に係るハイドロプレーニング現象
検出装置は、車輪回転速度センサから出力される車輪回
転速度信号の中から、特定周波数成分抽出手段によって
抽出された主周波数の信号成分（もしくは主周波数を中
心とする所定帯域内の主周波数帯域の信号成分）と他の
周波数帯域の信号成分とに基づいて、判定手段がハイド
ロプレーニング現象の発生の有無を判定する。車輪回転
速度信号の周波数成分のみに基づいてハイドロプレーニ
ング現象発生の有無を判定できるので、車種やタイヤの
種類，各種の走行条件に関係なく同現象の発生をその発
生初期状態を含めて精度良く検出できる。さらに、従来
の検出装置のように基準データを記憶しておくとととも
に、この基準データと実走行時の車輪回転速度信号との
差異を演算する手段が不要であるので、装置の構成が簡
略化できる。
【００２１】なお、特定周波数成分の抽出を、主成分抽
出手段と、主成分の周波数よりも低い周波数帯域でそれ
ぞれ異なる周波数帯域の複数の他成分抽出手段とに分け
て行い、複数の他成分抽出手段の出力を加算手段で加算
する構成とすることで、ハイドロプレーニング現象の発
生を判定するのに必要な周波数成分を効果的に取り出す
ことができる。特に、主成分周波数よりも低い帯域を複
数の他成分抽出手段で分割構成することで、周波数帯域
が連続していなくても判定に必要な周波数成分を的確に
抽出できる。言い換えれば、判定評価に不必要な周波数
成分を含めて広い帯域の１個の他成分抽出手段で抽出す
る構成と比較して、ノイズ成分等の混入を低減させ、よ
り的確な判定が可能となる。ハイドロプレーニング現象
が発生する状況では、主周波数よりも低い周波数帯域に
その影響が顕著に現れるが、主周波数よりも高い周波数
帯域にもレベルは低いがその影響が現れているので、複
数の帯域に分割しそれらの抽出出力を加算する構成とす
ることで、主成分よりも高い周波数の信号成分も用いて
検出・判定を行なわせることができる。
【００２２】また、主周波数帯域の信号成分のレベルと
他の周波数帯域の信号成分のレベルとの比を算出する比
算出手段を備え、レベル比としきい値との比較によって
比較手段がハイドロプレーニング現象の発生の有無を判
定する構成とすることで、車輪回転速度センサの感度等
の特性ばらつきや特性の経時変化等に伴う車輪回転信号
の絶対レベルの変動に関係なく、また、路面状況やタイ
ヤ特性の影響で車輪回転速度センサの出力レベルが変動
しても安定した判定が可能となる。比に基づいて判定す
るので、しきい値レベルを車輪回転速度センサの出力レ
ベルに応じて変化させる必要がなく、しきい値レベルの
設定も簡素化できる。
【００２３】請求項４に係るハイドロプレーニング現象
検出装置は、車両の速度（車速）に対応する主周波数成
分を抽出する主成分抽出手段と、主周波数よりも低い周
波数帯域の信号成分を抽出する低域成分抽出手段とを備
える構成であるから、簡易な構成で他成分の抽出が可能
となり、装置全体の構成をさらに簡略化できる。また、
主成分と低域の他成分とのレベル比に基づいて判定を行
なうので、前述したように、部分ハイドロプレーニング
現象（同現象の初期状態）を簡易な構成で効果的に検出
することができる。
【００２４】
【実施例】以下この発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１は請求項１，３および４に係るハイドロ
プレーニング現象検出装置の全体ブロック構成図であ
る。図１に示すハイドロプレーニング現象検出装置１
は、後輪駆動の車両を前提としたもので、左右の前輪
（図示しない）にそれぞれ設けた車輪回転速度センサ２
Ｌ，２Ｒから出力される各車輪回転速度信号２Ｌａ，２
Ｒａに基づいてハイドロプレーニング現象の検出を行な
うものであり、平均回転速度（平均車速）演算手段３
Ｌ，３Ｒと、特定周波数成分抽出手段４Ｌ，４Ｒと、判
定手段５Ｌ，５Ｒと、走行状態検出手段６と、判定しき
い値設定手段７と、各判定手段５Ｌ，５Ｒの判定出力５
Ｌａ，５Ｒａに基づいてハイドロプレーニング現象が発
生もしくは発生の初期状態にあることを可視または可聴
表示で運転者等へ報知する警報手段８とからなる。
【００２５】各平均回転速度（平均車速）演算手段３
Ｌ，３Ｒは、各車輪回転速度信号２Ｌａ，２Ｒａに基づ
いて各車輪の回転速度の短時間平均値（短時間平均車
速）３Ｌａ，３Ｒａを演算し、それらをそれぞれ各特定
周波数成分抽出手段４Ｌ，４Ｒへ供給する。
【００２６】車輪回転速度センサ２Ｌ，２Ｒが、例え
ば、車軸や車輪に固着された磁石からの磁束を検出する
ピックアップコイルを備える構造で、車輪の１回転もし
くは所定回転角度毎に正弦波１サイクルの信号を出力す
る場合、平均回転速度（平均車速）演算手段３Ｌ，３Ｒ
は、正弦波の例えば正極側の振幅を所定のレベルでスラ
イスする等の波形整形を行なってパルス信号を得て、こ
のパルス信号の周期Ｔを順次計測し、例えば１０回分の
周期の平均値を求める等して車輪の平均回転速度に係る
信号（短時間平均車輪回転速度信号、以下平均車輪回転
速度と記す）３Ｌａ，３Ｒａを出力する。なお、一連の
複数個の周期データＴｎに対してその中の最大値と最小
値を除外した残りのデータの平均値を求めることで段差
通過や電気的ノイズの混入等による一時的な回転速度の
変化の影響を除去するようにしてもよい。
【００２７】比較的短時間での平均値を求めるのは、ハ
イドロプレーニング現象発生の検出精度を向上させるた
めである。このため、路面の凹凸、段差乗り越えや電気
的ノイズの混入等によって生ずる車輪回転速度の一時的
な変動がそのまま特定周波数成分抽出手段４Ｌ，４Ｒへ
供給されて抽出する周波数帯域が変動することのない程
度に平均化処理を行なっている。比較的長時間（１ない
し数秒以上）の平均化処理を行なうと、加速・減速の際
に実際の車輪回転速度（車速）に応じた周波数成分の抽
出ができなくなり、検出精度の低下につながることがあ
るので望ましくない。
【００２８】特定周波数成分抽出手段４Ｌ，４Ｒは、平
均車輪回転速度３Ｌａ，３Ｒａの中から平均車輪回転速
度に対応する主周波数帯域の信号成分（主成分）４Ｌ
ａ，４Ｒａと、主周波数近傍の他の周波数帯域の信号成
分（他成分）４Ｌｂ，４Ｒｂとをそれぞれ抽出して判定
手段５Ｌ，５Ｒへ供給する。
【００２９】図２は特定周波数成分抽出手段４Ｌ，４Ｒ
の一具体例を示すブロック構成図である。特定周波数成
分抽出手段４Ｌ，４Ｒは、運転者のアクセルペダル操作
に因って生ずる車両の加速・減速等に伴う平均車輪回転
速度３Ｌａ，３Ｒａの変動分を取り除くために遮断周波
数を例えば３Ｈｚ程度と極めて低い周波数に設定された
高域通過フィルタ（ＨＰＦ：ハイパスフィルタ）４０
と、高域通過フィルタ出力４０ａを入力とする複数の帯
域通過フィルタ（ＢＰＦ：バンドパスフィルタ）４１〜
４３と、加算手段４４とを備える。
【００３０】各帯域通過フィルタ４１〜４３は、短時間
平均の平均車輪回転速度３Ｌａ，３Ｒａに基づいて通過
帯域を可変することの可変通過帯域型のアクティブフィ
ルタ等を用いて構成しており、主成分を抽出するための
帯域通過フィルタ４１と、主成分よりも低域側の他の成
分を抽出するための帯域通過フィルタ４２と、主成分よ
りも高域側の他の成分を抽出するための帯域通過フィル
タ４３とからなる。
【００３１】主成分抽出用帯域通過フィルタ４１は、平
均車輪回転速度３Ｌａ，３Ｒａに基づいて通過帯域の主
周波数（中心周波数）ｆ０が設定されるとともに、中心
周波数ｆ０に対して予め設定した通過帯域となるよう高
域側，低域側の遮断周波数ｆｃ４１Ｈ，ｆｃ４１Ｌが設
定される。例えば、ｆｃ４１Ｈ＝ｆ０×１．１，ｆｃ４
１Ｌ＝ｆ０×０．９というように主周波数（中心周波
数）ｆ０に対して所定の比で通過帯域幅を確保するよう
にしている。なお、主周波数（中心周波数）ｆ０に対し
て±何Ｈｚという通過帯域幅を確保する構成であっても
よい。遮断特性は、オクターブ当たり１２ないし１８ｄ
Ｂ以上と比較的急峻な特性を持たせ、車輪回転速度の基
本周波数成分のみを抽出するようにしている。また、平
均回転速度演算における時定数ならびに演算処理に伴う
時間遅延を考慮して、演算結果である短時間平均車輪回
転速度３Ｌａ，３Ｒａ中に多少の速度変化が含まれてい
てもその周波数成分を抽出できる程度の帯域幅を設けて
いる。
【００３２】なお、平均回転速度（平均車速）演算手段
３Ｌ，３Ｒはその演算出力値（短時間平均車輪回転速度
値）３Ｌａ，３Ｒａとして車輪が単位時間当たり何回転
しているかを示す数値データを出力し、主成分抽出用帯
域通過フィルタ４１はその数値データが通過帯域の中心
周波数となるよう通過帯域を設定する構成としてもよ
い。
【００３３】低域側の他成分抽出用帯域通過フィルタ４
２は、平均車輪回転速度３Ｌａ，３Ｒａに基づいて、通
過帯域の上限周波数ならびに下限周波数ｆｃ４２Ｈ，ｆ
Ｃ４２Ｌを設定するよう構成している。例えば、ｆｃ４
２Ｈ＝ｆ０×０．８５，ｆＣ４２Ｌ＝ｆ０×０．２に設
定することで、主成分ｆ０の低周波側に隣接する近傍帯
域の信号成分を抽出できるようにしている。なお、この
低域側の他成分抽出用帯域通過フィルタ４２は、通過帯
域の上限周波数ｆｃ４２Ｈのみが可変でき、下限周波数
ｆＣ４２Ｌは固定の構成してフィルタのハード構成を簡
略化してもよい。
【００３４】高域側の他成分抽出用帯域通過フィルタ４
３は、平均車輪回転速度３Ｌａ，３Ｒａに基づいて、通
過帯域の上限周波数ならびに下限周波数ｆｃ４３Ｈ，ｆ
Ｃ４３Ｌを設定するよう構成している。例えば、ｆｃ４
３Ｈ＝ｆ０×１．５，ｆＣ４２Ｌ＝ｆ０×１．１５に設
定することで、主成分ｆ０の高周波側に隣接する近傍帯
域の信号成分を抽出できるようにしている。ここで、高
域側の帯域を比較的狭く設定しているのは、ハイドロプ
レーニング現象発生を検出するために必要な情報の信号
成分が少なく、また、その信号成分は主周波数ｆ０から
大幅に離れていないためである。なお、この高域側の他
成分抽出用帯域通過フィルタ４３も、低域側と同様に下
限周波数ｆＣ４２Ｌ＝ｆ０×１．１５のみが可変できる
構成としてもよい。
【００３５】加算手段４４は、低域側ならびに高域側の
各帯域通過フィルタ４２，４３の出力４２ａ，４３ａを
加算して、他信号成分４Ｌｂ，４Ｒｂを出力する。
【００３６】図３は特定周波数成分抽出手段の他の具体
例を示すブロック構成図である。この特定周波数成分抽
出手段４Ｌ，４Ｒは、請求項２に対応するもので、低域
側の他成分の抽出を複数（例えば５個）の帯域通過フィ
ルタ４５〜４９によって行ない、各帯域通過フィルタの
出力４５ａ〜４９ａを加算手段４４で加算して出力する
ようにしたものである。複数の帯域通過フィルタ４５〜
４９を備えているので、ハイドロプレーニング現象の検
出に寄与する周波数帯域の信号成分のみを抽出すること
で、他信号成分の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を改善し、
より精度の高い検出を可能にするものである。
【００３７】図４は判定手段の一具体例を示すブロック
構成図である。この判定手段５Ｌ，５Ｒは、特定周波数
成分抽出手段４Ｌ，４Ｒから出力された主信号成分４Ｌ
ａ，４Ｒａならびに他信号成分４Ｌｂ，４Ｒｂをそれぞ
れ検波・整流して脈流信号に変換し、さらにこの脈流信
号を所定（例えば数百ミリ秒〜数秒程度）の時定数で平
滑して直流信号を得る検波・整流・平滑回路５１，５２
と、主信号成分の直流電圧出力５１ａと他信号成分の直
流電圧出力５２ａとを入力とし、主信号成分と他信号成
分のレベル比に対応する直流電圧５３ａを出力するアナ
ログ除算器等からなる比算出手段５３と、レベル比に係
る直流電圧５３ａとしきい値に係る直流電圧（ＶＴＨ）
７ａとを比較して、レベル比に係る直流電圧５３ａがし
きい値を超えている場合はハイドロプレーニング現象の
検出出力５Ｌａ，５Ｒａを発生する電圧比較器等からな
る比較手段５４とを備える。
【００３８】なお、各直流電圧出力５１ａ，５２ａをＡ
／Ｄ変換器（図示しない）でＡ／Ｄ変換し、各Ａ／Ｄ変
換結果データを除算処理してレベル比を得て、そのレベ
ル比と所定のしきい値データとを比較して、ハイドロプ
レーニング現象の発生の有無を判定する構成としてもよ
い。さらに、各信号成分４Ｌａ，４Ｒａ，４Ｌｂ，４Ｒ
ｂをそれぞれＡ／Ｄ変換し、デジタル演算処理によって
各信号成分のレベルを算出する構成としてもよい。
【００３９】図１に示す走行状態検出手段６は、例えば
車両の速度、ハンドル舵角、車両のヨーレート、車両に
かかる横加速度等を利用して車両の走行状態を示す信号
６ａを生成し出力するよう構成している。
【００４０】判定しきい値設定手段７は、予め設定した
しきい値レベルに係る直流電圧（ＶＴＨ）７ａを供給す
るものである。また、この判定しきい値設定手段７は、
平均回転速度（平均車速）演算手段３Ｌ，３Ｒの演算出
力である平均車輪回転速度３Ｌａ，３Ｒａに基づいて車
速を監視し、車速が例えば毎時８０Ｋｍを超えた場合
は、その超えた分に応じてしきい値レベルを下げ、ハイ
ドロプレーニング現象が発生しやすい車速領域での検出
を早めるようにしている。
【００４１】なお、判定のためのしきい値（ＶＴＨ）７
ａの可変制御を行なわなくてもハイドロプレーニング現
象の発生を検出することは充分に可能であるから、走行
状態検出手段６ならびに判定しきい値設定手段７は設け
なくてもよい。
【００４２】以上の構成であるから請求項１，３および
４に係るハイドロプレーニング現象検出装置１は、車輪
回転速度信号２Ｌａ，２Ｒａの主信号成分４Ｌａ，４Ｒ
ａと他の信号成分４Ｌｂ，４Ｒｂとのレベル比を常時監
視していて、ハイドロプレーニング現象の発生に伴って
他の信号成分４Ｌｂ，４Ｒｂが現れるかそのレベルが上
昇すると、判定手段５Ｌ，５Ｒが検出出力５Ｌａ，５Ｌ
ｂを発生し、警報手段８を介して運転者等への報知がな
される。
【００４３】なお、図１では左右の車輪に対応させて特
定周波数成分抽出手段４Ｌ，４Ｒをそれぞれ設ける構成
を示したが、各車輪回転速度センサ２Ｌ，２Ｒの検出出
力２Ｌａ，２Ｒａを合成し、合成した信号に基づいて平
均回転速度の演算ならびに特定周波数成分の抽出を行な
う構成にすることで、ハード構成規模を略半分にでき
る。
【００４４】図５は請求項１〜４に係るハイドロプレー
ニング現象検出装置の全体ブロック構成図である。この
ハイドロプレーニング現象検出装置６０は、左右の前輪
にそれぞれ設けた車輪回転速度センサ２Ｌ，２Ｒからの
各出力信号（車輪回転速度信号）ＶＦＬ，ＶＦＲを合成
して左右車輪の平均値に係る合成信号ＶＶを出力する合
成手段６１と、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）６２と、特
定周波数成分抽出手段６３と、分割した各周波数帯域の
信号成分のレベルを検出するレベル検出手段（ＡＢＳ）
６４と、各レベル検出値を積分する各積分手段６５と、
主成分のレベルと他の成分のレベルとの比を求める比算
出手段６６と、算出された比ＰＬ／ＰＳとしきい値設定
手段６７で設定されたしきい値ＴＨとの比較を行ないハ
イドロプレーニング現象発生の有無の検出出力を発生す
る比較手段６８とからなる。比算出手段６６と比較手段
６８とで、判定手段６９を構成している。
【００４５】各車輪回転速度センサ２Ｌ，２Ｒは、図示
しない車輪の所定回転角度毎にパルス信号を出力するも
のを用いている。合成手段６１は、各車輪速度信号ＶＦ
Ｌ，ＶＦＲの和を１／２することで左右の車輪回転速度
の各周波数成分を含んだ合成信号ＶＶを出力するよう構
成している。
【００４６】高域通過フィルタ（ＨＰＦ）６２は、合成
信号ＶＶ中に含まれる低周波成分を取り除くためのもの
である。運転者のアクセルやブレーキ操作に伴う車輪回
転速度（車速）の変動分（低周波分）が特定周波数成分
抽出手段６３へ供給されないよう、例えば遮断周波数３
Ｈｚ程度の特性のものを用いている。
【００４７】特定周波数成分抽出手段６３は、複数（本
例では５個）の帯域通過フィルタ（ＢＰＦ−Ｓ，Ｌ４〜
Ｌ１）を組み合わせて構成している。各帯域通過フィル
タ（ＢＰＦ）は、合成信号ＶＶに基づいてそれぞれの通
過帯域が可変できる通過帯域可変型のアクティブフィル
タ等を用いている。
【００４８】車輪回転速度（車速）に対応する主周波数
帯域の信号成分（主成分）抽出用の主成分抽出手段を構
成する帯域通過フィルタ（ＢＰＦ−Ｓ）は、合成信号Ｖ
Ｖに基づいて主周波数ｆ０を中心とする主周波数帯域の
信号成分を抽出するよう構成している。
【００４９】主周波数ｆ０よりも低い周波数帯域をそれ
ぞれ異なる周波数帯域に分割した各帯域通過フィルタ
（ＢＰＦ−Ｌ４〜Ｌ１）によって他成分抽出手段を構成
している。なお、本例では主周波数ｆ０よりも低域側の
帯域を４分割する構成を示したが、帯域の分割数は適宜
変更可能である。
【００５０】各レベル検出手段（ＡＢＳ−Ｓ，Ｌ４〜Ｌ
１）６４は、帯域分割された各帯域通過フィルタ（ＢＰ
Ｆ−Ｓ，Ｌ４〜Ｌ１）で抽出した信号成分のレベル（電
力）を得るものである。各積分手段６５は、各レベル検
出手段６４から出力されるレベル（電力）に係る出力値
を所定の時間（例えば数百ミリ秒〜２秒程度）積分した
積分値を出力するものである。
【００５１】比算出手段６６は、主周波数帯域の信号成
分の積分値ＳＳを４倍した値ＰＳと、他の周波数帯域の
信号成分の積分値（ＳＬ４〜ＳＬ２１）の合計値ＰＬと
の比を演算し、その演算結果値（比）ＰＬ／ＰＳを出力
するよう構成している。比較手段６８は、比演算手段６
６の比演算結果出力値ＰＬ／ＰＳとしきい値設定手段６
７から供給されるしきい値ＴＨとを比較し、比演算結果
出力値ＰＬ／ＰＳがしきい値ＴＨを超えている場合は、
ハイドロプレーニング現象が発生している旨の検出出力
を出力する。
【００５２】なお、この実施例では固定しきい値による
判定の構成を示したが、車速等の走行状態に応じて判定
のためのしきい値ＴＨを変化させるようにしてもよい。
また、特定周波数成分抽出手段６３と各レベル検出手段
６４の機能を、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）機能を備え
たスペクトラムアナライザを用いて構成してもよい。
【００５３】以上の構成であるから請求項１〜４に係る
ハイドロプレーニング現象検出装置６０は、水膜の進入
によって車輪回転速度センサ２Ｌ，２Ｒの出力信号ＶＦ
Ｌ，ＶＦＲに現在の車速（車輪回転速度）に対応する周
波数とは異なる信号成分が含まれるようになると、その
信号成分（他の信号成分）が低域側の各帯域通過フィル
タ（ＢＰＦ−Ｌ４〜Ｌ１）によって抽出され、抽出され
たレベル（電力）に応じて主成分との比ＰＬ／ＰＳが変
化し、これがしきい値ＴＨを超えるとハイドロプレーニ
ング現象の発生有りの検出出力が得られる。
【００５４】なお、ハイドロプレーニング現象の発生有
りの検出出力に基づいて警報等を発して運転者等に報知
させる以外に、比検出手段６６の比演算結果出力値ＰＬ
／ＰＳに基づいて、例えば比の値が０．１以下であれば
乾燥した路面を走行中であること、比の値が０．１〜
０．９の範囲であれば濡れた路面を走行中であること、
０．９を超えた場合は部分的なハイドロプレーニング現
象が発生していること等の走行状態に関する判定を行な
うこともできる。したがって、この発明に係るハイドロ
プレーニング現象検出装置を用いて、自動車やタイヤを
開発する際のウェット性能評価用のシステムを構成する
ことができる。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように請求項１に係るハイ
ドロプレーニング現象検出装置は、車輪回転速度センサ
から出力される車輪回転速度信号の中から、特定周波数
成分抽出手段によって、車輪回転速度もしくは車速に対
応する主周波数信号成分と、主周波数近傍の他の周波数
帯域の信号成分とをそれぞれ抽出し、抽出した各信号成
分に基づいてハイドロプレーニング現象の発生の有無を
判定する構成としたので、車輪回転速度信号の周波数成
分のみに基づいてハイドロプレーニング現象発生の有無
を判定できる。よって、車種やタイヤの種類，各種の走
行条件に関係なく同現象の発生をその発生初期状態を含
めて精度良く検出できる。さらに、従来の検出装置のよ
うに基準データを記憶しておくととともに、この基準デ
ータと実走行時の車輪回転速度信号との差異を演算する
手段が不要であるので、装置の構成が簡略化できる。
【００５６】なお、特定周波数成分の抽出を、主成分抽
出手段と、主成分の周波数よりも低い周波数低域でそれ
ぞれ異なる周波数帯域の複数の他成分抽出手段とに分け
て行い、複数の他成分抽出手段の出力を加算手段で加算
する構成とすることで、ハイドロプレーニング現象の発
生を判定するのに必要な周波数成分を効果的に取り出す
ことができる。特に、主成分周波数よりも低い帯域を複
数の他成分抽出手段で分割構成することで、周波数帯域
が連続していなくても判定に必要な周波数成分を的確に
抽出できる。言い換えれば、判定評価に不必要な周波数
成分を含めて広い帯域の１個の他成分抽出手段で抽出す
る構成と比較して、ノイズ成分等の混入を低減させ、よ
り的確な判定が可能となる。ハイドロプレーニング現象
が発生する状況では、主周波数よりも低い周波数帯域に
その影響が顕著に現れるが、主周波数よりも高い周波数
帯域にもレベルは低いがその影響が現れているので、複
数の帯域に分割しそれらの抽出出力を加算する構成とす
ることで、主成分よりも高い周波数の信号成分も用いて
検出・判定を行なわせることができる。
【００５７】また、主周波数帯域の信号成分のレベルと
他の周波数帯域の信号成分のレベルとの比を算出する比
算出手段を備え、レベル比としきい値との比較によって
比較手段がハイドロプレーニング現象の発生の有無を判
定する構成とすることで、車輪回転速度センサの感度等
の特性ばらつきや特性の経時変化等に伴う車輪回転信号
の絶対レベルの変動に関係なく、また、路面状況やタイ
ヤ特性の影響で車輪回転速度センサの出力レベルが変動
しても安定した判定が可能となる。比に基づいて判定す
るので、しきい値レベルを車輪回転速度センサの出力レ
ベルに応じて変化させる必要がなく、しきい値レベルの
設定も簡素化できる。
【００５８】請求項４に係るハイドロプレーニング現象
検出装置は、車両の速度（車速）に対応する主周波数成
分を抽出する主成分抽出手段と、主周波数よりも低い周
波数帯域の信号成分を抽出する低域成分抽出手段とを備
える構成であるから、簡易な構成で他成分の抽出が可能
となり、装置全体の構成をさらに簡略化できる。また、
主成分と低域の他成分とのレベル比に基づいて判定を行
なうので、前述したように、部分ハイドロプレーニング
現象（同現象の初期状態）を効果的に検出することがで
きる
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１，３および４に係るハイドロプレーニ
ング現象検出装置の全体ブロック構成図
【図２】特定周波数成分抽出手段の一具体例を示すブロ
ック構成図
【図３】特定周波数成分抽出手段の他の具体例を示すブ
ロック構成図
【図４】判定手段の一具体例を示すブロック構成図
【図５】請求項１〜４に係るハイドロプレーニング現象
検出装置の全体ブロック構成図
【図６】車輪回転速度信号の周波数成分解析によるハイ
ドロプレーニング現象検出手法の具体例の説明図
【図７】水膜の進入による影響を示す説明図
【符号の説明】
１，６０ ハイドロプレーニング現象検出装置 ２Ｌ，２Ｒ 車輪回転速度センサ ２Ｌａ，２Ｒａ，ＶＶＬ，ＶＶＲ 車輪回転速度信号 ３Ｌ，３Ｒ 平均回転速度（平均車速）演算手段 ４Ｌ，４Ｒ，６３ 特定周波数成分抽出手段 ５Ｌ，５Ｒ，６９ 判定手段 ７，６７ 判定しきい値設定手段 ４１，ＢＰＦ−Ｓ 主成分抽出手段を構成する主成分抽
出用帯域通過フィルタ ４２，４５〜４９，ＢＰＦ−Ｌ１〜ＢＰＦ−Ｌ４ 他成
分抽出手段を構成する低域側他成分抽出用帯域通過フィ
ルタ ４３ 他成分抽出手段を構成する高域側他成分抽出用帯
域通過フィルタ ４４ 加算手段 ５３，６５ 比算出手段 ５４，６８ 比較手段 ｆ０ 主周波数
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−105057（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−98325（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−11515（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−107257（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01M 17/00 - 17/10 G01P 15/00 B60T 8/58 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両の車輪回転速度を検出する車輪回転
    速度センサから出力される車輪回転速度信号に基づいて
    前記車輪のハイドロプレーニング現象の発生を検出する
    ハイドロプレーニング現象検出装置において、 前記車輪回転速度に比例した基本周波数である主周波数
    の信号成分もしくはこの主周波数を中心とする所定帯域
    内の主周波数帯域の信号成分のいずれか一つ、ならび
    に、前記主周波数近傍の他の周波数帯域の信号成分を、
    それぞれ前記車輪回転速度信号の中から抽出する特定周
    波数成分抽出手段と、 この特定周波数成分抽出手段によって抽出された前記主
    周波数の信号成分もしくは主周波数を中心とする所定帯
    域内の主周波数帯域の信号成分と前記他の周波数帯域の
    信号成分とに基づいて、ハイドロプレーニング現象の発
    生の有無を判定する判定手段とを備えたことを特徴とす
    るハイドロプレーニング現象検出装置。
  2. 【請求項２】 前記特定周波数成分抽出手段は、前記主
    周波数の信号成分もしくは主周波数帯域の信号成分を抽
    出する主成分抽出手段と、前記主周波数よりも低い周波
    数帯域をそれぞれ異なる複数の周波数帯域に分割して前
    記他の周波数帯域の信号成分を抽出する複数の他成分抽
    出手段と、これら複数の他成分抽出手段の各抽出成分を
    加算する加算手段とを備え、 前記判定手段は、前記主成分抽出手段の抽出出力と前記
    加算手段の加算出力とに基づいて、ハイドロプレーニン
    グ現象発生の有無を判定するよう構成したことを特徴と
    する請求項１記載のハイドロプレーニング現象検出装
    置。
  3. 【請求項３】 前記判定手段は、前記主周波数の信号成
    分もしくは主周波数帯域の信号成分のレベルと、前記他
    の周波数帯域の信号成分のレベルとの比を算出する比算
    出手段と、この算出手段から出力されるレベル比と所定
    のしきい値とを比較する比較手段とを含むことを特徴と
    する請求項１記載のハイドロプレーニング現象検出装
    置。
  4. 【請求項４】 車両の車輪回転速度を検出する車輪回転
    速度センサから出力される車輪回転速度信号に基づいて
    前記車輪のハイドロプレーニング現象の発生を検出する
    ハイドロプレーニング現象検出装置において、 前記車輪回転速度信号に比例した基本周波数である主周
    波数の信号成分もしくはこの主周波数を中心とする所定
    帯域内の主周波数帯域の信号成分のいずれか一つを抽出
    する主成分抽出手段と、 前記車輪回転速度信号の中から前記主周波数よりも低い
    周波数帯域の信号成分を抽出する低域成分抽出手段と、 前記主成分抽出手段で抽出した主成分のレベルと前記低
    域成分抽出手段で抽出した低域成分のレベルの比とに基
    づいてハイドロプレーニング現象の発生を検出する現象
    発生検出手段とを備えたことを特徴とするハイドロプレ
    ーニング現象検出装置。
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