JP4145534B2 - Road surface state estimation method and apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の走行時の路面状態を推定する方法とその装置とに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
自動車の走行安定性を高めるため、タイヤと路面との間の摩擦係数(路面摩擦係数)あるいは路面状態を精度良く推定し、車両制御へフィードバックすることが求められている。特に、制駆動や操舵といった危険回避の操作を起こす前に、予め路面摩擦係数を推定することができれば、例えば、ABSブレーキのより高度な制御等が可能になり、安全性を一段と高められると考えられる。また、運転者にその危険度を伝えるだけでも、運転者が早めの減速動作を行えるようになり、事故の減少が期待できる。
本出願人は、例えば、特願2001−36048において、走行中の路面状態を精度良く推定するとともに、上記推定された路面状態に基づいて車両の走行状態をフィードバック制御することのできる路面状態の推定方法とその装置を提案している。この手法は、タイヤが定常走行時においても踏面内で滑りを生じているという事実に基づいており、伝播されたタイヤ内の気体の微小変動を検出して、これを周波数分析し、得られた圧力変動スペクトルの所定の周波数帯域における圧力変動レベルを検出して路面摩擦係数を推定するものである。
上記技術を更に具体的に説明すると、タイヤは、定常走行時においても、その踏面においてワイピング変形に伴う滑りを生じており、路面摩擦係数が低下するとこの滑り量が増大する。この現象により、タイヤの1kHz以上の高周波振動が増大し、この振動がタイヤ内の気体にも伝播する。したがって、タイヤ内の微小圧力変動をモニタリングして周波数分析し、更に必要とされる幾つかの周波数帯域の圧力変動レベル(帯域値)を求め、係数を掛けるなどの演算処理を行うことにより、路面摩擦係数を推定することができる。ここで、上記周波数帯域としては、上記路面の滑りの寄与が大きい複数の帯域に対して、速度や路面の凹凸などの路面入力が大きい帯域を複数選び、補正演算を行うことにより、速度などの情報がなくとも、路面摩擦係数を推定することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記システムでは、一定速の直進走行中、あるいは、緩やかな加減速、操舵時には、路面摩擦係数を精度良く推定できるが、路面の凹凸が激しい場合には、タイヤ内において、非常に大きなピークを発生する空洞共鳴音が増大し、推定精度の低下を招くことがある。すなわち、上記空洞共鳴音は、タイヤ内圧を検出して路面滑り振動の推定を行う上での外乱要素となる。
【0004】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、タイヤ内で発生する空洞共鳴音を抑制して路面状態を精度良く検出する方法とその装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に記載の路面状態推定装置は、ヘルムホルツ共鳴吸音器を備えたホイールと、上記ホイールのタイヤ気室側に取付けられる、タイヤ内圧を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段で検出されたタイヤ内圧の微小圧力変動の信号を車体側に送信する無線通信装置と、上記微小圧力変動の信号を周波数分析して所定の周波数帯域内での圧力変動値を算出する圧力変動値算出手段と、上記算出された圧力変動値から走行時の路面状態を推定する路面状態推定手段とを備え、上記圧力変動値算出手段は、1000Hz未満の周波数帯域での圧力変動値と1000Hz以上の周波数帯域での圧力変動値とを算出し、上記路面状態推定手段は上記2つの周波数帯域での圧力変動値を比較して路面状態を推定することを特徴とするものである。これにより、上記1000Hz未満の周波数帯域に出現する、タイヤ内圧の微小圧力変動の信号に対するノイズ成分となるタイヤ内の空洞共鳴音を低減して、路面状態を精度良く検出することができる。
上記ヘルムホルツ共鳴吸音器は、ホイール内に蓋部材などを用いて副気室を形成するとともに、この副気室とタイヤ主気室とを連通孔により連通させ、上記副気室による音の共鳴吸収現象を利用してタイヤ空洞共鳴音の大きさを低減するもので、本発明者らが検討したところ、副気室の体積をV(cm3)、連通孔の総断面積をS(cm2)、連通孔長さをL(cm)、連通孔の個数をNとすると、ヘルムホルツ共鳴吸音器の共鳴周波数F0(Hz)は、下記の式で表わせる。
但し、cはタイヤ気室内での音速(cm/sec)である。
したがって、上記ヘルムホルツ共鳴吸音器の各設計値を適宜設定することにより、上記空洞共鳴音周辺の周波数帯域の音を大幅に低減することができる。
【0006】
請求項2に記載の路面状態推定装置は、タイヤの滑り振動を精度良く検出して路面状態の推定精度を向上させるため、上記圧力検出手段として、上記微小圧力変動に対して、少なくとも1kHz以上の応答性を有するものを用いるようにしたものである。
【0007】
請求項3に記載の路面状態推定装置は、タイヤのサイズ(タイヤ気室内の平均周長)で決まる、上記ホイールに装着されるタイヤの空洞共鳴周波数をFcとしたときに、上記ヘルムホルツ共鳴吸音器の共鳴周波数F0の設定範囲を、Fc−100Hz≦F0≦Fc+100Hzとなるようにしたもので、これにより、タイヤの空洞共鳴音を確実にかつ大幅に低減することができ、路面状態の推定精度を著しく向上させることが可能となる。
【0008】
請求項4に記載の路面状態推定装置は、上記ヘルムホルツ共鳴吸音器を、ホイールのリムとリムの径方向外側に配置される複数の蓋部材との間に形成され、周方向に間隔をあけて設けられた少なくとも3個以上の密閉隔壁により分割された複数の副気室と、タイヤ主気室と上記副気室とを連通する連通孔とから構成したものである。なお、上記連通孔は蓋部材に設けてもよいし、隣接する蓋部材間に隙間を設けて連通孔を形成してもよい。
【0009】
請求項5に記載の路面状態推定装置は、操縦安定性を確保しつつタイヤ空洞共鳴音の低減を効率的に行うため、上記副気室の総体積を、タイヤ主気室の2%以上、25%以下としたものである。
【0010】
また、請求項6に記載の路面状態推定方法は、ホイールのタイヤ気室側に取り付けられた圧力検出手段で検出されたタイヤ内圧の時間変動を周波数分析して、1000Hz未満の周波数帯域での圧力変動値と1000Hz以上の周波数帯域での圧力変動値とを算出し、上記算出された2つの周波数帯域での圧力変動値の比を求め、この圧力変動値の比のデータから走行時の路面状態を推定するとともに、上記ホイールにヘルムホルツ共鳴吸音器を設けて、上記1000Hz未満の周波数帯域に出現するタイヤの空洞共鳴に起因する圧力変動成分を除去するようにしたことを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
図1は、本発明の一実施の形態を示す模式図で、1はタイヤ2を装着するためのホイール、3はホイールのタイヤ装着部であるホイールリム(以下、リムという)、4はリム3の径方向外側に配置された、タイヤ2とリム3との間に形成される、タイヤ気室5をタイヤ主気室6と副気室7とに分離するための蓋部材、8は上記タイヤ主気室6と副気室7とを連通する連通孔、10は圧力センサ,バッテリ,センサ駆動回路,無線送信回路などが1つのケース内に収納され、上記リム3に設けられたスナップイン型タイヤバルブと一体化されたバルブ固定型圧力センサユニットで、上記圧力センサの検出面が上記主気室6側に位置するように上記リム3のウエル部3wに取付けらる。
本例では、図2(a)に示すように、上記蓋部材4を周方向に複数個配置するとともに、上記蓋部材4との間、周方向に間隔をあけて少なくとも3個以上の密閉隔壁9を設けて、周方向に不連続な複数の副気室7(7a,7b,‥‥)を形成し、上記副気室7a,7b,‥‥のそれぞれに、タイヤ主気室6と副気室7a,7b,‥‥とを連通する連通孔8(8a,8b,‥‥)を形成することにより、ヘルムホルツ共鳴吸音器を構成する。これにより、製造が容易で、かつ、十分な空洞共鳴効果を有するホイール1を得ることができる。
なお、図2(b)に示すように、各蓋部材41を周方向に一定間隔をあけながら配置して、スリット状の連通孔81を形成することもできる。この場合には、位置決めのため、リム3と蓋部材41に嵌め合わせ構造を形成するためのスペ−サ41zを蓋部材41の端部に設けておく等の工夫が必要となるが、工数的には最小限で、目的とする形態を得ることができる。
【0012】
上記ヘルムホルツ共鳴吸音器の共鳴周波数F0(Hz)は、それぞれの副気室の体積をV(cm3)、連通孔の総断面積をS(cm2)、連通孔長さをL(cm)、連通孔の個数をN、タイヤ気室内での音速をc(cm/sec)とすると、下記の式で表わせる。
一方、周知のように、装着されるタイヤの空洞共鳴周波数をFcは、タイヤのサイズ(タイヤ気室内の平均周長)で決まる。そこで、本例では、上記副気室7(7a,7b,‥‥)の体積Vや連通孔8(8a,8b,‥‥)の総断面積Sなどのヘルムホルツ共鳴吸音器の各設計値を適宜設定して、上記ヘルムホルツ共鳴吸音器の共鳴周波数F0の設定範囲を、上記タイヤの空洞共鳴周波数Fcの±100Hzの範囲(Fc−100Hz≦F0≦Fc+100Hz)となるように設定することにより、タイヤの空洞共鳴音を大幅に低減するようにしている。
なお、副気室7の総体積が、タイヤ主気室6の体積の2%未満になると、空洞共鳴音低減効果が小さくなり、25%より大きいと、タイヤバネ定数が下がりすぎるので、振動減衰性や操縦安定性が低下して好ましくないので、副気室総体積としては、タイヤ主気室6の体積の2%〜25%とすることが好ましく、更に好ましくは3〜15%がよい。
【0013】
本発明のホイール1は、詳細には、リム3のウエル部3wが、従来品より軸方向に幅広であるか、あるいは、径方向に深い構造になっている。径方向に深い構造とはビ−ド部2aとホイールベース部3aの径差が大きいという意味で、ブレーキスペースに余裕がある場合は、ホイールベース部3aの径を小さくすることで径差を大きくできるが、余裕がない場合はビート部2aの径を大きくし、タイヤ高さを小さくする(タイヤ外径を同じにする)、いわゆるインチアップ手法により径差を大きくする。また、ウエル部3wを軸方向に幅広にすることに対しては、実質的に大きな制約はない。但し、ウエル部3wの幅を広くしても必要とする副気室体積は得られるが、より大きな体積を確保できるという観点からは、径方向に深くした方が好ましい。上記構成のホイール1は、従来の鋳造法、あるいは鍛造法などにより製造することができ、安価に製造することができる。
【0014】
なお、リム3の径方向外側に結合され、複数の副気室7を形成する複数の蓋部材4の外周面、及び、リム3の上記蓋部材4で覆われていない外周面のプロファイルは、ウエル部3wを有する通常のJATMA規格に従うラインになるように設定される。また、蓋部材4(あるいは蓋部材41)の材質はホイール1本体と同じ金属材料であってもよいし、異なる金属材料や樹脂などの材料でもよい。蓋部材の結合方式は、同一の金属材料であれば溶接が好ましく選択されるが、異なる部材の場合はボルトや接着、嵌め合わせによる固定方式となる。
蓋部材4(あるいは蓋部材41)の厚みは、材質に依存するが、タイヤリム組み時に塑性変形せず、かつ走行中の遠心力により大きく変形しない程度の剛性を確保する範囲で、薄くすることが重量増加を抑制するので好ましい。但し、連通孔の厚みは、共鳴周波数に影響する要素であるので、厚み設定は厳密に行う必要がある。
このような構成とすることによって、ホイール1本体とは別に製造した蓋部材4を結合するだけで副気室を形成できるので、製造工数やコスト、重量の増加が少なく、また、回転バランスも従来レベルを確保した上で、簡便に副気室を形成することができる。また、ホイール1本体とタイヤ2の中に蓋部材4を配置し、副気室7を形成する方式になっているので、エア漏れの懸念がない。また、ホイール1本体と蓋部材4(あるいは蓋部材41)との結合後は、ホイール1のリム形状は、従来のホイールのリムと同様のプロファイルとなるため、タイヤのリム組み、リム解きを従来の手法で行うことができる。
【0015】
また、上記副気室7の数は3つ以上必要であることが、検討の結果判明した。すなわち、副気室7の数が少ないと、共鳴吸音遅れが生じ、結果として、タイヤ内の空洞共鳴音を効果的に低減できない。この場合、隔壁9の数を多くすることが効果的であり、例えば、連通孔8だけを周方向に分散しても効果が上がらない。好ましくは、副気室7の数は4個以上が良く、5個以上であれば更に好ましい。また、回転バランスを悪化させないように、各隔壁9は同寸法で、周上等配分位置に設置することが好ましい。隔壁9の厚みには特に制約はなく、重量抑制の意味では、薄くすることが好ましい。また、材質も特に制約はなく、ホイール1本体と一体で作成するのであれば、アルミ、鉄などのホイール1本体と同じ材質としてもよい。あるいは、密閉性を向上させるという観点からは、ゴムなどの圧縮性を持ち、かつ低比重の材料も好ましく使用しうる。
【0016】
次に、本発明による路面状態推定方法について説明する。
図3は、本発明の路面状態推定装置20の構成を示す図で、本装置20は、圧力センサ11を有しタイヤバルブと一体化されたバルブ固定型圧力センサユニット10が取付けられた転動側(ホイール側)Aと、非転動側である車体側Bの後述する演算部とを無線により接続するように構成したものである。
ホイール側Aのバルブ固定型圧力センサユニット10は、タイヤ内の気体の圧力を検出する圧力センサ11と、この圧力センサ11の出力の時間軸上における微小振動成分(AC成分)からその微小の圧力変動を検出する圧力センサ回路12と、A/D変換器13a,情報圧縮回路13b,送信器13cを備え、上記検出されたタイヤ内の気体の圧力変動の情報信号をデジタル信号に変換して圧縮し、この圧縮された信号をアンテナ14から車体側Bに無線により送信する送信回路13と、圧力センサ11,圧力センサ回路12,送信回路13を駆動するためのバッテリ15とを備える。ここで、上記圧力センサユニット10としては、少なくとも1kHz以上、好ましくは5kHz以上、更に好ましくは10kHz以上の応答性を有する圧力センサ11及び圧力センサ回路12を備えたものを使用する。これにより、上記圧力変動の測定精度を向上させることができる。
なお、上記バルブ固定型圧力センサユニット10は、図1に示すように、ホイール1のリム3に設けられたスナップイン型タイヤバルブと一体化され、リム3のウエル部3wに取付けらる。また、本例では、上記タイヤバルブにアンテナ機構を持たせるようにしているが、アンテナ14を別途設けてもよい。
また、車体側Bには、上記圧縮された振動情報信号を受信するアンテナ21を備えた受信器22と、上記受信された圧力変動情報信号を復元して周波数分析する周波数分析手段であるFFTアナライザー23と、FFTアナライザー23で得られた圧力変動スペクトルから路面摩擦係数を推定する演算回路24とを備えた路面摩擦係数演算手段25を備える。
また、車体側Bには、上記推定された路面摩擦係数の値を表示するμ表示器31と、上記路面摩擦係数に基づいてABSブレーキの油圧を制御するABSブレーキ制御器(車両制御手段)32が設置される。
【0017】
次に、上記構成の路面状態推定装置20の動作について説明する。
バルブ固定型圧力センサユニット10では、圧力センサ11及び圧力センサ回路12により走行中のタイヤに充填されている気体の圧力変動を検出し、送信回路13にて上記データをA/D変換して圧縮し、アンテナ14から車体側Bに送信する。車体側Bでは、上記送信された圧縮信号を、アンテナ21を介して受信器22で受信し、これをFFTアナライザー23に送って周波数分析し、圧力変動スペクトルを求める。演算回路24では、上記圧力変動スペクトルの少なくとも2つの周波数帯域内での圧力変動の平均値を算出して、上記算出された圧力変動の平均値から路面摩擦係数μの推定値を演算する。
図4は、タイヤのサイズが195/60R15のタイヤを搭載した1800CCの乗用車を使用し、乾燥アスファルト路と氷盤路とをそれぞれ速度60km/hrで走行して得られたタイヤ内圧力変動スペクトルの一例を示す図である。同図から明らかなように、路面摩擦係数の低い氷盤路における圧力変動スペクトルは、乾燥アスファルト路の場合に比較して1.5kHz以上の周波数帯域で圧力変動レベルが高くなっていることが判る。したがって、得られた圧力変動スペクトルのうち、路面の滑り易さの影響を受けにくい帯域である300Hz〜1000Hz帯域の圧力変動平均値と、路面状態による圧力変動レベルの差が大きい1000Hz〜5000Hz帯域の圧力変動平均値とのそれぞれの平均値を算出して、上記算出された圧力変動の平均値の比を求め、予め上記と同様の走行試験により求めた、路面摩擦係数μと圧力変動値の比のデータとを比較することにより、路面摩擦係数の推定値を求めることができる。
【0018】
ところで、路面の凹凸が激しい場合には、タイヤ内において、非常に大きなピークを発生する空洞共鳴音が増大するので、路面摩擦係数の推定精度が低下する場合がある。図5は、通常ホイ−ルを搭載した車両と、本発明によるヘルムホルツ共鳴吸音器付きホイ−ル1を搭載した車両とを路面凹凸が大きい乾燥アスファルト路を速度60km/hrで走行したときのタイヤ内圧力の周波数解析結果を示す図で、本発明のホイール1を備えた路面状態推定装置20で測定したタイヤ内の圧力変動スペクトルは、空洞共鳴音の発生による圧力変動レベルのピ−クが大きく低減し、外乱要因が減少していることが判る。
【0019】
上記路面状態推定装置20で推定された路面摩擦係数の値は、μ表示器31に送られ表示される。また、ABSブレーキ制御器32に送り、上記推定された路面摩擦係数に応じてABSブレーキの油圧を制御する。
本例では、上記のように、ヘルムホルツ共鳴吸音器により、上記タイヤ内圧の微小圧力変動の信号に対するノイズ成分となるタイヤ内の空洞共鳴音を大幅に低減するようにしているので、路面摩擦係数を精度良く推定することがき、車両の走行状態を安定して制御することができる。
【0020】
なお、上記実施の形態では、圧力センサ11で検出したタイヤ内圧の変動情報から路面摩擦係数の値を推定してこれをμ表示器31に表示するようにしたが、タイヤが接地している路面状態を通常状態、要注意状態、危険状態などに分類して走行時における路面の滑り易さ=危険度を表示するようにしてもよい。
また、上記例では、路面摩擦係数演算手段25を車体側Bに設けたが、これをホイール側Aに設け、上記送信回路13により、上記路面摩擦係数演算手段25で推定された路面摩擦係数の値を車体側Bに送信するようにしてもよい。
また、上記例では、圧力変動値の比から路面摩擦係数の推定値を求めるようにしたが、必要とされる幾つかの周波数帯域の圧力変動レベル(帯域値)を求め、係数を掛けるなどの演算処理を行うことにより、路面摩擦係数を推定するようにしてもよい。ここで、上記周波数帯域としては、上記路面の滑りの寄与が大きい複数の帯域に対して、速度や路面の凹凸などの路面入力が大きい帯域を複数選び、補正演算を行えば、速度などの情報がなくとも、路面摩擦係数を精度良く推定することができる。
【0021】
<実施例>
本発明の路面状態推定装置20を搭載した車両を、路面凹凸が大きい乾燥アスファルト補修路を走行し、連続的に路面摩擦係数を測定した結果を図6示す。また、比較例として、ヘルムホルツ共鳴吸音器が付いていない通常のホイールに本発明と同様の圧力センサユニットを配し、路面摩擦係数を推定した結果も併せて示す。なお、同路面の路面摩擦係数は、通常の制動試験によって計測したところ、0.91であった。
同図から明らかなように、本発明品は、摩擦係数推定値が安定している。これは、空洞共鳴音を大幅に低減することにより、外乱要因を減少していることによるもので、本発明により、路面摩擦係数を精度良く求めることができることが確認された。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の路面状態推定装置は、ヘルムホルツ共鳴吸音器を備えたホイールと、上記ホイールのタイヤ気室側に取付けられる、タイヤ内圧を検出する圧力検出手段と、上記微小圧力変動の信号を周波数分析して所定の周波数帯域内での圧力変動値を算出する圧力変動値算出手段と、上記算出された圧力変動値から走行時の路面状態を推定する路面状態推定手段とを備え、上記ヘルムホルツ共鳴吸音器により、上記タイヤ内圧の微小圧力変動の信号に対するノイズ成分となるタイヤ内の空洞共鳴音を大幅に低減するようにしたので、路面摩擦係数を精度良く推定することがき、車両の走行状態を安定して制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態を示す図である。
【図2】 本実施の形態に係わるホイールの構成を示す図である。
【図3】 本実施の形態に係わる路面状態推定装置の構成を示す図である。
【図4】 乾燥アスファルト路と氷盤路におけるタイヤ内圧の変動スペクトルを示す図である。
【図5】 空洞共鳴音の減衰効果を示す図である。
【図6】 本発明による路面摩擦係数の推定結果を示す図である。
【符号の説明】
1 ホイール、2 タイヤ、2a ビ−ド部、3 ホイールリム、
3a ホイールベース部、3w ウエル部、4 蓋部材、5 タイヤ気室、
6 タイヤ主気室、7 副気室、8 連通孔、9 隔壁、
10 バルブ固定型圧力センサユニット、11 圧力センサ、12 圧力センサ回路、13 送信回路、13a A/D変換器、13b 情報圧縮回路、
13c 送信器、14 送信用のアンテナ、15 バッテリ、
20 路面摩擦係数推定装置、21 受信用のアンテナ、22 受信器、
23 FFTアナライザー、24 演算回路、25 路面摩擦係数演算手段、
31 μ表示器、32 ABSブレーキ制御器。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for estimating a road surface state during travel of a vehicle.
[0002]
[Prior art]
In order to improve the running stability of an automobile, it is required to accurately estimate a friction coefficient (road surface friction coefficient) or a road surface state between a tire and a road surface and feed it back to vehicle control. In particular, if the road surface friction coefficient can be estimated in advance before a risk avoidance operation such as braking / driving or steering, for example, more advanced control of the ABS brake or the like can be achieved, and safety can be further improved. It is done. In addition, simply telling the driver of the degree of danger enables the driver to perform an early deceleration operation, and can reduce the number of accidents.
The present applicant, for example, in Japanese Patent Application No. 2001-36048, estimates the road surface state during traveling with high accuracy, and estimates the road surface state capable of feedback-controlling the traveling state of the vehicle based on the estimated road surface state. A method and apparatus are proposed. This method is based on the fact that the tire slips in the tread even during steady running, and is obtained by detecting the minute fluctuations of the gas in the propagated tire and performing frequency analysis on this. The pressure fluctuation level in a predetermined frequency band of the pressure fluctuation spectrum is detected to estimate the road surface friction coefficient.
More specifically, the above-described technique causes the tire to slip on the tread surface due to wiping deformation even during steady running, and the slip amount increases as the road surface friction coefficient decreases. Due to this phenomenon, high-frequency vibration of 1 kHz or more of the tire increases, and this vibration propagates to the gas in the tire. Therefore, by monitoring the minute pressure fluctuations in the tire and analyzing the frequency, further calculating the pressure fluctuation levels (band values) of several required frequency bands and performing arithmetic processing such as multiplying by a coefficient, the road surface The coefficient of friction can be estimated. Here, as the frequency band, a plurality of bands having a large road surface input such as speed and road surface unevenness are selected with respect to a plurality of bands having a large contribution of the slip of the road surface, and a speed calculation is performed by performing a correction calculation. Even if there is no information, the road surface friction coefficient can be estimated.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above system, the road surface friction coefficient can be accurately estimated during straight traveling at a constant speed, or during gentle acceleration / deceleration and steering. However, if the road surface is extremely uneven, a very large peak is generated in the tire. The cavity resonance sound that generates noise increases, which may lead to a decrease in estimation accuracy. That is, the cavity resonance sound is a disturbance element in estimating tire slip vibration by detecting tire internal pressure.
[0004]
The present invention has been made in view of the conventional problems, and an object of the present invention is to provide a method and an apparatus for accurately detecting a road surface state by suppressing cavity resonance generated in a tire.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The road surface state estimating apparatus according to
The Helmholtz resonance sound absorber forms a secondary air chamber using a lid member or the like in the wheel, and communicates the secondary air chamber and the tire main air chamber with a communication hole so that resonance absorption of sound by the secondary air chamber is achieved. This phenomenon is used to reduce the size of the tire cavity resonance sound. The present inventors have investigated that the volume of the auxiliary air chamber is V (cm 3 ) and the total cross-sectional area of the communication hole is S (cm 2). ), Where the communication hole length is L (cm) and the number of communication holes is N, the resonance frequency F 0 (Hz) of the Helmholtz resonance absorber can be expressed by the following equation.
Where c is the speed of sound (cm / sec) in the tire chamber.
Therefore, by appropriately setting each design value of the Helmholtz resonance sound absorber, it is possible to greatly reduce the sound in the frequency band around the cavity resonance sound.
[0006]
The road surface state estimation device according to
[0007]
The road surface state estimating device according to
[0008]
Road surface condition estimating apparatus according to
[0009]
In order to efficiently reduce the tire cavity resonance sound while ensuring steering stability, the road surface state estimation device according to
[0010]
Moreover, road surface condition estimation method according to
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the present invention, in which 1 is a wheel for mounting a
In this example, as shown in FIG. 2 (a), a plurality of the
In addition, as shown in FIG.2 (b), each cover member 41 can also be arrange | positioned at predetermined intervals in the circumferential direction, and the slit-shaped communicating
[0012]
The resonance frequency F 0 (Hz) of the Helmholtz resonance sound absorber is such that the volume of each auxiliary air chamber is V (cm 3 ), the total cross-sectional area of the communication holes is S (cm 2 ), and the communication hole length is L (cm ), The number of communication holes is N, and the sound velocity in the tire chamber is c (cm / sec).
On the other hand, as is well known, the cavity resonance frequency F c of the tire to be mounted is determined by the size of the tire (the average circumference of the tire chamber). Therefore, in this example, design values of the Helmholtz resonance sound absorber such as the volume V of the auxiliary air chamber 7 (7a, 7b,...) And the total cross-sectional area S of the communication hole 8 (8a, 8b,. By appropriately setting, the setting range of the resonance frequency F 0 of the Helmholtz resonance sound absorber is within a range of ± 100 Hz (F c −100 Hz ≦ F 0 ≦ F c +100 Hz) of the cavity resonance frequency F c of the tire. By setting, the cavity resonance noise of the tire is greatly reduced.
If the total volume of the
[0013]
In detail, the
[0014]
The profile of the outer peripheral surface of the plurality of
Although the thickness of the lid member 4 (or the lid member 41) depends on the material, it can be made thin as long as it does not undergo plastic deformation when assembling the tire rim and ensures rigidity that does not greatly deform due to centrifugal force during traveling. This is preferable because an increase in weight is suppressed. However, since the thickness of the communication hole is an element affecting the resonance frequency, it is necessary to set the thickness strictly.
By adopting such a configuration, the auxiliary air chamber can be formed simply by connecting the
[0015]
Further, as a result of examination, it has been found that the number of the
[0016]
Next, the road surface state estimation method according to the present invention will be described.
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the road surface
The valve-fixed
The valve-fixed
The vehicle body side B includes a
Further, on the vehicle body side B, a μ indicator 31 for displaying the estimated road surface friction coefficient value, and an ABS brake controller (vehicle control means) 32 for controlling the hydraulic pressure of the ABS brake based on the road surface friction coefficient. Is installed.
[0017]
Next, the operation of the road surface
In the fixed valve type
FIG. 4 shows a tire pressure fluctuation spectrum obtained by using a 1800CC passenger car equipped with a tire having a tire size of 195 / 60R15 and traveling on a dry asphalt road and an ice board road at a speed of 60 km / hr, respectively. It is a figure which shows an example. As is clear from the figure, the pressure fluctuation spectrum in the ice road with a low road surface friction coefficient has a higher pressure fluctuation level in the frequency band of 1.5 kHz or more than in the case of the dry asphalt road. . Therefore, in the obtained pressure fluctuation spectrum, the difference between the pressure fluctuation average value in the 300 Hz to 1000 Hz band, which is a band that is not easily affected by the slipperiness of the road surface, and the pressure fluctuation level depending on the road surface state is large in the 1000 Hz to 5000 Hz band. Calculate the average value of each of the pressure fluctuation average values, determine the ratio of the calculated average values of pressure fluctuations, and calculate the ratio of the road surface friction coefficient μ and the pressure fluctuation value obtained in advance by the same running test as described above. The estimated value of the road surface friction coefficient can be obtained by comparing with the above data.
[0018]
By the way, when the road surface is very uneven, the cavity resonance noise that generates a very large peak increases in the tire, and the estimation accuracy of the road surface friction coefficient may decrease. FIG. 5 shows a tire when a vehicle equipped with a normal wheel and a vehicle equipped with a
[0019]
The value of the road surface friction coefficient estimated by the road surface
In this example, as described above, the Helmholtz resonance sound absorber significantly reduces the cavity resonance sound in the tire, which is a noise component with respect to the signal of the minute pressure fluctuation of the tire internal pressure. It is possible to estimate with high accuracy and to stably control the running state of the vehicle.
[0020]
In the above embodiment, the value of the road surface friction coefficient is estimated from the variation information of the tire internal pressure detected by the pressure sensor 11 and displayed on the μ display 31. However, the road surface on which the tire is grounded is used. The state may be classified into a normal state, a cautionary state, a dangerous state, etc., and the slipperiness of the road surface during traveling = the degree of danger may be displayed.
Further, in the above example, the road surface friction coefficient calculating means 25 is provided on the vehicle body side B. However, this is provided on the wheel side A, and the road surface friction coefficient estimated by the road surface friction coefficient calculating means 25 is estimated by the
In the above example, the estimated value of the road surface friction coefficient is obtained from the ratio of the pressure fluctuation values. However, the pressure fluctuation levels (band values) of several required frequency bands are obtained, and the coefficient is multiplied. The road surface friction coefficient may be estimated by performing arithmetic processing. Here, as the frequency band, if a plurality of bands having a large road surface input such as speed and road surface unevenness are selected with respect to a plurality of bands having a large contribution of the slip on the road surface, information such as a speed can be obtained by performing a correction calculation. Even without this, the road surface friction coefficient can be estimated with high accuracy.
[0021]
<Example>
FIG. 6 shows the result of continuously measuring the road surface friction coefficient by running a vehicle equipped with the road surface
As is clear from the figure, the estimated coefficient of friction of the product of the present invention is stable. This is because the cause of the disturbance is reduced by greatly reducing the cavity resonance noise, and it was confirmed that the road surface friction coefficient can be obtained with high accuracy according to the present invention.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, the road surface state estimating device of the present invention includes a wheel provided with a Helmholtz resonance sound absorber, a pressure detecting means for detecting a tire internal pressure attached to the tire chamber side of the wheel, and the minute pressure fluctuation. A pressure fluctuation value calculating means for calculating a pressure fluctuation value within a predetermined frequency band by performing frequency analysis of the signal, and a road surface state estimating means for estimating a road surface condition during traveling from the calculated pressure fluctuation value, Since the Helmholtz resonance sound absorber significantly reduces the cavity resonance sound in the tire, which is a noise component for the signal of the minute pressure fluctuation of the tire internal pressure, the road surface friction coefficient can be accurately estimated, and the vehicle The running state can be controlled stably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a wheel according to the present embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a road surface state estimation apparatus according to the present embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a fluctuation spectrum of tire internal pressure on a dry asphalt road and an ice board road.
FIG. 5 is a diagram illustrating an attenuation effect of cavity resonance sound.
FIG. 6 is a diagram showing an estimation result of a road surface friction coefficient according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 wheel, 2 tires, 2a bead part, 3 wheel rim,
3a Wheel base part, 3w well part, 4 lid member, 5 tire air chamber,
6 tire main air chamber, 7 sub air chamber, 8 communication hole, 9 partition,
DESCRIPTION OF
13c Transmitter, 14 Transmitting antenna, 15 Battery,
20 road surface friction coefficient estimating device, 21 receiving antenna, 22 receiver,
23 FFT analyzer, 24 calculation circuit, 25 road friction coefficient calculation means,
31 μ display, 32 ABS brake controller.
Claims (6)
Fc−100Hz≦F0≦Fc+100Hz3. The resonance frequency F 0 of the Helmholtz resonance absorber is set in the following range, where F c is a cavity resonance frequency of a tire mounted on the wheel. The road surface state estimation apparatus described.
F c −100 Hz ≦ F 0 ≦ F c +100 Hz
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