JPH09188238A - ぬれた車道上で車両タイヤの浮上を早期に検出する方法 - Google Patents
ぬれた車道上で車両タイヤの浮上を早期に検出する方法Info
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- JPH09188238A JPH09188238A JP8351731A JP35173196A JPH09188238A JP H09188238 A JPH09188238 A JP H09188238A JP 8351731 A JP8351731 A JP 8351731A JP 35173196 A JP35173196 A JP 35173196A JP H09188238 A JPH09188238 A JP H09188238A
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- Valves And Accessory Devices For Braking Systems (AREA)
- Regulating Braking Force (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 できるだけ僅かな費用で車両タイヤの浮上に
よる走行状態不安定性の確実な評価を可能にする、ぬれ
た車道上で車両タイヤの浮上を早期に検出する方法を提
示する。 【構成】 タイヤを持つ車輪の回転数を回転数センサに
より検出し、車輪回転数の振動数スペクトルを評価す
る。本発明により２０Ｈｚ以上の振動数範囲でタイヤの
回転振動の固有共振挙動を継続的に評価し、固有回転振
動数の離調からタイヤの浮上を推論する。
よる走行状態不安定性の確実な評価を可能にする、ぬれ
た車道上で車両タイヤの浮上を早期に検出する方法を提
示する。 【構成】 タイヤを持つ車輪の回転数を回転数センサに
より検出し、車輪回転数の振動数スペクトルを評価す
る。本発明により２０Ｈｚ以上の振動数範囲でタイヤの
回転振動の固有共振挙動を継続的に評価し、固有回転振
動数の離調からタイヤの浮上を推論する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、タイヤを持つ車輪の回
転数を回転数センサにより検出し、車輪回転数の振動数
スペクトルを評価する、ぬれた車道上で車両タイヤの浮
上（アクアプレーニング又はハイドロプレーニング）を
早期に検出する方法に関する。
転数を回転数センサにより検出し、車輪回転数の振動数
スペクトルを評価する、ぬれた車道上で車両タイヤの浮
上（アクアプレーニング又はハイドロプレーニング）を
早期に検出する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】この方法は、特にぬれた車道上における
横滑り（アクアプレーニング）に対する早期警報装置と
して使用可能である。
横滑り（アクアプレーニング）に対する早期警報装置と
して使用可能である。
【０００３】制動力、加速力及び側方案内力（コーナリ
ングフオース）の伝達に必要な車両タイヤと車道との摩
擦は、水膜を持つ車道上を転動する際、車両タイヤがタ
イヤの扁平範囲の少なくとも大部分でこの水膜を押しや
り、従つてそこで車両タイヤと車道との直接の接触が保
証される時にのみ、充分な程度に与えられる。単位時間
当りタイヤ接触区域から押しやることができる水量は限
られているので、走行速度の上昇につれて、タイヤ接触
区域の入口範囲にある水面に関係して、水の楔が形成さ
れて、タイヤ接触区域の下へ移動する。その時確実な走
行運転に必要な水平力は、水の楔のまだ及ばないタイヤ
接触区域の後部範囲でのみ伝達することができる。
ングフオース）の伝達に必要な車両タイヤと車道との摩
擦は、水膜を持つ車道上を転動する際、車両タイヤがタ
イヤの扁平範囲の少なくとも大部分でこの水膜を押しや
り、従つてそこで車両タイヤと車道との直接の接触が保
証される時にのみ、充分な程度に与えられる。単位時間
当りタイヤ接触区域から押しやることができる水量は限
られているので、走行速度の上昇につれて、タイヤ接触
区域の入口範囲にある水面に関係して、水の楔が形成さ
れて、タイヤ接触区域の下へ移動する。その時確実な走
行運転に必要な水平力は、水の楔のまだ及ばないタイヤ
接触区域の後部範囲でのみ伝達することができる。
【０００４】水の楔が一層大きく進入するにつれて、車
両タイヤと車道との接触面積は小さくなる。最後には車
両タイヤが動液圧水膜上に完全に浮上する。このアクア
プレーニングと称される状態では、水平力はもはや伝達
不可能である。側方案内力及び可能な制動力がなくなる
ことにより、この状態で車両はもはや制御不能になる。
アクアプレーニングの発生即ち水膜上への車両タイヤの
浮上を、かじ取り挙動における側方案内力のなくなるこ
とにより、運転者は予警告なしに知覚する。
両タイヤと車道との接触面積は小さくなる。最後には車
両タイヤが動液圧水膜上に完全に浮上する。このアクア
プレーニングと称される状態では、水平力はもはや伝達
不可能である。側方案内力及び可能な制動力がなくなる
ことにより、この状態で車両はもはや制御不能になる。
アクアプレーニングの発生即ち水膜上への車両タイヤの
浮上を、かじ取り挙動における側方案内力のなくなるこ
とにより、運転者は予警告なしに知覚する。
【０００５】一般に公知のロツク防止装置（ＡＢＳ）及
び駆動滑り調整装置（ＡＳＲ）は、駆動される車輪と駆
動されない車輪との車輪回転数差を評価して、ぬれた車
道における車輪滑りを検出する。それによりアクアプレ
ーニング状態は、大きい車輪回転数差の発生により速や
かにかつ確実に検出される。この大きい車輪回転数差の
評価に合わされる電子装置は、早くてもアクアプレーニ
ング状態の発生後に反応する。ぬれた車道における予警
告又は危険度の確認は不可能である。
び駆動滑り調整装置（ＡＳＲ）は、駆動される車輪と駆
動されない車輪との車輪回転数差を評価して、ぬれた車
道における車輪滑りを検出する。それによりアクアプレ
ーニング状態は、大きい車輪回転数差の発生により速や
かにかつ確実に検出される。この大きい車輪回転数差の
評価に合わされる電子装置は、早くてもアクアプレーニ
ング状態の発生後に反応する。ぬれた車道における予警
告又は危険度の確認は不可能である。
【０００６】アクアプレーニングを予警告する公知の方
法も車輪回転数信号を評価して、滑り範囲に基いて車道
とタイヤとの摩擦を継続的に監視する。走行状態の評価
により、摩擦の危険な低下を早期に検出し、アクアプレ
ーニングの危険を適時に警報する。
法も車輪回転数信号を評価して、滑り範囲に基いて車道
とタイヤとの摩擦を継続的に監視する。走行状態の評価
により、摩擦の危険な低下を早期に検出し、アクアプレ
ーニングの危険を適時に警報する。
【０００７】これらの方法の１つ（ドイツ連邦共和国特
許第４３２９７４５号明細書）では、車輪滑り及び同時
に作用する車輪回転力が継続的に求められ、求められる
値対から継続的に実現される回帰度が形成され、その増
大は車道とタイヤとの摩擦の尺度である。回帰度の増大
が記憶されている限界度の増大を超過すると、警報信号
が出される。限界度の増大は実際の車道状態（平ら、凹
凸）へ自動的に適合され、この車道状態は振動数分析に
より車輪回転数センサの未処理信号から大ざつぱに求め
られる。この方法の欠点とみなされることは、信号処理
のための大きい費用でも、この方法の基礎となつている
モデルがアクアプレーニング状態への移行をよく示して
いるか否かが、少なくとも疑わしいことである。
許第４３２９７４５号明細書）では、車輪滑り及び同時
に作用する車輪回転力が継続的に求められ、求められる
値対から継続的に実現される回帰度が形成され、その増
大は車道とタイヤとの摩擦の尺度である。回帰度の増大
が記憶されている限界度の増大を超過すると、警報信号
が出される。限界度の増大は実際の車道状態（平ら、凹
凸）へ自動的に適合され、この車道状態は振動数分析に
より車輪回転数センサの未処理信号から大ざつぱに求め
られる。この方法の欠点とみなされることは、信号処理
のための大きい費用でも、この方法の基礎となつている
モデルがアクアプレーニング状態への移行をよく示して
いるか否かが、少なくとも疑わしいことである。
【０００８】別の方法（ドイツ連邦共和国特許出願公開
第４３１７０３０号明細書）では、滑り計算の値、走行
速度及びぬれセンサの処理される信号から、マツプ計算
機を介して走行状態の評価が行われて、運転者へ表示さ
れる。
第４３１７０３０号明細書）では、滑り計算の値、走行
速度及びぬれセンサの処理される信号から、マツプ計算
機を介して走行状態の評価が行われて、運転者へ表示さ
れる。
【０００９】更に別の方法（ドイツ連邦共和国特許第４
１１５３６７号明細暑）では、滑り計算の値が、走行装
置又は車体の振動挙動を記録する音響センサの値と論理
結合される。乾いた車道とぬれた車道とにおいて異なる
振動挙動のため、例えば振動数分析器及び記憶されてい
るパターンとの比較により、走行状態を大ざつぱに評価
することができる。
１１５３６７号明細暑）では、滑り計算の値が、走行装
置又は車体の振動挙動を記録する音響センサの値と論理
結合される。乾いた車道とぬれた車道とにおいて異なる
振動挙動のため、例えば振動数分析器及び記憶されてい
るパターンとの比較により、走行状態を大ざつぱに評価
することができる。
【００１０】滑り計算に基くこれらの方法は、信頼性の
ある早期検出のために、非常に僅かな滑り変化を評価せ
ねばならないという、原理的な欠点を持つている。なぜ
ならば、強い滑り変化は、警報される前にアクアプレー
ニング状態への移行を特徴づけるからである。従つて適
当に小さい車輪回転数差の評価は、特に車道の凹凸によ
り生ずる騒音を除するため、かなりの費用を必要とす
る。
ある早期検出のために、非常に僅かな滑り変化を評価せ
ねばならないという、原理的な欠点を持つている。なぜ
ならば、強い滑り変化は、警報される前にアクアプレー
ニング状態への移行を特徴づけるからである。従つて適
当に小さい車輪回転数差の評価は、特に車道の凹凸によ
り生ずる騒音を除するため、かなりの費用を必要とす
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、でき
るだけ僅かな費用で車両タイヤの浮上による走行状態不
安定性の確実な評価を可能にする、ぬれた車道上で車両
タイヤの浮上を早期に検出する方法を提示することであ
る。
るだけ僅かな費用で車両タイヤの浮上による走行状態不
安定性の確実な評価を可能にする、ぬれた車道上で車両
タイヤの浮上を早期に検出する方法を提示することであ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明によれば、２０Ｈｚ以上の振動数範囲でタイヤの
回転振動の固有共振挙動を継続的に評価し、固有回転振
動数の離調からタイヤの浮上を推論する。
本発明によれば、２０Ｈｚ以上の振動数範囲でタイヤの
回転振動の固有共振挙動を継続的に評価し、固有回転振
動数の離調からタイヤの浮上を推論する。
【００１３】
【発明の効果】本発明による方法では、車道へのタイヤ
の結びつきは、その影響を受けるタイヤの回転固有振動
の離調を介して検出される。この離調は接触区域の大き
さに直接関係し、アクアプレーニング状態へ近づくと、
接触区域のこの大きさは連続して小さくなる。従つてア
クアプレーニング状態への接近は、固有共振の離調によ
り充分に分解されて読出されるので、確実な予警告が可
能である。
の結びつきは、その影響を受けるタイヤの回転固有振動
の離調を介して検出される。この離調は接触区域の大き
さに直接関係し、アクアプレーニング状態へ近づくと、
接触区域のこの大きさは連続して小さくなる。従つてア
クアプレーニング状態への接近は、固有共振の離調によ
り充分に分解されて読出されるので、確実な予警告が可
能である。
【００１４】本発明による方法のそれ以外の詳細及び有
利な展開は、以下の説明に関連して従属請求項から明ら
かになる。本発明の実施例が図面に示されており、以下
に説明される。
利な展開は、以下の説明に関連して従属請求項から明ら
かになる。本発明の実施例が図面に示されており、以下
に説明される。
【００１５】図１からわかるように、流れ及び力の一致
により、走行方向６に見てタイヤ１の前及び下に水の楔
２が形成されて、タイヤ１と水膜４により覆われる車道
５との接触区域３が著しく小さくなる。以下アクアプレ
ーニング係数ａと称する浮上の程度に対する適当な寸法
係数は、水の楔２の長さＬｗとタイヤ接触区域の最初の
長さＬＬとの比をなし、水の楔２の長さＬｗはタイヤ接
触区域の長さＬＬと実際の接触区域の長さＬＫとの差か
ら誘導される。このように定義される寸法係数 ａ＝（ＬＬ−ＬＫ）／ＬＬ は、０ないし１の間隔内で変化し、ａ＝０は浮上なしの
状態を特徴づけ、ａ＝１は完全な浮上（アクアプレーニ
ング）の状態を特徴づける。アクアプレーニング係数に
よりアクアプレーニング状態への接近が、値ａ＝１への
連続的な接近に写像される。従つてアクアプレーニング
係数を見れば、タイヤがその案内能力を完全に失う前
に、適時の介入が可能である。
により、走行方向６に見てタイヤ１の前及び下に水の楔
２が形成されて、タイヤ１と水膜４により覆われる車道
５との接触区域３が著しく小さくなる。以下アクアプレ
ーニング係数ａと称する浮上の程度に対する適当な寸法
係数は、水の楔２の長さＬｗとタイヤ接触区域の最初の
長さＬＬとの比をなし、水の楔２の長さＬｗはタイヤ接
触区域の長さＬＬと実際の接触区域の長さＬＫとの差か
ら誘導される。このように定義される寸法係数 ａ＝（ＬＬ−ＬＫ）／ＬＬ は、０ないし１の間隔内で変化し、ａ＝０は浮上なしの
状態を特徴づけ、ａ＝１は完全な浮上（アクアプレーニ
ング）の状態を特徴づける。アクアプレーニング係数に
よりアクアプレーニング状態への接近が、値ａ＝１への
連続的な接近に写像される。従つてアクアプレーニング
係数を見れば、タイヤがその案内能力を完全に失う前
に、適時の介入が可能である。
【００１６】次に本発明による方法が図示されており、
それによりアクアプレーニング係数ａ又は接触区域３の
長さＬＫが原理的に測定技術的に検出可能である。
それによりアクアプレーニング係数ａ又は接触区域３の
長さＬＫが原理的に測定技術的に検出可能である。
【００１７】タイヤ１と車道５との間における水の楔２
の形成に、力を伝達する接触区域３のそれに応じた減少
が伴う。それによりタイヤ側方力及びタイヤ縦方向力の
作用点の変化のほかに、タイヤ縦方向こわさＫｌの変化
が現れる。なぜならば、車道に係合して付着摩擦を生ず
るタイヤ１の輪郭部分８″の面積割合は、水の楔２の長
さＫｗに比例して減少するからである。
の形成に、力を伝達する接触区域３のそれに応じた減少
が伴う。それによりタイヤ側方力及びタイヤ縦方向力の
作用点の変化のほかに、タイヤ縦方向こわさＫｌの変化
が現れる。なぜならば、車道に係合して付着摩擦を生ず
るタイヤ１の輪郭部分８″の面積割合は、水の楔２の長
さＫｗに比例して減少するからである。
【００１８】タイヤ縦方向こわさＫｌは、タイヤリムに
対するタイヤ接触面（接触区域３）の所定の縦方向並進
移動のために必要な力として定義される。このタイヤ縦
方向こわさＫｌは、タイヤブレーカ８とタイヤリム７と
の間のねじりこわさＫｄ及びタイヤ輪郭８″の係合する
輪郭部分８″のせん断こわさＫＳの直列接続から得ら
れ、後者は全タイヤ縦方向こわさＫｌの大きい割合を占
めている。従つて浮上に伴う接触区域の長さの減少は、
タイヤのせん断こわさＫＳ従つて全タイヤ縦方向こわさ
Ｋｌを著しく減少させる。これは、例えばタイヤの回転
基本固有振動の固有振動数の離調により読取り可能であ
り、この回転基本固有振動の際タイヤブレーカ８が、タ
イヤリムに固定した座標系で見て、タイヤリム中心の周
りの回転振動を行う。具体的にこれは、浮上の際タイヤ
の固有振動数が変化することを意味している。その際同
位相の下位固有振動は一般にもつと高い振動数である
が、逆位相の共振はもつと小さい振動数の方へ移動す
る。この離調は減衰の変化により求められるが、これら
の減衰は、タイヤ−車道接触の複雑な運動学のため、更
に走行速度の影響を受ける。
対するタイヤ接触面（接触区域３）の所定の縦方向並進
移動のために必要な力として定義される。このタイヤ縦
方向こわさＫｌは、タイヤブレーカ８とタイヤリム７と
の間のねじりこわさＫｄ及びタイヤ輪郭８″の係合する
輪郭部分８″のせん断こわさＫＳの直列接続から得ら
れ、後者は全タイヤ縦方向こわさＫｌの大きい割合を占
めている。従つて浮上に伴う接触区域の長さの減少は、
タイヤのせん断こわさＫＳ従つて全タイヤ縦方向こわさ
Ｋｌを著しく減少させる。これは、例えばタイヤの回転
基本固有振動の固有振動数の離調により読取り可能であ
り、この回転基本固有振動の際タイヤブレーカ８が、タ
イヤリムに固定した座標系で見て、タイヤリム中心の周
りの回転振動を行う。具体的にこれは、浮上の際タイヤ
の固有振動数が変化することを意味している。その際同
位相の下位固有振動は一般にもつと高い振動数である
が、逆位相の共振はもつと小さい振動数の方へ移動す
る。この離調は減衰の変化により求められるが、これら
の減衰は、タイヤ−車道接触の複雑な運動学のため、更
に走行速度の影響を受ける。
【００１９】従つて車輪回転の固有振動分析は、接触区
域３の大きさ従つてアクアプレーニング係数ａ又は一般
にアクアプレーニング状態の充分な逆推論を可能にす
る。
域３の大きさ従つてアクアプレーニング係数ａ又は一般
にアクアプレーニング状態の充分な逆推論を可能にす
る。
【００２０】車道の凹凸その他の外乱によりタイヤの回
転振動自由度の永久振動が励起されて、車輪回転に重畳
される。従つてタイヤの浮上の早期の検出は、車輪回転
数の精確な検出及び固有振動分析に帰することができ
る。僅かな減衰のため、共振の立上り従つて共振振動数
特に基本振動の共振振動数は著しく顕著で、よく測定可
能である。
転振動自由度の永久振動が励起されて、車輪回転に重畳
される。従つてタイヤの浮上の早期の検出は、車輪回転
数の精確な検出及び固有振動分析に帰することができ
る。僅かな減衰のため、共振の立上り従つて共振振動数
特に基本振動の共振振動数は著しく顕著で、よく測定可
能である。
【００２１】一般に車輪回転数の記録されている振動数
スペクトルは順次に続く複数の立上り（共振）を持ち、
これらの立上りは車両及び車輪の特定の種類の振動にそ
れぞれ特有である。車体の垂直振動は１〜２Ｈｚの振動
数範囲にある最低の固有共振を持ち、車輪懸架装置によ
り生ずる１２〜１８Ｈｚの振動数範囲にある固有共振が
これに続いている。約２０Ｈｚ以上においてのみ、タイ
ヤ振動に帰せられる次の固有振動数が現れる。３０〜８
０Ｈｚの範囲にあるタイヤ固有振動数、及び１００〜３
５０Ｈｚの範囲にある第２のタイヤ固有振動数。これら
両方の固有振動数は、ねじりこわさＫｄ及びせん断こわ
さＫＳにより特徴づけられる前述のねじり振動及びせん
断振動の同位相又は逆位相の組合わせ振動に相当してい
る。
スペクトルは順次に続く複数の立上り（共振）を持ち、
これらの立上りは車両及び車輪の特定の種類の振動にそ
れぞれ特有である。車体の垂直振動は１〜２Ｈｚの振動
数範囲にある最低の固有共振を持ち、車輪懸架装置によ
り生ずる１２〜１８Ｈｚの振動数範囲にある固有共振が
これに続いている。約２０Ｈｚ以上においてのみ、タイ
ヤ振動に帰せられる次の固有振動数が現れる。３０〜８
０Ｈｚの範囲にあるタイヤ固有振動数、及び１００〜３
５０Ｈｚの範囲にある第２のタイヤ固有振動数。これら
両方の固有振動数は、ねじりこわさＫｄ及びせん断こわ
さＫＳにより特徴づけられる前述のねじり振動及びせん
断振動の同位相又は逆位相の組合わせ振動に相当してい
る。
【００２２】図１において、車輪回転数の検出は公知の
ように、タイヤ振動の記録のために充分な角度分解能を
持つ車輪回転数センサ９により行われる。記録されてい
る車輪回転数信号１０は、タイヤの回転固有振動数スペ
クトルの評価のために重要な振動数範囲を取出すため場
合によつてはｆ１＝３０Ｈｚ及びｆ５＝３５０Ｈｚのカ
ツトオフ周波数を持つ帯域フイルタ１１を介して、スペ
クトル分析回路１２へ導かれる。
ように、タイヤ振動の記録のために充分な角度分解能を
持つ車輪回転数センサ９により行われる。記録されてい
る車輪回転数信号１０は、タイヤの回転固有振動数スペ
クトルの評価のために重要な振動数範囲を取出すため場
合によつてはｆ１＝３０Ｈｚ及びｆ５＝３５０Ｈｚのカ
ツトオフ周波数を持つ帯域フイルタ１１を介して、スペ
クトル分析回路１２へ導かれる。
【００２３】最も簡単な場合スペクトル分析回路１２
は、ｆ２＝４０Ｈｚ、ｆ３＝８０Ｈｚ及びｆ４＝１６０
Ｈｚの共振周波数に合わされている３つの周波数選択性
帯域フイルタにより形成される。周波数ｆ１〜ｆ５の表
示は、実際の値に合わされたものであるが一般に適用さ
れるものではない数値例であり、例えばタイヤ形式及び
タイヤ圧力のような多くの要因に関係している。評価回
路１３において、周波数範囲の異なる区域にある信号の
強さが比較される。強さの値の横比較によつて、基本共
振の周波数位置及び周波数幅が求められ、それによりア
クアプレーニングの始まるため突然又は徐々の変化も求
められる。特に基本共振の移動から、先に定義したアク
アプレーニング係数ａの値を求めることができる。この
値は、調整介入例えば出力低下調整又は走行挙動調整の
制御に利用することができる。この値は、表示器１４を
介して、アクアプレーニング係数ａの値の直接表示によ
るか、又はアクアプレーニング係数ａが限界値ａＬ例え
ばａＬ＝０．８を超過する時反応する警告表示のため評
価された値として、運転者に認識させることができる。
は、ｆ２＝４０Ｈｚ、ｆ３＝８０Ｈｚ及びｆ４＝１６０
Ｈｚの共振周波数に合わされている３つの周波数選択性
帯域フイルタにより形成される。周波数ｆ１〜ｆ５の表
示は、実際の値に合わされたものであるが一般に適用さ
れるものではない数値例であり、例えばタイヤ形式及び
タイヤ圧力のような多くの要因に関係している。評価回
路１３において、周波数範囲の異なる区域にある信号の
強さが比較される。強さの値の横比較によつて、基本共
振の周波数位置及び周波数幅が求められ、それによりア
クアプレーニングの始まるため突然又は徐々の変化も求
められる。特に基本共振の移動から、先に定義したアク
アプレーニング係数ａの値を求めることができる。この
値は、調整介入例えば出力低下調整又は走行挙動調整の
制御に利用することができる。この値は、表示器１４を
介して、アクアプレーニング係数ａの値の直接表示によ
るか、又はアクアプレーニング係数ａが限界値ａＬ例え
ばａＬ＝０．８を超過する時反応する警告表示のため評
価された値として、運転者に認識させることができる。
【００２４】基本共振の移動からアクアプレーニング係
数ａの誘導は、記憶されているパターンとの比較又はモ
デルにより援助される分析によつて行うことができる。
数ａの誘導は、記憶されているパターンとの比較又はモ
デルにより援助される分析によつて行うことができる。
【００２５】その代りに、車輪回転数信号から継続的に
必要な周波数スペクトルを計算する高速フーリエ変換に
よつても、スペクトル分析１２を行うことができる。そ
れから評価回路１３において、公知の方法で、背景の前
に記憶されているスペクトル及び特性曲線によるか又は
タイヤの計算モデルにより、周波数スペクトルを評価す
ることができる。
必要な周波数スペクトルを計算する高速フーリエ変換に
よつても、スペクトル分析１２を行うことができる。そ
れから評価回路１３において、公知の方法で、背景の前
に記憶されているスペクトル及び特性曲線によるか又は
タイヤの計算モデルにより、周波数スペクトルを評価す
ることができる。
【００２６】図２には、タイヤブレーカ及びタイヤリム
の剛体モデルを含みかつタイヤ共振のモデルにより援助
される分析及び識別に適している、タイヤ挙動を模擬す
る機械的等価モデルが示されている。接触面（接触区
域）の近くにおける変形を別として、一般に鋼帯である
タイヤブレーカ１７は、質量ｍＧを持つ回転対称な剛性
環状殻と解釈される。この環状殻は、一方では質量のな
いばね−減衰素子１６を介して弾性的にかつ粘性で減衰
されてタイヤリム１５に結合され、側壁の質量はタイヤ
リム１５の質量ｍＦへ含まれる。既に導入されているね
じりこわさＫｄは、タイヤリムに対するタイヤブレーカ
の弾性ねじり振動撓みに特有なパラメータである。他方
では、タイヤの力を伝達する輪郭部分へのタイヤブレー
カ１７の結合は、特徴とする弾性パラメータがせん断こ
わさＫＳである第２のばね−減衰素子１８により示され
る。タイヤと車道との間の実際の定常的な縦方向力伝達
は、減衰特性値Ｋｒを持つ一般的な減衰素子１９により
模擬される。車道２０の凹凸は、特にタイヤの転動の際
接触する輪郭部分により加えられる水平な摩擦力の変動
ΔＦ１として作用する。水平摩擦力の変動ΔＦ１は、車
輪の垂直力変動ΔＦＺの縦方向への投影によつて生ず
る。垂直力変動又は車輪荷重変動ΔＦＺは、実際の車道
を走行する際、常に存在する車道の凹凸のため生じ、適
当な垂直運動学モデルから誘導することができる。
の剛体モデルを含みかつタイヤ共振のモデルにより援助
される分析及び識別に適している、タイヤ挙動を模擬す
る機械的等価モデルが示されている。接触面（接触区
域）の近くにおける変形を別として、一般に鋼帯である
タイヤブレーカ１７は、質量ｍＧを持つ回転対称な剛性
環状殻と解釈される。この環状殻は、一方では質量のな
いばね−減衰素子１６を介して弾性的にかつ粘性で減衰
されてタイヤリム１５に結合され、側壁の質量はタイヤ
リム１５の質量ｍＦへ含まれる。既に導入されているね
じりこわさＫｄは、タイヤリムに対するタイヤブレーカ
の弾性ねじり振動撓みに特有なパラメータである。他方
では、タイヤの力を伝達する輪郭部分へのタイヤブレー
カ１７の結合は、特徴とする弾性パラメータがせん断こ
わさＫＳである第２のばね−減衰素子１８により示され
る。タイヤと車道との間の実際の定常的な縦方向力伝達
は、減衰特性値Ｋｒを持つ一般的な減衰素子１９により
模擬される。車道２０の凹凸は、特にタイヤの転動の際
接触する輪郭部分により加えられる水平な摩擦力の変動
ΔＦ１として作用する。水平摩擦力の変動ΔＦ１は、車
輪の垂直力変動ΔＦＺの縦方向への投影によつて生ず
る。垂直力変動又は車輪荷重変動ΔＦＺは、実際の車道
を走行する際、常に存在する車道の凹凸のため生じ、適
当な垂直運動学モデルから誘導することができる。
【００２７】一般化された座標ｘ１〜ｘ４により、この
モデルの範囲で、車道ｘ４への結びつきからタイヤリム
ねじり角ｘ１の角変化への力伝達が記述される。即ち車
道の凹凸は、車道へのタイヤの結びつきのため、適当な
垂直運動学モデルにより仲介されて、接触区域の輪郭部
分の付加的な水平撓みｘ３を生じ、最後にタイヤリム１
５に対するタイヤブレーカ１７のねじり角撓みを生じ、
この撓みは、タイヤリムに固定した座標系においてタイ
ヤブレーカねじり角ｘ２により記述される。この角変化
ｘ２は、タイヤリム１５への弾性結合によりタイヤリム
ねじり角ｘ１の撓みへ伝達され、タイヤリムねじり角ｘ
１は、車両に固定した座標系において記述される。
モデルの範囲で、車道ｘ４への結びつきからタイヤリム
ねじり角ｘ１の角変化への力伝達が記述される。即ち車
道の凹凸は、車道へのタイヤの結びつきのため、適当な
垂直運動学モデルにより仲介されて、接触区域の輪郭部
分の付加的な水平撓みｘ３を生じ、最後にタイヤリム１
５に対するタイヤブレーカ１７のねじり角撓みを生じ、
この撓みは、タイヤリムに固定した座標系においてタイ
ヤブレーカねじり角ｘ２により記述される。この角変化
ｘ２は、タイヤリム１５への弾性結合によりタイヤリム
ねじり角ｘ１の撓みへ伝達され、タイヤリムねじり角ｘ
１は、車両に固定した座標系において記述される。
【００２８】アクアプレーニング係数ａに直接関係する
図１の接触区域３の長さは、図２に両方向矢印で示すよ
うに、大体において、第２のばね−減衰素子１８の弾性
及び粘性特性へ影響を及ぼす。
図１の接触区域３の長さは、図２に両方向矢印で示すよ
うに、大体において、第２のばね−減衰素子１８の弾性
及び粘性特性へ影響を及ぼす。
【００２９】さて図３は、上述したタイヤ模擬モデルで
計算されるタイヤの外乱振動数スペクトルを、振動数に
関係して、アクアプレーニング係数ａで表される接触区
域の異なる長さについて示している。これからタイヤの
２つの回転基本固有振動の共振立上りと、アクアプレー
ニング係数ａと共に増大する回転基本固有振動の移動と
が、明らかに認められる。アクアプレーニング状態ａ＝
１（完全な浮上）に近づくにつれて、タイヤの浮上の増
大の際接触区域の減少と共に、車道への結びつきによる
タイヤ振動の減衰も減少するので、共振が著しく現れ
る。それにより臨界状態（ａ＝１）に近づくと、共振従
つてアクアプレーニング係数ａがますます精確に求めら
れる。従つて方法の精度は臨界範囲へ有利に集中され
る。
計算されるタイヤの外乱振動数スペクトルを、振動数に
関係して、アクアプレーニング係数ａで表される接触区
域の異なる長さについて示している。これからタイヤの
２つの回転基本固有振動の共振立上りと、アクアプレー
ニング係数ａと共に増大する回転基本固有振動の移動と
が、明らかに認められる。アクアプレーニング状態ａ＝
１（完全な浮上）に近づくにつれて、タイヤの浮上の増
大の際接触区域の減少と共に、車道への結びつきによる
タイヤ振動の減衰も減少するので、共振が著しく現れ
る。それにより臨界状態（ａ＝１）に近づくと、共振従
つてアクアプレーニング係数ａがますます精確に求めら
れる。従つて方法の精度は臨界範囲へ有利に集中され
る。
【００３０】外乱振動数スペクトルのモデル計算におい
て、現実的な凹凸スペクトル（速度雑音）が基礎とさ
れ、適当な垂直運動学モデルにより、水平変動ΔＦ１を
生ずる車輪荷重変動ΔＦＺが計算された。
て、現実的な凹凸スペクトル（速度雑音）が基礎とさ
れ、適当な垂直運動学モデルにより、水平変動ΔＦ１を
生ずる車輪荷重変動ΔＦＺが計算された。
【００３１】図３の外乱振動数スペクトルは１０ｍ／ｓ
ｅｃの走行速度について求められた。一般に外乱振動数
スペクトルは、共振立上りの特有な挙勤が維持されてい
ても、走行速度と共に著しく変化する。走行速度の増大
につれて凹凸励振の強さが増大するので、絶対値ではな
く相対強さのみが評価に利用される。更にばね−減衰素
子１８の有効減衰は、走行速度により強く影響される。
この関係は一般的な形では図示不可能であるが、パラメ
ータとして走行速度及びアクアプレーニング係数ａを持
つマツプの形で検出される。
ｅｃの走行速度について求められた。一般に外乱振動数
スペクトルは、共振立上りの特有な挙勤が維持されてい
ても、走行速度と共に著しく変化する。走行速度の増大
につれて凹凸励振の強さが増大するので、絶対値ではな
く相対強さのみが評価に利用される。更にばね−減衰素
子１８の有効減衰は、走行速度により強く影響される。
この関係は一般的な形では図示不可能であるが、パラメ
ータとして走行速度及びアクアプレーニング係数ａを持
つマツプの形で検出される。
【００３２】タイヤの基本固有振動のモデルにより援助
される識別の際、アクアプレーニング係数及び走行速度
のほかに、一般にタイヤ圧力又はタイヤ温度のような別
のパラメータも考慮せねばならない。
される識別の際、アクアプレーニング係数及び走行速度
のほかに、一般にタイヤ圧力又はタイヤ温度のような別
のパラメータも考慮せねばならない。
【００３３】これは、図２のばね−減衰素子１６，１８
及び減衰素子１９の性質を決定する特有のタイヤモデル
パラメータに対する適当な係数、例えば圧力係数又は温
度係数によつて行うことができる。実際の係数は、通常
の走行運転中（ａ＝０）に、基礎となつているタイヤモ
デルから生ずる外乱振動数曲線をａ＝０について適合さ
せることによつて、継続的に記録されている外乱振動数
スペクトルから求めることができる。ａ＝０とは異なる
アクアプレーニング係数は短時間しかもまれにしか生じ
ないので、このようなやり方が可能である。従つてモデ
ルに関係するタイヤパラメータを決定する際、短時間の
変化又は突然始まる変化を、適当な平均化法又は弁別法
により除去すれば充分である。これに反し、以前に求め
られたモデルに関係するタイヤパラメータに基いて、記
録されている離調からアクアプレーニング係数ａを求め
ることによつて、車両タイヤの浮上を検出するため、突
然に始まる変化が評価される。
及び減衰素子１９の性質を決定する特有のタイヤモデル
パラメータに対する適当な係数、例えば圧力係数又は温
度係数によつて行うことができる。実際の係数は、通常
の走行運転中（ａ＝０）に、基礎となつているタイヤモ
デルから生ずる外乱振動数曲線をａ＝０について適合さ
せることによつて、継続的に記録されている外乱振動数
スペクトルから求めることができる。ａ＝０とは異なる
アクアプレーニング係数は短時間しかもまれにしか生じ
ないので、このようなやり方が可能である。従つてモデ
ルに関係するタイヤパラメータを決定する際、短時間の
変化又は突然始まる変化を、適当な平均化法又は弁別法
により除去すれば充分である。これに反し、以前に求め
られたモデルに関係するタイヤパラメータに基いて、記
録されている離調からアクアプレーニング係数ａを求め
ることによつて、車両タイヤの浮上を検出するため、突
然に始まる変化が評価される。
【００３４】タイヤの性質に基く本発明の方法を拡張し
て、タイヤ圧力の監視も行うことができる。このため通
常の走行運転（ａ＝０）においてモデルに関係して求め
られるタイヤパラメータが、タイヤ圧力におけるタイヤ
パラメータと比較され、その偏差から実除のタイヤ圧力
が推論される。この方法を更に拡張して、こうして求め
られる個々の車輪のタイヤ圧力値を、他の車輪の同様に
求められる値と関係させることができる。例えば１つの
車輪のタイヤ圧力をすべての車輪の圧力平均値と比較
し、この平均値と著しく相違している場合、警告信号を
発することができる。少なくともこの簡単な方法によ
り、個々のタイヤの著しい圧力偏差が碓実に検出され
る。
て、タイヤ圧力の監視も行うことができる。このため通
常の走行運転（ａ＝０）においてモデルに関係して求め
られるタイヤパラメータが、タイヤ圧力におけるタイヤ
パラメータと比較され、その偏差から実除のタイヤ圧力
が推論される。この方法を更に拡張して、こうして求め
られる個々の車輪のタイヤ圧力値を、他の車輪の同様に
求められる値と関係させることができる。例えば１つの
車輪のタイヤ圧力をすべての車輪の圧力平均値と比較
し、この平均値と著しく相違している場合、警告信号を
発することができる。少なくともこの簡単な方法によ
り、個々のタイヤの著しい圧力偏差が碓実に検出され
る。
【図１】ぬれた車道上で車両タイヤの浮上を早期に検出
する方法を実施する装置の概略構成図である。
する方法を実施する装置の概略構成図である。
【図２】タイヤの挙動を模擬する機械的等価モデルを示
す図である。
す図である。
【図３】タイヤの外乱振動数スペクトルを振動数に関係
しかつ異なるアクアプレーニング係数について示す線図
である。
しかつ異なるアクアプレーニング係数について示す線図
である。
１ タイヤ ２ 水の楔 ３ 接触区域 ４ 水膜 ５ 車道 ９ 回転数センサ
Claims (10)
- 【請求項１】 ぬれた車道上で車両タイヤの浮上を早期
に検出する方法であつて、タイヤを持つ車輪の回転数を
回転数センサにより検出し、車輪回転数の振動数スペク
トルを評価する方法において、２０Ｈｚ以上の振動数範
囲でタイヤの回転振動の固有共振挙動を継続的に評価
し、固有回転振動数の離調からタイヤの浮上を推論する
ことを特徴とする、ぬれた車道上で車両タイヤの浮上を
早期に検出する方法。 - 【請求項２】 振動数スペクトルを評価するため、タイ
ヤの回転振動に特有な振動数範囲を複数の振動数区域に
区分し、異なる振動数区域の信号強さを継続的に互いに
比較して、固有振動数の始まる離調を検出することを特
徴とする、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 タイヤ固有振動数のモデルにより援助さ
れる識別により車輪回転数の振動数スペクトルの評価を
行い、基礎となるタイヤモデルによりタイヤ（１）及び
その車道（５，２０）への結合を モデル化し、モデル
パラメータ（ＫＳ）の少なくとも１つを、タイヤと車道
との間のまだ荷重を負担しかつまだ浮上しない接触区域
の長さ（ＬＫ）の関数とすることを特徴とする、請求項
１に記載の方法。 - 【請求項４】 記録されている振動数スペクトルができ
るだけよく模擬されるように、モデルパラメータ
（ＫＳ）を継続的に適合させ、適合されるモデルパラメ
ータ（ＫＳ）の値から、実際の接触区域の長さ（ＬＫ）
を求めて評価することを特徴とする、請求項３に記載の
方法。 - 【請求項５】 求められる接触区域の長さ（ＬＫ）を、
タイヤの浮上しない場合におけるタイヤ接触区域の長さ
（ＬＬ）に関係づけ、それから浮上の程度を表しかつ実
際の走行状態の危険性の程度を示すアクアプレーニング
係数（ａ）を求めることを特徴とする、請求項４に記載
の方法。 - 【請求項６】 アクアプレーニング係数（ａ）を運転者
に表示するか、又はアクアプレーニング係数（ａ）が限
界値（ａＬ）を超過する場合警報を出すことを特徴とす
る、請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 求められるアクアプレーニング係数
（ａ）を調整介入の制御に利用することを特徴とする、
請求項５に記載の方法。 - 【請求項８】 タイヤリムに対するタイヤブレーカの撓
み（ｘ２）及びタイヤブレーカに対するタイヤ輪郭部分
の撓み（ｘ３）を考慮するタイヤモデルに基いて、モデ
ルに援助される識別を行うことを特徴とする、請求項３
に記載の方法。 - 【請求項９】 通常の走行運転において適合されるモデ
ルパラメータの値から、実際のタイヤブレーカ圧力又は
実際のタイヤ温度を推論することを特徴とする、請求項
４に記載の方法。 - 【請求項１０】 通常の走行運転におけるモデルパラメ
ータの値の適合のために、基礎となるタイヤモデルによ
る外乱振動数曲線を車輪回転数の記録されている振動数
スペクトルに適合させ、その際振動数スペクトルの突然
始まる短時間の変化を考慮しないことを特徴とする、請
求項９に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19543928.7 | 1995-11-24 | ||
| DE19543928A DE19543928C2 (de) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | Verfahren zur frühzeitigen Erkennung des Aufschwimmens eines Fahrzeugreifens auf nasser Fahrbahn |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09188238A true JPH09188238A (ja) | 1997-07-22 |
| JP3025998B2 JP3025998B2 (ja) | 2000-03-27 |
Family
ID=7778373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8351731A Expired - Fee Related JP3025998B2 (ja) | 1995-11-24 | 1996-11-22 | ぬれた車道上で車両タイヤの浮上を早期に検出する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5723768A (ja) |
| JP (1) | JP3025998B2 (ja) |
| DE (1) | DE19543928C2 (ja) |
| GB (1) | GB2307555B (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000108863A (ja) * | 1998-10-02 | 2000-04-18 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 物理量推定装置及びａｂｓ制御装置 |
| JP2002240520A (ja) * | 2001-02-13 | 2002-08-28 | Bridgestone Corp | タイヤ走行状態の検出方法とタイヤ走行状態検出装置、及び路面状態の推定方法と路面状態推定装置 |
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| JP2008280038A (ja) * | 2008-07-14 | 2008-11-20 | Bridgestone Corp | 路面状態推定方法と路面状態推定装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| US6155110A (en) * | 1997-04-24 | 2000-12-05 | Bridgestone/Firestone, Inc. | Method for predicting tire performance on rain groove roadways |
| DE19816269C2 (de) * | 1998-04-11 | 2001-04-19 | Eberspaecher J Gmbh & Co | Anordnung in einem Kraftfahrzeug mit einem Frühwarnsystem mit Außentemperaturerfassung |
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