JPH08183434A - ドップラ効果を利用したスリップ角計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ドップラ効果を利用したスリップ角計測装置に
おいて、車両の走行に伴う受信角度の変動を考慮に入れ
ることにより、スリップ角が精度良く計測される装置を
提供する。 【構成】各超音波振動子１２，１３が受信した超音波の
ドップラシフト周波数ｆ _d1，ｆ_d2から、疑似スリップ角
演算回路２６において、車両の走行に伴う受信角度の変
動を無視したときにスリップ角とみなされる疑似スリッ
プ角εを算出し、スリップ角演算回路２８において、疑
似スリップ角εと車輪速Ｖ_P とから、点Ｐでのタイヤス
リップ角α_P を算出する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本件各発明は、音波のドップラ効
果を利用して走行中の車両のスリップ角を計測する装置
に関するものであり、特に、車両の走行に伴う受信角度
の変動を考慮に入れることにより、低速走行時以外でも
車両のスリップ角が正確に計測されるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】空気入りゴムタイヤ付き車輪を装備して
いる車両において、タイヤのスリップ角（車輪の進行方
向と回転面とのなす角度）は車両挙動を示す重要な物理
量であり、タイヤスリップ角を検出し、その検出値を用
いて車両制御を行う要求が高まっているが、精度良くス
リップ角が検出される実用的なセンサがないのが現状で
ある。

【０００３】従来より提案されているスリップ角計測装
置としては、音波のドップラ効果を利用するものがあ
り、例えば特開平４−２２０５８４号公報に記載されて
いる。この公報に記載されている装置では、図２１に示
すように、タイヤの中心線方向をＸ軸、タイヤの回転軸
方向をＹ軸とすると、タイヤのスリップ角αは、車輪速
のＸ軸方向の成分Ｖ_X とＹ軸方向の成分Ｖ_Y とから下記
の（１）式で表されるため、これら各方向の車輪速成分
Ｖ_X ，Ｖ_Y を、それぞれ超音波センサ９１，９２で検出
されたドップラシフト周波数ｆ_X ，ｆ_Y に基づいて算出
する構成になっている。

【０００４】 α＝ｔａｎ^-1（Ｖ_Y ／Ｖ_X ） ………（１） すなわち、前記各超音波センサ９１，９２は、超音波の
送信機９１ａ，９２ａと受信機９１ｂ，９２ｂとを備
え、車輪速のＸ成分Ｖ_X 計測用の超音波センサ９１は、
送信面および受信面を、Ｘ軸より外側でこれに平行な
Ｘ’軸方向前方の測定路面９３Ｘに所定角度で向け、車
輪速のＹ成分Ｖ_Y 計測用の超音波センサ９２は、送信面
および受信面を、Ｙ軸方向外側の測定路面９３Ｙに所定
角度で向け、車輪のホイールまたはホイールと同等の運
動をする部分に、車輪の転がり方向の回転のみが拘束さ
れその他の方向では車輪の動きに同期するように設置さ
れている。

【０００５】また、信号処理装置９４が車体に搭載さ
れ、この信号処置装置９４内の送信回路９４ａを介して
各超音波センサ９１，９２の送信機９１ａ，９２ａに送
信信号Ｘ_t ，Ｙ_t がそれぞれ出力されることにより、各
送信機９１ａ，９２ａから前記各測定路面９３Ｘ，９３
Ｙに所定周波数ｆ_S の超音波が送信され、当該各測定路
面９３Ｘ，９３Ｙから反射した超音波を受信機９１ｂ，
９２ｂが受信する。この受信された超音波の受信信号Ｘ
_r ，Ｙ_r から、受信回路９４ｂで各受信超音波の周波数
ｆ₁ ，ｆ₂ が検出され、この周波数ｆ₁ ，ｆ₂ は、ドッ
プラ効果により各方向の速度に応じて送信周波数ｆ_S と
は異なるものとなり、これがドップラ周波数検出回路９
４ｃに入力され、各超音波センサ９１，９２におけるド
ップラ周波数ｆ_X ，ｆ_Y が算出されるようになってい
る。そして、スリップ角演算回路９４ｄにおいて、これ
らのドップラ周波数ｆ_X ，ｆ_Y に基づいて、それぞれ車
輪速のＸ成分Ｖ_X ，Ｙ成分Ｖ_Y を算出し、前記（１）式
からスリップ角αを算出している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにドップラ効果を利用して音波により速度を計測する
場合には、音速が車速の最高速度の６倍程度であるた
め、高速領域では計測誤差が大きくなるという問題点が
ある。また、音速は温度により変化するため、測定路面
およびその付近の温度により計測される車輪速が異なる
ことになるが、前記従来の装置では、離れた別々の測定
路面９３Ｘ，９３Ｙで計測された車輪速のＸ成分Ｖ_X ，
Ｙ成分Ｖ_Y に基づいてスリップ角を算出しているため、
音速の影響によるスリップ角の計測誤差が大きいという
問題点がある。

【０００７】ここで、車輪の進行方向における速度を
Ｖ、超音波の送信軸と測定路面とのなす角をθ_S 、音速
をＣ_S とすると、送信周波数ｆ_S と受信周波数ｆ_R との
差として算出されるドップラシフト周波数ｆ_d は、下記
の（２）式で表される。 ｆ_d ＝（２Ｖｆ_S cos θ_S ）／（ｃ_S −Ｖcos θ_S ） ……（２） この（２）式の変形により、車輪速Ｖはドップラシフト
周波数ｆ_d を用いて下記の（３）式で表される。

【０００８】 Ｖ＝ｆ_d Ｃ_S ／（２ｆ_S cos θ_S ＋ｆ_d cos θ_S ） ……（３） このように、ドップラシフト周波数ｆ_d から車輪速Ｖを
算出する場合には、音速ｃ_S が関わってくるため、前記
従来の装置のように、離れた別々の測定路面９３Ｘ，９
３Ｙで計測された車輪速のＸ成分Ｖ_X ，Ｙ成分Ｖ_Y によ
りスリップ角αを正確に算出すためには、各測定路面９
３Ｘ，９３Ｙと超音波センサ９１，９２との間での音速
を測定する必要がある。しかしながら、一般に音速を精
度良く測定することは困難である。

【０００９】また、送信機から送信された超音波を、路
面での反射の後に受信機が受信するまでの間、車両の走
行に伴って、当該受信機も、送信機による超音波送信時
の位置から移動している。そのため、受信機による受信
角度は、車両の走行に伴って設定から変動することにな
る。音速が車速に対して十分に速いと見なされる低速走
行時には、このような受信角度の移動を無視して、前述
のようにして検出されるスリップ角を当該車両の実際の
スリップ角としてもそれほど大きな誤差がないものとな
るが、車速が高くなると誤差も大きくなるため、車両の
走行に伴うセンサジオメトリの変動を考慮しないと、正
確なスリップ角が算出されないことになる。

【００１０】本件各発明は、このような従来技術の未解
決の問題点を解決することを課題とするものであり、ド
ップラ効果を利用したスリップ角計測装置において、車
両の走行と共に音波受信手段が移動することに伴い受信
角度が変動することを考慮に入れることにより、低速走
行時以外でも車両のスリップ角が正確に計測される装置
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係るドップラ効果を利用したスリップ角
計測装置は、車両の所定位置に設置され、当該車両が走
行する路面の所定点に送信軸を所定角度で向けて音波を
送信する音波送信手段と、当該車両の所定位置に設置さ
れ、前記音波送信手段により送信され前記所定点で反射
した音波を所定角度で受信する二つの音波受信手段と、
前記各音波受信手段により受信された音波のドップラ効
果に伴う送信時からの周波数変化量を検出するドップラ
シフト周波数検出手段と、前記ドップラシフト周波数検
出手段により検出された各音波受信手段での周波数変化
量に基づいて、当該車両の走行に伴う受信角度の変動を
無視したときに当該車両のスリップ角と見なされる疑似
スリップ角を算出する疑似スリップ角算出手段と、前記
所定点での車両の進行方向の速度を検出する車速検出手
段と、前記疑似スリップ角算出手段からの疑似スリップ
角算出値と前記車速検出手段からの車速検出値とに基づ
いて、当該車両の所定点でのスリップ角を算出するスリ
ップ角算出手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。

【００１２】請求項２に係るドップラ効果を利用したス
リップ角計測装置は、前記請求項１の装置において、前
記車速検出手段が、前記所定点で反射して音波受信手段
が所定角度で受信した音波のスペックル変動周波数を検
出し、当該スペックル変動周波数検出値から当該所定点
での車両の進行方向の速度を算出するものであることを
特徴とするものである。

【００１３】ここで、スペックル変動について説明す
る。不規則な凹凸のある路面に対して音波を照射する
と、その反射波には当該凹凸の移動に対応した不規則な
振幅変動が加わる。この振幅変動がスペックル変動であ
る。そして、この振幅変動の単位時間当たりの回数がス
ペックル変動周波数と称され、このスペックル変動周波
数は、音波の特性と照射幅および検波距離等により設定
される値と、実験的に求められる値とを比例係数とし
て、物体の対地移動速度に比例した値となる。なお、ス
ペックル変動周波数を用いた速度計測に関しては、日本
音響学会誌４６巻１号（１９９０）「粗面からのエコー
信号に現れるスペックル変動を利用した速度計測」に詳
述されている。

【００１４】

【作用】請求項１に係るスリップ角計測装置では、前記
音波送信手段から、送信軸を路面の所定点に向けて所定
角度で音波が送信されると、前記二つの音波受信手段
は、前記音波送信手段により送信され前記路面を中心に
反射した音波を、それぞれ所定角度で受信する。そのた
め、各音波受信手段により受信された音波は、ドップラ
効果に伴い送信時の周波数とは異なる周波数となり、そ
の周波数変化量（前述の「ドップラシフト周波数」）ｆ
_d1，ｆ_d2が、ドップラシフト周波数検出手段により検出
される。そして、疑似スリップ角算出手段において、例
えば、前記検出された各ドップラシフト周波数ｆ_d1，ｆ
_d2と、送信角度や受信角度などのセンサジオメトリに応
じた値とから、当該車両の走行に伴う受信角度の変動を
無視したときに当該車両のスリップ角と見なされる、疑
似スリップ角が算出される。

【００１５】ここで、前記疑似スリップ角算出手段で算
出される疑似スリップ角算出値の、前記所定点における
真のスリップ角に対するズレ量は、前記所定点での車両
の進行方向の速度に応じた値となるため、前記スリップ
角算出手段において、前記疑似スリップ角算出手段から
の疑似スリップ角算出値と前記車速検出手段からの車速
検出値とに基づいて、例えば、前記車速検出値に所定の
比例係数を乗じた値を前記ズレ分として算出し、当該ズ
レ分の算出値を前記疑似スリップ角算出値から減じるこ
とによって、当該車両の前記所定点における真のスリッ
プ角が算出される。

【００１６】また、請求項１に係るスリップ角計測装置
を構成する前記車速検出手段としては、前記ドップラシ
フト周波数検出手段により検出されるドップラシフト周
波数と、前記疑似スリップ角算出手段により算出される
疑似スリップ角算出値と、前記音波送信手段から送信さ
れる音波の送信周波数と、当該音波の送信角度および受
信角度と、音速とにより、前記所定点での車両の進行方
向の速度を算出するものが、特に別のセンサ等を設ける
必要がないという点で有利であるが、このような構成で
は、低速時においてはドップラ効果による周波数変化量
が微小であることから、車速の検出誤差が大きくなる。

【００１７】これに対して、請求項２に係るスリップ角
計測装置によれば、スペックル変動周波数はドップラシ
フト周波数よりも低速時における検出感度が高いため、
前記車速検出手段におけるスペックル変動周波数検出値
に基づいて検出された車速は検出精度の高いものとな
る。したがって、当該車速検出手段からの車速検出値に
基づいてスリップ角算出手段で算出されたスリップ角
は、前記ズレ分が精度良く補正されたものとなる。

【００１８】

【実施例】以下、前記各発明に係るスリップ角計測装置
の実施例について、図面に基づいて説明する。先ず、図
２〜６により、当該スリップ角計測装置の第一実施例を
構成する超音波センサ１について説明する。

【００１９】この超音波センサ１は、図２に示すよう
に、送信用の超音波振動子（音波送信手段）１１と、受
信用の超音波振動子（音波受信手段）１２，１３と、所
定の形状に形成されて各超音波振動子１１〜１３の振動
面が所定位置に固定される板状のマウント１４と、この
マウント１４と各超音波振動子１１〜１３とを保護する
ハウジング１５とからなる。

【００２０】前記マウント１４は、図３〜５に示すよう
に、所定長さの長板１６の長さ方向両端に、三角形の板
状の端部材１７，１８が所定角度で同じ向きに連続し、
且つ、長板１６と同じ形状の補助板１９が、長板１６に
対して幅方向の端面同士を重ねて所定角度で連続する形
状になっている。また、補助板１９の端部材１７，１８
側の面には、車両への取付時の基準となる基準面１９ａ
₁ を形成する基準板１９ａが固定してある。

【００２１】前記長板１６の長さ方向中心位置には、送
信用の超音波振動子１１の振動体が配置される取付穴１
６ａが開けてあり、端部材１７，１８のほぼ中心位置に
は、受信用の超音波振動子１２，１３の振動体が配置さ
れる取付穴１７ａ，１８ａが開けてある。そして、送信
用の超音波振動子１１の取付穴１６ａの中心線Ｏ₁ が、
この超音波センサ１の送信軸ａ_S に対応し、受信用の超
音波振動子１２，１３の各取付穴１７ａ，１８ａの各中
心線Ｏ₂ ，Ｏ₃ が、この超音波センサ１の二本の受信軸
ａ_r1，ａ_r2に対応するため、取付穴１６ａの中心線Ｏ₁
と取付穴１７ａ，１８ａの各中心線Ｏ₂ ，Ｏ₃ とのなす
角ωが、予め設定されたセンサジオメトリにおける送信
軸ａ_S と各受信軸ａ_r1，ａ_r2とのなす角に応じた値とな
るように、長板１６と端部材１７，１８とを連続させる
角度ωが設定されている。また、取付穴１６ａと取付穴
１７ａ，１８ａとの平面視における中心間距離Ｌ₆₇，Ｌ
₆₈は互いに等しくなっている。

【００２２】マウント１４の側面視において、前記各取
付穴１６ａ，１７ａ，１８ａの中心線Ｏ₁ ，Ｏ₂ ，Ｏ₃
は一致し、これらの中心線Ｏ₁ ，Ｏ₂ ，Ｏ₃ と、端部材
１７，１８および長板１６の連続する端面１４ａ（路面
と平行に設置される）とのなす角γが、予め設定された
センサジオメトリにおける送信軸ａ_S および各受信軸ａ
_r1，ａ_r2と路面とのなす角（θ_rS）になるように、補助
板１９と長板１６とを連続させる角度δが設定されてい
る。なお、補助板１９と基準板１９ａには、それぞれ対
応する位置に連通する取付穴１９ｂ，１９ｃが開けてあ
り、これらの取付穴１９ｂ，１９ｃにおいて、超音波セ
ンサ１全体が車両の所定位置に取り付けられる。

【００２３】前記基準板１９ａは、補助板１９よりも板
厚が薄く、幅と長さがやや小さい板材からなり、幅方向
の端面を補助板１９と長板１６とが連結される折れ線近
くに合わせて、補助板１９と平行に配置されている。こ
れにより生じた補助板１９と基準板１９ａとの段差１９
ｂを利用して、マウント１４がハウジング１５への取付
けられる。

【００２４】なお、マウント１４を構成する長板１６お
よび端部材１７，１８の内側面（ハウジング１５に取り
付けられた状態で表側面となる面）と、取付穴１６ａ，
１７ａ，１８ａと、基準板１９ａの基準面１９ａ₁ とに
ついては、高い面精度で加工し、各超音波振動子１１，
１２，１３の振動体を取付穴１６ａ，１７ａ，１８ａに
取り付けた時に、予め設定されたセンサジオメトリにお
ける送信軸ａ_S と各受信軸ａ_r1，ａ_r2とのなす角と、送
信軸ａ_S および各受信軸ａ_r1，ａ_r2と路面とのなす角
（θ_rS）とが精密に保持されるように、また、超音波セ
ンサ１の車両への取付時に、予め設定されたセンサジオ
メトリが精密に保持されるようにしてある。

【００２５】図６は、この超音波センサ１の車両への取
付状態を示す部分断面図である。この図から分かるよう
に、この実施例のスリップ角計測装置はタイヤのスリッ
プ角を計測するものであり、前述の超音波センサ１は、
車輪１１０の転がり方向の回転のみが拘束され、その他
の方向へは車輪１１０の動きと同期するように、取付部
材５を介して車両に取り付けられている。

【００２６】すなわち、超音波センサ１は直接的には、
取付部材５において車輪１１０の外側の車輪回転軸より
下側に配置された板状の取付部５５に、前記マウント１
４の基準板１９を重ね合わせて固定されている。この取
付部材５は、ホイールハブ１１１に取り付けられる円柱
状の車輪側部材５１と、この車輪側部材５１の外側に軸
受５２を介して配置され、車体１００に対して回転拘束
部材５３を介して取り付けられる車体側部材５４と、こ
の車体側部材５４と一体に形成された前記取付部５５と
で構成される。

【００２７】前記車輪側部材５１は、ホイールハブ１１
１とはぼ同じ直径の小径部５１ａに、これよりやや大き
な直径の大径部５１ｂが連続した形状をしており、ホイ
ールハブ１１１の取付穴に合わせて円柱の軸方向に平行
な貫通穴５１ｃが開けてある。また、大径部５１ｂの外
周には、軸受５２の内輪５２ａを嵌入する溝５１ｅが形
成されている。

【００２８】前記車体側部材５４は、円筒５４ａと当該
円筒５４ａの一端面を塞ぐ底板５４ｂとで構成され、円
筒５４ａの開口端側の内周には、軸受５２の外輪５２ｂ
を嵌入する溝５４ｃが形成されている。また、底板５４
には、超音波センサ１の基準板１９ａが重ね合わされ
る、当該底板５４より厚さの薄い板状の取付部５５が、
当該底板５４と外面を合わせて連続形成されており、こ
の取付部５５の外面は、前記基準板１９ａの基準面１９
ａ₁ と同等の厳密な面精度に形成されている。また、底
板５４の外面の取付部５５に対向する側には、前記回転
拘束部材５３の一端が連結されている。

【００２９】この回転拘束部材５３は、車体１００から
外側に水平に延設される棒状の第一水平部材５３ａと、
この第一水平部材５３ａに連結部材５３ｂを介して連結
される棒状の第二水平部材５３ｃと、この第二水平部材
５３ｃに連結部材５３ｄを介して鉛直下向きに連結され
る棒状の鉛直部材５３ｅと、この鉛直部材５３ｅの先端
の、前記車体側部材５４との連結部材５３ｆとで構成さ
れる。前記連結部材５３ｂは、前記第二水平部材５３ｃ
が、所定高さの水平面上で当該連結部材５３ｂ側端部の
一点を中心に回転することを許容するものであり、前記
連結部材５３ｄは、前記鉛直部材５３ｅが、前記第二水
平部材５３ｃの回転円の接線で形成される鉛直面上で、
当該連結部材５３ｄ側端部の一点を中心に回転すること
を許容するものである。

【００３０】そして、この取付部材５は、ホイールハブ
１１１に圧入してあるボルト５ａを車体側部材５１の貫
通穴５１ｃの小径部５１ａに入れ、このボルト５ａに大
径部５１ｂ側から入れたナット５１ｄを螺合させた後
に、軸受５２に車体側部材５４を圧入することにより、
車輪１１０に対して取り付けられる。また、この取付部
材５の車体側部材５４に対して、鉛直部材５３ｅ側が前
記連結部材５３ｆにより連結された回転拘束部材５３の
第一水平部材５３ａの先端を、取付金具５３ｇにより車
体１００に固定することにより、この取付部材５は車体
１００に対して取り付けられる。

【００３１】これにより、この取付部材５は、車輪１１
０の転がり方向への回転に伴って、車輪側部材５１のみ
が車輪１１０と一体に回転するが、車体側部材５４は前
記回転拘束部材５３により車輪１１０の転がり方向へは
回転しない。しかし、それ以外の、車輪１１０が向きを
変える挙動や、車体１００の前後方向の姿勢変動に対し
ては、前記回転拘束部材５３の作用で、車体側部材５４
は車輪側部材５３と一体となってこれを許容する動作を
する。

【００３２】このようにして、取付部材５が車体１００
および車輪１１０に取付られた結果下側に配置された取
付部５５の外面に対して、超音波センサ１の基準板１９
を重ね合わせて、取付部５５側からボルトにより締結す
ることにより、超音波センサ１が車輪１１０の外側の所
定位置（超音波センサ１と車輪１１０との間に測定路面
が確保される位置）に取り付けられる。

【００３３】次に、この超音波センサ１を作動させてス
リップ角を算出する信号処理装置２について、図７を用
いて説明する。なお、図７に示すように、この実施例の
スリップ角計測装置は、車体の重心点に設置されるヨー
レイトセンサ（回頭速度検出手段）３と、スリップ角計
測点付近の気温を検出する温度サンサ（車速検出手段）
４とを備えている。

【００３４】この信号処理装置２は、送信回路（音波送
信手段）２１、第一受信回路（音波受信手段）２２、第
二受信回路（音波受信手段）２３、第一ドップラシフト
周波数算出回路（ドップラシフト周波数検出手段）２
４、第二ドップラシフト周波数算出回路（ドップラシフ
ト周波数検出手段）２５、疑似スリップ角演算回路（疑
似スリップ角算出手段）２６、車輪速検出回路（車速検
出手段）２７、スリップ角演算回路（スリップ角算出手
段）２８、および補正回路２９で構成される。

【００３５】前記送信回路２１は、送信用の超音波振動
子１１に所定周波数ｆ_S の超音波を発振させるための電
圧信号ＣＳ_S を出力するとともに、前記第一および第二
ドップラシフト周波数算出回路２４，２５と車輪速検出
回路２７とに、送信周波数ｆ _S に相当する信号を出力す
るものである。そのために、例えば水晶発振子等を用い
た発振回路と電力増幅トランジスタとを備えている。

【００３６】前記第一・第二受信回路２２，２３は、受
信用の超音波振動子１２，１３が受信した超音波の電圧
信号ＣＳ_r1，ＣＳ_r2が入力されて、この電圧信号Ｃ
Ｓ_r1，ＣＳ_r2から超音波振動子１２，１３が受信した超
音波の周波数ｆ_r1，ｆ_r2を算出し、この周波数ｆ_r1，ｆ
_r2に相当する信号を前記第一・第二ドップラシフト周波
数算出回路２４，２５に出力するものである。そのため
に、増幅機能、フィルタリング機能、検波機能、整波機
能、およびカウンタ機能などを備えている。

【００３７】また、前記第一・第二ドップラシフト周波
数算出回路２４，２５は、前記第一・第二受信回路２
２，２３から入力された周波数ｆ_r1，ｆ_r2と前記送信回
路２１から入力された送信周波数ｆ_S とから、その偏差
（ｆ_r1−ｆ_S ），（ｆ_r2−ｆ_S）に相当するドップラシ
フト周波数ｆ_d1，ｆ_d2を算出して、この値に相当する信
号を前記疑似スリップ角演算回路２６と車輪速検出回路
２７とに出力するものであり、減算器で構成されてい
る。

【００３８】そして、前記疑似スリップ角演算回路２６
は、前記第一ドップラシフト周波数算出回路２４からの
ドップラシフト周波数ｆ_d1と、前記第二ドップラシフト
周波数算出回路２５からのドップラシフト周波数ｆ
_d2と、設定されたセンサジオメトリに応じた各種角度デ
ータとから、後段に詳述される算出式に基づいて測定路
面の一点Ｐにおける疑似スリップ角εを算出し、この値
に相当する信号を前記車輪速検出回路２７とスリップ角
演算回路２８とに出力するものである。そのために、乗
算器、除算器、加減算器、演算器、および記憶器等を備
えている。

【００３９】また、前記車輪速検出回路２７は、送信回
路２１からの送信周波数ｆ_S と、前記第一ドップラシフ
ト周波数算出回路２４からのドップラシフト周波数ｆ_d1
と、予め記憶された音速Ｃ_S と、予め記憶された後段に
詳述されるセンサジオメトリに応じた角度と、前記疑似
スリップ角演算回路２６からの疑似スリップ角εと、温
度センサ４からの温度検出値Ｔとを用い、後段に詳述さ
れる算出式に基づいて測定路面の一点Ｐにおける車輪速
（車輪の進行方向の速度）Ｖ_P を算出し、算出された車
輪速Ｖ_P に相当する信号を前記スリップ角演算回路２８
と補正回路２９とに出力するものである。そのために、
乗算器、除算器、加減算器、演算器、および記憶器等を
備えている。

【００４０】そして、前記スリップ角演算回路２８は、
前記疑似スリップ角演算回路２６からの疑似スリップ角
εと前記車輪速検出回路２７からの車輪速Ｖ_P とから、
後段に詳述される算出式に基づいて点Ｐにおける真のタ
イヤスリップ角α_P を算出し、この値に相当する信号を
前記補正回路２８に出力するものである。そのために、
乗算器、除算器、加減算器、演算器、および記憶器等を
備えている。

【００４１】さらに、前記補正回路２９は、前記スリッ
プ角演算回路２８からのスリップ角α_P と、前記車輪速
検出回路２７からの車輪速Ｖ_P と、ヨーレイトセンサ３
からのヨーレイト検出値φとを用い、後段に詳述される
算出式に基づいてタイヤ接地点でのスリップ角αを算出
することにより、測定点とタイヤ接地点とのずれ分に関
する補正を行うものであり、算出されたスリップ角αに
相当する信号を表示装置４に出力する。そのために、乗
算器、除算器、加減算器、演算器、および記憶器等を備
えている。

【００４２】つぎに、この第一実施例におけるタイヤス
リップ角計測に関する基本原理について説明する。図８
は、この実施例における超音波センサ１のセンサジオメ
トリを示す斜視図であり、図９（ａ）はその平面図であ
り、図９（ｂ）はその背面図である。図８から分かるよ
うに、この実施例では、車輪１１０の転がり方向に相当
するタイヤ中心線をＸ軸としたときに、このＸ軸に平行
で車輪１１０の外側に所定距離だけ離れたＸ_S 軸に沿っ
て、各超音波振動子１１〜１３の振動面の中心が配置さ
れるように、超音波センサ１を車両に対して取り付けて
ある。また、各超音波振動子１１〜１３の振動面の中心
は、Ｘ軸に平行でＸ軸とＸ_S 軸との間にあるＸ _P 軸（Ｘ
_S Ｘ_P 間距離：Ｌ_Y ）と、車輪１１０の回転軸線に相当
するＹ軸との交点の路面への投影点に相当する点Ｐに向
けてある。そして、この点Ｐにおける車輪の進行方向の
速度をＶ_P とする。

【００４３】したがって、送信用の超音波振動子１１か
ら送信された超音波はこの点Ｐを中心に反射して受信用
の超音波振動子１２，１３で受信される。ここで、超音
波振動子１２，１３の各受信軸ａ_r1，ａ_r2と超音波振動
子１１の送信軸ａ_S とのなす角度を、それぞれθ_d1，θ
_d2とし、これらの角度θ_d1，θ_d2の路面への投影角度を
それぞれθ_d1’，θ_d2’とする。また、送信軸ａ_S と路
面とのなす角度をθ_Sとし、各受信軸ａ_r1，ａ_r2と路面
とのなす角度をそれぞれθ_rS1 ，θ_rS2 とする。また、
超音波センサ１は、図９（ｂ）から分かるように、Ｙ軸
より下側の、路面からの高さがＬ_Z の所に設置されてい
る。

【００４４】ここで、車両の走行に伴って超音波センサ
１も一体に移動するため、超音波振動子１１から送信さ
れた超音波の周波数は、ドップラ効果により、点Ｐを中
心とした測定路面で反射する際に、センサジオメトリと
車輪速ベクトルＶ_P とに応じた分だけ送信周波数ｆ_S か
らシフトした値になる。さらに、超音波振動子１２，１
３により受信される超音波の周波数ｆ_r1，ｆ_r2は、ドッ
プラ効果により、センサジオメトリと車輪速ベクトルＶ
_P とに応じた分だけ、反射した超音波の周波数からさら
にシフトした値になる。

【００４５】また、図９（ａ）から分かるように、平面
視において、点Ｐにおける車輪の進行方向の車輪速ベク
トルＶ_P と、受信用の超音波振動子１２が検出する受信
軸方向の車輪速ベクトルＶ₁ とのなす角度をθ₁ とし、
受信用の超音波振動子１３が検出する受信軸方向の車輪
速ベクトルＶ₂ とのなす角度をθ₂ とすると、これらの
角度θ₁ ，θ₂ は、Ｘ_P 軸とベクトルＶ_P とのなす角に
相当する点Ｐでのタイヤスリップ角α_P と、各受信軸ａ
_r1，ａ_r2と送信軸ａ_S とのなす角度の路面への投影角度
θ_d1’，θ_d2’とで表される。

【００４６】そのため、超音波振動子１２，１３により
受信される超音波の周波数ｆ_r1，ｆ _r2の、送信周波数ｆ
_S との偏差（ｆ_r1−ｆ_S ），（ｆ_r2−ｆ_S ）に相当する
ドップラシフト周波数ｆ_d1，ｆ_d2は、これらの角度
α_P ，θ_d1’，θ_d2’と、各受信軸ａ_r1，ａ_r2と送信軸
ａ_S と路面とのなす角度θ_S ，θ_rS1 ，θ_rS2 と、音速
Ｃ _S と、車速ベクトルＶ_P とを用いて、下記の（４）式
および（５）式で示される。

【００４７】

【数１】

【００４８】

【数２】

【００４９】ここで、前記（４）式および（５）式の分
母が等しいため、両ドップラシフト周波数ｆ_d1，ｆ_d2の
比Ｒ_f ＝（ｆ_d2／ｆ_d1）を取ることにより、音速Ｃ_S を
含まない、ドップラシフト周波数ｆ_d1，ｆ_d2と点Ｐでの
タイヤスリップ角α_P との関係式が得られる。当該関係
式を下記の（６）式に示す。

【００５０】

【数３】

【００５１】この（６）式を変形すると下記の（７）式
が得られ、

【００５２】

【数４】

【００５３】この（７）式の両辺を sinα_P で割ると、
下記の（８）式が得られ、

【００５４】

【数５】

【００５５】この（８）式をスリップ角α_P の項につい
て整理すると、下記の（９）式および（１０）式を経
て、下記の（１１）式が得られ、

【００５６】

【数６】

【００５７】

【数７】

【００５８】

【数８】

【００５９】スリップ角α_P は下記の（１２）式で表さ
れる。

【００６０】

【数９】

【００６１】特に、この実施例のセンサジオメトリで
は、Ｌ_X1＝Ｌ_X2であるためθ_d1’＝θ _d2’且つθ_rS1 ＝
θ_rS2 となり、前記（１２）式は、θ_d1’＝θ_d2’＝θ
_d ’，θ_rS1 ＝θ_rS2 ＝θ_rSとして下記の（１３）式に
整理され、

【００６２】

【数１０】

【００６３】この（１３）式のＲ_f を（ｆ_d2／ｆ_d1）に
置き換えて、下記のようにセンサジオメトリに応じた比
例定数Ｋ₁ を定義すると、スリップ角α_P は下記の（１
４）式で表される。

【００６４】

【数１１】

【００６５】但し、Ｋ₁ ＝ sinθ_d ' ・ cosθ_rS／（ c
osθ_d ’・ cosθ_rS＋ cosθ_S ） このようにして算出されるスリップ角α_P は、送信用の
超音波振動子１１による超音波Ｓｓの送信時から、この
超音波Ｓｓが点Ｐで反射して受信用の超音波振動子１
２，１３で受信される受信時までの間に、車両が走行し
ているのにも関わらず、すべての超音波振動子１１〜１
３の点Ｐに対する角度が送信時から変動していないこと
を前提にしたものである。

【００６６】しかしながら、実際には、前記送信時と受
信時との間に、車両の走行に伴ってすべての超音波振動
子１１〜１３の点Ｐに対する角度は変動しており、送信
時とは異なるセンサジオメトリの受信時に検出されたド
ップラシフト周波数ｆ_d2，ｆ _d1を前記（１４）式に代入
して算出されるスリップ角は、正確には点Ｐにおけるタ
イヤスリップ角α_P とはならない。特に、車速が高い場
合には、センサジオメトリの設定値からのズレ量が大き
いため、前記（１４）式により算出されるスリップ角と
真の点Ｐにおけるタイヤスリップ角α_P との誤差が大き
くなる。

【００６７】このような車両の走行に伴うセンサジオメ
トリの変動について、図１０および１１を用いて以下に
説明する。図１０は、車両の走行に伴う受信用の超音波
振動子の移動経路と、当該超音波振動子で受信された超
音波の伝播経路とを示す鳥瞰図であり、図１１（ａ）は
その平面図、（ｂ）はその側面図である。これらの図か
ら分かるように、超音波の送信時に、それぞれ点Ｐ₁ お
よび点Ｐ ₂ にあった受信用超音波振動子１２，１３の振
動面の中心点は、点Ｐで反射して半球状に放射された超
音波を受信する時には、車両の走行に伴って例えば点Ｐ
₁’および点Ｐ₂ ’に移動している。ここで、前述のよ
うに、点Ｐを原点とする点Ｐ₁ の座標を（Ｌ_X ，Ｌ_Y ，
Ｌ_Z ）、点Ｐ₂ の座標は（−Ｌ_X ，Ｌ_Y ，Ｌ_Z ）とし、
点Ｐ₁ ’の座標を（Ｘ₁ ，Ｙ₁ ，Ｌ_Z ）、点Ｐ₂ ’の座
標を（Ｘ₂ ，Ｙ₂ ，Ｌ_Z ）とする。

【００６８】これにより、点Ｐで反射した超音波の超音
波振動子１２への伝播距離に相当するＰ−Ｐ₁ ’間の距
離｜ＰＰ₁ ’｜は、√（Ｘ₁ ² ＋Ｙ₁ ² ＋Ｌ_Z ² ）で表
され、さらに音速Ｃ_S と、超音波振動子１２が受信した
超音波の点Ｐでの反射時から当該受信時までの時間ｔ₁
との積で表されるため、下記の（１５）式が成立する。

【００６９】 ｜ＰＰ₁ ’｜＝√（Ｘ₁ ²＋Ｙ₁ ²＋Ｌ_Z ² ）＝Ｃ_S ・ｔ₁ ……（１５） また、同様にＰ−Ｐ₂ ’間の距離｜ＰＰ₂ ’｜に関して
は、超音波振動子１３が受信した超音波の点Ｐでの反射
時から当該受信時までの時間をｔ₂ とすると、下記の
（１６）式が成立する。 ｜ＰＰ₂ ’｜＝√（Ｘ₂ ²＋Ｙ₂ ²＋Ｌ_Z ² ）＝Ｃ_S ・ｔ₂ ……（１６） また、各超音波振動子１２，１３の振動面の中心点の移
動ベクトルＰ₁ Ｐ₁ ’，Ｐ₂ Ｐ₂ ’は、平面視において
は、点Ｐにおけるタイヤスリップ角α_P 分だけＸ_S 軸か
ら傾くが、側面視においてはＺ＝Ｌ_Z の基準線からほと
んど傾かない。これは、超音波センサ１の設置高さと路
面との距離が短いため、路面で反射した超音波が受信用
の超音波振動子１２，１３に到達するまでの時間が短い
とともに、通常、車両の上下方向への移動速度は車両の
走行速度に比べて小さいためである。したがって、点Ｐ
₁ ，Ｐ₂ の車両の走行に伴う移動に関しては、設置高さ
における水平面上での移動のみを考慮すればよい。

【００７０】これにより、Ｐ₁ −Ｐ₁ ’間の距離｜Ｐ₁
Ｐ₁ ’｜は、√（（Ｘ₁ −Ｌ_X ）²＋（Ｙ₁ −
Ｌ_Y ）² ）で表され、さらに点Ｐにおける車輪速Ｖ_P と
前記時間ｔ₁との積で表されるため、下記の（１７）式
が成立する。 ｜Ｐ₁ Ｐ₁ ’｜＝√（（Ｘ₁ −Ｌ_X ）² ＋（Ｙ₁ −Ｌ_Y ）² ）＝Ｖ_P ・ｔ₁ ……（１７） また、同様に、Ｐ₂ −Ｐ₂ ’間の距離｜Ｐ₂ Ｐ₂ ’｜に
関しては下記の（１８）式が成立する。

【００７１】 ｜Ｐ₂ Ｐ₂ ’｜＝√（（Ｘ₂ −Ｌ_X ）² ＋（Ｙ₂ −Ｌ_Y ）² ）＝Ｖ_P ・ｔ₂ ……（１８） 前記（１５）式〜（１８）式を用いて、点Ｐから反射し
た超音波が受信用の各超音波振動子１２，１３に到達す
るまでにかかる時間ｔ₁ ，ｔ₂ は、それぞれ下記の（１
９）式，（２０）式で表される。

【００７２】

【数１２】

【００７３】

【数１３】

【００７４】前記（１９）式，（２０）式から、前記受
信投影角θ_d1’，θ_d2’および受信仰角θ_rS1 ，θ_rS2
と、前記時間ｔ₁ ，ｔ₂ との関係を示す下記の（２１）
式〜（２４）式が導出される。

【００７５】

【数１４】

【００７６】

【数１５】

【００７７】

【数１６】

【００７８】

【数１７】

【００７９】すなわち、各ドップラシフト周波数算出手
段２４，２５で算出されたドップラシフト周波数ｆ_d1，
ｆ_d2は、受信時毎に異なる値として前記（２１）式〜
（２４）式で算出される、超音波の点Ｐでの反射から受
信までにかかる時間ｔ₁ ，ｔ₂に応じた前記受信投影角
θ_d1’，θ_d2’および受信仰角θ_rS1 ，θ_rS2 が、前記
（４）式，（５）式に代入されて算出される値に相当す
るものである。したがって、ｔ₁ ＝ｔ₂ ＝０として、前
記受信投影角θ_d1’，θ_d2’および受信仰角θ_{rS 1} ，θ
_rS2 が図８に示すように固定されていることを前提とす
る前記（１４）式は、正確には点Ｐにおけるタイヤスリ
ップ角α_P を算出できる式とはならない。すなわち、図
１１（ａ）に示すように、受信される超音波が点Ｐで反
射した時点ではθ_d10 ’であった超音波振動子１２側の
受信投影角は時間ｔ₁ 後にΔθ_d1’だけ大きくなり、θ
_d20 ’であった超音波振動子１３側の受信投影角は時間
ｔ₂後にΔθ_d2’だけ小さくなる。同様に、受信仰角θ
_rS1 ，θ_rS2 についても、図１１（ｂ）に示すように、
時間ｔ₁ ，ｔ₂ 後にΔθ_rS1 ，Δθ_rS2 だけ変動する。

【００８０】ここで、前記（２１）式〜（２４）式を用
いて算出された、これらの角度θ_d1’，θ_d2’，
θ_rS1 ，θ_rS2 の車輪速Ｖ_P との相関を図１２に、真の
点Ｐにおけるスリップ角α_P との相関を図１３に、音速
Ｃ_S との相関を図１４に、それぞれグラフで示す。これ
らの図から、角度θ_d1’，θ_d2’，θ_rS1 ，θ_rS2 は車
輪速Ｖ_P によって大きく変動し、真の点Ｐにおけるスリ
ップ角α_P によっても変動するが、音速Ｃ_S によっては
ほとんど変化しないことが分かる。したがって、センサ
ジオメトリの変動を無視した場合に前記（１４）式で算
出される、ズレ分を含んだ疑似タイヤスリップ角に対し
て、車輪速Ｖ_P と真の点Ｐにおけるスリップ角とに応じ
た補正を行えば、センサジオメトリの変動が考慮された
真の点Ｐにおけるスリップ角α_P を算出することが可能
になる。

【００８１】図１５は、前記疑似スリップ角をεとし、
この疑似スリップ角εと点Ｐにおける真のスリップ角α
_P との相関を、点Ｐにおける車輪速Ｖ_P をパラメータと
して示したグラフである。また、図１６は、点Ｐにおけ
る真のスリップ角α_P をパラメータとする、疑似スリッ
プ角εの真のスリップ角α_P からの偏差（ε−α_P ）と
点Ｐにおける車輪速Ｖ_P との相関を示すグラフである。

【００８２】図１５から図から分かるように、疑似スリ
ップ角εと真のスリップ角α_P とは車輪速Ｖ_P 毎に直線
関係になっており、各直線はほぼ平行になっているた
め、疑似スリップ角εと真のスリップ角α_P との関係は
下記の（２５）式で表される。 ε＝ｆ（Ｖ_P ）＋ａ・α_P ……（２５） （但し、ｆ（Ｖ_P ）はＶ_P を変数とする所定の関数、ａ
は所定の比例定数 ） また、図１６から分かるように、ズレ量ε_off に相当す
る前記偏差（ε−α_P ）は、真のスリップ角α_P 毎に車
輪速Ｖ_P と直線関係になっているため、ズレ量ε _off と
車輪速Ｖ_P との関係は下記の（２６）式で表される。

【００８３】 ε_off ＝ｂ・Ｖ_P ……（２６） （但し、ｂは所定の比例定数） この比例定数ｂは、設定されたセンサジオメトリに応じ
た値となり、真のスリップ角α_P 毎に変化するものであ
り、これを補正係数Ｈとすると、図１７のグラフに示す
ように、この補正係数Ｈは真のスリップ角α_P に応じて
二次曲線的に変化することが分かる。

【００８４】したがって、先ず、設定されたセンサジオ
メトリに応じたスリップ角が“０”のときの補正係数Ｈ
₀ を用いて、下記の（２７）式から、車輪速Ｖ_P 分の補
正量に相当するズレ量ε_off を算出し、 ε_off ＝Ｈ₀ ・Ｖ_P ……（２７） この算出されたズレ量ε_off を用いて、下記の（２８）
式から、車輪速Ｖ_P 分の補正がなされた真のスリップ角
α_P と見なされる仮定値α_r を算出し、 α_r ＝ε−ε_off ……（２８） この算出されたスリップ角仮定値α_r を用いて、下記の
（２９）式から、真のスリップ角α_P と車輪速Ｖ_P との
両方が加味された補正量に相当する真のズレ量ε _off ’
を算出することで、 ε_off ’＝（Ａ・α_r ² ＋Ｂ・α_r ＋Ｃ）Ｖ_P ……（２９） 下記の（３０）式を用いて、疑似スリップ角εから真の
スリップ角α_P を導出することができる。

【００８５】 α_P ＝ε−ε_off ’ ……（３０） そのため、この実施例では、前記疑似スリップ角演算回
路２６においては、前記（１４）式におけるα_P をεに
置き換えた下記の（１４’）式に従って疑似スリップ角
εを算出し、

【００８６】

【数１８】

【００８７】この疑似スリップ角εと車輪速Ｖ_P とか
ら、前記スリップ角演算回路２８において、前記（２
７）式から（３０）式を実行することにより、真の点Ｐ
におけるタイヤスリップ角α_P を算出する。したがっ
て、疑似スリップ角演算回路２６の記憶器には、設定さ
れた送信時のセンサジオメトリに応じて比例定数Ｋ₁ が
記憶されている。

【００８８】また、スリップ角演算回路２８の記憶器に
は、設定された送信時のセンサジオメトリに応じて補正
係数Ｈ（この実施例のセンサジオメトリではＨ＝０．
１）が記憶されている。一方、ここで使用する車輪速Ｖ
_P としては、前記（４）式，（５）式の変形により得ら
れる下記の（３１）式，（３２）式のいずれかにより、

【００８９】

【数１９】

【００９０】

【数２０】

【００９１】ドップラシフト周波数ｆ_d1またはｆ_d2、セ
ンサジオメトリに応じた角度θ_d1' ，θ_rS1 ，θ_S また
はθ_d2' ，θ_rS2 ，θ_S 、送信周波数ｆ_S 、疑似スリッ
プ角ε、および音速Ｃ_S を用いて算出することが考えら
れるが、前記角度θ_d1' ，θ_{rS 1} およびθ_d2' ，θ_rS2
は、前記（２１）式〜（２４）式で示すように、車輪速
Ｖ_P の関数となっているため求めることができない。そ
のため、この実施例では、角度θ_d1' とθ_rS1 （または
θ_d2' とθ_rS2 ）の組み合わせを、前記（３１）式，
（３２）式の分母の第一項における正弦と余弦との積が
一定となるようにする（具体的には、θ_d1' ＝５５°、
θ_rS1 ＝４０°）ことで、これらの角度を定数Ｋ_d ，Ｋ
_e とした下記の（３３）式から車輪速Ｖ_P を求める。こ
れにより、計算誤差を１％未満にすることができる。

【００９２】

【数２１】

【００９３】また、音速Ｃ_S は、前述のように、温度に
より大きく変化するものであるため、この実施例では、
音速Ｃ_S を温度Ｔの関数としておき、温度センサ４から
の温度検出値Ｔによって使用する音速Ｃ_S を算出する。
したがって、車輪速検出回路２７の記憶器には、センサ
ジオメトリに応じた角度θ_S と定数Ｋ_d ，Ｋ_e が記憶さ
れている。

【００９４】一方、前記スリップ角演算回路２８で算出
される点Ｐにおけるタイヤスリップ角α_P は、車体の回
頭速度が“０”である場合にはタイヤの接地点Ａでのス
リップ角（タイヤスリップ角として実際に必要な値）と
等しいが、実際の車両挙動においては車体の回頭速度を
考慮して、この点Ｐと接地点Ａとのずれ分の距離Ｅの補
正を行う必要がある。

【００９５】図１８（ａ）は、車両に対する超音波セン
サ１の配置を示す平面図であり、図１８（ｂ）は、後左
輪側を例にとって、点Ｐと点Ａとにおける速度ベクトル
の違いを示す概要図である。図１８（ａ），（ｂ）にお
いて、ＣＧは車体の重心点、ＣＬｖは車体の幅方向中心
線（以下「車体中心線」と称する。）、Ｘ軸は図８と同
様に、車輪の転がり方向に相当するタイヤ中心線、Ｘ_P
軸は図８と同様に、Ｘ軸に平行で点Ｐを通る線、Ｈは点
Ｐと点Ａとを通る直線（車体中心線ＣＬｖに垂直）の車
体中心線ＣＬｖとの交点、Ｃは重心ＧＣと点Ｈとの距
離、Ｄは点Ａと点Ｈとの距離、Ｅは点Ｐと点Ａとの距
離、Ｆは重心ＧＣと点Ａとの距離、点Ｇは重心ＧＣと点
Ｐとの距離である。

【００９６】図１８（ｂ）に示すように、車体中心線Ｃ
ＬｖとＸ軸とが平行である場合を考え、車体速ベクトル
をＶ_V 、車体の回頭速度（ヨーレイト）をφとすると、
タイヤ接地点である点Ａでの車輪速ベクトルＶ_A は、重
心ＧＣから点Ａに平行移動した車体速ベクトルＶ_V と、
回頭時に回頭半径の接線方向に生じる回頭速度ベクトル
（Ｆ・φ）との和となる。そして、この点Ａでの車輪速
ベクトルＶ_A とＸ軸とのなす角度が、タイヤ接地点であ
る点Ａでのタイヤスリップ角αとなり、この真のタイヤ
スリップ角αと、点Ｐでのタイヤスリップ角α_P との間
にずれ角εが存在することが分かる。

【００９７】ここで、車体スリップ角（車体中心線ＣＬ
ｖと車体速ベクトルＶ_V とのなす角度）をβとし、点Ａ
での車輪速ベクトルＶ_A を、Ｘ軸方向の成分とＸ軸に垂
直なＹ軸方向の成分とに分解すると、Ｘ成分Ｖ_AXは下記
の（３４）式で、Ｙ成分Ｖ_AYは下記の（３５）式で表さ
れる。 Ｖ_AX＝Ｖ_V ・ cosβ＋Ｄ・φ ‥‥‥（３４） Ｖ_AY＝Ｖ_V ・ sinβ−Ｃ・φ ‥‥‥（３５） また、点Ｐでの車輪速ベクトルＶ_P を、Ｘ軸方向の成分
とＸ軸に垂直なＹ軸方向の成分とに分解すると、Ｘ成分
Ｖ_PXは下記の（１９）式で、Ｙ成分Ｖ_PYは下記の（３
７）式で表される。

【００９８】 Ｖ_PX＝Ｖ_V ・ cosβ＋（Ｄ＋Ｅ）φ ‥‥‥（３６） Ｖ_PY＝Ｖ_V ・ sinβ−Ｃ・φ ‥‥‥（３７） これらの式から、各車輪速ベクトルのＸ成分Ｖ_AX，Ｖ_PX
の関係は下記の（３８）式で、Ｙ成分Ｖ_AY，Ｖ_PYの関係
は下記の（３９）式で表される。 Ｖ_AX＝Ｖ_PX−Ｅ・φ ‥‥‥（３８） Ｖ_AY＝Ｖ_PY ‥‥‥（３９） したがって、これらの式から、点Ａでの真のタイヤスリ
ップ角αは下記の（４０）式で表される。

【００９９】 α＝ tan^-1（Ｖ_AY／Ｖ_AX）＝ tan^-1（Ｖ_PY／（Ｖ_PX−Ｅ・φ）） ‥‥‥（４０） 一方、点Ｐでの車輪速ベクトルＶ_P のＸ成分Ｖ_PXは（Ｖ
_P cosα_P ）であり、Ｙ成分Ｖ_PYは（Ｖ_P sinα_P ）で
あるため、これらを前記（４０）式に代入して変形する
ことにより、真のタイヤスリップ角αの算出式として、
下記の（４１）式が得られる。

【０１００】

【数２２】

【０１０１】この（４１）式から分かるように、ヨーレ
イトφが“０”であればα＝α_P となり接地点Ａでのタ
イヤスリップ角αは点Ｐでのタイヤスリップ角α_P に等
しくなるが、φ≠０のときには、ヨーレイトφと距離Ｅ
と車輪速Ｖ_P とに応じて両者は異なる値となる。図１９
は、距離Ｅが０．２ｍ、車輪速Ｖ_P が１３．９ｍ／ｓで
あるときの、点Ｐでのタイヤスリップ角α_P を接地点Ａ
でのタイヤスリップ角αとした場合の計測誤差と、ヨー
レイトとの関係を示すグラフである。この図から分かる
ように、ヨーレイトに比例してスリップ角の計測誤差が
大きくなるため、この実施例のように、ヨーレイトセン
サ３によりヨーレイトφを直接検出して距離Ｅ分の補正
を行うことで、タイヤ接地点Ａとは異なる点Ｐで計測さ
れたスリップ角α_P からでも、タイヤ接地点Ａでのスリ
ップ角αを精度良く検出することができる。

【０１０２】したがって、車輪速検出回路２９の記憶器
には、タイヤ接地点Ａと点Ｐとの距離Ｅが記憶されてい
る。以上に述べた構成により、この実施例のスリップ角
計測装置では、例えばイグニッションＯＮと同時にタイ
ヤスリップ角の計測が開始されると、送信回路２１か
ら、送信用の超音波振動子１１に向けて電圧信号ＣＳ_S
が出力されるとともに、前記第一および第二ドップラシ
フト周波数算出回路２４，２５に向けて送信周波数ｆ_S
に相当する信号が出力される。これに伴い、送信用の超
音波振動子１１から、前述の（図８参照）センサジオメ
トリに応じた路面（点Ｐを中心とする路面）に向けて、
所定周波数ｆ_S の超音波が送信される。この送信された
超音波は前記路面で反射して受信用の各超音波振動子１
２，１３に受信される。そして、超音波振動子１２が受
信した超音波の電圧信号ＣＳ_r1が、第一受信回路２２に
入力され、超音波振動子１３が受信した超音波の電圧信
号ＣＳ_r2が、第二受信回路２３入力される。

【０１０３】これに伴い、各受信回路２２，２３におい
て、各超音波振動子１２，１３が受信した超音波の周波
数ｆ_r1，ｆ_r2が算出され、周波数ｆ_r1に相当する信号が
第一ドップラシフト周波数算出回路２４に、周波数ｆ_r2
に相当する信号が第二ドップラシフト周波数算出回路２
５に出力される。ここで、前述のように、ドップラ効果
により受信された超音波の周波数ｆ_r1，ｆ_r2は、送信周
波数ｆ_S とは異なるものとなっており、各ドップラシフ
ト周波数算出回路２４，２５において、その偏差（ｆ_r1
−ｆ_S ），（ｆ_r2−ｆ_S ）に相当するドップラシフト周
波数ｆ_d1，ｆ_d2が算出されて、これらの値が疑似スリッ
プ各演算回路２６に出力される。また、ドップラシフト
周波数ｆ_d1は車輪速検出回路２７にも出力される。

【０１０４】そして、疑似スリップ角演算回路２６にお
いて、前記第一ドップラシフト周波数算出回路２４から
のドップラシフト周波数ｆ_d1と、前記第二ドップラシフ
ト周波数算出回路２５からのドップラシフト周波数ｆ_d2
と、予め記憶された比例定数Ｋ₁ とから、前記（１
４’）式に基づいて疑似スリップ角εが算出されてこの
値がスリップ角演算回路２８に出力される。一方、車輪
速検出回路２７では、予め記憶された角度定数Ｋ_d ，Ｋ
εと、温度センサ４からの温度検出値Ｔにより算出され
た音速Ｃ_S と、第一ドップラシフト周波数算出回路２４
からのドップラシフト周波数ｆ_d1と、送信回路２１から
の送信周波数ｆ_S と、疑似スリップ角演算回路２６から
の疑似スリップ角εとから、前記（３３）式に基づいて
点Ｐにおける車輪速Ｖ_P が算出されて、この値がスリッ
プ角演算回路２８と補正回路２９にと出力される。

【０１０５】これに伴い、スリップ角演算回路２８にお
いて、前記疑似スリップ角演算回路２６からの疑似スリ
ップ角εと車輪速検出回路２７からの車輪速検出値Ｖ_P
とを用いて、前記（２７）式から（３０）式に基づく演
算処理が実行されることにより、点Ｐにおけるタイヤス
リップ角α_P が算出されて、この値が補正回路２９に出
力される。そして、補正回路２９においては、前記スリ
ップ角演算回路２８からのスリップ角α_P と、前記車輪
速検出回路２７からの車輪速Ｖ_P と、ヨーレイトセンサ
３からのヨーレイト検出値φとから、前記（４１）式に
基づいてタイヤ接地点でのスリップ角αが算出されて、
この値が、予め接続された図示されない表示装置等に出
力されて、当該表示装置に、例えば、タイヤスリップ角
αの現時点での計測値が表示される。

【０１０６】次に、超音波センサ１の受信利得の安定化
に関して説明する。前述の図８に示すように、この実施
例の超音波センサ１においては、点Ｐを中心とする測定
路面から反射される超音波の受信軸ａ_r1，ａ_r2が、受信
用超音波振動子１２，１３の振動面の中心に一致するよ
うに配置することで、車両の走行に伴う超音波センサ１
の移動を無視すれば、反射される超音波を最大利得で受
信できようにしてある。しかしながら、実際には、音速
に対して車両の走行速度は通常走行で１／１０程度であ
るため、車両の走行に伴う当該車両に搭載された超音波
センサ１の移動を無視できない。特に、超音波は感度の
指向性が高いため、超音波振動子１１から超音波が送信
された時点と、この超音波が路面で反射されて超音波振
動子１２，１３が受信する時点とで、受信用の超音波振
動子１２，１３の位置が変化することにより、超音波振
動子１２，１３の受信利得が低下することが避けられな
い。

【０１０７】具体的には、前出の図１１（ａ），（ｂ）
から分かるように、ある時点で位置Ｐ₁ ，Ｐ₂ に存在し
ていた受信用の超音波振動子１２，１３の振動面の中心
点Ｐ ₁ ，Ｐ₂ は、車両の走行に伴い、この時点で送信用
の超音波振動子１１から路面に向けて送信された超音波
が、点Ｐを中心に反射して各受信用の超音波振動子１
２，１３に到達した時点では、位置Ｐ₁ ’，Ｐ₂ ’まで
移動している。

【０１０８】ここで、受信用の超音波振動子１２，１３
がそれぞれ位置Ｐ₁ ，Ｐ₂ に存在している場合の、点Ｐ
を中心に反射された超音波の伝播経路（伝播される超音
波の中心線）をそれぞれＬ_r1，Ｌ_r2とし、受信用の超音
波振動子１２，１３がそれぞれ位置Ｐ₁ ’，Ｐ₂ ’に存
在している場合の、点Ｐを中心に反射された超音波の伝
播経路をそれぞれＬ_r1’，Ｌ_r2’とすると、伝播経路Ｌ
_r1とＬ_r1’とがなすズレ角（平面視ではΔθ_d1’、側面
視ではΔθ_rS1 ’）および伝播経路Ｌ_r2とＬ_r2’とがな
すズレ角（平面視ではΔθ_d2’、側面視ではΔ
θ_rS2 ’）分だけ、超音波の受信軸ａ_r1，ａ_r2が受信用
超音波振動子１２，１３の振動面の中心からずれること
になる。

【０１０９】また、前述のように、超音波センサ１の車
両の走行に伴う移動に関しては、設置高さにおける水平
面上での移動のみを考慮すればよいため、この実施例で
は、受信用の超音波振動子１２，１３として、想定され
る最大車速に応じた前記ズレ角Δθ_d1’，Δθ_rS1 ’，
Δθ_d2’の最大値を有効指向半角とするものを選定する
ことにより、当該車両が前記最大車速で走行した場合に
も、路面から反射した超音波を高い利得で受信できるよ
うにしている。また、所定の超音波振動子に対してその
振動板を加工したり、音響レンズを取り付けたりするこ
とにより、受信利得の安定化を行うこともできる。

【０１１０】このように、前記第一実施例のスリップ角
計測装置によれば、車両の移動に伴って受信時のセンサ
ジオメトリが設定されたものと異なることを考慮し、受
信時に検出されたドップラシフト周波数ｆ_d2，ｆ_d1を用
いて、一先ずセンサジオメトリの変動を無視した疑似ス
リップ角εを算出してから、車輪速検出値Ｖ_P に応じて
センサジオメトリの変動分を補正することにより、複雑
な角度補正演算を行うことなく点Ｐにおける真のタイヤ
スリップ角α_P を計測することができる。したがって、
車速が高い場合であっても、所定点におけるタイヤスリ
ップ角を正確に計測することができる。

【０１１１】また、この実施例では、各超音波振動子１
１〜１３の振動面中心の配置に相当するセンサジオメト
リを、図８に示すように、計測点である点Ｐと送信用の
超音波振動子１１の振動面の中心点とを含む鉛直面の両
側に、受信用の超音波振動子１２，１３を配置し、送信
軸ａ_S および受信軸ａ_r1，ａ_r2を点Ｐに向けたものとし
てあるため、疑似スリップ角εの算出式が音速の項を含
まないものとなり、図２１に示すような、別の路面で計
測された点Ｐにおける車輪速のＸ成分Ｖ_X とＹ成分Ｖ_Y
とによりスリップ角を算出する従来の装置と比べて、精
度良くタイヤスリップ角α_P を計測することができる。

【０１１２】図２０は、前記各発明に係るスリップ角計
測装置の第二実施例の概略構成を示すブロック図であ
り、この装置におけるセンサジオメトリは前出の図８に
示す第一実施例と同様である。この図から分かるよう
に、この実施例の装置は、送信用の超音波振動子（音波
送信手段）１１および受信用の二つの超音波振動子（音
波受信手段）１２，１３を備えた、前記第一実施例と同
様の超音波センサ１と、この超音波センサ１を作動させ
てスリップ角を算出するための信号処理装置６と、車体
の重心点に設置されるヨーレイトセンサ３とで構成され
ている。

【０１１３】なお、この第二実施例でも、前記第一実施
例と同様に、受信用の超音波振動子１２，１３として、
想定される最大車速に応じた前記ズレ角Δθ_d1’，Δθ
_rS1’，Δθ_d2’の最大値を有効指向半角とするものを
選定することにより、当該車両が前記最大車速で走行し
た場合にも、路面から反射した超音波を高い利得で受信
できるようにしている。

【０１１４】一方、前記信号処理装置６は、図２０から
分かるように、送信回路（音波送信手段）６１、第一受
信回路（音波受信手段）６２ａ、第一受信周波数検出回
路（ドップラシフト周波数検出手段）６２ｂ、第二受信
回路（音波受信手段）６３ａ、第二受信周波数検出回路
（ドップラシフト周波数検出手段）６３ｂ、第一ドップ
ラシフト周波数算出回路（ドップラシフト周波数検出手
段）６４、第二ドップラシフト周波数算出回路（ドップ
ラシフト周波数検出手段）６５、疑似スリップ角演算回
路（疑似スリップ角算出手段）６６、スペックル変動周
波数検出回路（車速検出手段）６７ａ、車輪速検出回路
（車速検出手段）６７ｂ、スリップ角演算回路（スリッ
プ角算出手段）６８、および補正回路６９で構成され
る。

【０１１５】前記送信回路６１は、送信用の超音波振動
子１１に、所定周波数ｆ_S の超音波を発振させるための
電圧信号ＣＳ_S を出力するとともに、前記第一および第
二ドップラシフト周波数算出回路６４，６５に送信周波
数ｆ_S に相当する信号を出力するものであり、前記第一
実施例の送信回路２１と同様に構成される。前記第一受
信回路６２ａは、受信用の超音波振動子１２が受信した
超音波の電圧信号ＣＳ_r1が入力され、この電圧信号ＣＳ
_r1を増幅して雑音部分を除去して得られた電圧信号ＣＳ
_r1’を、前記第一受信周波数検出回路６２ｂとスペック
ル変動周波数検出回路６７ａとに出力するものであり、
増幅機能とフィルタリング機能とを備えている。

【０１１６】前記第二受信回路６３ａは、受信用の超音
波振動子１３が受信した超音波の電圧信号ＣＳ_r2が入力
され、この電圧信号ＣＳ_r2を増幅して雑音部分を除去し
て得られた電圧信号ＣＳ_r2’を、前記第二受信周波数検
出回路６３ｂに出力するものであり、増幅機能とフィル
タリング機能とを備えている。前記第一・第二受信周波
数検出回路６２ｂ，６３ｂは、前記電圧信号ＣＳ_r1’，
ＣＳ_r2’が入力され、この電圧信号ＣＳ_r1’，ＣＳ_r2’
から、当該超音波振動子１２，１３が受信した超音波の
周波数ｆ_r1，ｆ_r2を算出し、この周波数ｆ_r1，ｆ_r2に相
当する信号を前記第一・第二ドップラシフト周波数算出
回路６４，６５に出力するものであり、ヘテロダイン検
波機能、整波機能、およびカウンタ機能等を備えてい
る。

【０１１７】前記第一・第二ドップラシフト周波数算出
回路６４，６５は、前記第一受信周波数検出回路６２
ｂ，６３ｂから入力された周波数ｆ_r1，ｆ_r2と前記送信
回路６１から入力された送信周波数ｆ_S とから、その偏
差（ｆ_r1−ｆ_S ），（ｆ_r2−ｆ _S ）に相当するドップラ
シフト周波数ｆ_d1，ｆ_d2を算出して、この値に相当する
信号を、前記疑似スリップ角演算回路６６に出力するも
のであり、前記第一実施例の第一・第二ドップラシフト
周波数算出回路２４，２５と同様に構成されている。

【０１１８】前記スペックル変動周波数検出回路６７ａ
は、超音波振動子１２で受信され、第一受信回路６２ａ
で増幅およびフィルタリングされて得られた超音波の電
圧信号ＣＳ_r1’から、スペックル変動周波数ｆ_SPを検出
して、このスペックル変動周波数ｆ_SPに相当する信号を
車輪速算出回路６７ｂに出力するものであり、エンベロ
ープ検波機能、整波機能、およびカウンタ機能等を備え
ている。

【０１１９】ここで、スペックル変動周波数ｆ_SPと前記
車輪速Ｖ_P との間には下記の（４２）式で示す相関があ
る。

【０１２０】

【数２３】

【０１２１】（式中、Ｎ：実験により求められる定数 Ｗ：送信された超音波の照射ビームの幅 λ：送信された超音波の波長 Ｌ_Z ：送信点からの対地距離 ） したがって、前記車輪速算出回路６７ｂでは、スペック
ル変動周波数検出回路６７ａで検出されたスペックル変
動周波数ｆ_SPを用いて、下記の（４３）式から車輪速Ｖ
_P を算出する。

【０１２２】

【数２４】

【０１２３】そのために、前記車輪速算出回路６７ｂ
は、前記（４３）式に基づく演算処理が実行可能なよう
に構成・接続された、記憶器、乗算器、除算器、加減算
器、演算器を備えている。なお、前記疑似スリップ角演
算回路６６、スリップ角演算回路６８、および補正回路
６９は、それぞれ、前記第一実施例の疑似スリップ角演
算回路２６、スリップ角演算回路２８、および補正回路
６９と基本的には同様のものである。

【０１２４】以上に述べた構成により、この実施例のス
リップ角計測装置では、例えばイグニッションＯＮと同
時にタイヤスリップ角の計測が開始されると、送信回路
２１から、送信用の超音波振動子１１に向けて電圧信号
ＣＳ_S が出力されるとともに、前記第一および第二ドッ
プラシフト周波数算出回路６４，６５に向けて送信周波
数ｆ_S に相当する信号が出力される。これに伴い、送信
用の超音波振動子１１から、前述の（図８参照）センサ
ジオメトリに応じた路面（点Ｐを中心とする路面）に向
けて、所定周波数ｆ_S の超音波が送信される。この送信
された超音波は前記路面で反射して受信用の各超音波振
動子１２，１３に受信される。そして、超音波振動子１
２が受信した超音波の電圧信号ＣＳ_r1が、第一受信回路
６２に入力され、超音波振動子１３が受信した超音波の
電圧信号ＣＳ_r2が、第二受信回路６３に入力される。

【０１２５】これに伴い、各受信回路６２ａ，６３ａを
介して各受信周波数検出回路６２ｂ，６３ｂにおいて、
各超音波振動子１２，１３が受信した超音波の周波数ｆ
_r1，ｆ_r2が算出され、周波数ｆ_r1に相当する信号が第一
ドップラシフト周波数算出回路６４に、周波数ｆ_r2に相
当する信号が第二ドップラシフト周波数算出回路６５に
出力される。ここで、前述のように、ドップラ効果によ
り受信された超音波の周波数ｆ_r1，ｆ_r2は、送信周波数
ｆ_S とは異なるものとなっており、各ドップラシフト周
波数算出回路６４，６５において、その偏差（ｆ_r1−ｆ
_S ），（ｆ_r2−ｆ_S ）に相当するドップラシフト周波数
ｆ_d1，ｆ_d2が算出されて、これらの値が疑似スリップ各
演算回路６６に出力される。

【０１２６】そして、疑似スリップ角演算回路６６にお
いて、前記第一ドップラシフト周波数算出回路６４から
のドップラシフト周波数ｆ_d1と、前記第二ドップラシフ
ト周波数算出回路６５からのドップラシフト周波数ｆ_d2
と、予め記憶された比例定数Ｋ₁ とから、前記（１
４’）式に基づいて疑似スリップ角εが算出されてこの
値がスリップ角演算回路６８に出力される。

【０１２７】一方、スペックル変動周波数検出回路６７
ａでは、第一受信回路６２ａからの電圧信号ＣＳ_r1’か
らスペックル変動周波数ｆ_SPが検出されて、この値に相
当する信号が車輪速検出回路６７に入力され、車輪速検
出回路６７では、予め記憶された前記定数Ｎ、照射ビー
ム幅Ｗ、波長λ、対地距離Ｌ_Z と、前記スペックル変動
周波数検出回路６７ａから検出されたスペックル変動周
波数ｆ_SPとを用いて、前記（４３）式に従って、点Ｐに
おける車輪速Ｖ_P が算出されて、この値がスリップ角演
算回路６８と補正回路６９にと出力される。

【０１２８】これに伴い、スリップ角演算回路６８にお
いて、前記疑似スリップ角演算回路６６からの疑似スリ
ップ角εと車輪速検出回路６７からの車輪速検出値Ｖ_P
とを用いて、前記（２７）式から（３０）式に基づく演
算処理が実行されることにより、点Ｐにおけるタイヤス
リップ角α_P が算出されて、この値が補正回路６９に出
力される。そして、補正回路６９においては、前記スリ
ップ角演算回路６８からのスリップ角α_P と、前記車輪
速検出回路６７からの車輪速Ｖ_P と、ヨーレイトセンサ
３からのヨーレイト検出値φとから、前記（４１）式に
基づいてタイヤ接地点でのスリップ角αが算出されて、
この値が、予め接続された図示されない表示装置等に出
力されて、当該表示装置に、例えば、タイヤスリップ角
αの現時点での計測値が表示される。

【０１２９】このように、前記第二実施例のスリップ角
計測装置によれば、車両の移動に伴って受信時のセンサ
ジオメトリが設定されたものと異なることを考慮し、受
信時に検出されたドップラシフト周波数ｆ_d2，ｆ_d1を用
いて、一先ずセンサジオメトリの変動を無視した疑似ス
リップ角εを算出してから、車輪速検出値Ｖ_P に応じて
センサジオメトリの変動分を補正することにより、複雑
な角度補正演算を行うことなく点Ｐにおける真のタイヤ
スリップ角α_P を計測することができる。したがって、
車速が高い場合であっても、所定点におけるタイヤスリ
ップ角を正確に計測することができる。

【０１３０】また、この実施例では、各超音波振動子１
１〜１３の振動面中心の配置に相当するセンサジオメト
リを、図８に示すように、計測点である点Ｐと送信用の
超音波振動子１１の振動面の中心点とを含む鉛直面の両
側に、受信用の超音波振動子１２，１３を配置し、送信
軸ａ_S および受信軸ａ_r1，ａ_r2を点Ｐに向けたものとし
てあるため、疑似スリップ角εの算出式が音速の項を含
まないものとなり、図２１に示すような、別の路面で計
測された点Ｐにおける車輪速のＸ成分Ｖ_X とＹ成分Ｖ_Y
とによりスリップ角を算出する従来の装置と比べて、精
度良くタイヤスリップ角α_P を計測することができる。

【０１３１】さらに、センサジオメトリ変動分の補正に
使用する車輪速検出値Ｖ_P が、スペックル変動周波数か
ら算出されるものであって、このスペックル変動周波数
はドップラシフト周波数よりも低速時における検出感度
が高いため、車速が低い場合でも車輪速検出の精度が高
く、センサジオメトリ変動分の補正を効果的に行うこと
ができる。したがって、このような車輪速検出値Ｖ_P に
基づいてスリップ角演算回路で算出されたタイヤスリッ
プ角α_P は、センサジオメトリの変動に応じたズレ分が
精度良く補正されたものとなるため、この第二実施例の
装置は前記第一実施例のものよりもタイヤスリップ角の
計測精度が高くなる。

【０１３２】以上のことから分かるように、この実施例
のスリップ角計測装置は、請求項１〜２に係る発明の実
施例に相当するものであり、送信用の超音波振動子１１
と送信回路６１とが音波送信手段に相当し、受信用の超
音波振動子１２，１３と第一受信回路６２ａと第二受信
回路６３ａとが音波受信手段に相当し、第一受信周波数
検出回路６２ｂ、第二周波数検出受信回路６３ｂ、第一
ドップラシフト周波数算出回路６４、および第二ドップ
ラシフト周波数算出回路６５がドップラシフト周波数検
出手段に相当し、疑似スリップ角演算回路６６が疑似ス
リップ角算出手段に相当し、スペックル変動周波数検出
回路６７ａと車輪速検出回路６７ｂとが車速検出手段に
相当し、スリップ角演算回路２８がスリップ角算出手段
に相当する。

【０１３３】なお、前記第一および第二実施例のスリッ
プ角計測装置は、タイヤスリップ角を計測するものであ
り、計測対象となる各車輪の近くの路面に超音波を送信
するために、例えば前記図７のようにして、超音波セン
サ１を、取付部材５を介して車輪１１０と車体１００と
の間に取り付けているが、同様の超音波センサ１を車体
１００の重心点ＣＧ近くに取り付けて、当該重心点ＣＧ
の真下を測定路面の中心点Ｐとすることにより、車体重
心点のスリップ角を計測することができる。この場合に
は、重心点ＣＧの真下を測定路面の中心とすることがで
きるため、前記第一および第二実施例のように、信号処
理装置２，６に補正回路２９，６９を設ける必要がな
い。

【０１３４】また、前記第一実施例では車輪速検出回路
２７を信号処理装置２内に備え、第一ドップラシフト周
波数算出回路２４で算出されたｆ_d1に基づいて車輪速Ｖ
_P を検出しており、前記第二実施例では車輪速検出手段
としてスペックル変動周波数検出回路６７ａと車輪速算
出回路６７ｂとを信号処理装置２内に備え、スペックル
変動周波数検出回路６７ａで算出されたｆ_SPに基づいて
車輪速Ｖ_P を検出しているが、車輪速検出手段として別
のセンサ等を備えていてもよい。

【０１３５】また、前記各実施例では、各超音波振動子
１１〜１３の振動面中心の配置に相当するセンサジオメ
トリを、図８に示すように、計測点である点Ｐと送信用
の超音波振動子１１の振動面の中心点とを含む鉛直面の
両側に、受信用の超音波振動子１２，１３を配置し、送
信軸ａ_S および受信軸ａ_r1，ａ_r2を点Ｐに向けたものと
してあるが、請求項１および２に係るスリップ角計測装
置は、図２１に示すような、別の路面で計測された点Ｐ
における車輪速のＸ成分Ｖ_X とＹ成分Ｖ_Y とによりスリ
ップ角を算出する装置をも含むものである。この場合に
は、受信時に検出されたドップラシフト周波数ｆ_dX，ｆ
_dYを用いて、例えば、前出の（３）式により車輪速の各
成分Ｖ_X ，Ｖ_Y を算出し、これらの値に基づいて、前出
の（１）式のαを疑似スリップ角εとした算出式により
一先ず疑似スリップ角εを算出し、この値を例えば前記
スペックル変動周波数に基づく車輪速検出値によって補
正することにより、真のスリップ角αを算出する構成が
考えられる。

【０１３６】また、前記各実施例においては、信号処理
装置２，６をハードウエアによる回路構成としたが、超
音波の送受信以外の、ドップラシフト周波数の算出から
点Ａでのタイヤスリップ角αの算出までの部分は、マイ
クロコンピュータにより構成することもできる。また、
前記各実施例では、音波として超音波を使用する場合に
ついてのみ説明したが、本件各発明のスリップ角計測装
置で使用可能な音波は超音波に限定されないことは言う
までもない。

【０１３７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１および２
に係るスリップ角計測装置によれば、車両と共に音波受
信手段が移動することに伴って受信角度が設定から変動
することを考慮し、前記変動を無視した場合に当該車両
のスリップ角と見なされる疑似スリップ角を算出して、
この疑似スリップ角を車速検出値に基づいて補正するこ
とにより真のスリップ角を算出する構成としたため、複
雑な角度補正演算を行うことなく真のタイヤスリップ角
を正確に計測することができる。

【０１３８】特に、請求項２に係るスリップ角計測装置
によれば、車速検出手段がスペックル変動周波数検出値
から車速を検出するものとしたことで、車速検出手段と
して特別なセンサ等を設ける必要がなく、且つ精度良く
車速が検出されるため、当該スリップ角計測装置の構成
を大がかりにしないで計測精度を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスリップ角計測装置の基本構成図であ
る。

【図２】第一実施例のスリップ角計測装置を構成する超
音波センサを示す斜視図である。

【図３】図２の超音波センサを構成するマウントを示す
斜視図である。

【図４】図３のマウントの補助板を取り除いた部分を示
す横断面図である。

【図５】図３のマウントの両端部材を取り除いた部分を
示す縦断面図である。

【図６】図２の超音波センサの車両への取付状態を示す
部分断面図である。

【図７】第一実施例のスリップ角計測装置の概略構成を
示すブロック図である。

【図８】第一実施例における超音波の送信および受信の
センサジオメトリを示す斜視図である。

【図９】第一実施例における超音波の送信および受信の
センサジオメトリを示す（ａ）平面図と（ｂ）背面図で
ある。

【図１０】車両の走行に伴う受信用の超音波振動子の移
動経路と、当該超音波振動子で受信された超音波の伝播
経路とを示す鳥瞰図である。

【図１１】車両の走行に伴う受信用の超音波振動子の移
動経路と、当該超音波振動子で受信された超音波の伝播
経路とを示す図であって、（ａ）は平面図であり、
（ｂ）は側面図である。

【図１２】車両の走行に伴うセンサジオメトリの変動に
関して、受信投影角θ_d1’，θ_d2’および受信仰角θ
_rS1 ，θ_rS2 の、車輪速Ｖ_P との相関を示すグラフであ
る。

【図１３】車両の走行に伴うセンサジオメトリの変動に
関して、受信投影角θ_d1’，θ_d2’および受信仰角θ
_rS1 ，θ_rS2 の、点Ｐにおける真のスリップ角α_P との
相関を示すグラフである。

【図１４】車両の走行に伴うセンサジオメトリの変動に
関して、受信投影角θ_d1’，θ_d2’および受信仰角θ
_rS1 ，θ_rS2 の、音速Ｃ_S との相関を示すグラフであ
る。

【図１５】疑似スリップ角εと点Ｐにおける真のスリッ
プ角α_P との相関を、点Ｐにおける車輪速Ｖ_P をパラメ
ータとして示したグラフである。

【図１６】点Ｐにおける真のスリップ角α_P をパラメー
タとする、疑似スリップ角εの点Ｐにおける真のスリッ
プ角α_P からのズレ量ε_off と点Ｐにおける車輪速Ｖ_P
との相関を示すグラフである。

【図１７】点Ｐにおける車輪速Ｖ_P をパラメータとす
る、補正係数Ｈと点Ｐにおける真のスリップ角α_P との
相関を示すグラフである。

【図１８】（ａ）は、車両に対する超音波センサの配置
を示す平面図であり、（ｂ）は、後左輪側を例にとっ
て、点Ｐと点Ａとにおける速度ベクトルの違いを示す概
要図である。

【図１９】タイヤスリップ角の測定点がタイヤ接地点と
異なることにより生じる計測誤差と、ヨーレイトとの関
係の一例を示すグラフである。

【図２０】第二実施例のスリップ角計測装置の概略構成
を示すブロック図である。

【図２１】スリップ角計測装置の従来例を示す概略構成
図である。

【符号の説明】

１ 超音波センサ ４ 温度センサ（車速検出手段） １１ 送信用の超音波振動子（音波送信手段） １２，１３受信用の超音波振動子（音波受信手段） ２１，６１送信回路（音波送信手段） ２２ 第一受信回路（音波受信手段） ２３ 第二受信回路（音波受信手段） ２４，６４第一ドップラシフト周波数算出回路（ドップ
ラシフト周波数検出手段） ２５，６５第二ドップラシフト周波数算出回路（ドップ
ラシフト周波数検出手段） ２６，６６疑似スリップ角演算回路（疑似スリップ角算
出手段） ２７ 車輪速検出回路（車速検出手段） ６７ａ スペックル変動周波数検出回路（車速検出手
段） ６７ｂ 車輪速算出回路（車速検出手段） ２８，６８スリップ角演算回路（スリップ角算出手段） ６２ａ 第一受信回路（音波受信手段） ６３ａ 第二受信回路（音波受信手段） ６２ｂ 第一受信周波数検出回路（ドップラシフト周波
数検出手段） ６３ｂ 第二受信周波数検出回路（ドップラシフト周波
数検出手段） １００ 車体 １１０ 車輪

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の所定位置に設置され、当該車両が
   走行する路面の所定点に送信軸を所定角度で向けて音波
   を送信する音波送信手段と、当該車両の所定位置に設置
   され、前記音波送信手段により送信され前記所定点で反
   射した音波を所定角度で受信する二つの音波受信手段
   と、前記各音波受信手段により受信された音波のドップ
   ラ効果に伴う送信時からの周波数変化量を検出するドッ
   プラシフト周波数検出手段と、前記ドップラシフト周波
   数検出手段により検出された各音波受信手段での周波数
   変化量に基づいて、当該車両の走行に伴う受信角度の変
   動を無視したときに当該車両のスリップ角と見なされる
   疑似スリップ角を算出する疑似スリップ角算出手段と、
   前記所定点での車両の進行方向の速度を検出する車速検
   出手段と、前記疑似スリップ角算出手段からの疑似スリ
   ップ角算出値と前記車速検出手段からの車速検出値とに
   基づいて、当該車両の所定点でのスリップ角を算出する
   スリップ角算出手段とを備えたことを特徴とするドップ
   ラ効果を利用したスリップ角計測装置。
2. 【請求項２】 前記車速検出手段は、前記所定点で反射
   して音波受信手段が所定角度で受信した音波のスペック
   ル変動周波数を検出し、当該スペックル変動周波数検出
   値から当該所定点での車両の進行方向の速度を算出する
   ものであることを特徴とする請求項１記載のドップラ効
   果を利用したスリップ角計測装置。