JP6442316B2 - Wheel speed rotation fluctuation pattern extraction device and its reference pattern setting method - Google Patents
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Description
この発明は、路面の状態やタイヤの状態を推定するために、車輪の回転に同期した回転速度変動を検出する車輪速回転変動パターン抽出装置、およびその基準パターン設定方法に関し、特にその回転センサに含まれる誤差を精度良く補正する技術に関する。 The present invention relates to a wheel speed rotation fluctuation pattern extraction device that detects a rotation speed fluctuation synchronized with wheel rotation in order to estimate a road surface condition and a tire condition, and a reference pattern setting method thereof. The present invention relates to a technique for accurately correcting an included error.
従来、パルスエンコーダの出力信号における、デューティ比や位相のずれを、予め記憶しておいた補正量を用いて補正する機能を備えた速度検出装置が提案されている(例えば、特許文献2)。
また、タイヤの回転センサ信号からスリップ率等を推定する方法が提示されており、数回転にわたるタイヤの回転信号から回転同期成分を平均化して検出する方法も提示されている(例えば、特許文献4)。
Conventionally, a speed detection device having a function of correcting a duty ratio and a phase shift in an output signal of a pulse encoder using a correction amount stored in advance has been proposed (for example, Patent Document 2).
Further, a method for estimating a slip ratio and the like from a tire rotation sensor signal is presented, and a method for averaging and detecting a rotation synchronization component from a tire rotation signal over several revolutions is also presented (for example, Patent Document 4). ).
この他に、図13〜図15に示すように、エンコーダ2aの基準信号を逓倍したパルスを出力する回転検出装置で、逓倍出力に含まれる誤差を、逓倍パルスの識別情報を用いて補正する補正手段を備えたものが提示されている(例えば、特許文献3)。図15はその補正前後のパルス周期の変動を示す。
In addition to this, as shown in FIGS. 13 to 15, a rotation detecting device that outputs a pulse obtained by multiplying the reference signal of the
車輪速センサで走行中に取得したときのセンサ信号には、センサ固有の信号成分と駆動系(デフやCVJ(等速ジョイント))に起因する信号成分、タイヤや路面に起因する信号成分が含まれる。タイヤや路面に起因する信号成分のうち、タイヤのトレッドパターンに起因する信号(回転速度変動)成分を解析することで、タイヤの状態を推定することができる The sensor signal obtained during traveling by the wheel speed sensor includes a signal component specific to the sensor, a signal component due to the drive system (diff or CVJ (constant velocity joint)), and a signal component due to the tire or road surface. It is. The state of the tire can be estimated by analyzing the signal (rotational speed fluctuation) component caused by the tire tread pattern among the signal components caused by the tire and the road surface.
このため、より精度良くタイヤの状態を推定するためには、S/N 比の高いタイヤのトレッドパターンに起因する回転速度変動成分を抽出することが重要であり、センサや駆動系に起因する信号成分を除去することが望まれる。 For this reason, in order to estimate the state of the tire more accurately, it is important to extract the rotational speed fluctuation component caused by the tire tread pattern having a high S / N ratio, and the signal caused by the sensor or the drive system. It is desirable to remove the components.
この発明の目的は、回転センサや駆動系に起因する成分を同時に補正することができ、S/N比の高いタイヤのトレッドパターンに起因する回転速度変動パターンを抽出することができる車輪速回転変動パターン抽出装置、およびその基準パターン設定方法を提供することである。 It is an object of the present invention to simultaneously correct components caused by a rotation sensor and a drive system, and to extract a rotation speed fluctuation pattern caused by a tire tread pattern having a high S / N ratio. A pattern extraction apparatus and a reference pattern setting method thereof are provided.
この発明の車輪速回転変動パターン抽出装置は、車輪1の回転速度を検出する回転センサ2と、この回転センサ2の出力する回転信号を処理する信号処理ユニット3とを備え、 前記信号処理ユニット3は、前記回転センサ2の検出した回転信号から回転に同期した回転速度変動パターンを抽出する回転変動パターン抽出手段7と、
前記車輪1の1回転分の回転に同期した基準となる回転速度変動パターンである基準パターンを記憶する基準パターン記憶メモリ9と、
この記憶された前記基準パターンにより、前記回転センサ2から出力されて前記回転変動パターン抽出手段7に入力される回転信号を補正する誤差補正処理手段6とを有し、
前記基準パターン記憶メモリ9に記憶される基準パターンは、前記車輪1のタイヤとして全周に渡り回転位置による特徴のないタイヤ1aである基準タイヤを用いて前記回転センサ2で取得した回転に同期した回転速度変動パターンであることを特徴とする。
The wheel speed rotation variation pattern extraction device of the present invention includes a
A reference
An error correction processing means 6 for correcting a rotation signal output from the
The reference pattern stored in the reference
この構成によると、全周に渡り回転位置による特徴のないタイヤである基準タイヤで走行中の信号から生成した基準パターンを基準パターン記憶メモリ9に記憶しておき、これを誤差補正用パターンとして用いて、前記回転センサ2から出力されて前記回転変動パターン抽出手段7に入力される回転信号を前記誤差補正処理手段6で補正する。そのため、回転センサ2や駆動系に起因する成分を同時に補正することができ、S/N比の高いタイヤのトレッドパターンに起因する回転速度変動パターンを抽出することができる。このように抽出したS/N比の高い回転速度変動成分を解析することで、より精度良くタイヤの状態を推定できる。
通常のタイヤで走行すると、中低速度ではセンサ信号にトレッドパターンの影響が重畳するが、前記基準タイヤを用いることで、中低速度で走行してもタイヤのトレッドパターンの影響のない信号を取得できる。そのため、校正が簡単になる。
前記補正は、例えば、通常のタイヤを装着した状態で走行したときの車輪速センサである前記回転センサ2の信号から、基準パターンを減じる補正である。この補正により、装着しているタイヤのトレッドパターンに起因するセンサ信号(回転速度変動)成分を精度よく抽出することができる。
According to this configuration, the reference pattern generated from the signal running on the reference tire, which is a tire having no features depending on the rotational position over the entire circumference, is stored in the reference
When running with normal tires, the influence of the tread pattern is superimposed on the sensor signal at medium and low speeds. By using the reference tire, a signal that is not affected by the tread pattern of the tire is obtained even when running at medium and low speeds. it can. This makes calibration easier.
The correction is, for example, correction for subtracting a reference pattern from a signal of the
この発明の車輪速回転変動パターン抽出装置の基準パターン設定方法は、車輪の回転速度を検出する回転センサ2と、この回転センサ2の出力する回転信号を処理する信号処理ユニット3とを備え、前記信号処理ユニット3は、前記回転センサ2の検出した回転信号から回転に同期した回転速度変動パターンを抽出する回転変動パターン抽出手段7と、前記車輪の1回転分の回転に同期した基準となる回転速度変動パターンである基準パターンを記憶する基準パターン記憶メモリ9と、この記憶された前記基準パターンにより、前記回転センサ2から出力されて前記回転変動パターン抽出手段7に入力される回転信号を補正する誤差補正処理手段6とを有する車輪速回転変動パターン抽出装置において、前記基準パターンを求めて前記基準パターン記憶メモリ9に記憶させる方法であって、
全周に渡り回転位置による特徴のないタイヤである基準タイヤを用いて前記回転センサが出力する回転信号から回転に同期した回転速度変動パターンを求め、この求めた回転速度変動パターンを前記基準パターンとして前記基準パターン記憶メモリに記憶させることを特徴とする。
A reference pattern setting method for a wheel speed rotation variation pattern extracting apparatus according to the present invention includes a
Using a reference tire, which is a tire with no features depending on the rotation position over the entire circumference, a rotation speed fluctuation pattern synchronized with the rotation is obtained from the rotation signal output from the rotation sensor, and the obtained rotation speed fluctuation pattern is used as the reference pattern. It is stored in the reference pattern storage memory.
この方法によると、基準タイヤを装着した状態で走行することで、トレッドパターンに起因する信号成分以外のタイヤや路面に起因する信号成分、センサ固有の信号成分や駆動系に起因する信号成分を含んだセンサ信号を同時に取得できる。これを利用して、誤差補正用の基準パターンを作成する。通常のタイヤで走行すると、中低速度ではセンサ信号にトレッドパターンの影響が重畳するが、前記基準タイヤを用いることで、中低速度で走行してもタイヤのトレッドパターンの影響のない信号を取得できる。そのため、校正が簡単になる。
通常のタイヤを装着した状態で走行したときの車輪速センサの信号から、基準パターンを減じることで、装着しているタイヤのトレッドパターンに起因するセンサ信号(回転速度変動)成分を精度よく抽出することができる。
このように抽出したS/N比の高い回転速度変動成分を解析することで、より精度良くタイヤの状態を推定できる。
According to this method, by running with the reference tire mounted, the signal component due to the tire and road surface other than the signal component due to the tread pattern, the signal component specific to the sensor and the signal component due to the drive system are included. Sensor signals can be acquired simultaneously. Using this, a reference pattern for error correction is created. When running with normal tires, the influence of the tread pattern is superimposed on the sensor signal at medium and low speeds. By using the reference tire, a signal that is not affected by the tread pattern of the tire is obtained even when running at medium and low speeds. it can. This makes calibration easier.
By subtracting the reference pattern from the signal of the wheel speed sensor when running with a normal tire mounted, the sensor signal (rotational speed fluctuation) component resulting from the tread pattern of the tire being mounted is accurately extracted. be able to.
By analyzing the rotational speed fluctuation component having a high S / N ratio extracted as described above, the state of the tire can be estimated with higher accuracy.
この発明方法において、前記基準タイヤは、全周に渡ってバフ処理されたタイヤであっても良く、タイヤトレッド面に凹凸を有しないタイヤ、または外周面の凹部として、全周に渡り回転位置による特徴のない凹部のみを有するタイヤであっても良い。
これらバフ処理されたタイヤ、タイヤトレッド面に凹凸を有しないタイヤ、および全周に渡り回転位置による特徴のない凹部のみを有するタイヤであれば、いずれも、全周に渡り回転位置による特徴がなく、トレッドパターンに起因する信号成分以外のタイヤや路面に起因する信号成分、センサ固有の信号成分や駆動系に起因する信号成分を含んだセンサ信号を同時に取得できる。
In the method of the present invention, the reference tire may be a buffed tire over the entire circumference, depending on the rotational position over the entire circumference as a tire having no irregularities on the tire tread surface, or as a concave portion on the outer circumferential surface. A tire having only a recess having no feature may be used.
Any of these buffed tires, tires that do not have irregularities on the tire tread surface, and tires that have only recesses that are not characterized by the rotational position over the entire circumference, have no characteristics due to the rotational position over the entire circumference. In addition, sensor signals including signal components derived from tires and road surfaces other than signal components derived from tread patterns, signal components unique to sensors, and signal components derived from drive systems can be simultaneously acquired.
この発明方法において、前記基準タイヤを用い、前記車輪が任意の速度条件で回転している状態において、1回転中の各回転パルスの周期T(1) 〜T(N) を、それぞれ数回転〜数十回転にわたって測定し記録する過程と、
この記録した複数回転分のパルス周期データから、それぞれの回転パルスの平均周期を算出し、得られたデータを平均値で規格化して1回転分の平均周期変動パターンを求め、この平均周期変動パターンから前記車輪の1回転分の回転に同期した基準となる回転速度変動パターンである基準パターンを求める過程と、
この求めた基準パターンを前記基準パターン記憶メモリ9に記憶させる過程とを含むようにしてもよい。
これにより、ランダムな外乱の影響が抑制され、回転同期の適切な基準パターンが得られる。
In the method of the present invention, in the state where the reference tire is used and the wheel is rotating under an arbitrary speed condition, the period T (1) to T (N) of each rotation pulse during one rotation is set to several rotations, respectively. Measuring and recording over several tens of revolutions;
The average period of each rotation pulse is calculated from the recorded pulse period data for a plurality of rotations, and the obtained data is normalized with an average value to obtain an average period fluctuation pattern for one rotation. Obtaining a reference pattern which is a reference rotational speed variation pattern synchronized with the rotation of the wheel for one rotation,
A process of storing the obtained reference pattern in the reference
Thereby, the influence of a random disturbance is suppressed and the appropriate reference pattern of rotation synchronization is obtained.
この発明の車輪速回転変動パターン抽出装置は、車輪の回転速度を検出する回転センサと、この回転センサの出力する回転信号を処理する信号処理ユニットとを備え、前記信号処理ユニットは、前記回転センサの検出した回転信号から回転に同期した回転速度変動パターンを抽出する回転速度変動パターン抽出手段と、前記車輪の1回転分の回転に同期した基準となる回転速度変動パターンである基準パターンを記憶する基準パターン記憶メモリと、この記憶された前記基準パターンにより、前記回転センサから出力されて前記回転変動パターン抽出手段に入力される回転信号を補正する誤差補正処理手段とを有し、前記基準パターン記憶メモリに記憶される基準パターンは、前記車輪のタイヤとして全周に渡り回転位置による特徴のないタイヤである基準タイヤを用いて前記回転センサで取得した回転に同期した回転速度変動パターンであるため、回転センサや駆動系に起因する成分を同時に補正することができ、S/N比の高いタイヤのトレッドパターンに起因する回転速度変動パターンを抽出することができる。 The wheel speed rotation fluctuation pattern extracting apparatus of the present invention includes a rotation sensor that detects a rotation speed of a wheel, and a signal processing unit that processes a rotation signal output from the rotation sensor, and the signal processing unit includes the rotation sensor. A rotation speed fluctuation pattern extracting means for extracting a rotation speed fluctuation pattern synchronized with the rotation from the detected rotation signal, and a reference pattern which is a reference rotation speed fluctuation pattern synchronized with the rotation of one rotation of the wheel. A reference pattern storage memory; and an error correction processing unit that corrects a rotation signal output from the rotation sensor and input to the rotation variation pattern extraction unit based on the stored reference pattern. The reference pattern stored in the memory is a tire having no characteristics due to the rotational position over the entire circumference of the wheel tire. Since the rotation speed fluctuation pattern is synchronized with the rotation acquired by the rotation sensor using a reference tire that is a tire, a component caused by the rotation sensor and the drive system can be corrected simultaneously, and the tire has a high S / N ratio. The rotational speed fluctuation pattern resulting from the tread pattern can be extracted.
この発明の車輪速回転変動パターン抽出装置の基準パターン設定方法によると、全周に渡り回転位置による特徴のないタイヤである基準タイヤを用いて前記回転センサが出力する回転信号から回転に同期した回転速度変動パターンを求め、この求めた回転速度変動パターンを前記基準パターンとして前記基準パターン記憶メモリに記憶させるため、トレッドパターンに起因する信号成分以外のタイヤや路面に起因する信号成分、センサ固有の信号成分や駆動系に起因する信号成分を含んだセンサ信号を同時に取得でき、これを利用して、誤差補正用の基準パターンを作成するため、通常のタイヤを装着した状態で走行したときの車輪速センサの信号から、装着しているタイヤのトレッドパターンに起因するセンサ信号(回転速度変動)成分を精度良く抽出することができる。 According to the reference pattern setting method of the wheel speed rotation fluctuation pattern extraction device of the present invention, the rotation synchronized with the rotation from the rotation signal output from the rotation sensor using the reference tire which is a tire having no feature by the rotation position over the entire circumference. In order to obtain the speed fluctuation pattern and store the obtained rotational speed fluctuation pattern as the reference pattern in the reference pattern storage memory, the signal component due to the tire and road surface other than the signal component due to the tread pattern, the signal specific to the sensor Since the sensor signal including the component and the signal component due to the drive system can be acquired at the same time, and the reference pattern for error correction is created using this, the wheel speed when driving with normal tires attached From the sensor signal, the sensor signal (rotational speed fluctuation) component caused by the tread pattern of the tires It is possible to improve the extraction time.
この発明の一実施形態を図1ないし図6と共に説明する。図1はこの発明の一実施形態に係る車輪速回転変動パターン抽出装置を示し、図2はこれにタイヤ状態推定ユニットを加えた発展例を示す。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a wheel speed rotation fluctuation pattern extraction device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a development example in which a tire condition estimation unit is added thereto.
図2において、回転速度変動パターン抽出の対象となるタイヤ1aを有する車輪1の回転速度を検出する回転センサ2を、車輪用軸受もしくはドライブシャフト等に設置する。この回転センサ2から出力される回転信号を処理するための信号処理ユニット3を設ける。回転センサ2は、例えば図13または図14に示すように、磁気エンコーダ2aと磁気センサ2bとで構成され、磁気エンコーダ2aは、被検出部であるN,Sの磁極2aaを交互に有する。磁気エンコーダ2aの代わりに検出歯車(図示せず)を用いたものであっても良い。磁気センサ2bからは、磁気エンコーダ2aの回転によってサイン波またはコサイン波状の電圧信号を、回転センサ2により検出した回転速度信号である回転信号として出力する。回転センサ2については、後に具体例を説明する。
In FIG. 2, a
信号処理ユニット3は、回転センサ2の出力する回転信号から、回転に同期した回転速度変動パターンを抽出する手段である。この抽出された回転速度変動パターンを用いてタイヤ1aの空気圧の低下、タイヤ1aの摩耗、タイヤ1aのトレッドの異常、タイヤ1aの種類判別のうちの、一つ以上の情報を得るタイヤ状態推定ユニット4を設ける。回転に同期した回転速度変動パターンには、タイヤ1aの空気圧の低下、タイヤの摩耗、トレッドの異常、およびタイヤ種の種類によって生じる情報が含まれており、タイヤ状態推定ユニット4は、これらのうちのいずれかの情報を抽出してその抽出情報から上記の空気圧低下等の推定を行う。
The
信号処理ユニット3とタイヤ状態推定ユニット4とで、電子処理装置5が構成される。この電子処理装置5は、独立したECU(電子制御ユニット)としても良く、また車両全体の制御を行うECUの一部として設けても良い。回転センサ2は、換言すれば車輪速センサである。図7〜図12に回転センサ付きの車輪用軸受を例示するが、これについては後に説明する。
The
図1において、信号処理ユニット3は、誤差補正処理手段6、回転変動パターン抽出手段7、基準パターン記憶メモリ9、および回転速度判別手段8を備えている。
回転変動パターン抽出手段7は、回転センサ2の検出した回転信号から回転に同期した回転速度変動パターンを抽出する。この場合に、回転変動パターン抽出手段7は、走行中に回転センサ2の検出した複数回転にわたる回転信号から回転に同期した回転速度変動パターンを抽出する。回転変動パターン抽出手段7は、回転信号に含まれる、路面の凹凸などによる回転非同期の外乱の影響を排除するために、十分な回転回数にわたる期間の回転信号を収集し、回転同期での平均化または積算処理を行い、回転同期の速度変動パターンを抽出する。
In FIG. 1, the
The rotation fluctuation
基準パターン記憶メモリ9は、車輪の1回転分の回転に同期した基準となる回転速度変動パターンである基準パターンを記憶する。誤差補正処理手段6は、基準パターン記憶メモリに記憶された前記基準パターンにより、前記回転センサ2から出力されて前記回転変動パターン抽出手段7に入力される回転信号を補正する。
The reference
回転速度判別手段8は、回転センサ2より出力された回転信号を用いて、走行中の車輪回転速度を測定し、車輪(タイヤ)の回転速度が設定した速度領域(例えば0〜40km/h)にあるかを判別し、設定した速度領域内の回転信号を抽出する。設定した速度領域にあるか否かの判別は、設定された速度しきい値以下の回転速度領域であるか否かの判別としても良い。前記速度しきい値は、例えば、車輪回転速度が40km/hとする。回転速度判別手段8で判別した回転速度領域の情報は、例えば、誤差補正処理手段6による処理、回転変動パターン抽出手段7によって利用され、また信号処理ユニットから出力して下段の情報処理手段(図示せず)に用いられる。前記誤差補正処理手段6による処理の利用としては、回転速度判別手段8で抽出した回転信号に含まれるセンサ固有(エンコーダの着磁誤差など)の成分や、駆動系に起因する成分などを補正(除去)する。
なお、回転速度判別手段8による処理は、車輪の回転速度が設定した速度領域にあるか否かの判別を行って前記速度領域内であるか否かの判別結果の情報を出力するだけとし、
設定した速度領域内の回転信号を抽出する処理は、前記誤差補正処理手段6が回転速度判別手段8から出力された速度領域内であるとの情報を用いて行うようにしても良い。
The rotational speed discriminating means 8 uses the rotational signal output from the
Note that the processing by the rotational speed discriminating means 8 only determines whether or not the rotational speed of the wheel is within the set speed region, and outputs information of the determination result whether or not it is within the speed region,
The processing for extracting the rotation signal in the set speed region may be performed using information that the error correction processing means 6 is in the speed region output from the rotational speed determination means 8.
前記基準パターン記憶メモリ9に記憶される基準パターンは、車輪1のタイヤ1aとして全周に渡り回転位置による特徴のないタイヤである基準タイヤを用いて回転センサ2で取得した回転に同期した回転速度変動パターンとする。
The reference pattern stored in the reference
前記基準タイヤは、全周に渡ってバフ処理されたタイヤであっても良く、タイヤトレッド面に凹凸を有しないタイヤ、または外周面の凹部として、全周に渡り回転位置による特徴のない凹部のみを有するタイヤ(例えばタイヤ全周に渡って連続する縦溝のみを有するタイヤ)であっても良い。
これらバフ処理されたタイヤ、タイヤトレッド面に凹凸を有しないタイヤ、および全周に渡り回転位置による特徴のない凹部のみを有するタイヤであれば、いずれも、全周に渡り回転位置による特徴がなく、トレッドパターンに起因する信号成分以外のタイヤや路面に起因する信号成分、センサ固有の信号成分や駆動系に起因する信号成分を含んだセンサ信号を同時に取得できる。
The reference tire may be a tire buffed over the entire circumference, and a tire having no irregularities on the tire tread surface, or a concave portion having no feature depending on the rotational position over the entire circumference as a concave portion on the outer circumferential surface. (For example, a tire having only a longitudinal groove continuous over the entire circumference of the tire).
Any of these buffed tires, tires that do not have irregularities on the tire tread surface, and tires that have only recesses that are not characterized by the rotational position over the entire circumference, have no characteristics due to the rotational position over the entire circumference. In addition, sensor signals including signal components derived from tires and road surfaces other than signal components derived from tread patterns, signal components unique to sensors, and signal components derived from drive systems can be simultaneously acquired.
前記基準パターンを求めて記憶させる方法は、例えば次方法とする。この方法は、基準タイヤを用い、車輪1が任意の速度条件で回転している状態において、1回転中の各回転パルスの周期T(1) 〜T(N) を、それぞれ数回転〜数十回転にわたって測定し記録する過程と、この記録した複数回転分のパルス周期データから、それぞれの回転パルスの平均周期を算出し、得られたデータを平均値で規格化して1回転分の平均周期変動パターンを求め、この平均周期変動パターンから前記回転同期の速度変動パターンである基準パターンを求める過程と、この求めた基準パターンを前記基準パターン記憶メモリ9に記憶させる過程とを含む。
The method for obtaining and storing the reference pattern is, for example, the following method. In this method, a cycle T (1) to T (N) of each rotation pulse during one rotation is set to several rotations to several tens of times in a state where the reference tire is used and the
上記のような基準タイヤを装着した状態で走行することで、図3に回転信号の成分を図示したうち、トレッドパターンに起因する信号成分以外のタイヤや路面に起因する信号成分、センサ固有の信号成分や駆動系に起因する信号成分を含んだセンサ信号を同時に取得できる。これを利用して、誤差補正用の基準パターンを作成する。 The components of the rotation signal shown in FIG. 3 are shown in FIG. 3 by traveling with the reference tire as described above. The signal component attributed to the tire and road surface other than the signal component attributed to the tread pattern, and the signal specific to the sensor Sensor signals including signal components resulting from components and drive systems can be acquired simultaneously. Using this, a reference pattern for error correction is created.
通常のタイヤ1aを装着した状態で走行したときの車輪速センサである回転センサ2の回転信号から、基準パターンを減じる補正を行うことで、装着しているタイヤ1aのトレッドパターンに起因するセンサ信号(回転信号)の回転速度変動の成分を精度良く抽出することができる。このように抽出したS/N比の高い回転速度変動成分を解析することで、より精度良くタイヤの状態を推定できる。
A sensor signal resulting from the tread pattern of the
なお、基準パターンは、この車輪速回転変動パターン抽出装置とは別に設けたコンピュータ等で作成し、基準パターン記憶メモリ9に記憶しても、またこの車輪速回転変動パターン抽出装置の信号処理ユニット3内に基準パターン生成手段(図示せず)を設けておいて、その基準パターン生成手段で作成しても良い。
The reference pattern may be created by a computer or the like provided separately from the wheel speed rotation fluctuation pattern extraction device and stored in the reference
また、回転変動パターン抽出手段7は、回転速度判別手段8により設定した速度領域内で走行していると判別されたときの回転信号だけを用いて回転速度変動パターンを抽出するようにしても良い。
例えば、回転速度判別手段8により、車輪の回転速度が設定した速度領域にあるかを判別し、設定した速度領域内の回転信号を抽出し、回転変動パターン抽出手段7は、その抽出された回転信号を用いて回転速度変動パターンを抽出する。
Further, the rotation fluctuation pattern extraction means 7 may extract the rotation speed fluctuation pattern using only the rotation signal when it is determined that the vehicle is traveling within the speed region set by the rotation speed determination means 8. .
For example, the rotational speed discriminating means 8 discriminates whether the rotational speed of the wheel is in the set speed area, extracts a rotation signal in the set speed area, and the rotation fluctuation pattern extracting means 7 extracts the rotation thus extracted. A rotational speed fluctuation pattern is extracted using the signal.
上記構成の動作を説明する。図1に示した信号処理ユニット3では、回転センサ2の回転信号を用いて走行中のタイヤ1aの回転速度を測定し、予め記憶してある基準パターンを用いて、誤差補正処理手段6により補正処理をし、その補正処理された回転信号を用いてタイヤ1aの回転に同期した回転速度変動パターンを、回転変動パターン抽出手段7により抽出する。この抽出した回転速度変動パターンを、信号処理ユニット3から出力する。
The operation of the above configuration will be described. In the
車輪速センサである回転センサ2に用いられる磁気エンコーダ2a(図13,図14参照)などの検出ターゲットには、製造上のばらつきなどによるセンサ固有のピッチ誤差が含まれている。このため、S/N比の高い回転速度情報を抽出するには、予め磁気エンコーダ2aに含まれる誤差を基準パターンとして記憶しておき、回転センサ2の回転信号に重畳する微小な誤差成分を補正する必要がある。
しかし、走行中の回転信号には駆動系に起因する速度変動成分も重畳するため、高い精度でタイヤ1aのトレッドに依存する成分を抽出するには、これらの誤差成分を含んだ基準パターンを作成する必要がある。
A detection target such as a
However, since the speed fluctuation component due to the drive system is also superimposed on the running rotation signal, in order to extract the component that depends on the tread of the
横溝のないタイヤ(タイヤトレッド面に凹凸を有しないタイヤ、外周面の凹部として全周に渡り回転位置による特徴のない凹部のみを有するタイヤ、全周に渡ってバフ処理されたタイヤ等)1aを装着して走行したときのセンサ信号(回転信号)には、タイヤ1aのトレッドパターン起因の成分が含まれないため、回転センサ2(エンコーダ2a)に起因する成分と駆動系に起因する成分が選択的に抽出される。このときの抽出パターンを基準パターンとして基準パターン記憶メモリ9に記憶しておく。
Tires without lateral grooves (tires having no irregularities on the tire tread surface, tires having only concave portions with no rotation feature on the entire circumference as concave portions on the outer circumferential surface, tires buffed over the entire circumference, etc.) 1a Since the sensor signal (rotation signal) when the vehicle is mounted and traveled does not include a component due to the tread pattern of the
この基準パターンで補正処理すると、タイヤ1aのトレッドパターン以外の成分が除外され、S/N比の高い回転速度変動パターンを抽出することができ、装着しているタイヤ1aの状態を精度良く推定することができる
When correction processing is performed using this reference pattern, components other than the tread pattern of the
なお、回転変動パターン抽出手段7による回転速度変動パターンの抽出処理においては、ノイズ成分やセンサ誤差成分を抑制するために、LPF(ローパースフィルタやHPF(ハイパスフィルタ)等のフィルタ(図示せず)で処理し、前記回転信号である回転速度データからタイヤのトレッドパターンに起因する成分を抽出する。また、路面の凹凸などによる回転非同期の外乱の影響を排除するために、十分な回転回数にわたる期間の回転信号を収集し、平均化または積算処理して特定の回転速度変動パターンを抽出する。抽出処理に平均化処理や積算処理を適用することで、効果的にタイヤ1aの回転に同期しないランダムな回転変動の影響が排除される。
In the process of extracting the rotational speed fluctuation pattern by the rotational fluctuation
実際の回転速度変動パターンを例示する。図4は、タイヤ1aとして冬用タイヤを装着して、アスファルト路面を走行したときの駆動輪の回転速度変動パターン(Pref)を示す。これは、誤差補正していないため、回転センサ2、駆動系、タイヤ1aや路面に起因するすべての信号成分が含まれている。
An actual rotational speed fluctuation pattern is illustrated. FIG. 4 shows a rotational speed fluctuation pattern (Pref) of the drive wheel when a winter tire is mounted as the
図5に基準タイヤを装着して、アスファルト路面を走行したときの駆動輪の回転速度変動パターン(Pstd)を示す。これには、回転センサ2と駆動系、(トレッドパターン依存しない)タイヤや路面に起因する信号成分だけが含まれている。
FIG. 5 shows the rotational speed fluctuation pattern (Pstd) of the drive wheels when the reference tire is mounted and the vehicle travels on the asphalt road surface. This includes only the signal components resulting from the
図6に冬用タイヤの回転速度変動パターン(Pref)を基準タイヤの回転速度変動パターン(Pstd)で誤差補正したときの回転速度変動パターン(Pcorr )を示す。センサや駆動系に起因する信号成分が除去され、タイヤ1aのトレッドパターンおよび路面に起因する信号成分だけが抽出されている。
FIG. 6 shows the rotational speed fluctuation pattern (Pcorr) when the rotational speed fluctuation pattern (Pref) of the winter tire is error-corrected with the rotational speed fluctuation pattern (Pstd) of the reference tire. The signal component due to the sensor and the drive system is removed, and only the signal component due to the tread pattern and the road surface of the
このように、基準タイヤで走行中の信号から生成した基準(誤差補正用)パターンを用いるため、回転センサ2や駆動系に起因する成分を同時に補正することができ、S/N比の高いタイヤのトレッドパターンに起因する回転速度変動パターンを抽出することができる。
通常のタイヤで走行すると、中低速度ではセンサ信号にトレッドパターンの影響が重畳するが、基準タイヤを用いることで、中低速度で走行してもタイヤのトレッドパターンの影響のない信号を取得できるので、校正が簡単になる。
In this way, since the reference (for error correction) pattern generated from the signal running on the reference tire is used, components caused by the
When running with normal tires, the influence of the tread pattern is superimposed on the sensor signal at medium and low speeds, but by using the reference tire, a signal that is not affected by the tread pattern of the tire can be acquired even when running at medium and low speeds. So calibration becomes easy.
図13は、回転センサ2の具体例を示す。この回転センサ2は、ラジアルタイプの磁気式であり、ターゲットとなる環状の磁気エンコーダ2aと、この磁気エンコーダ2aの外周面に対面してこの磁気エンコーダ2aの磁気を検出する磁気センサ2bとを有する。磁気エンコーダ2aは、N,Sの磁極2aaを交互に有し、磁気センサ2bからは正弦波状の回転信号を出力する。この正弦波状の回転信号は信号処理手段2cで矩形に整形され、矩形波のパルス信号として出力される。信号処理手段2cは、逓倍回路2caを有していても良く、その場合、逓倍された高分解能の回転信号を出力する。
FIG. 13 shows a specific example of the
磁気エンコーダ2aは、前記磁極2aaに軸方向に並んで、円周上の1か所にZ相(零相)検出用の磁極2abを有するものであっても良く、その場合、磁気センサ2bは、前記N,S交互の磁極2aaの検出用のセンサ部2baに加えて、Z相検出用の磁極2abを検出するセンサ部2bbが設けられる。このセンサ部2bbは、1回転で1回のZ相(零相)信号を出力する。
The
図14は、回転センサ2の他の例を示す。この回転センサ2は、アキシアルタイプの磁気式であり、環状の磁気エンコーダ2aと磁気センサ2bとがアキシアル方向に対面する。磁気エンコーダ2aは、断面L字状のセンサ取付リング2dのフランジ部に取付けられている。その他の構成は、図13に示したラジアルタイプの回転センサ2と同様である。なお、図14の例では図示を省略したが、このラジアルタイプの回転センサ2においても、前記と同様に零相用の磁極およびセンサ部、並びに逓倍回路を設けても良い。
FIG. 14 shows another example of the
なお、図13,図14は、いずれも磁気エンコーダ2aを有する回転センサ2を示したが、回転センサ2は、ターゲットがギヤ型の磁性体からなるパルサリング(図示せず)、いわゆる検出歯車であっても良い。その場合、磁気センサはパルサリングの歯部を検出して回転信号を出力する。
これら磁気エンコーダ2aやギヤ型のパルサリングを用いた磁気式の回転センサ2によると、温度変化や汚れなどの劣悪な環境に強い。磁気式の場合、光学式に比べて磁極を細かく設けることが困難であるが、逓倍回路2caを有すると、回転速度変動パターンを検出するために必要な分解能の回転信号が得られる。
13 and 14 both show the
The
図7〜図12は、前記回転センサ2が設けられる車輪用軸受の各例を示す。図7,図8に示す車輪用軸受30は、第3世代型の内輪回転タイプで、かつ駆動輪支持用であり、複列の中央に回転センサ2を設けた例を示す。この車輪用軸受30は、内周に複列の転走面33を形成した外方部材31と、これら各転走面33に対向する転走面34を形成した内方部材32と、これら外方部材31および内方部材32の転走面33,34間に介在した複列の転動体35とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する。この車輪用軸受30は、複列外向きアンギュラ玉軸受型とされていて、転動体35はボールからなり、各列毎に保持器36で保持されている。内方部材32は、ハブ輪32aと、このハブ輪32aのインボード側端の外周に嵌合した内輪32bとでなり、各輪32a、32bの外周に前記転走面34が設けられている。外方部材31と内方部材32の間の軸受空間の両端は、シール37,38によりそれぞれ密封されている。
FIGS. 7-12 shows each example of the wheel bearing in which the said
この車輪用軸受30において、内方部材32の両転走面34,34間の外周に、回転センサ2のエンコーダ2aが設けられ、このエンコーダ2aに対面する磁気センサ2bが、外方部材31に設けられた半径方向のセンサ取付孔40内に設置されている。回転センサ2は、例えば図13と共に前述したラジアルタイプのものである。
In the wheel bearing 30, the
図9,図10に示す車輪用軸受30は、第3世代型の内輪回転タイプで、かつ駆動輪支持用であり、インボード側端に回転センサ2を設けた例を示す。この例では、回転センサ2には、図14と共に前述したアキシアルタイプのものが用いられている。具体的にはインボード側端のシール38における、内方部材32の外周面に圧入固定されるスリンガが、図14の例のセンサ支持リング2dを兼ねている。磁気センサ2bは、リング状の金属ケース39内に樹脂モールドされ、金属ケース39を介して外方部材31に固定される。その他の構成は、図7,図8に示した例と同様である。
The
図11,図12に示す車輪用軸受30は、第3世代型の内輪回転タイプで、かつ従動輪支持用であり、インボード側端に回転センサ2を設けた例を示す。この例では、外方部材31のインボード側端部の端面開口がカバー29で覆われており、このカバー29に回転センサ2の磁気センサ2bが取付けられている。その他の構成および作用効果は図7,図8に示した例と同様である。
The
1…車輪
1a…タイヤ
2…回転センサ
2a…磁気エンコーダ
2b…磁気センサ
2c…逓倍手段
3…信号処理ユニット
5…電子処理装置
6…誤差補正処理手段
7…回転変動パターン抽出手段
9…基準パターン記憶メモリ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記信号処理ユニットは、前記回転センサの検出した回転信号から回転に同期した回転速度変動パターンを抽出する回転変動パターン抽出手段と、
前記車輪の1回転分の回転に同期した基準となる回転速度変動パターンである基準パターンを記憶する基準パターン記憶メモリと、
この記憶された前記基準パターンにより、前記回転センサから出力されて前記回転変動パターン抽出手段に入力される回転信号を補正する誤差補正処理手段とを有し、
前記基準パターン記憶メモリに記憶される基準パターンは、前記車輪のタイヤとして全周に渡り回転位置による特徴のないタイヤである基準タイヤを用いて前記回転センサで取得した回転に同期した回転速度変動パターンであることを特徴とする、
車輪速回転変動パターン抽出装置。 A rotation sensor for detecting the rotation speed of the wheel, and a signal processing unit for processing a rotation signal output from the rotation sensor;
The signal processing unit includes a rotation fluctuation pattern extraction unit that extracts a rotation speed fluctuation pattern synchronized with rotation from the rotation signal detected by the rotation sensor;
A reference pattern storage memory for storing a reference pattern which is a rotation speed variation pattern serving as a reference synchronized with the rotation of the wheel for one rotation;
An error correction processing unit that corrects a rotation signal output from the rotation sensor and input to the rotation variation pattern extraction unit based on the stored reference pattern;
The reference pattern stored in the reference pattern storage memory is a rotational speed fluctuation pattern synchronized with the rotation acquired by the rotation sensor using a reference tire that is a tire having no characteristics depending on the rotational position over the entire circumference as the wheel tire. It is characterized by
Wheel speed rotation fluctuation pattern extraction device.
全周に渡り回転位置による特徴のないタイヤである基準タイヤを用いて前記回転センサが出力する回転信号から回転に同期した回転速度変動パターンを求め、この求めた回転速度変動パターンを前記基準パターンとして前記基準パターン記憶メモリに記憶させることを特徴とする車輪速回転変動パターン抽出装置の基準パターン設定方法。 A rotation sensor that detects a rotation speed of the wheel; and a signal processing unit that processes a rotation signal output from the rotation sensor. The signal processing unit is a rotation speed synchronized with the rotation from the rotation signal detected by the rotation sensor. Rotation variation pattern extracting means for extracting a variation pattern, a reference pattern storage memory for storing a reference pattern that is a reference rotational speed variation pattern synchronized with the rotation of the wheel for one rotation, and the stored reference pattern The wheel speed rotation variation pattern extracting apparatus includes an error correction processing unit that corrects a rotation signal output from the rotation sensor and input to the rotation variation pattern extraction unit, and obtains the reference pattern to store the reference pattern. A method of storing in a memory,
Using a reference tire, which is a tire with no features depending on the rotation position over the entire circumference, a rotation speed fluctuation pattern synchronized with the rotation is obtained from the rotation signal output from the rotation sensor, and the obtained rotation speed fluctuation pattern is used as the reference pattern. A reference pattern setting method for a wheel speed rotation variation pattern extracting apparatus, wherein the reference pattern storage memory stores the reference pattern storage memory.
前記基準タイヤを用いて、前記車輪が任意の速度条件で回転している状態において、1回転中の各回転パルスの周期T(1) 〜T(N) を、それぞれ数回転〜数十回転にわたって測定し記録する過程と、
この記録した複数回転分のパルス周期データから、それぞれの回転パルスの平均周期を算出し、得られたデータを平均値で規格化して1回転分の平均周期変動パターンを求め、この平均周期変動パターンから前記車輪の1回転分の回転に同期した基準となる回転速度変動パターンである基準パターンを求める過程と、
この求めた基準パターンを前記基準パターン記憶メモリに記憶させる過程とを含む、
車輪速回転変動パターン抽出装置の基準パターン設定方法。
In the reference | standard pattern setting method of the wheel speed rotation fluctuation pattern extraction apparatus of any one of Claim 2 thru | or 5,
Using the reference tire, the period T (1) to T (N) of each rotation pulse during one rotation is several rotations to several tens of rotations in a state where the wheels are rotating at an arbitrary speed condition. The process of measuring and recording,
The average period of each rotation pulse is calculated from the recorded pulse period data for a plurality of rotations, and the obtained data is normalized with an average value to obtain an average period fluctuation pattern for one rotation. Obtaining a reference pattern which is a reference rotational speed variation pattern synchronized with the rotation of the wheel for one rotation,
Storing the determined reference pattern in the reference pattern storage memory,
A reference pattern setting method for a wheel speed rotation variation pattern extraction device.
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