WO2003053747A1

WO2003053747A1 - Procede et appareil pour l'estimation de l'etat de la surface d'une route et de l'etat de fonctionnement de pneumatiques, abs et commande de vehicule dans lesquels ils sont utilises

Info

Publication number: WO2003053747A1
Application number: PCT/JP2002/013332
Authority: WO
Inventors: Hidetoshi Yokota; Hiroshi Morinaga
Original assignee: Kabushiki Kaisha Bridgestone
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2003-07-03
Also published as: CN1321838C; EP1457388A1; ES2534480T3; WO2003053747A8; US20050085987A1; US7203579B2; EP1457388A4; EP2514640B1; EP1457388B1; ES2552509T3; CN1608012A; EP2514640A1

Description

路面状態とタイャ走行状態の推定方法と装置、及びこれらを利用する A B

Sと車両制御

技術分野明

本発明は、走行時のタイャの走行細状態及び夕ィャが接地している路面の状態を推定するための方法とその装置に関する 1ものである。

書背景技術 ^ 自動車の走行安定性を高めるため、走行時の夕ィャの状態やタイヤが接地して Iヽる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。ここで、タイヤの状態とは、タイヤ内圧、摩耗、故障の予知等であり、路面状態とは、主に路面とタイヤとの摩擦係数（路面摩擦係数//) を指す。予めタイヤの走行状態や路面状態を推定することができれば、タイヤが故障を起こす前に車を停めて点検を行ったり、制駆動や操舵といつた危険回避の操作を起こす前に、例えば、 AB Sブレーキのより高度な制御等が可能になり、安全性がー段と高まることが予想される。また、運転者に走行中の路面状態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。

従来、路面摩擦係数を推定する方法としては、車輪の回転速度の変動を表わす物理量であるタイヤのュニフォミティレベルが、路面摩擦係数の大きさによって変化することを利用して路面摩擦係数を推定する方法（特開 2 0 0 0 - 5 5 7 9 0号公報）や、前輪と車体とを連結するロアアームに加速度計を取付けて、トー角がついている夕ィャの横振動を検出し、その振動レベルが路面摩擦係数によつて変化することを利用して路面摩擦係数を推定する方法（特閧平 6— 2 5 8 1 9 6号公報）などが提案されている。

しかしながら、上記タイヤのュニフォミティレベルから路面摩擦係数を推定する方法では、タイヤにフラットスポットが生じてュニフォミティが悪ィ匕し、これが回復していく過程では、正確な推定が困難であった。

一方、上記ト一角がついている前輪の横振動から路面摩擦係数を推定する方法では、夕ィャのスリヅプ角が完全にゼ口になつた場合や、大きなスリヅプ角がついた場合などでの測定精度が低いといつた問題点があつた。

また、車輪の上下方向の加速度であるパネ下加速度と、車体の上下方向の加速度であるノネ上加速度間の伝達特性から路面摩擦係数を推定する方法も提案されている（特開平 1 1— 9 4 6 6 1号公報）。この方法では、路面摩擦係数の推定に操舵力を用いていないため、操舵がほとんど行われない直線路においても路面摩擦係数を推定することができるという利点があるが、パネやダンパ一等の緩衝特性の大きな懸架装置を介した 2点間の振動の伝達特性から路面摩擦係数を推定しているため、路面の凹凸の影響を受けやすいといった問題点があった。例えば、雪上などの荒れた路面上においては、パネ下の振動が大きくなるため、サスぺンシヨンによって振動が吸収されるバネ上の振動と、上記バネ下の振動との振動レベル差が大きくなってしまい、路面摩擦係数を正確に推定することができなかつた。本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、タイヤの接地している路面状態やタイヤの走行状態を精度良く推定して、車両の走行安全性を向上させることを目的とする。発明の開示

本発明者らは、走行中のタイヤの接地挙動や、故障時のタイヤ挙動を詳細に検討した結果、走行中のタイヤの周方向の振動、あるいは、幅方向の振動を周波数分析して得られた上記振動の周波数スペクトル（振動スペクトル）の、 1つあるいは複数の周波数帯域での振動レベルが、夕ィャが接地して V、る路面の状態や夕ィャの故障形態によって特徴的に変ィ匕していることを把握した。そこで、このような振動をタイャ自体の振動や夕ィャから伝播したホイールゃサスペンション部の振動、あるいは、タイヤ内に充填されている気体（通常は空気）の圧力の時間軸上での微小な変化として検出することにより、路面状態及びタイヤ走行状態を精度良く推定することができることを見出し本発明に到つたものである。すなわち、請求の範囲 1に記載の発明は、走行中のタイヤの接地している路面 'の状態や夕ィャの走行状態を推定する路面状態及び夕ィャ走行状態推定方法であつて、走行中の車両の夕ィャまたはホイールまたはサスペンションの振動を検出し、これを周波数分析して得られる振動スペクトルの振動レベルを検出して、走行時の路面状態及び夕ィャの走行状態を推定するようにしたことを特徴とする。また、請求の範囲 2に記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定方法は、走行中の車両のタイヤに充填されている気体の圧力変動を検出し、これを周波数分析して得られる圧力変動スぺクトルの圧力変動レベルを検出して、走行時の路面状態及びタイャの走行状態を推定するようにしたことを特徴とする。

請求の範囲 3に記載の発明は、請求の範囲 2に記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定方法において、タイヤ内に設置した圧力センサの出力の絶対値を用いてタイヤ内圧を検出するとともに、上記出力の時間軸上における微小振動成分を検出し、これを上記タイヤに充填されている気体の圧力変動として、走行時の路面状態及び夕ィャの走行状態を推定するようにしたものである。

請求の範囲 4に記載の発明は、請求の範囲 1〜請求の範囲 3のいずれかに記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定方法において、上記振動スぺクトルまたは圧力変動スぺクトルの、少なくとも 1 0〜1 0 0 0 0 H zの範囲にある振動レベルまたは圧力変動レベルを検出するようにしたことを特徴とする。

請求の範囲 5に記載の発明は、請求の範囲 1〜請求の範囲 4のいずれかに記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定方法において、上記振動レベルまたは圧力変動レベルを検出する際の周波数帯域の帯域幅を、 1 0〜5 0 0 H zの範囲としたことを特徴とする。

請求の範囲 6に記載の発明は、請求の範囲 1〜請求の範囲 4のいずれかに記載 -の路面状態及びタイヤ走行状態推定方法において、上記振動レベルまたは圧力変動レベルを検出する際の周波数帯域の帯域幅を、検出周波数帯域の 1〜 1 0 0 % の範囲としたことを特徴とする。

請求の範囲 Ίに記載の発明は、請求の範 l 1〜請求の範囲 5のいずれかに記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定方法において、上記振動レベルまたは圧力変動レベルを、それそれ 3つ以上の周波数帯域で検出するようにしたことを特徴とする。

請求の範囲 8に記載の発明は、請求の範囲 1〜請求の範囲 7のいずれかに記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定方法において、上記振動レベルまたは圧力変動レベルのデ一夕（X i Xn) から下記の演算式を用いて路面摩擦係数の推定値を演算するようにしたことを特徴とする。

路面摩擦係数推定値 =l/[l+exp{— ( a。十 a i X i + a^z + anXn) }] ここで、 a。；定数、 a₁₅ a₂, · · · · , a_n；係数

X i ;周波数帯域（f における振動レベルまたは圧力変動レベル請求の範囲 9に記載の発明は、請求の範囲 8に記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定方法において、路面摩擦係数の推定値の精度を向上させるため、上記路面摩擦係数推定値と、予め測定した路面摩擦係数との相関係数を求め、この相関係数が最も高くなるように、路面摩擦係数の推定に用ヽられる振動レベルまたは圧力変動レベルを検出するための周波数帯域: f i( i = l〜： Q) を設定し、この設定された周波数帯域 f i ( i = 1〜： Q ) における振動レベルまたは圧力変動レペルのデ一夕 X i = 1〜！ 1) を用いて路面摩擦係数の推定値を演算するようにしたものである。

請求の範囲 1 0に記載の発明は、請求の範囲 1〜請求の範囲 9のいずれかに記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定方法において、上記振動スぺクトルまたは圧力変動スぺクトルのデータに加え、車両の速度デ一夕を用いて走行時の路面状態及び夕ィャの走行状態を推定するようにしたことを特徴とする。

また、請求の範囲 1 1に記載の発明は、請求の範囲' 1〜請求の範囲 9のいずれかに記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定方法において、前輪速度と後輪速度とを検出し、上記検出された前輪速度と後輪速度とを用いて算出したスリップ率を用いて走行時の路面状態及びタイヤの走行状態を推定するようにしたことを特徴とする。

請求の範囲 1 2に記載の発明は、請求の範囲 1 0に記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定方法において、車両の速度デ一夕からタイヤのパターンピッチ周波数を検出し、上記振動スぺクトルまたは圧力変動スぺクトルの上記パターンピッチ周波数を含む周波数帯域の振動レベルまたは圧力変動レベルを検出し、この検出された振動レベルまたは圧力変動レベルが一定の閾値を超えた場合には、タイヤがハイドロプレーニング状態にあると推定するようにしたことを特徴とする。

請求の範囲 1 3に記載の発明は、請求の範囲 1 0に記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定方法において、上記パターンピツチ周波数に影響されない周波数帯域の振動レベルまたは圧力変動レベルを求め、これに対する上記ノ夕一ンピヅチ周波数帯域の振動レベルまたは圧力変動レベルの比が一定の閾値を超えた場合には、タイヤがハイドロプレーニング状態にあると推定するようにしたことを特徴とする。

請求の範囲 1 4に記載の発明は、請求の範囲 1 2または請求の範囲 1 3に記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定方法において、上記閾値を変更可能としたものである。

また、請求の範囲 1 5に記載の発明は、請求の範囲 1〜請求の範囲 1 4のいずれかに記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定方法において、上記振動スぺクトルまたは圧力変動スペクトルのデ一夕に加え、タイヤ内圧のデ一夕を用いて、走行時の路面状態及び夕ィャの走行状態を推定するようにしたことを特徴とする。請求の範囲 1 6に記載の発明は、請求の範囲 1 5に記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定方法において、上記振動スぺクトルのデ一夕からタイヤの固有振動数を求め、予め求めたタイヤ振動数とタイヤ内圧との関係からタイヤ内圧を推定し、この推定されたタイヤ圧を上記請求の範囲 1 3に記載のタイヤ内圧のデー夕として、走行時の路面状態及び夕ィャの走行状態を推定するようにしたものである。 ·

また、請求の範囲 1 7に記載の発明は、請求の範囲 1〜請求の範囲 1 5のいずれかに記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定方法において、上記圧力変動スぺクトルのうち、 1 0〜1 0 0 k H zの周波数帯域内のタイヤ回転に同期する帯域の圧力変動レベルを検出し、これを正常時の圧力変動レベルと比較し、圧力変動が正常時より 2 0 %以上高い場合には、タイヤに何らかの異常が生じていると推定するようにしたものである。

また、請求の範囲 1 8に記載の発明は、請求の範囲 1〜請求の範囲 1 7のいずれかに記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定方法において、上記振動スぺクト' ルまたは圧力変動スぺクトルのデ一夕に加え、車両各輪の荷重データを用いて走行時の路面状態及び夕ィャの走行状態を推定するようにしたことを特徴とする。また、請求の範囲 1 9に記載の発明は、請求の範囲 1〜請求の範囲 1 8のいずれかに記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定方法において、上記振動または圧力変動の情幸信号をタイヤまたはホイール部にてデジタル変換信号に変換 ·圧縮した上で車体側に送信し、車体側にて上記圧縮信号を受信して復元し、周波数分祈するようにしたこと ¾特徴とする。

また、請求の範囲 2 0に記載の発明は、走行中のタイヤの接地している路面の状態やタイャの走行状態を推定する路面状態及び夕ィャ走行状態推定装置であつて、走行中の車両のタイヤまたはホイールの振動を検出する振動検出手段と、上記検出された振動を周波数分析して得られる周波数スぺクトルの、路面状態や夕ィャの走行状態によって、その振動レベルが特徴的に変化する周波数範囲、すなわち、少なくとも 1 0〜1 0 0 0 0 H zの範囲に含まれる周波数帯域の振動レべルを検出する手段と、上記検出された振動レベルから、走行時の路面状態及び夕ィャの走行状態を推定する手段とを備えたものである。

請求の範囲 2 1に記載の発明は、請求の範囲 2 0に記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置において、上記振動を、タイヤまたはホイールの幅方向の振動としたものである。

請求の範囲 2 2に記の発明は、請求の範囲 2 0に記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置において、上記振動を、タイヤまたはホイールの周方向の振動としたものである。

また、請求の範囲 2 3に記載の発明は、請求の範囲 2◦〜請求の範囲 2 2のいずれかに記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定装置において、上記振動検出手段を、タイヤ内に充填された気体の圧力をモニタリングする圧力センサと同一の基板上、または、同一の筐体内に設置したもので、これにより、基板を共有化することができ、装置の小型化と低コスト化を実現することが可能となる。請求の範囲 2 4に記載の発明は、請求の範囲 2 0〜請求の範囲 2 2のいずれかに記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置において、上記振動検出手段または上記振動検出手段を設置する基板を、タイヤまたはホイ一ルに取付けたものである。

請求の範囲 2 5に記載の発明は、請求の範囲 2 0〜請求の範囲 2 4のいずれかに記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置において、非転動部である車体側から、無線にて、転動部であるタイヤまたはホイールに取付けられた上記振動検出手段を駆動し、振動検出部の電源を省略したもので、これにより、転動部に設けられていた、センサ駆動 '検出用電源などのバッテリーを不要とすることができるので、振動検出部を小型軽量化することが可能となる。

また、請求の範囲 2 6に記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置は、走行中の車両のサスペンション部の振動を検出する振動検出手段と、上記検出された振動を周波数分析して得られる周波数スぺクトルの、少なくとも 1 0〜 1 0 0 0 0 H zの範囲に含まれる周波数帯域の振動レベルを検出する手段と、上記検出された振動レベルから、走行時の路面状態及びタイヤの走行状態を推定する手段とを備え、タイヤからサスペンション部に伝播されたタイヤの振動を検出して、路面状態及び夕ィャ走行状態を推定するようにしたものである。

請求の範囲 2 7に記載の発明は、請求の範囲 2 6に記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置において、上記サスペンション部の振動を検出する振動検出手段を、ホイールが取付けられているハブとベアリングを介して一体化された部位に取付けたものである。

また、請求の範囲 2 8に記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定置は、走行中の車両のタイヤに充填されている気体の圧力変動を検出する圧力変動検出手段と

、上記検出された圧力変動を周波数分析して得られる圧力変動スぺクトルの、少なくとも 1 0〜 1 0 0 0 0 H zの範囲に含まれる周波数帯域の圧力変動レベルを検出する手段と、上記検出された圧力変動レベルから、走行時の路面状態及び夕ィャの走行状態を推定する手段とを備え、タイヤからタイャ内の気体に伝播されたタイャの振動を検出して、路面状態及び夕ィャ走行状態を推定するようにしたものである。請求の範囲 2 9に記載の発明は、請求の範囲 2 8に記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定装置において、タイヤ内に設置した圧力センサの出力の絶対値を用いてタイヤ内圧を検出するとともに、上記出力の時間軸上における微小振動成分を検出し、これを上記気体の圧力変動としたものである。

請求の範囲 3 0に記載の発明は、請求の範囲 2 0〜請求の範囲 2 9のいずれかに記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置において、上記振動レベルまたは圧力変動レベルを検出する際の周波数帯域の帯域幅を、検出周波数帯域の 1〜 1 0 0 %の範囲とするとともに、 1つあるいは複数の周波数帯域で検出した上記振動レベルまたは圧力変動レベルのデータから下記の演算式を用いて路面摩擦係数の推定値を演算するようにしたものである。

路面摩擦係数推定値 =l/[l+exp{— ( ao + a i X i + a^z + . ' . ' + anXn) }] ここで、 a。；定数、 a_{l 5} a₂, · · · · , a_n；係数

Xi ;周波数帯域（f i) における振動レベルまたは圧力変動レベルまた、請求の範囲 3 1に記載の発明は、請求の範囲 2 0〜請求の範囲 3 0のいずれかに記載の路面状態及びタィャ走行状態推定装置において、タイヤまたはホィ一ル部に信号処理手段を設け、上記振動検出手段で検出された振動情報信号、または、圧力変動検出手段で検出された圧力変動情報信号をデジタル変換するとともにこれを圧縮して車体側に送信し、車体側にて上記圧縮信号を受信して復元し、これを周波数分析するようにしたもので、このように、デジタルデ一夕圧縮技術を応用してデ一夕量を少なくして送信することにより、連続データ通信が可能となるとともに、振動レベルまたは圧力変動レベルの検出精度を向上させることが可能となる。 .

また、請求の範囲 3 2に記載の発明は、請求の範囲 2 0〜請求の範囲 3 0のいずれかに記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置において、送信するデ一夕量を少なくして連続データ通信を可能とするため、タイヤまたはホイール部に信号処理手段を設置し、上記振動検出手段で検出された振動情報信号、または、圧力変動検出手段を検出された圧力変動情報信号をタイヤまたはホイール部にて周波数分析して走行時の路面状態及び夕ィャの走行状態を推定し、この推定された走行時の路面状態及び夕ィャの走行状態を表わすデ一夕を車体側に送信するようにしたものである。

請求の範囲 3 3に記載の発明は、請求の範囲 3 1または請求の範囲 3 2に記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置において、上記データの通信を行うためのアンテナ機能を、ホイ一ル部に取付けられている夕イヤバルブに持たせたものである。

また、請求の範囲 3 4に記載の発明は、請求の範囲 3 1または請求の範囲 3 2 に記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置において、上記データの通信を行うためのアンテナを、ホイールリム部の周上に設けたものである。

また、請求の範囲 3 5に記載の発明は、請求の範囲 2 0〜請求の範囲 3 4のいずれかに記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置において、振動情報または圧力変動情報を初期化するリセットボタン、または、車輪速、車体加速度、車体回転角速度のいずれか 1つあるいは複数を含む車両挙動データ情報と、当該推定装置からの情報を照合して自動的に上記振動情報または圧力変動情報の初期化を行うシステム、を設けて、自動車やホイール、タイヤの種類によって異なる振動情報または圧力変動情報を初期化するようにしたもので、これにより、路面状態及び夕ィャ走行状態の推定精度を更に向上させることができる。

請求の範囲 3 6に記載の発明は、請求の範囲 2 0〜請求の範囲 3 5のいずれかに記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置において、車両の各輪に荷重測定装置を備え、車両各輪の荷重デ一夕に基づいて走行時の路面状態及び夕ィャの走行状態を推定するようにしたもので、これにより、大型の運搬車などように、車輪に加わる荷重変動が大きな車両であっても、上記各輪の荷重データに応じて路面状態及びタイヤ走行状態を推定することができるので、推定精度の向上を図ることが可能となる。

また、請求の範囲 3 7に記載の発明は、車両の走行状態を制御する車両制御装置であって、上言 3請求の範囲 1〜請求の範囲 3 6のいずれかに記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定装置と、上記装置で推定された路面状態及び/または走行中のタイヤの状態に基づいて、 AB Sブレーキの油圧制御手段や車輪のロヅク状態制御手段、あるいは、車両の姿勢制御手段などのような、車両の走行状態を制御する車両制御手段を備えたものである。また、請求の範囲 3 8に記載の発明は、走行中のタイヤの接地している路面の状態を推定する路面状態推定方法であって、タイヤ振動、ホイール振動、サスペンション振動、タイヤ内圧力変動の少なくともいずれか 1つを検出し、これを周波数分析して得られる振動スぺクトルの振動レベル、または、圧力変動スぺクトルの圧力変動レベルを検出して路面摩擦係数を推定するとともに、ブレーキスィッチのオン ·オフを検出し、ブレーキが踏まれたと判断された場合には、路面摩擦係数の推定値の更新を中断して、車輪加速度を基に制御する従来の AB S J御システムのみに切換えるようにしたことを特徴としたものである。これにより、プレーキが踏まれた後には本システムによる路面摩擦係数の推定を行わなヽようにできるので、タイヤのすべりによるシステムの誤動作を防止することが可能となる。

請求の範囲 3 9に記載の路面状態推定方法は、上記プレーキスィツチのオン · オフの検出に代えて、駆動輪と従動輪の速度を検出してスリップ率を算出し、このスリップ率が予め設定された閾値を超えた場合には、路面摩擦係数の推定値の更新を中断するようにしたことを特徴とするものである。 2輪駆動車の場合は、ブレーキを踏むことで生じる駆動輪と従動輪との速度差に応じたスリップ率を検出することにより、タイヤのすべり状態を把握することができるので、タイヤのすべり状態に応じて路面摩擦係数の推定を中断でき、システムの誤動作を確実に防止することが可能となる。

また、請求の範囲 4 0に記載の路面状態推定方法は、エンジン回転数を検出し、エンジン回転数が予め設定された閾値を超えた場合には、路面摩擦係数の推定値の更新を中断するようにしたことを特徴とするものである。 4輪駆動車の場合は、全て駆動輪であるので、エンジン回転数を検出し、エンジン回転数が閾値よりも高くなつたときにはトルクが非常に高くなつて、タイャが滑り易いと判定できるので、タイヤのすべり状態に応じて路面摩擦係数の推定を中断でき、システムの誤動作を確実に防止することが可能となる。

請求の範囲 4 1に記載の発明は、請求の範囲 4 0に記載の路面状態推定方法において、走行ギア及びクラッチの接続状況に応じてエンジン回転数の閾値を変更するようにしたものである。請求の範囲 4 2に言 B載の発明は、請求の範囲 3 8〜請求の範囲 4 1のいずれかに記載の路面状態推定方法において、上記振動レベルまたは圧力変動レベルを検出する際の周波数帯域の帯域幅を、検出周波数帯域の 1〜1 0 0 %の範囲とするとともに、 1つあるいは複数の周波数帯域で検出した上記振動レベルまたは圧力変動レベルのデータから、下記の演算式を用いて路面摩擦係数を推定するようにしたものである。

路面摩擦係数推定値 = l/ [ l+exp{— ( a。十 a x^ a₂x₂+ " ' · + a_nx_n) }] ここで、 a_Q ;定数、 a₁₅ a₂₅ · · · · , a_n；係数

X i ;周波数帯域（f i) における振動レベルまたは圧力変動レベルまた、請求の範囲 4 3に記載の発明は、走行中のタイヤの接地している路面の状態を推定する路面状態推定装置であって、タイヤ振動、ホイール振動、サスぺンシヨン振動、タイヤ内圧力変動の少なくともいずれか 1つを検出し、これを周波数分析して得られる振動スペクトルの振動レベル、または、圧力変動スぺクトルの圧力変動レベルを検出して路面摩擦係数を推定する路面状態推定装置において、ブレーキスィッチのオン ·オフを検出する手段を備え、ブレーキが踏まれたと判断された場合には、路面摩擦係数の推定値の更新を中断するようにしたものである。

請求の範囲 4 4に記載の路面状態推定装置は、タイヤ振動、ホイール振動、サスペンション振動、タイヤ内圧力変動の少なくともいずれか 1つを検出し、これを周波数分析して得られる振動スペクトルの振動レベル、または、圧力変動スぺクトルの圧力変動レベルを検出して路面摩擦係数を推定する路面状態推定装置において、駆動輪と従動輪の速度を検出する手段と、上記検出された駆動輪と従動輪の速度からスリップ率を算出する手段とを備え、上記スリップ率が予め設定された閾値を超えた場合には、路面摩擦係数の推定値の更新を中断するようにしたものである。

請求の範囲 4 5に記載の路面状態推定装置は、タイヤ振動、ホイール振動、サスペンション振動、タイヤ内圧力変動の少なくともいずれか 1つを検出し、これを周波数分析して得られる振動スペクトルの振動レベル、または、圧力変動スぺクトルの圧力変動レベルを検出して路面摩擦係数を推定する路面状態推定装置において、エンジン回転数を検出する手段を備え、エンジン回転数が予め設定された閾値を超えた場合には、路面摩擦係数の推定値の更新を中断するようにしたものである。

請求の範囲 4 6に記載の路面状態推定装置は、エンジンの負荷が走行ギア及びクラッチの接続状況によることから、上記請求の範囲 4 5に記載の路面状態推定装置において、走行ギア及びクラッチの接続状況を検出する手段を設け、走行ギァ及びクラッチの接続状況に応じて上記エンジン回転数の閾値を変更するようにしたもので、これにより、更に精度の高い制御が可能となる。

請求の範囲 4 7に記載の路面状態推定装置は、上記請求の範囲 4 3〜請求の範囲 4 6のいずれかに記載の路面状態推定装置において、上記振動または圧力変動の情報信号を、タイヤまたはホイール部またはサスペンション部にてデジタル信号に変換 ·圧縮した上で車体側に送信し、車体側にて上記圧縮信号を受信して復元し、周波数分析するようにしたものである。

また、請求の範囲 4 8に記載の発明は、 AB S制動を制御する方法であって、タイヤ振動、ホイール振動、サスペンションの振動、タイヤ内圧力変動の少なくともいずれか 1つを検出し、これを周波数分析して得られる振動スぺクトルの振動レベル、または、圧力変動スぺクトルの圧力変動レベルを検出して路面摩擦係数を連続的に推定するとともに、運転者がブレーキを踏む直前の路面摩擦係数推定値の大きさに応じて、 A B S制御へ移行するブレーキ油圧の閾値を変更するようにしたことを特徴とするものである。例えば、路面摩擦係数推定値が低い場合には、通常の閾値であると急速にスリップ率が高くなり、制動力が低下するので、この場合には、 AB S制御へ移行するブレーキ油圧の閾値を下げて、早めに A B Sを作動させてスリヅプ率が上がらないように制御することにより、車両の安全性を向上させる。

請求の範囲 4 9に記載の AB S制動制御方法は、タイヤ振動、ホイール振動、サスペンション振動、タイヤ内圧力変動の少なくともいずれか 1つを検出し、これを周波数分析して得られる振動スペクトルの振動レベル、または、圧力変動スぺクトルの圧力変動レベルを検出して路面摩擦係数を連続的に推定するとともに、運転者がブレーキを踏む直前の路面摩擦係数推定値の大きさに応じて AB Sブレーキ油圧の増減度合いを調整するようにした iとを特徴とするもので、これにより、 ABS制動を安定して行うことが可能となる。

請求の範囲 50に記載の発明は、請求の範囲 48または請求の範囲 49に記載の AB S制動制御方法において、上記振動レベルまたは圧力変動レベルを検出する際の周波数帯域の帯域幅を、検出周波数帯域の 1〜 100 %の範囲とするとともに、 1つあるいは複数の周波数帯域で検出した上記振動レベルまたは圧力変動レベルのデータから、下記の演算式を用いて路面摩擦係数を連続的に推定するようにしたものである。

路面摩擦係数推定値 =l/[l+exp{ ( a。+ a_lXl + a₂x₂+… · + a_nx_n)}] ここで、 a。；定数、 a₁₃ a₂， ····， a_n；係数

Xi ;周波数帯域 (f i) における振動レベルまたは圧力変動レベルまた、請求の範囲 51に記載の発明は、 A BS制動の制御装置であって、タイャ振動、ホイール振動、サスペンション振動、タイヤ内圧力変動の少なくともいずれか 1つを検出する手段と、上記検出された振動情報信号または圧力変動信号を周波数分析して得られる振動スぺクトルの振動レベル、または、圧力変動スぺクトルの圧力変動レベルを検出し、下記の演算式を用いて路面摩擦係数の推定値を連続的に演算する手段と、ブレーキスィツチのオン ·オフを検出する手段と、運転者がブレーキを踏む直前の路面摩擦係数推定値の大きさに応じて、 AB S制御へ移行するブレーキ油圧の閾値を変更する手段とを備えたものである。

路面摩擦係数推定値 =l/[l+exp{ (an+aiXi + a^z + + anXn)}] ここで、 a。；定数、 a₁₅ a₂， ····， a_n;係数

Xi ;周波数帯域（fi) における振動レベルまたは圧力変動レベル請求の範囲 52に記載の ABS制動制御装置は、タイヤ振動、ホイール振動、サスペンション振動、タイヤ内圧力変動の少なくともいずれか 1つを検出する手段と、上記検出された振動情報信号または圧力変動信号を周波数分析して得られる振動スペクトルの振動レベル、または、圧力変動スペクトルの圧力変動レベルを検出し、下記の演算式を用いて路面摩擦係数の推定値を連続的に演算する手段と、ブレーキスィヅチのオン ·オフを検出する手段と、運転者がブレーキを踏む直前の路面摩擦係数推定値の大きさに応じて、 AB Sブレーキ油圧の増減度合いを調整する手段とを備えたものである。

路面摩擦係数推定値 =l/[l+exp{— (ao+aiXi+asXz+'-'. + anXn)}] ここで、 a。；定数、 a₁₃ a₂₅ ····， a_n；係数

Xi ;周波数帯域（fi) における振動レベルまたは圧力変動レベルまた、請求の範囲 53に記載の発明は、車両の走行状態を制御する車両制御装置であって、上記請求の範囲 41または請求の範囲 52に記載の AB S制動制御装置を備えたものである。

図面の簡単な説明

第 1図は、本発明の最良の形態 1に係る路面状態及び夕ィャ走行状態推定装置の構成を示す機能プロック図である。

第 2図は、加速度センサの装着箇所を示す図である。

第 3図は、ホイールの振動スペクトルを示す図である。

第 4図は、実際の路面摩擦係数/ と本発明による推定値との相関関係を示す図である。

第 5図は、加速度センサの他の装着箇所を示す図である。

第 6図は、本最良の形態 2に係るサスペンション部の振動を検出する方法を示す図である。

第 7図は、サスペンション部の振動スぺクトルを示す図である。

第 8図は、実際の路面摩擦係数/ zとサスペンション部の振動を検出して推定した推定値との相関関係を示す図である。

第 9図は、本最良形態 3に係る車両制御装置の構成を示す図である。

• 第 10図は、本発明による車両制御装置の他の構成を示す図である。

第 11図は、.本最良の形態 4に係る路面状態及びタイヤ走行状態推定装置の機能ブロック図である。

第 12図は、圧力センサの装着箇所を示す図である。

第 13図は、圧力変動情報信号を車体側に送信する構成例を示す図である。第 14図は、圧力センサを装着した車両を、ドライアスファルト路と雪上において走行させたときの圧力変動スぺクトルを示す図である。

第 1 5図は、実際の路面摩擦係数/ zとタイヤ内圧変動による推定値との相関関係を示す図である。

第 1 6図は、実際の路面摩擦係数とホイール振動による〃推定値との相関関係を示す図である。

第 1 7図は、本最良の形態 5に係るハイドロプレーニング状態推定手段の構成を示す図である。

第 1 8図は、ハイドロプレーニング状態の圧力変動スぺクトルを示す図である第 1 9図は、ハイドロプレーニング状態の振動スぺクトルを示す図である。第 2 0図は、車速と、パターンピッチ周波数での振動レベルと 100〜200Ηζ帯域での振動レベルとの比との関係を示す図である。

第 2 1図は、最良の形態 6に係る路面状態推定装置の構成を示す図である。第 2 2図は、ブレーキスイッチの検出による、推定値の更新制御のためのフローチャートである。

第 2 3図は、本発明によるスリヅプ率判定手段を備えた路面状態推定装置の構成を示す図である。

第 2 4図は、スリップ率による、〃推定値の更新制御のためのフローチャートである。

第 2 5図は、エンジン回転数による、〃推定値の更新制御のためのフローチヤ —トである。

第 2 6図は、試験車両を様々な路面、一定速度で走行させたときの〃推定値の演算結果を示す図である。

第 2 7図は、ドライアスファルト路面で試験車両を加速した場合の〃推定値の演算結果を示す図である。

第 2 8図は、スリップ率及びエンジン回転数による、〃推定値の更新制御を行つた場合の//推定値の演算結果を示す図である。

第 2 9図は、本最良の形態 7に係る AB S制動制御装置の一構成例を示す図である。第 3 0図は、タイヤにかかる力を示す模式図である。

第 3 1図は、スリップ率と摩擦力の関係を示す S— /カーブである。

第 3 2図は、試験車両を、 WE T路面において走行させ、車体速度と車輪速度とを計測した結果を示すグラフである。

第 3 3図は、試験車両を、 I C E路面において走行させ、車体速度と車輪速度とを計測した結果を示すグラフである。

第 3 4図は、本発明による AB S制動制御装置を搭載した試験車両試験車両を

、 I C E路面において走行させ、車体速度と車輪速度とを計測した結果を示すグラフである。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。

最良の形態 1 .

第 1図は、本最良の形態 1に係わる路面状態及びタイヤ走行状態推定装置 1 0 の構成を示す機能プロック図で、本装置 1 0は振動検出部 1 0 Aと信号処理部 1 0 Bとを備えている。振動検出部 1 O Aは、ホイールに伝播されたタイヤの振動を検出する振動検出手段である加速度センサ 1 1を備えており、信号処理部 1 0 Bは、周波数帯域設定手段 1 2と振動レベル検出手段 1 3とを備え、上記加速度センサ 1 1で検出されたホイール振動の振動情報信号を周波数分析して、上記振動め周波数スペクトル（以下、振動スペクトルという）の、路面状態やタイヤの走行状態によってその振動レベルが特徴的に変ィヒする周波数範囲、すなわち、少なくとも 1 0 ~ 1 0 0 0 0 H zの範囲に含まれる周波数帯域の振動レベルを検出する周波数分析手段 1 4と、予め求められた路面状態、あるいは、走行中のタイャの状態と、上記振動スぺクトルの所定の周波数帯域での振動レベルとの関係を示す振動レベル対応表 1 5 Tを記憶する振動レベル記憶手段 1 5と、上記周波数分析手段 1 4で検出された振動レベルを上記振動レベル対応表 1 5 Tに対 jfeさせて、上記振動レベルから路面摩擦係数〃及び走行中のタイヤの状態を推定する路面状態及びタイヤ走行状態推定手段 1 6とを備え、上記加速度センサ 1 1で検出されたホイールの振動情報信号から、走行時の路面状態及び夕ィャの走行状態を推定する。

なお、上記振動レベル対応表 1 5 Tは、後述するように、試験車両に加速度センサ 1 1を取付け、上記車両を、所定の速度 Vで路面摩擦係数の異なる路面を走行させたり、例えば、トレッドの一部を剥離させた故障タイヤに相当する試作タイヤを装着した車両を走行させたりして、ホイ一ル 1の振動を実測することにより作成される。

本例では、上記加速度センサ 1 1としてバイモルフ圧電式の表面実装型加速度センサを用い、この加速度センサ 1 1を、第 2図（a) , ( b ) に示すように、ホイ一ル 1のホイ一ルリム 2の、タイャ側の凹部に取付けられたセンサ一ボヅクス 1 7内に収納した。なお、同図において、 3はホイ一ル 1に取付けられたタイャバルブである。

上記センサ一ボックス 1 7には、タイヤ内に充填された気体の圧力をモニタリングする圧力センサ 1 8が収納されており、上記加速度センサ 1 1は、圧力検出回路やバヅテリ一等が搭載された上記圧力センサ 1 8が装着された基板 1 9に装着される。この基板 1 9はセンサ共通 ¾反であり、加速度センサ 1 1の駆動 '検出回路も上記基板 1 9に搭載され、上記バッテリーは加速度センサ 1 1及び圧力センサ 1 8の共用電源となる。

なお、加速度センサ 1 1または加速度センサ 1 1を設置する基板を、ホイール 1の、上記圧力センサ 1 8とは別個の箇所に設置してもよいし、加速度センサ 1 1の駆動 ·検出回路を搭載した基板を加速度センサ 1 1とは別体に設置してもよいが、装置を小型化する上では、上記のように、加速度センサ 1 1とその對反を圧力センサ 1 8と同一の筐体（センサ一ボックス 1 7 ) 内に設置することが好ましく、少なくとも、基板については上記 ¾反 1 9と共有化することが好ましい。次に、上記構成の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置 1◦の動作について、路面摩擦係数の推定値を求める場合を例にとつて説明する。

まず、加速度センサ 1 1により走行中のホイール 1の振動を検出し、この検出されたホイ一ル 1の振動情報信号を周波数分析手段 1 4により周波数分析して所定の周波数帯域の振動レベルを検出する。詳細には、周波数分析手段 1 4の検出する上記振動レベルは、中心周波数が、路面状態やタイヤの走行状態によってその振動レベルが特徴的に変化する周波数範囲、すなわち、少なくとも 10〜 10000Hzの範囲にある所定の帯域幅を有する周波数帯域の振動レベル、詳細には、周波数範囲が少なくとも 10〜10000Hzの範囲にある、検出周波数帯域（ホイ一ル 1の振動情報信号の周波数帯域）の 1〜； L 00 %の帯域幅を有する振動レベルを検出する。例えば、上記検出周波数帯域が 10〜5000Hz である場合には、周波数分析手段 14で検出する振動レベルとしては、 800〜 3500Hzのような、帯域幅が上記検出周波数帯域の約 54%であるような、比較的広い帯域幅を有する 1つの周波数帯域の振動レベルでもよいし、 800〜 1000Hz, 1600〜 2000Hz, 3000〜 3500 H zでの振動レべルなどのように、帯域幅が上記検出周波数範囲の約 4%, 8%, 10%であるような、比較的狭い帯域幅を有する複数の周波数帯域での振動レベル（複数個）であってもよい。また、振動レベルを検出する周波数帯域を複数個とする場合には、上記帯域幅を比較的狭い範囲、例えば、 10〜500Hzの範囲とすることが好ましい。このように、周波数分析手段 14では、上記 1つあるいは複数の周波数帯域を周波数帯域設定手段 12で設定し、振動レベル検出手段 13により、その振動レベルを検出する。

上記検出された振動レベルは、路面状態及びタイヤ走行状態推定手段 16に送られ、路面状態及びタイヤ走行状態推定手段 16において、上記検出された振動レベルと、予め振動レベル記憶手段 15に記憶されている路面摩擦係数〃と振動レベルとの関係を示す振動レベル対応表 15 Tと対応させて、路面摩擦係数の推定値（ /推定値）を求めることにより、加速度センサ 11により検出されたホイ —ルのタイヤ周方向またはタイャ幅方向の振動情報信号から、路面摩擦係数を精度良く推定することができる。

第 3図は、タイヤ周方向の振動を検出する加速度センサとタイヤ幅方向の振動を検出する加速度センサの 2個の加速度センサを取付けたホイ一ルを備えたタイャを乗用車に搭載し、通常の乾燥ァスフアルト路面上を 60 kmZhの一定速度で走行させ、このときのホイ一ルのタイャ周方向振動とタイャ幅方向振動とをそれそれ測定して周波数分析して得られた振動スぺクトルである。このグラフの横軸は周波数、縦軸は 1 Gを 0 dBとしたときの振動レベルの大きさであり、同図の実線がホイールのタイヤ周方向振動スペクトル、破線がタイヤ幅方向振動スぺクトルである。

次に、，路面摩擦係数〃の異なる様々な路面上で、上記と同様の実験を行い、ホィ一ルのタイヤ周方向及びタイヤ幅方向の振動スぺクトルを求め、上記乾燥ァスフアルト路面上を走行して得られた振動スペクトルと比較する。これにより、 1 0〜： L 0 0 0 0 H zの範囲に含まれる複数の周数帯域において、上記振動レべルが路面状態によりどのように異なつていることを確認することができる。一般に、路面摩擦係数〃が低くなると、タイヤトレッドのすべり（ここでは幅方向のすべり）によつて複数の周波数帯域の振動レベルが上昇する。

第 4図は、予め測定した路面摩擦係数と、検出したホイールの振動情報信号を用いて推定した路面摩擦係数の推定値（〃推定値）との関係を示すグラフである。この結果から明らかなように、上記//推定値と実際の路面摩擦係数とは良好な相関関係を示している。

したがって、加速度センサ 1 1によりホイ一ル 1のタイヤ周方向またはタイヤ幅方向の振動を検出し、この振動情報信号と、予め求められた、上記複数の周波数帯域の振動レベルと路面摩擦係数^との関係を示す振動レベル対応表 1 5 Tとを対応させることにより、路面摩擦係数を精度良く推定することが可能であることが確認された。

このように、本最良の形態 1によれば、ホイールリム 2に取付けられた加速度センサ 1 1で検出したホイール 1の振動情報信号を、周波数分析手段 1 4で周波数分析してその振動スぺクトルの振動レベルを検出し、路面状態及びタイヤ走行状態推定手段 1 6により、この検出された振動レベルと、振動レベル記憶手段 1 5に記憶された路面摩擦係数〃と振動レベルとの関係を示す振動レベル対応表 1 5 Tとを比較して、路面摩擦係数/を推定するようにしたので、路面摩擦係数〃の値を精度良く推定することができ、車両の安全性を向上させることができる。なお、上記最良の形態 1では、加速度センサ 1 1を、ホイールリム 2のタイヤ側に取付けて、ホイール 1に伝播されるタイヤの振動を検出するようにしたが、第 5図（a) に示すように、加速度センサ 1 1をホイ一ルリム 2のホイ一ルディスク側に取付けもよい。あるいは、第 5図（b ) に示すように、加速度センサ 1 1をタイヤ 4のトレッド 5の内面側 5 aに取付けて、タイヤ 4の振動を直接検出するようにしてもよい。

また、上記例では、路面摩擦係数を推定する場合について説明したが、路面摩擦係数//そのものではなく、通常路面状態（ドライ）、要注意路面状態（ゥェヅト路、雪路、など）、危険路面状態（ハイドロプレ一ニング状態、圧雪路、ミラ一バーンなど）などのような、路面状態を推定するようにしてもよい。

また、上記路面摩擦係数から、走行中のタイヤの状態である滑り易さを推定するようにしてもよい。

また、上記例では、 //推定値を算出するための振動レベルを検出する際の周波数帯域を、異なる路面を走行させて得られた振動スペクトルを比較して、その振動レベルが特徴的に変ィ匕する周波数帯域としたが、この周波数帯域を、路面摩擦係数^との相関関係の高い周波数帯域に設定するようにすれば、 //推定値の精度を更に向上させることができる。

具体的には、試験車両に加速度センサ 1 1を取付け、上記車両を、所定の速度 Vで路面状態（路面摩擦係数 z) の異なる路面を走行させて、タイヤの振動スぺクトルを求め、この振動スペクトルから、少なくとも 1つの周波数帯域 fi (i = l〜n) における振動レベル振動の周波数帯域値（振動レベル） Xi (i= 1 〜n) を検出して、下記の式（1) を用いて路面摩擦係数推定値（〃推定値）を算出する。

〃推定値 =l/[l+exp{— (a。+a₁Xi+a₂x₂+ h a_nx_n) }] '··· · ( 1) ここで、 a₀ ;定数、 a₁₅ a₂, ····, a_n；係数

そして、上記式（1) で算出した〃推定値と、予め測定した路面摩擦係数〃との相関係数を求め、この相関係数が最も高くなるように、上記複数の周波数帯域 f i( i= l〜n) を設定し、この設定された周波数帯域; i( i= l〜！ 1) の振動レベルから、上記の式（1) を用いて推定値を算出する。

このように、〃推定値を算出するための振動レベルを検出する際の周波数帯域 f i (i = l〜n) を、路面摩擦係数〃との相関関係の高い周波数帯域 f i (i = l〜n) に設定するようにすれば、単に、異なる路面を走行させて得られた各振動スぺクトルを比較して、振動の周波数帯域値 Xiの高いと思われる複数の周波数帯域 f iを設定して〃推定値を算出する場合に比べて、 //推定値の精度を確実に向上させることができる。

このとき、上記路面摩擦係数〃の検出に使用する振動の周波数帯域値（振動レベル） X iを検出するための周波数帯域 f iの数は、 3つ以上とすることが好ましいが、路面状態（路面摩擦係数〃）が明確に反映されている周波数帯域 f iがあれば、周波数帯域を 1つとしてもよい。

上記方法を用いることにより、上記装置 1 0において、振動レベル記憶手段 1 5を省略するとともに、路面状態及び夕ィャ走行状態推定手段 1 6では、周波数分析手段 1 2で検出された振動の周波数帯域値（振動レベル）から、上記式 ( 1 ) を用いて直接〃推定値を求めたり、上記 /推定値を用いて、路面状態を推定することができる。

また、上記振動スペクトルを用いて、タイヤの故障状態を推定することも可能である。具体的には、タイヤトレッドの一部に剥離が生じた場合などには、その部分が路面に接する度に特有の振動が発生するので、上記振動スペクトルの、 1 0〜1 0 0 H zの周波数帯域の振動レベルを検出し、正常なタイヤの上記と同じ周波数帯域の振動レベルと比較することにより、タイヤに何らかの異常が生じていることを推定することができる。

また、上記加速度センサ 1 1からの振動情報信号を周波数分析して得られる振動スぺクトルの 2 0 0 H z以下の周波数帯域内での振動レベルから、タイヤの固有振動の周波数を検出してタイヤ内圧を推定することが可能である。つまり、夕ィャの固有振動周波数と実際のタイヤ内圧とは高い相関関係があるので、上記振動スぺクトルのデータからタイヤの固有振動数を求め、予め求めたタイヤ振動数とタイヤ内圧との関係からタイヤ内圧を推定し、この推定されたタイヤ内圧を夕ィャ内圧として用いればよい。これにより、センサーボックス 1 7に設けられている圧力センサ 1 8を省略することも可能である

また車両の各輪に荷重測定装置を設置して車両各輪に作用する荷重を検出し、車両各輪の荷重デ一夕に基づいて、走行時の路面状態及びタイヤの走行状態の推定を行うようにすれば、路面状態及びタイヤの走行状態の推定精度を更に向上させることができる。すなわち、大型の運搬車などのように、積み荷の重さにより車輪に加わる荷重が大きく変動する車両においては、荷重による摩擦係数の変化が大きいため、荷重によりタイヤの振動状態が変ィ匕する（荷重が大きくなると摩擦係数が減少するが、滑りにくくなる）ので、これを補正するため、路面摩擦係数 zと振動レベルとの関係を示す振動レベル対応表 1 5 Tを各荷重毎に作成して記憶しておき、例えば、歪ゲージを用いた荷重測定装置で検出された車両各輪の荷重データに応じて、路面状態及びタイヤ走行状態を推定するようにすれば、推定精度を更に向上させることができる。

また、本装置 1 0に、システムを初期化するためのリセットボタンを設け、ある程度の距離を走行してタイヤと路面間の実際の摩擦状態を把握することが好ましい。路面状態を推定するために用いる振動スペクトルとしては、予めインプヅトされた実車試験の振動スぺクトルであっても問題はないが、振動スペクトルは自動車やホイール、タイヤの種類により微妙に異なることから、当該車両をドラィ、ウエット、氷雪のいずれかの路面、あるいは、複敎の路面で走行させて、その時の振動スぺクトル.を求め、この求められた振動スぺクトルに基づいて路面状態あるいは路面摩擦係数//を推定するようにすれば、推定精度を更に向上させることができる。

このとき、乗員がリセットボタンを押し、走行した路面の状態がドライかゥェ、ソトかあるいは氷雪かをインプットする。なお、装置 1 0内において、予め記憶された路面状態毎の振動スぺクトルと上記初期化時に得られた振動スぺクトルとを比較して、上記走行した路面の状態がドライかゥエツトかあるいは氷雪かが自動的にィンプットされるようにしてもよい。

あるいは、車体の挙動制御用に車輪速、車体加速度、車体回転角速度などを検出するセンサが取付けられている車両においては、これらのデ一夕から概略推定される路面摩擦係数と本装置 1 0によって推定された路面摩擦係数とを比較することにより、適宜リセットをかけるシステムを設けてもよい。 ' 最良の形態 2 .

上記最良の形態 1では、ホイール 1の振動を検出した例について説明したが、第 6図に示すように、加速度センサ 1 1をサスペンション部 6に取付け、サスペンション部 6に伝播されるタイヤの振動を検出して路面状態及びタイヤ走行状態を推定することも可能である。

サスペンション部 6には、振動緩衝のため、ゴムブッシュ 7等の弾性部材が複数取付けられているので、本例では、上記伝播されたタイヤの振動を効率よく検出するため、加速度センサ 1 1をサスペンションアーム 6 a , 6 b上ではなく、ホイール 1が取付けられているハプ部 8と一体化されている非回転部に取付けるようにしている。なお、サスペンション部 6には、タイヤ幅方向の振動の方が比較的減衰なく伝播されるので、上記加速度センサ 1 1は、ハブ部 8のタイヤ幅方向の振動を検出するように取り付けることが好ましい。

第 7図は、加速度センサを乗用車のサスペンション部に装着し、通常の乾燥ァスフアルト路面上を 3 0 km/]！〜 9 0 kmノ hの範囲内で一定速度で走行させ、このときのサスペンション部の振動を測定して周波数分析して得られた振動スぺクトルを示す図で、この振動スペクトルを用いて、上記最良の形態 1と同様に、路面摩擦係数を推定することができる。

また、第 8図は、予め測定した路面摩擦係数/ と、検出したサスペンション部 6の振動から推定した //推定値との関係を示すグラフで、この結果から明らかなように、検出された振動レペルから求めた〃推定値と実際の路面摩擦係数^とは良好な相関関係を示しており、サスペンション部 6の振動からでも路面摩擦係数 ^を精度良く推定することができることがわかる。最良の形態 3 .

第 9図は、本発明の路面状態及び夕ィャ走行状態推定装置を用いた車両制御装置 2 0の構成を示す図で、本装置 2 0は、加速度センサ 1 1が取付けられた転動側（タイヤまたはホイール側） Aと、非転動側である車体側: Bとを無線により接続するように構成したものである。

転動側 Aには、加速度センサ 1 1と、この加速度センサ 1 1で検出された振動情報信号をデジタル変換して圧縮するデータ処理部 2 1と、この圧縮された信号を車体側 Bに無線により送信するとともに、車体側 Bから送信される、加速度センサ 1 1及びデ一夕処理部 2 1を駆動するための無線信号を受信する R F ( Radio Frequency)部 2 2とを設ける。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とともに、転動側 Aに上記無線信号を送信する無線送信 · 受信部（以下、送受信部という） 2 3と、上記受信された振動情報信号を復元して周波数分析し、得られた振動スぺクトルから走行時の路面状態及びタイヤの走行状態を推定する路面状態及びタイヤ走行状態演算部 2 4と、上記演算部 2 4で推定された路面状態及びタイヤ走行状態に基づいて、 AB Sブレーキの油圧を制御する AB S制御部（車両制御手段） 2 5とを設ける。

これにより、信号接続線を設けることなく、タイヤまたはホイール部で検出された振動情報信号を車体側 Bにて処理して路面状態及び夕ィャ走行状態を推定することができる。また、上記推定された路面状態及びタイヤ走行状態のデ一夕を A B S制御部 2 5に送ることにより、路面状態及びタイヤ走行状態に応じて A B Sブレーキの油圧を制御することができるので、車両の走行状態を安定して制御することができる。また、車体側 Bから、無線にて、加速度センサ 1 1及びデ一夕処理部 2 1を駆動するようにしたので、転動側 Aに備えられていたバヅテリーを省略することができる。

なお、上記路面状態及びタイヤの走行状態演算部 2 4の構成は、上記最良の形態 1の第 1図で示した、路面状態及び夕ィャ走行状態推定装置 1 0の信号処理部 1 0 Bと同様である。

また、車体側 Bには、タイヤ円周上での電波サービスエリアを極力広くするァンテナ部を設け、転動側 A (タイヤまたはホイール側）の R F部 2 2には、送受信部 2 4から上記アンテナ部を介して送信された微弱電波を受信して発生する誘導起電力により稼動するパッシブモード非接触 I Cチヅプを備え、加速度センサ 1 1とデ一夕処理部 2 1を稼動させるとともに、加速度センサ 1 1で検出した振動データをデジタル変換 ·圧縮して車体側 Aに送信する。なお、上記デ一夕の送信を行うためのァンテナ機能を、ホイール 1に取付けられているタイャバルブ 3 (第 1図参照）に持たせてもよいし、別途、ホイールリム 2の周上にアンテナを設けるようにしてもよい。

実際に本装置 2 0を用いて転動中のホイール振動を検出し、車体側 Bにてその振動スペクトルを測定し、上記最良の形態 1の第 3図に示す振動スペクトルと比較したところ、同様の振動スぺクトルが得られることが確認された。

このように、本最良の形態 3によれば、加速度センサ 1 1が取付けられる転動側 A (タイヤまたはホイール側）にデータ処理部 2 1を設置し、上記加速度センサ 1 1で検出された振動情報信号をデジタル変換 ·圧縮して車体側 Bに送信し、車体側 Bに設けられた路面状態及び夕ィャの走行状態演算部 2 4において、上記受信した上記振動情報信号を復元して周波数分析し、タイヤまたはホイ一ルの振動から走行時の路面状態及び夕ィャの走行状態を推定するようにしたので、転動側 Aと車体側 Bとの連続データ通信が可能となり、振動の検出精度を向上させることができ、車両の走行状態を安定して制御することができる。

また、加速度センサ 1 1及びデータ処理部 2 1を、車体側 Bから、無線にて駆動するようにしたので、バッテリーを省略することができ、振動検出部を小型軽量化することができる。なお、バヅテリ'一を用いてデータ通信を行った場合には、バヅテリ一寿命が短かくなり、交換が必要となるが、本例では、このような問題がなく、長期的に安定して路面状態及び夕ィャの走行状態を推定することが可倉となる。

ま、タイヤまたはホイール部に F F T処理部を設けて、転動側 Aにて振動情報信号を周波数分析して推定値を求め、これを車体側 Bに送信するようにしてもよい。具体的には、第 1 0図に示すように、転動側 A (タイヤまたはホイール側）に路面状態及びタイヤ走行状態演算部 2 4を設け、加速度センサ 1 1で検出したタイヤまたはホイールの振動情報信号を周波数分析し、走行時の路面状態及び夕ィャの走行状態を推定し、この推定された走行時の路面状態及び夕ィャの走行状態を表わすデータを R F部 2 2から車体側 Bに送信する。車体側 Bでは、受信したデータを A B S制御部 2 5に送り A B Sブレ一キの油圧を制御する。上記のような車両制御装置 2 0 Aを構成することにより、上記最良の形態 3と同様に、転動側 Aと車体側 Bとの連続デ一夕通信を可能とし、かつ、路面状態及びタイヤ走行状態の推定精度を向上させて、車両の走行状態を安定に制御することができる。

実際に、タイヤまたはホイ一ル部において、振動情報信号を周波数分析して、得られた振動スペクトルから推定値を求め、この//推定値を車体側 Bに送信して路面摩擦係数〃との対応を調べたところ、上記最良の形態 1の第 4図と同様な良好な相関関係が見られた。最良の形態 4 .

上記最良の形態 1及び 2では、加速度センサ 1 1で検出したタイヤ 4、ホイ一ル 1、あるいは、サスペンション部 6の振動情報信号を周波数分析してその振動スぺクトルの振動レベルを検出して路面状態や路面摩擦係数//を推定するようにしたが、走行中の車両のタイヤに充填されている気体の圧力変動を検出して路面状態や路面摩擦係数//を推定してもよい。

第 1 1図は、本最良の形態 4に係わる路面状態及びタイヤ走行状態推定装置 3 0の機能プロック図で、同図において、 3 1はタイヤ内に設けられた圧力変動検出手段である圧力センサ、 3 2は周波数帯域設定手段 3 3と圧力変動レベル検出手段 3 4とを備え、上記圧力センサ 3 1で検出されたタイヤ内の気体の圧力変動信号である、圧力センサ 3 1の出力の時間軸上における微小振動成分（A C成分 ) を周波数分析して、上記圧力変動の周波数スペクトル（以下、圧力変動スぺクトルという）の、路面状態やタイヤの走行状態によってその振動レベルが特徴的に変化する周波数範囲、すなわち、少なくとも 1 0〜1 0 0 0 0 H zの範囲に含まれる周波数帯域の振動レベルを検出する周波数分析手段、 3 5は予め求められた路面状態、あるいは、走行中のタイヤの状態と所定の周波数帯域での圧力変動レベル（以下、圧力変動の周波数帯域値という）との関係を示す圧力変動レベル対応表 3 5 Tを記憶する圧力変動レベル記憶手段、 3 6は上記周波数分析手段 3 2で検出された圧力変動レベルを上記圧力変動レベル対応表 3 5 Tに対応させて、走行中の路面状態及び走行中のタイャの状態を推定する路面状態及び夕ィャ走行状態推定手段である。

なお、上記圧力変動レベル対応表 3 5 Tは、試験車両に圧力センサ 3 1を取付け、上記車両を、所定の速度 Vで路面状態（路面摩擦係数〃）の異なる路面を走行させたり、例えば、トレッドの一部を剥離させた故障タイヤに相当する試作夕ィャを装着した車両を走行させたりして、タイヤ内の気体の圧力変動を実測することにより作成される。

本例では、第 12図（a) , (b) に示すように、上記圧力センサ 31を検出回路等の回路部品を搭載した基板 37に取り付けて、ホイール 1のホイールリム 2の、タイヤ側の凹部に取付けられたセンサ一ボックス 38内に収納するとともに、第 13図に示すように、ホイール側（転動側） Aと、非転動側である車体側 Bとを無線により接続するようにしている。

ホイール側 Aには、上記圧力センサ 31と、圧力センサ 31で検出されたタイャに充填されている気体の圧力変動信号をデジタル変換して圧縮するデータ処理部 4 1と、この圧縮信号を車体側 Bに無線により送信する : RF (Radio Frequency)部 42とを設ける。また、車体側 Bには、上記圧縮信号を受信する受信部 43と、上記受信された圧縮信号を復元して周波数分析し、得られた圧力変動スぺクトルから走行時の路面状態及び夕ィャの走行状態を推定する路面状態及びタイヤ走行状態演算部 44とを設ける。なお、この路面状態及びタイヤの走行状態演算部 44は、上記第 11図に示した周波数分析手段 32, 圧力変動レべル記憶手段 35, 路面状態及びタイヤ走行状態推定手段 36の各手段から構成される。これにより、信号接続線設けることなく、転動側であるホイール部で検出された圧力変動信号を車体側 Bにて処理して、路面状態及び夕ィャ走行状態を推定することができる。

次に、上記構成の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置 30の動作について、路面摩擦係数〃の推定値を求める場合を例にとって説明する。

まず、圧力センサ 31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、周波数分析手段 32により周波数分析して所定の周波数帯域の圧力変動レベルを検出する。詳細には、周波数分析手段 32の検出する上記圧力変動レベルは、中心周波数が、路面状態やタイヤの走行状態によってその振動レベルが特徴的に変化する周波数範囲、すなわち、少なくとも 10〜： L 0000Hzの範囲にある、所定の帯域幅を有する周波数帯域の圧力変動レベルであって、例えば、 800〜 3500Hzのような、比較的広い帯域幅を有する 1つの周波数帯域の圧力変動レベルでもよいし、 800〜： L 000Hz， 1600〜 2000Hz , 3000〜 3500 Hzでの圧力変動レベルなどのように、比較的狭い帯域幅を有する複数の周波数帯域での圧力変動レベル（複数個）でもよい。周波数分析手段 3 2では、上記 1つあるいは複数の周波数帯域を周波数帯域設定手段 3 3で設定し、振動レベル検出手段 3 4により、その振動レベルを検出する。

上記検出された振動レベルは、路面状態及びタイヤ走行状態推定手段 3 6に送られ、路面状態及びタイヤ走行状態推定手段 3 6において、上記検出された所定の周波数帯域の圧力変動レベル（圧力変動の周波数帯域値）と、予め圧力変動レベル記憶手段 3 5に記憶されている路面摩擦係数//と圧力変動の周波数帯域値との関係を示す圧力変動レベル対応表 3 5 Tと対応させて、路面摩擦係数の推定値

(//推定値）を求めることにより、路面状態（路面摩擦係数//) を精度良く推定することができる。

なお、路面摩擦係数//の推定値ではなく、通常路面状態（ドライ）、要注意路面状態（ゥエツト路、雪路、など）、危険路面状態（ハイドロプレーニング状態、圧雪路、ミラ一バーンなど）などのような、路面状態を推定するようにしてもよい。

また、上記路面摩擦係数//から、走行中のタイヤの状態である滑り易さを推定するようにしてもよい。

また、上記圧力変動スペクトルを用いて、タイヤの故障状態を推定することも可能である。具体的には、タイヤトレッドの一部に剥離が生じた場合などには、その部分が路面に接する度に特有の振動が発生するので、上記圧力変動スぺクトルの、 1 0〜1 0 0 H zの周波数帯域の圧力変動レベルを検出して、正常なタイャの圧力変動レベルと比較することにより、タイヤに何らかの異常が生じていることを推定することができる。すなわち、 1 0〜1 0 0 k H zの周波数帯域における圧力変動レベルは、タイヤ回転に同期する帯域の圧力変動レベルであるので、上記圧力変動レベルを検出して正常時の圧力変動レベルと比較ればタイヤの異常が推定できる。具体的には、上記検出された圧力変動レベルが正常時より 2 0 %以上高い場合には、タイヤに何らかの異常が生じていると推定される。

なお、上記周波数帯域設定手段 3 3による、路面摩擦係数〃あるいは路面状態の推定に用いる圧力変動レベルを検出する際の周波数帯域の設定方法は、上記最良の形態 1で述べた設定方法と同様であり、下記に再掲する〃推定値の算出式（ 1) において、振動の周波数帯域値 x iを圧力変動の周波数帯域値（圧力変動レベル） Xiとして〃推定値を算出するとともに、この算出された〃推定値と、予め測定した路面摩擦係数//との相関係数を求め、この相関係数が最も高くなるように、圧力変動レベルを検出するための周波数帯域 f i( i = 1〜： Q) を設定する。このとき、上記周波数帯域 fiの数としては、 3つ以上とすることが好ましい。

〃推定値 =l/[l+exp{— (ao+aiXi+azXa+'.-' + anXn)}]'''' (1) ここで、 a。；定数、 a a₂， ····， a_n；係数

また、路面状態あるいは路面摩擦係数の推定のみを行なうのであれば、路面状態、あるいは、走行中のタイヤの状態と所定の周波数帯域での圧力変動レベルとの関係を記憶する必要がないので、上記装置 30において、圧力変動レベル記憶手段 35を省略するとともに、路面状態及びタイヤ走行状態推定手段 36では、周波数分析手段 32で検出された圧力変動の周波数帯域値 Xiから、上記式（ 1) を用いて直接〃推定値を求めたり、上記 /推定値を用いて、路面状態を推定するようにしてもよい。

このように、本最良の形態 4によれば、ホイ一ル 1のホイールリム 2に圧力センサ 31を取付けて、走行中の車両のタイヤに充填されている気体の圧力を検出し、この検出された圧力信号の時間軸上における微小振動成分（AC成分）を、周波数分析手段 32により周波数分析してその圧力変動スぺクトルの圧力変動レベルを検出し、路面状態及びタイヤ走行状態推定手段 36により、この検出された圧力変動レベルと、圧力変動レベル記憶手段 35に記憶された路面状態及び夕ィャの走行状態との関係を示す圧力変動レベル対応表 35 Tとを比較して、路面摩擦係数//や夕ィャの故障状態を推定するようにしたので、路面状態及び夕ィャの走行状態を精度良く推定することができる。

なお、圧力センサ 31の出力の絶対値（DC成分）からは、タイヤ内圧を検出することができるので、本装置 30は、上記圧力センサ 3 1として、近年普及しているタイヤ内圧モニタ一システムの圧力センサをそのまま用いることができる。したがって、ハ一ドウエア付カ卩によるコストアップを回避して、低コスト化を図ることができる。また、上記圧力センサ 3 1により夕ィャ内圧を検出することにより、タイャの走行状態の 1つである、タイヤ内圧の異常についても推定することができるまた、上記路面状態及び夕ィャ走行状態推定装置 3 0に車両の速度を検出する手段を設けるとともに、車速毎に路面摩擦係数/ zと圧力変動の周波数帯域値との関係を示す圧力変動レベル対応表 3 5 Tを準備して、圧力変動スぺクトルのデー夕に加え、車両の速度デ一夕を用いて走行時の路面状態及び夕ィャの走行状態を推定するようにすれば、路面状態及びタイャの走行状態の推定精度を更に向上させることができる。

更に、車両の各輪に荷重測定装置を設置して車両各輪に作用する荷重を検出し、車両各輪の荷重データに基づいて、走行時の路面状態及びタイヤの走行状態の推定を行うことも可能である。

すなわち、大型の運搬車などのように、積み荷の重さにより車輪に加わる荷重が大きく変動する車両においては、荷重による摩擦係数の変化が大きいため、荷重によりタイヤの振動状態が変化する（荷重が大きくなると摩擦係数が減少して滑り易くなる）ので、これを補正するため、路面摩擦係数//と振動レベルとの関係を示す圧力変動レベル対応表 3 5 Tを各荷重毎に作成して記憶しておき、上記荷重測定装置で検出された車両各輪の荷重データに応じて、路面状態及びタイヤ走行状態を推定するようにすれば、推定精度を更に向上させることができる。

<実施例 1 >

試験車両に圧力センサ 1 1を取付け、上記車両を、 V= 2 0 km/hで通常のアスファルト（ドライアスファルト）と滑り易い雪上において走行させて、タイャ内圧の圧力変動を測定して周波数分析し、圧力変動スぺクトルを求めた結果を第 1 4図に示す。このグラフの横軸は周波数、縦軸は 2 X 1 0—²P aを O d Bとしたときの圧力変動レベルの大きさであり、同図の細い実線がドライアスフアルト、太い実線が雪上のデ一夕である。

第 1 4図に示すように、滑り易い雪上では、 1 0 0 0 H z以上の高周波領域での圧力変動レベルが高くなつていることが分かる。これは、滑り易い雪上においては、路面と接しているタイヤのトレッド面の路面からの拘束が小さくなり、トレツド面が滑り振動を発生してタイヤ内部の気体を加振しているためと考えゥれ o

このように、圧力変動レベルと、路面の摩擦係数との対応を調べておけば、タイヤ内の圧力変動を常時モニタリングすることで路面状態（路面の摩擦係数〃 ) を推定することが可能となることが確認された。

なお、この方法は、タイヤ振動、ホイール振動、サスペンション振動にも同様に適応できる。

<実施例 2 >

実施例 1と同様な方法で、様々な路面状態におけるタイヤ内の圧力変動、ホイール振動を測定し、上記式（1 ) を用いて^推定値を算出し、実際に測定した路面摩擦係数 //との相関関係を調べた結果を第 1 5図及び第 1 6図に示す。このとき、〃推定値の計算に用いた振動レベル、圧力変動レベルは、上記最良の形態 1 の方法で設定した周波数帯域での振動レベル、圧力変動レベルを用いた。

タイヤ内の圧力変動、ホイール振動のいずれの場合にも、 /推定値は路面摩擦係数//と高い相関関係を示しており、路面摩擦係数の値を精度良く求めることができることが確認された。なお、タイヤ振動、サスペンション振動についても同様の結果が得られた。最良の形態 5 .

上記最良の形態 1〜4では、タイヤ振動、ホイール振動、サスペンション振動、あるいは、タイヤ内の圧力変動を検出して、路面状態及びタイヤ走行状態を推定するようにしたが、上記方法では、滑り易い路面状態である氷雪路とハイド口プレーニング状態の区別が明確ではない。

発明者らは、上記振動スぺクトルまたは圧力変動スぺクトルを詳細に検討した結果、ハイドロプレーニング状態が発生した場合には、振動スペクトルまたは圧力変動スぺクトルにおいて、タイヤのパターンピッチ 1次周波数近傍の振動レべルまたは圧力変動レベルが特徴的に大きくなることがわかった。

そこで、本例では、第 1 7図に示すように、上記最良の形態 4の装置 3 0に、ハイドロプレーニング検出手段 5 0を付カ卩した、路面状態及びタイヤ走行状態推定装置 3 0 Hを構成して、タイヤのパターンピッチ 1次周波数近傍の振動レベルまたは圧力変動レベルを検出することにより、ハイドロプレーニング状態の発生の推定も同時に行えるようにした。

第 1 7図において、 5 1は車両の速度を検出する車速検出手段、 5 2は上記車速検出手段 5 1からの車速のデ一夕からパターンピッチ周波数を算出するパ夕一ンピッチ周波数算出手段、 5 3は圧力センサ 3 1の出力を周波数分析する第 2の周波数分析手段で、この第 2の周波数分析手段 5 3に設けられた第 2の周波数帯域設定手段 5 4により、圧力変動レベルを検出する周波数帯域を上記パターンピツチ周波数を含む周波数帯域に設定し、ハイドロプレーニング振動レベル検出手段 5 5により、上記周波数帯域の圧力変動レベルを検出する。

5 6は上記検出された圧力変動レベルと所定の閾値とを比較してハイドロプレ —ニング状態の発生を推定するハイド口プレーニング状態推定手段である。上記ハイドロプレーニング検出手段 5 0においては、はじめに、パターンピヅチ周波数算出手段 5 2において、車速検出手段 5 1で検出した車速データ Vと、タイヤ周長 Lと、トレッドパターンのブロック数 nとを用いて、以下の式（2 ) により、パターンピッチ周波数 F_pを算出する。

F_p(Hz) = V(km/h) x l000(m/km) ÷3600(s/h) ÷ L (m) x n - - - - ( 2 ) そして、第 2の周波数分析手段 5 3のハイドロプレーニング振動レベル検出手段 5 5により、圧力変動スペクトルの、上記パターンピッチ周波数 F_pに相当する周波数帯域での圧力変動レベルを検出した後、ハイドロプレーニング状態推定手段 5 6により、上記検出された圧力変動レベルと所定の閾値とを比較し、上記圧力変動レベルが上記閾値を超えた場合にハイドロプレーニング状態が発生したと推定する。

これにより、滑り易い路面状態である氷雪路とハイドロプレーニング状態を明確に区別することができる。

なお、上記閾値は、例えば、'車両各輪に作用する荷重等により適宜変更できるようにすれば、ハイドロプレーニング状態の推定精度を更に向上させることができる。なお、上記最良の形態 5では、圧力センサ 3 1により、タイヤ内の気体の圧力変動を検出してハイドロプレーニング状態を推定する場合について説明したが、加速度センサ 1 1を用いて、タイヤ、トレッド、サスペンション振動を検出して周波数分析し、得られた振動スペクトルからハイドロプレーニング状態を推定することも可能である。

また。上言 3例では、ノターンピッチ周波数帯域圧力変動レベルが一定の閾値を超えた場合に、タイヤがハイドロプレーニング状態にあると推定するようにしたが、上記パターンピッチ周波数に影響されない周波数帯域の振動レベルまたは圧力変動レベルを求め、これに対するパターンピッチ周波数帯域の振動レベルまたは圧力変動レベルの比が一定の閾値を超えた場合には、タイヤがハイドロプレーニング状態にあると推定するようにすれば、ハイドロプレーニング状態の推定精度を更に向上させることができる。

なお、上記第 2の周波数分析手段 5 3の機能を、上記周波数分析手段 3 2にもたせる構成とすることも可能である。 ' <実施例; 3 >

試験車両に圧力センサを取付け、上記車両を、水深 1 0 mmの路上を V= 9 0 km/hで走行させた。このとき、ハイドロプレーニングが発生し、ハンドル操作やブレ一キ操作による車体の制御が不可能な危険な状態になっていた。

上記の状態でタイヤ内の圧力変動を測定して周波数分析し、圧力変動スぺクトルを求めたところ、第 1 8図に示すように、 9 0 0〜1 0 0 0 H z付近の振動レペルが特徴的に大きくなつていることが分かった。

また、試験車両に加速度センサを取付けて同様の実験を行い振動スぺクトルを求めたところ、第 1 9図に示すように、上記第 1 8図と同じ周波数帯域に振動レベルのピークが見られた。

ここで、上言己試験車両に用いたタイヤは 195/60R15サイズの乗用車タイヤで、ピッチ周波数は上記式（2 ) を用いて、以下のように算出される。

90(km/h) X 1000(m/km) ÷3600(s/h) +1.885 (m) x 0=943Hz

すなわち、上記第 1 8図に示す圧力変動スぺクトル、及び、第 1 9図に示す振動スペクトルの 9 0 0〜1 0 0 0 H z付近において、圧力変動レベル、振動レべルが高くなつているのは、タイヤトレヅドと路面との間の水膜がトレッドプロックに衝突することにより、.ブロックのピッチ一次周波数での圧力変動 ·振動の増大によるものであることがわかる。これにより、上記のような挙動を示す夕ィャのタイヤ内圧の変動あるいはタイヤ、ホイール、サスペンションの振動を検出することにより、ハイドロプレーニング状態を推定することができることが確認された。

<実施例 4 >

加速度センサをホイールに取付けた試験車両を、水深 1 0 mmの路上とドライアスファルト路上を速度を変えて走行させて、振動スペクトルを求め、以下の 2 つの周波数帯域での振動レベルの比を算出しプロヅトした結果を第 2 0図に示す ο *

(900〜1000Hz帯域での振動レベル） / (100〜200Hz帯域での振動レベル）水深 1 0 mmの場合には、車速が 7 5 km/hを超えると急激に振動レベルの比が増加することがわかった。そこで、閾値を 0 . 3に設定するようにすれば、ハイドロプレ一ニング状態を確実に推定することができる。最良の形態 6 .

上記最良の形態 1〜5では、一定速の直進走行中、あるいは、緩やかな加減速、操舵時における路面摩擦係数//の推定方法について説明したが、タイヤの路面に対するすべりが極端に大きくなつた場合、例えば、加速の際やブレーキを踏んだ時などのように、タイャの輪速と車体速との比であるスリツプ率が高くなつたような場合には、上記推定された路面摩擦係数の値が実際よりも低くなる傾向にある。このため、すべりが大きい状態では路面状態や危険度を誤判定する恐れがある。そこで本例では、第 2 1図に示すように、上記最良の形態 1の装置 1 0に、ブレーキスイッチ O NZO F F検出手段 6 1からの制御信号に基づいて、〃推定値を順次更新して、車両の走行状態を制御する車両制御手段 7 0に出力する// 推定値出力手段 6 2を付カ卩した路面状態装置 6 0を構成して、急激な加減速などの制動に入る前の推定値を検知し、この推定値を用いて制動初期から適正な車両制御を行うことにより、上記すベりによるシステムの誤動作を防止するようにした。

同図において、 11はタイヤの振動を検出する加速度センサ、 12は周波数帯域設定手段 13と振動レベル検出手段 14とを備え、上記加速度センサ 11で検出されたホイール振動の振動情報信号を周波数分析して、上記振動の周波数スぺクトル（以下、振動スペクトルという）の、路面状態やタイヤの走行状態によつてその振動レベルが特徴的に変化する周波数範囲、すなわち、少なくとも 10〜 10000Hzの範囲に含まれる周波数帯域の振動レベルを検出する周波数分析手段、 16 Zは上記振動レベルのデ一夕から、上述した //推定値の算出式（1) を用いて路面摩擦係数の推定値（//推定値）を演算する路面摩擦係数推定手段、 61はブレーキスィツチのオン ·オフ状態を検出するブレーキスィヅチ ON/0 FF検出手段、 62は上記ブレーキスィッチ ON/OFF検出手段 61からの制御信号に基づいて、上記演算された〃推定値を順次更新して、車両の走行状態を制御する車両制御手段 70に出力する〃推定値出力手段である。

なお、本例では、上記加速度センサ 1 1を、上記最良の形態 1と同様に、ホイ —ル 1のホイ一ノレリム 2の、タイヤ側の凹部に取付けて、タイヤ 4から伝播されるホイ一ル 1の振動を検出するようにした。

次に、上記構成の路面状態推定装置 60の動作について、説明する。

まず、加速度センサ 11によりホイール 1に伝播されたタイヤからの振動を検出し、この検出された振動情報信号を周波数分析手段 12により周波数分析して所定の周波数帯域の振動レベルを検出する。詳細には、周波数分析手段 12の検出する上記振動レベルは、中心周波数が、路面状態やタイヤの走行状態によってその振動レベルが特徴的に変ィ匕する周波数範囲、すなわち、少なくとも 10〜1 0000 Hzの範囲にある、所定の帯域幅を有する周波数帯域の振動レベルであつて、例えば、 800〜 3500Hzのような、比較的広い帯域幅を有する 1つの周波数帯域の振動レベルでもよいし、 800〜1000Hz, 1600-20 00 Hz, 3000〜3500Hzでの振動レベルなどのように、比較的狭い帯域幅を有する複数の周波数帯域での振動レベル（複数個）でもよい。周波数分析手段 12では、上記 1つあるいは複数の周波数帯域: f i(i = l〜n) を周波数帯域設定手段 13で設定し、振動レベル検出手段 14により、その振動レベル、すなわち、振動の周波数帯域値 1〜！ 1) を検出する。

なお、上記周波数帯域設定手段 13及び振動レベル検出手段 14を備えた周波数分析手段 12による上記振動の周波数帯域値 Xiの検出は、通常、高速フ一リェ変換（FFT) を用いた周波数分析装置である FFTアナライザ一により実現できる。

路面摩擦係数推定手段 16 Zでは、上記検出された振動の周波数帯域値 Xiから、以下に再掲する /推定値の算出式（1) により、推定値を演算する。

推定値=1/[1+6 {ー（&。+&₁ 1+ ₂:^₂+ ha_nx_n)}]---- (1) ここで、。；定数、 a₁₅ a₂, ····， a_n；係数

そして、上記式（1) で算出した〃推定値と、予め求めた路面摩擦係数との相関係数を求め、この相関係数が最も高くなるように、上記/推定値を演算するための複数の周波数帯域： f i(i = l〜n) を設定する。

上記路面摩擦係数推定手段 16 Zでは、周波数分析手段 12の振動レベル検出手段 14で検出された、上記の方法で設定された各周波数帯域 f i = 1〜； Q) 'における振動レベル x i= 1〜！ 1) から、上記の式（1) を用いて//推定値を算出する。

上記路面摩擦係数推定手段 16 Zで演算された //推定値は /推定値出力手段 6 2に送られる。〃推定値出力手段 62では、ブレーキスィヅチ ON/OFF検出手段 61からの更新中断信号が入力されない場合には、上記路面摩擦係数推定手段 16 Zから送られてきた ^推定値により、 //推定値を順次更新して車両制御手段 70に出力する。また、上記更新中断信号が入力された場合には、 /推定値を更新せず、ブレーキスイッチが踏まれる前の〃推定値を車両制御手段 70に出力する。 ·

次に、上記//推定値の更新方法について、第 22図のフローチャートを参照して更に詳細に説明する。

まず、ステップ S 10では、〃推定値〃_nを演算し、ステップ S 11で、〃推定値を更新して上記/ _nを新たな//推定値とする。ステヅプ S 12では、ブレーキスイッチ ON/OFF検出手段 61により、ブレーキスイッチの状態を検出し、ブレーキスィッチが OFF状態の場合には、ステップ S 13に進み、推定値出力手段 6 2において、上記// _nを// 推定値として車両制御手段 7 0に出力する。そして、ステップ S 1 4で次の^推定値// _n+1を演算した後、この// _n«を〃_nとして上記ステップ S 1 1に戻り、〃推定値を更新して上記^ _n (ステップ S 1 4で演算した〃 _n+1) を新たな//推定値として、ステップ S 1 2へ進み、再び、ブレーキスィツチの O N/O F Fを検出する。

一方、ブレーキスイッチが O N状態の場合には、ステップ S 1 5に進み、プレ —キスイッチ O N/O F F検出手段 6 1から〃推定値出力手段 6 2に更新停止信号を出力して推定値の更新を中断し、以後は、上記更新を中断する前の/推定値である j _nを〃推定値として車両制御手段 7 0に出力する。

なお、その後にブレーキスィッチの O F Fを検出した場合には、所定時間経過後に上記ステップ S 1 1に戻り、〃推定値の更新を再開する。

このように、ブレーキが踏まれて急激な減速が起こった場合には、タイヤのすベりが生じ易くなるので、ブレーキが踏まれた後の制御は、新たに推定された推定値〃 _n+1ではなく、ブレーキが踏まれる直前に推定した〃推定値である ^を用いて行うようにしたので、システムの誤動作を防止することができる。

このように、本最良の形態 6によれば、加速度センサ 1 1により、ホイール 1 の振動を検出し、これを周波数分析して得られる振動スぺクトルの振動レベルを検出して路面摩擦係数を推定するとともに、ブレーキスィツチ O N/O F F検出手段 6 1により、ブレーキスィッチのオン 'オフを検出し、ブレーキが踏まれたと判断された場合には、路面摩擦係数の推定値の更新を中断するようにしたので、タイヤのすべりによるシステムの誤動作を防止することができる。

なお、上記最良の形態 6では、加速度センサ 1 1をホイールリム 2のタイヤ側に取付けて、ホイール 1に伝播されるタイヤの振動を検出するようにしたが、上述したように、加速度センサ 1 1をホイールリム 2のホイールディスク側や、夕ィャトレッド 5の内面側 5 a、あるいは、サスペンション部 6に取付けてタイヤの振動を検出し、路面状態を推定するようにしてもよい。

あるいは、上記最良の形態 4に示したように、上記加速度センサ 1 1に代えて、タイヤ内に圧力センサ 3 1を設置し、この圧力センサ 3 1の出力の時間軸上における微小振動成分（A C成分）を抽出して、タイヤに充填されている気体の圧力変動を検出し、これを周波数分析して得られる圧力変動スペクトルの圧力変動レベルを検出して、この圧力変動レベルから上記 z推定値の算出式（1) を用いて/ z推定値を演算するようにしてもよい。

また、上記最良の形態 6では、プレ一キスイッチのオン ·オフ状態を検出して、〃推定値出力手段 62における〃推定値の更新を制御するようにしたが、第 2 3図に示すように、上記ブレーキスイッチ ON/OFF検出手段 61に代えて、あるいは加えて、駆動輪と従動輪の回転数をそれそれ検出する輪速検出手段 63 a, 63bと、検出された駆動輪と従動輪の回転数からスリップ率 Sを算出し、これを所定の閾値 Kと比較してスリップ率 Sの大きさを判定するスリップ率判定手段 64を設けた路面状態推定装置 6 O Sを構成して、スリップ率 Sの大きさに基づいて//推定値の更新を制御するようにしてもよい。

上記スリップ率 Sによる〃推定値の更新方法について、第 24図のフローチヤ一トを参照して詳細に説明する。

まず、ステップ S 20では、 z推定値〃nを演算し、ステップ S 21で、〃推定値を更新して上記/ /nを新たな〃推定値とする。ステヅプ S 22では、駆動輪の回転数 F 1と従動輪の回転数 F 2をそれそれ検出し、ステップ S 23では、以下の式（2) によりスリップ率 Sを算出する。

S= | (a · F 1-b · F2) / (a · F2) 卜… （2) 但し、 F l， F 2はそれそれ 2輪の平均値で、 a， bは、回転数を速度に変換するための係数である。

そして、ステップ S 24において、上記スリップ率 Sが予め設定された閾値 K (ここでは、 K = 0. 2とした）を超えたかどうかを判定する。

S≤Κの場合には、ステップ S 25に進み、〃推定値出力手段 62において、上記 _ηを〃推定値として車両制御手段 70に出力する。そして、ステップ S 2 6で次の〃推定値// _η+1を演算した後、この〃 _η+1を ^として上記ステップ S 21 に戻り、 //推定値を更新して上記〃 _η (ステップ S 26で演算した// _η+1) を新たな推定値として、ステップ S22へ進む。

一方、 S > Κの場合には、ステップ S 27に進み、スリヅプ率判定手段 64から^推定値出力手段 62に更新停止信号を出力して^推定値の更新を中断し、以後は、上記更新を中断する前の //推定値である〃 _nを推定値として車両制御手段 7 0に出力する。

なお、その後にスリップ率 Sが閾値 K以下になった場合には、所定時間経過後に上記ステップ S 2 1に戻り、推定値の更新を再開する。

このように急激な加減速等により、タイヤのスリップ率 Sが予め設定された閾値 Kを超えた後の制御は、新たに推定された /推定値^ _n+1ではなく、 S > Kとなる直前に推定した/推定値である// _nにより行うことにより、システムの誤動作を防止することができる。

なお、 4輪駆動車の場合には、上記のように駆動輪と従動輪の回転数からスリヅプ率 Sを算出する方法が使えないので、エンジン回転数 Rを検出して、ェンジン回転数が所定の閾値 R_zよりも高くなつたときに、トルクが非常に高くなつて、タイヤがすべりやすい状態になると判定して、 //推定値の更新を中断する。上記エンジン回転数による推定値の更新方法について、第 2 4図のフローチャ一トを参照して詳細に説明する。

まず、ステップ S 3 0では、推定値〃 _nを演算し、ステップ S 3 1で、 //推定値を更新して上記/ _nを新たな//推定値とする。ステップ S 3 2では、ェンジン回転数 Rを検出し、この検出されたエンジン回転数 Rが所定の閾値 R_z (例えば、 R_z= 4 5 0 0 r p m)を超えたかどうかを判定する。

R≤R_Zの場合には、ステップ S 3 3に進み、.〃推定値出力手段 6 2において、上記〃 _nを〃推定値として車両制御手段 7 0に出力する。そして、ステップ S 3 4で次の〃推定値〃 _n+1を演算した後、この〃 _n+1を〃 _nとして上言己ステップ S 3 1に戻り、 ^推定値を更新して上記〃 _n (ステップ S 3 4で演算した〃 _n+1) を新たな〃推定値として、ステップ S 3 2へ進み、再び、エンジン回転数 Rを検出す

^ o

一方、 R >R_Zの場合には、ステップ S 3 5に進み、〃推定値の更新を中断し、以後は、上記更新を中断する前の〃推定値である〃 _nを /推定値として車両制御手段 7 0に出力する。

なお、その後にエンジン回転数が低下して; ^ R_Zとなった場合には、所定時間経過後に上記ステップ S 3 1に戻り、〃推定値の更新を再開する。これにより、 4輪駆動車の場合でも、エンジン回転数 Rを検出して、タイャのすべり状態を判定し、推定値の更新を制御すれば、システムの誤動作を防止することができる。

第 2 6図は、 D R Yアスファルト、 WE Tアスファルト（水深約 l mm) 、ノ、ィプレプール（コンクリート；水深約 1 0 mm) 、圧雪路、氷盤路で、上記試験車両を一定速度で走行させ、上記最適な周波数帯域の振動レベルを用いて、各路面での//推定値を算出した結果を示す図である。ハイプレブ一ルでは、車両の速度が上がるにつれ、タイヤの浮き上がり現象が生じ接地面積が低下し、このため /も低下するが、この推定値は、このような/ z低下を反映しており、通常の制動距離から求めた路面摩擦係数とほぼ合致していることが確認された。

次に、上記試験車両を D R Yアスファルトにおいて、上記試験車両を緩やかに加速したところ、第 2 7図の一点鎖線に示すように、 //推定値は上記第 2 6図に示した一定速度で走行させた場合の〃推定値とほぼ一致しており、推定値の誤判断が起こらないことが確認された。

しかしながら、 D R Yアスファルトにおいて、上記試験車両をフル加速した場合には、第 2 7図の破線で示すように、途中で /推定値が低下してしまう領域が存在する。これらの領域は、エンジン回転数が高くなり、ギアチェンジを行う直前である。すなわち、エンジントルクが高くなり、タイヤのスリップ率が高くなつている領域であり、実際に、タイヤのスリップ率が 2 0 %を超えていた。

そこで、上記第 2 4図に示したスリップ率 Sによる制御フロー、及び、第 2 5 図に示したエンジン回転数による制御フローのロジックを組み込んだシステムを試験車両に搭載し、 D R Yアスファルトにおいて、上記試験車両をフル加速して推定値を求めたところ、第 2 8図に示すように、タイヤのスリップ率が高くなつている間は、の更新が中断され、その直前の値が保持されることが確認さ k « ο

なお、上記試験車両としては、 1 8 0 0 c cの F F駆動車を使用し、スリップ率 Sの閾値を K = 0 . 2に、エンジン回転数 Rの閾値 R_zを 4 5 0 0 r p mに設疋し/こ。最良の形態 7.

第 29図は、上記最良の形態 6の路面状態推定装置 60の各手段 11〜： L 4， 16 Zを備え、演算された〃推定値を用いて ABSブレーキを制御する ABS制動制御装置 80の一構成例を示す図で、ここでは、加速度センサ 11が取付けられたホイール側（転動側） Aと、非転動側である車体側 Bとを無線により接続し、加速度センサ 11で検出したホイール 1の振動情報信号を無線により車体側 B に送り、車体側 Bにてこれを受信して周波数分析して〃推定値を求め、 ABSブレーキを |J御するようにしている。

ホイール側 Aには、上記加速度センサ 11とその駆動 ·検出用の回路 81とバヅテリ一 82と、上記加速度センサ 11で検出されたホイ一ル 1の振動情報信号をデジタル変換して圧縮する A/D変換器 83 a, 情報圧縮回路 83 b及び上記圧縮信号を車体側 Bに無線により送信する送信器 83 cから成る送信回路 83と、送信用のアンテナ 83 pとを設ける。 - また、車体側 Bには、上記圧縮信号を受信する受信器 84及びアンテナ 84 p と、受信された圧縮信号を復元した後周波数分析して得られる振動スぺクトルの、所定周波数帯域の振動レベルを検出する FFTアナライザ一 85と、上記振動レベルを用いて//推定値を演算する演算回路 86と、ブレーキスィヅチのオン · オフ状態を検出するブレーキスィヅチ ON/OFF検出器 87と、このブレーキスィヅチ ON/OFF検出器 87の出力に基づいて上記//推定値を順次更新して出力する〃更新回路 88と、 ABSブレーキを制御する ABSブレーキ制御器 8 9とを設ける。

なお、上記 F FTアナライザ一 85は、上記最良の形態 6の、周波数帯域設定手段 13及び振動レベル検出手段 14を備えた周波数分析手段 12に相当する機能を有するものであり、演算回路 86は路面摩擦係数推定手段 16 Zに、 //更新回路 88は〃推定値出力手段 62に、ブレーキスィヅチ ON/OFF検出器 87 はブレーキスィヅチ ONZOFF検出手段 61にそれそれ相当する。

これにより、信号接続線を設けることなく、転動側であるホイール側 Aで検出された振動情報信号を車体側 Bにて処理して、路面摩擦係数を推定して AB Sプレーキを港 IJ御することができる。次に上記構成の AB S制動制御装置 8 0の動作について、説明する。まず、加速度センサ 1 1により検出され、加速度センサ回路 8 1から出力されたホイール 1の振動情報信号を A/D変換器 8 3 aによりデジタル変換した後、情報圧縮回路 8 3 bにより圧縮し、送信器 8 3 cから、アンテナ 8 3 pを介して、上記圧縮信号を車体側 Bに無線により送信する。

この送信された圧縮信号は、アンテナ 8 4 pを介して受信器 8 4で受信されて、 F F Tアナライザー 8 5に送られる。 F F Tアナライザ一 8 5では、上記圧縮された受信信号を復元した後、周波数分析して得られる振動スペクトルの、複数の周波数帯域 f i( i = l〜！ 1 ) における振動の周波数帯域値 X i( i = l〜！ 1 ) を検出する。そして、演算回路 8 6にて、上記最良の形態 6と同様にして、上記振動の周波数帯域値 i = 1〜！ 1 ) から〃推定値を演算して〃更新回路 8 8に送り、〃更新回路 8 8において、上記〃推定値を順次更新して、 AB Sブレーキ制御器 8 9に出力する。 AB Sブレーキ制御器 8 9では、上記更新された〃推定値を用いて AB Sブレーキを制御する。

なお、本例においても、上記最良の形態 6と同様にして、ブレーキスイッチ〇 NZO F F検出器 8 7により、上記〃更新回路 8 8における //推定値の更新を制御し、 AB Sブレーキの制御を行うための/ z推定値を変更可能としている。

したがって、ブレーキが踏まれていない状態では、 AB Sブレーキ制御器 8 9 には、上記演算された//推定値が順次入力し、ブレーキが踏まれた場合には、ブレーキが踏まれる直前に推定した //推定値が入力される。

一般に低路ではブレーキをかけると、路面からの摩擦力が低いために、後述するように、急下に車輪速が低下し、スリヅプ率が上がる。スリヅプ率が上がり過ぎると、制動力の低下と操舵力の大幅な低下を引き起こし、危険である。そこで、本最良の形態 7では、 AB Sブレーキ制御器 8 9において、推定〃が低ければ、 AB Sブレーキモードに入る閾値を下げ、早めに AB Sを作動させて、スリップ率が上がらないような制御を行う。このとき、ブレーキが踏まれた場合には、ブレーキが踏まれる直前に推定した /推定値を用いることにより、システムの誤動作を防ぐようにしている。

また、低^路では、早めに AB Sモードに入っても油圧のかけ方が急激であると、やはりスリップ率が高くなりすぎて危険であるので、低〃路では、早めに AB Sモードに入るとともに、 AB Sブレーキ f¾御器 8 9において、ゆっくりとしたブレーキ油圧を増加させるようにしている。逆に、減圧する場合には、低〃路では摩擦力が低いので、スリップ率がなかなか下がらない（タイヤの加速が遅い）ので、速く下げた方がよい。

第 3 0図は、タイヤにかかる力を示す模式図であり、路面からの摩擦力は、同図に示すように、ブレーキ力に対して反対の向きに作用する。このため、路面のが低いとブレーキ力が相対的に強くなり、タイャの回転速度が急激に低下し、スリップ率が急激に上昇する。極端な場合には、タイヤがロックに至り危険である。タイヤがロックすると、第 3 1図のスリップ率と摩擦力の関係を示す S―〃カーブに示すように、 //が低くなり、また、操舵力も低下して曲がれなくなる。このように、一旦タイヤの回転速度が落ちてしまうと、低 /路面では摩擦力も低いので、ブレーキ油圧を A B S制御で緩めてもスリヅプ率が適当なところに戻るのに時間がかかる。すなわち、制動距離が長くなつて危険である。

第 3 2図，第 3 3図は、試験車両を、 WE T路面と I C E路面においてそれそれ走行させ、車体速度と車輪速度とを計測したグラフで、これらの速度差を車体速度で割つたものがスリヅプ率になる。

I C E路面では、 WE T路面に比べて制動初期でタイヤ回転速度が低下しやすく、スリップ率が高くなつていることが分かる。したがって、低い/の路面では、上記のように、 AB Sへ移行する際の油圧の閾値を下げて、ブレーキ油圧が上がりすぎないように制御することが好ましい。

また、 AB S制動中の増圧、減圧についても、路面〃に応じて適正に制御することが好ましい。

通常の AB S制御においても、ギアセンサの情報を元に、 AB Sブレーキ油圧の増減調整しているが、本発明のように、予め路面^を推定し、〃推定値に基づいて上記油圧の増減を調整することにより、制御ミスを低減できる。

また、第 3 3図は、本発明による AB S制動制御装置 8 0を搭載した試験車両を I C E路面において走行させ、 AB S制動試験を行い、車体速度と車輪速度とを計測した結果を示す図で、上記第 3 2図と比較してわかるように、本発明による AB S制動制御装置 8 0を用いて A B Sブレーキの制動を行った場合には、車輪速は車体速に対して低下しておらず、スリップ率が適正に制御されていることが確認された。産業上の利用可能性

以上説明したように本発明によれば、振動検出手段により、走行中の車両の夕ィャ、ホイール、あるいは、サスペンション部の振動を検出し、これを周波数分祈して得られる上記振動の周波数スぺクトルの、少なくとも 1 0〜1 0 0 0 0 H zの範囲に含まれる周波数帯域の振動レベルを検出して、上記検出された振動レベルから、走行時の路面状態及び夕ィャめ走行状態を推定するようにしたので、路面状態及び夕ィャ走行状態を精度よく推定することができ、車両の安全性を著しく高めることができる。

また、振動検出手段を、タイヤ内に充填された気体の圧力をモニタリングする圧力センサと同一の反上、または、同一の筐体内に設置するようにしたので、基板が共有でき、装置の小型化と低コスト化を実現することができる。

更に、タイヤまたはホイール部に信号処理手段を設け、上記振動検出手段で検出された振動情報信号をデジタル変換するとともにこれを圧縮して車体側に送信し、車体側で受信した上記圧縮された信号を周波数分析するようにしたので、無線による連続デ一夕通信を行うことができ、振動の検出精度を向上させることができる。

また、タイヤ内に充填されている気体（通常は空気）の圧力の時間軸上での微小な変化として検出し、これを周波数分析して得られた周波数スぺクトルの振動レベルまたは圧力変動レベルを検出して、上記検出された振動レベルまたは氐カ変動レベルから、走行時の路面状態及び夕ィャの走行状態を推定するようにしても、同様の効果を得ることができる。

また、上記振動スぺクトルまたは圧力変動スぺクトルのデータと車両の速度デ一夕とから、タイヤのパターンピッチ周波数を検出し、このパターンピッチ周波数帯域の振動レベルまたは圧力変動レベルが一定の閾値を超えた場合には、タイャがハイドロプレーニング状態にあると推定することにより、ハイドロプレー二ング状態を確実に推定することができる。なお、上記パターンピッチ周波数に影響されない周波数帯域の振動レベルまたは圧力変動レベルを求め、これに対するパターンピッチ周波数帯域の振動レベルまたは圧力変動レベルの比が一定の閾値を超えた場合には、タイヤがハイドロプレーニング状態にあると推定することにより、推定精度を更に向上させることができる。

また、タイヤ振動、ホイール振動、サスペンション振動、タイヤ内圧力変動の少なくともいずれか 1つを検出し、これを周波数分析して得られる振動スぺクトルの振動レベル、または、圧力変動スペクトルの圧力変動レベルを検出して路面摩擦係数を推定するとともに、ブレーキスイッチのオン 'オフを検出し、ブレーキが踏まれたと判断された場合には、路面摩擦係数の推定値の更新を中断するようにしたので、ブレーキが踏まれた後には路面摩擦係数の推定を行わないようにでき、タイヤのすべりによるシステムの誤動作を防止することができる。

また、上記ブレーキスィヅチのオン ·オフの検出に代えて、駆動輪と従動輪の速度を検出してスリップ率を算出し、このスリップ率が予め設定された閾値を超えた場合、あるいは、エンジン回転数を検出し、エンジン回転数が予め設定された閾値を超えた場合に、路面摩擦係数の推定値の更新を中断するようにしても同様の効果を得ることができる。

また、上記のように路面摩擦係数を連続的に推定するとともに、運転者がプレ —キを踏む直前の路面摩擦係数推定値の大きさに応じて、 AB S制御へ移行するブレーキ油圧の閾値を変更するようにしたので、早めに AB Sを作動させ、スリヅプ率の上昇を抑制することができる。

また、運転者がブレーキを踏む直前の路面摩擦係数推定値の大きさに応じて、 AB Sブレーキ油圧の増減度合いを調整するようにしたので、スリヅプ率の上昇を確実に抑制することができる。

Claims

請求の範囲

走行中の車両のタイヤまたはホイ一ルまたはサスペンションの振動を検出し、これを周波数分析して得られる振動スぺクトルの振動レベルを検出して、走行時の路面状態及びタイャの走行状態を推定することを特徴とする路面状態及び夕ィャ走行状態推定方法。

走行中の車両のタイヤに充填されている気体の圧力変動を検出し、これを周波数分析して得られる圧力変動スぺクトルの圧力変動レベルを検出して、走行時の路面状態及びタイヤの走行状態を推定することを特徴とする路面状態及び夕ィャ走行状態推定方法。

タイヤ内に設置した圧力センサの出力の絶対値を用いてタイヤ内圧を検出するとともに、上記出力の時間軸上における微小振動成分を検出し、これを上記気体の圧力変動としたことを特徴とする請求の範囲 2に記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定方法。

上記振動スぺクトルまたは圧力変動スぺクトルの、少なくとも 1 0〜1 0 0 0 0 H zの範囲にある振動レベルまたは圧力変動レベルを検出することを特徴とする請求の範囲 1〜請求の範囲 3のいずれかに記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定方法。

上記振動レベルまたは圧力変動レベルを検出する際の周波数帯域の帯域幅を、 1 0〜5 0 0 H zの範囲としたことを特徴とする請求の範囲 1〜請求の範囲 4のいずれかに記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定方法。

上記振動レベルまたは圧力変動レベルを検出する際の周波数帯域の帯域幅を、検出周波数帯域の 1〜1 0 0 %の範囲としたことを特徴とする請求の範囲 1〜請求の範囲 4のいずれかに記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定方法。

3つ以上の周波数帯域で、上記振動レベルまたは圧力変動レベルをそれそれ検出することを特徴とする請求の範囲 1〜請求の範囲 5のいずれかに記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定方法。

上記振動レベルまたは圧力変動レベルのデ一夕から下記の演算式を用いて路面摩擦係数の推定値を演算することを特徴とする請求の範囲 1〜請求の範囲 7のいずれかに記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定方法。路面摩擦係数推定値 =l/[l+exp{— ( a。十 a iX i + a^ z + anXn) }] ここで、 a。；定数、 a _{l 5} a₂， · ·■· , a_n；係数

Xi ;周波数帯域（f における振動レベルまたは圧力変動レベル

9 . 上記請求の範囲 8に記載の路面摩擦係数の推定値と、予め測定した路面摩擦係数との相関係数を求め、この相関係数が最も高くなるように、路面摩擦係数の推定に用いる振動レベルまたは圧力変動レベルを検出する周波数帯域を設定することを特徴とする請求の範囲 8に記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定方法。

1 0 . 上記振動スぺクトルまたは圧力変動スぺクトルのデ一夕に加え、車両の速度デ一夕を用いて走行時の路面状態及びタイヤの走行状態を推定するようにしたことを特徴とする請求の範囲 1〜請求の範囲 9のいずれかに記載の路面状態及びタイャ走行状態推定方法。

1 1 . 前輪速度と後輪速度とを検出し、上記検出された前輪速度と後輪速度とを用いて算出したスリップ率を用いて走行時の路面状態及びタイヤの走行状態を推定するようにしたことを特徴とする請求の範囲 1〜請求の範囲 9 のいずれかに記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定方法。

1 2 . 車両の速度デ一夕からタイヤのパターンピッチ周波数を検出し、上記振動スぺクトルまたは圧力変動スぺクトルの上記パターンピッチ周波数を含む周波数帯域の振動レベルまたは圧力変動レベルを検出し、この検出された振動レベルまたは圧力変動レベルが一定の閾値を超えた場合には、タイャがハイドロプレーニング状態にあると推定するようにしたことを特徴とする請求の範囲 1 0に記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定方法。

1 3 . 車両の速度データからタイヤのパターンピッチ周波数を検出し、上記振動スぺクトルまたは圧力変動スぺクトルの上記パターンピッチ周波数を含む周波数帯域の振動レベルまたは圧力変動レベルを検出するとともに、上記パターンピッチ周波数に影響されない周波数帯域の振動レベルまたは圧力変動レベルを求め、これに対する上記パターンピッチ周波数帯域での振動レベルまたは圧力変動レベルの比が一定の閾値を超えた場合には、タイャがハイドロプレーニング状態にあると推定するようにしたことを特徴とする請求の範囲 1 0に記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定方法。

1 4 . 上記閾値を変更可能としたことを特徴とする請求の範囲 1 2または請求の範囲 1 3に記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定方法。

1 5 . 上記振動スぺクトルまたは圧力変動スぺクトルのデ一夕に加え、タイヤ内圧のデ一夕を用いて走行時の路面状態及びタイヤの走行状態を推定するようにしたことを特徴とする請求の範囲 1〜請求の範囲 1 4のいずれかに記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定方法。

1 6 . 上言己振動スぺクトルのデ一夕からタイヤの固有振動数を求め、予め求めたタイャ振動数とタイヤ内圧との関係から夕ィャ内圧を推定し、この推定されたタイヤ内圧を上記タイヤ内圧のデータとしたことを特徴とする請求の範囲 1 5に記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定方法。

1 7 . 上記圧力変動スペクトルのうち、 1 0〜1 0 0 k H zの周波数帯域内の ' タイヤ回転に同期する帯域の圧力変動レベルを検出し、これを正常時の圧力変動レベルと比較し、圧力変動が正常時より 2 0 %以上高い場合には、タイヤに何らかの異常が生じていると推定することを特徴とする請求の範囲 1〜請求の範囲 1 5に記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定方法。

1 8 . 上記振動スぺクトルまたは圧力変動スぺクトルのデータに加え、車両各輪の荷重データを用いて走行時の路面状態及び夕ィャの走行状態を推定するようにしたことを特徴とする請求の範囲 1〜請求の範囲 1 7のいずれかに記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定方法。

1 9 . 上言 3振動または圧力変動の情報信号をタイヤまたはホイール部にてデジタル変換信号に変換 ·圧縮した上で車体側に送信し、車体側にて上記圧縮信号を受信して復元し、周波数分析するようにしたことを特徴とする請求の範囲 1〜請求の範囲 1 8のいずれかに記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定方法。 ·

2 0 . 走行中の車両のタイヤまたはホイールの振動を検出する振動検出手段と、上記検出された振動を周波数分析して得られる上記振動の周波数スぺクトルの、少なくとも 1 0〜 1 0 0 0 0 H zの範囲に含まれる周波数帯域の振動レベルを検出する手段と、上記検出された振動レベルから、走行時の路面状態及び夕ィャの走行状態を推定する手段とを備えたことを特徴とする路面状態及び夕ィャ走行状態推定装置。

. 上記振動を、タイヤまたはホイールの幅方向の振動としたことを特徴とする請求の範囲 2 0に記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定装置。

. 上記振動を、タイヤまたはホイールの周方向の振動としたことを特徴とする請求の範囲 2 0に記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定装置。

. 上記振動検出手段を、タイヤ内に充填された気体の圧力をモニタリングする圧力センサと同一の基板上、または、同一の筐体内に設置したことを特徴とする請求の範囲 2 0〜請求の範囲 2 2のいずれかに記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定装置。

. 上記振動検出手段または上記振動検出手段を設置する基板を、タイヤまたはホイ一ルに取付けたことを特徴とする請求の範囲 2 0〜請求の範囲 2 2のいずれかに記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定装置。

. 車体側から、無線にて、上記振動検出手段を駆動し、駆動検出部の電源を省略したことを特徴とする請求の範囲 2 0〜請求の範囲 2 4のいずれかに記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定装置。

. 走行中の車両のサスペンション部の振動を検出する振動検出手段と、上記検出された振動を周波数分析して得られる上記振動の周波数スぺクトルの、少なくとも 1 0〜1 0 0 0 0 H zの範囲に含まれる周波数帯域の振動レベルを検出する手段と、上記検出された振動レベルから、走行時の路面状態及びタイヤの走行状態を推定する手段とを備えたことを特徴とする路面状態及び夕ィャ走行状態推定装置。

. 上記振動検出手段を、ホイールが取付けられているハブと一体化された部位に取付けたことを特徴とする請求の範囲 2 6に記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定装置。

. 走行中の車両のタイヤに充填されている気体の圧力変動を検出する圧力変動検出手段と、上記検出された圧力変動を周波数分析して得られる圧力変動スぺクトルの、少なくとも 1 0〜1◦ 0 0 0 H zの範囲に含まれる周波数帯域の圧力変動レベルを検出する手段と、上記検出された圧力変動レベルから、走行時の路面状態及びタイヤの走行状態を推定する手段とを備えたことを特徴とする路面状態及びタイヤ走行状態推定装置。

2 9 . タイヤ内に設置した圧力センサの出力の絶対値を用いてタイヤ内圧を検出するとともに、上記出力の時間軸上における微小振動成分を検出し、これを上記気体の圧力変動としたことを特徴とする請求の範囲 2 8に記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定装置。

3 0 . 上記振動レベルまたは圧力変動レベルを検出する際の周波数帯域の帯域幅を、検出周波数帯域の 1〜1 0 0 %の範囲とするとともに、 1つあるいは複数の周波数帯域で検出した上記振動レベルまたは圧力変動レベルのデ —夕から下記の演算式を用いて路面摩擦係数の推定値を演算することを特徴とする請求の範囲 2 0〜請求の範囲 2 9のいずれかに記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定方法。

路面摩擦係数推定値 = V[l+exp{— ( a。十 a_{l X l} + a₂x₂ + · + a_nx_n) }] ここで、 a。；定数、 a a₂, · · · · , _n；係数

X i ;周波数帯域（f i) における振動レベルまたは圧力変動レベル

3 1 . タイヤまたはホイール部に信号処理手段を設け、上記振動検出手段で検出された振動情報信号、または、圧力変動檢出手段で検出された圧力変動

' 情報信号をデジタル変換するとともにこれを圧縮して車体側に送信し、車体側にて上記圧縮信号を受信して復元し、周波数分析するようにしたことを特徴とする請求の範囲 2 0〜請求の範囲 3 0のいずれかに記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置。

3 2 . タイヤまたはホイール部に信号処理手段を設け、上記振動検出手段で検出された振動情報信号、または、圧力変動検出手段を検出された圧力変動情報信号をタイヤまたはホイール部にて周波数分析して走行時の路面状態及びタイヤの走行状態を推定し、この推定された走行時の路面状態及び夕ィャの走行状態を表わすデータを車体側に送信するようにしたことを特徴とする請求の範囲 2 0〜請求の範囲 3 0のいずれかに記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置。

. 上記デ一夕の通信を行うためのアンテナ機能を、ホイール部に取付けられているタイャバルブに持たせたことを特徴とする請求の範囲 3 1または請求の範囲 3 2に記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定装置。

. 上記デ一夕の通信を行うためのアンテナを、ホイールリム部の周上に設けたことを特徴とする請求の範囲 3 1または請求の範囲 3 2に記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定装置。

. 自動車やホイ一ル、タイヤの種類によって異なる振動情報または圧力変動情報を初期化するためのリセットボタン、または、車輪速、車体加速度、車体回転角速度のいずれか 1つあるいは複数を含む車両挙動デ一夕情報と、当該推定装置からの情報を照合して自動的に上記振動情報または圧力変動情報の初期化を行うシステム、を設けたことを特徴とする請求の範囲 2 0〜請求の範囲 3 4のいずれかに記載の路面状態及びタイヤ走行状態推 . 車両の各輪に荷重測定装置を備え、車両各輪の荷重デ一夕に基づいて走行時の路面状態及び夕ィャの走行状態を推定するようにしたことを特徴とする請求の範囲 3 0〜請求の範囲 3 5のいずれかに記載の路面状態及び夕ィャ走行状態推定装置。

. 上記請求の範囲 3 0〜請求の範囲 3 6のいずれかに記載の路面状態及びタイヤ走行状態推定装置と、上記装置で推定された路面状態及び/または走行中のタイヤの状態に基づいて車両の走行状態を制御する車両制御手段を備えたことを特徴とする車両制御装置。

. タイヤ振動、ホイール振動、サスペンション振動、タイヤ内圧力変動の少なくともいずれか 1つを検出し、これを周波数分析して得られる振動スベクトルの振動レベル、または、圧力変動スペクトルの圧力変動レベルを検出して路面摩擦係数を推定する路面状態推定方法において、ブレーキスィツチのオン ·オフを検出し、ブレーキが踏まれたと判断された場合には、路面摩擦係数の推定値の更新を中断することを特徴とする路面状態推定方法。

. タイヤ振動、ホイール振動、サスペンション振動、タイヤ内圧力変動の少なくともいずれか 1つを検出し、これを周波数分析して得られる振動スペクトルの振動レベル、または、圧力変動スペクトルの圧力変動レべルを検出して路面摩擦係数を推定する路面状態推定方法において、駆動輪 -と従動輪の速度を検出してスリヅプ率を算出し、このスリップ率が予め設定された閾値を超えた場合には、路面摩擦係数の推定値の更新を中断することを特徴とする路面状態推定方法。

0 . タイヤ振動、ホイ一ル振動、サスペンション振動、タイヤ内圧力変動の少なくともいずれか 1つを検出し、これを周波数分析して得られる振動スぺクトルの振動レベル、または、圧力変動スペクトルの圧力変動レベルを検出して路面摩擦係数を推定する路面状態推定方法において、エンジン回転数を検出し、エンジン回転数が予め設定された閾値を超えた場合には、路面摩擦係数の推定値の更新を中断することを特徴とする路面状態推定方法。

1 . 走行ギア及びクラッチの接続状況に応じて上記エンジン回転数の閾値を変更することを特徴とする請求の範囲 4 0に記載の路面状態推定方法。 2 . 上記振動レベルまたは圧力変動レベルを検出する際の周波数帯域の帯域幅を、検出周波数帯域の 1〜1 0 0 %の範囲とするとともに、 1つあるいは複数の周波数帯域で検出した上記振動レベルまたは圧力変動レベルのデ —夕から、下記の演算式を用いて路面摩擦係数を推定することを特徴とする請求の範囲 3 8〜請求の範囲 4 1のいずれかに記載の路面状態推定方法 ο

路面摩擦係数推定値 = l/ [ l+exp{— ( a。+ a₂x₂+ " ' · + a_nx_n) }] ここで、 a。；定数、 a_{l 3} a₂， · · · ·， a_n；係数

X i ;周波数帯域（ί ) における振動レベルまたは圧力変動レベル 3 . タイヤ振動、ホイール振動、サスペンション振動、タイヤ内圧力変動の少なくともいずれか 1つを検出し、これを周波数分析して得られる振動スぺクトルの振動レベル、または、圧力変動スぺクトルの圧力変動レベルを検出して路面摩擦係数を推定する路面状態推定装置において、プレーキスィツチのオン ·オフを検出する手段を備え、ブレーキが踏まれたと判断された場合には、路面摩擦係数の推定値の更新を中断するようにしたことを特徴とする路面状態推定装置。

. タイヤ振動、ホイール振動、サスペンション振動、タイヤ内圧力変動の少なくともいずれか 1つを検出し、これを周波数分析して得られる振動スベクトルの振動レベル、または、圧力変動スペクトルの圧力変動レベルを検出して路面摩擦係数を推定する路面状態推定装置において、駆動輪と従動輪の速度を検出する手段と、上記検出された駆動輪と従動輪の速度からスリップ率を算出する手段とを備え、上記スリップ率が予め設定された閾値を超えた場合には、路面摩擦係数の推定値の更新を中断することを特徴とする路面状態推定装置。

. タイヤ振動、ホイール振動、サスペンション振動、タイヤ内圧力変動の少なくともいずれか 1つを検出し、これを周波数分析して得られる振動スベクトルの振動レベル、または、圧力変動スペクトルの圧力変動レベルを検出して路面摩擦係数を推定する路面状態推定装置において、エンジン回転数を検出する手段を備え、エンジン回転数が予め設定された閾値を超えた場合には、路面摩擦係数の推定値の更新を中断することを特徴とする路 . 走行ギア及びクラッチの接続状況を検出する手段を設け、走行ギア及びクラッチの接続状況に応じて上記ェンジン回転数の閾値を変更するようにしたことを特徴とする請求の範囲 4 5に記載の路面状態推定装置。

. 上記振動または圧力変動の情報信号を、タイヤまたはホイール部またはサスペンション部にてデジタル信号に変換 ·圧縮した上で車体側に送信し、車体側にて上記圧縮信号を受信して復元し、周波数分析するようにしたことを特徴とする請求の範囲 4 3〜請求の範囲 4 6のいずれかに記載の路 . タイヤ振動、ホイール振動、サスペンション振動、タイヤ内圧力変動の少なくともいずれか 1つを検出し、これを周波数分析して得られる振動スベクトルの振動レベル、または、圧力変動スペクトルの圧力変動レベルを検出して路面摩擦係数を連続的に推定するとともに、運転者がブレーキを踏む直前の路面摩擦係数推定値の大きさに応じて、 ABS制御へ移行するブレーキ油圧の閾値を変更することを特徴とする AB S制動制御方法

49. タイヤ振動、ホイール振動、サスペンション振動、タイヤ内圧力変動の少なくともいずれか 1つを検出し、これを周波数分析して得られる振動スぺクトルの振動レベル、または、圧力変動スペクトルの圧力変動レベルを検出して路面摩擦係数を連続的に推定するとともに、運転者がブレーキを踏む直前の路面摩擦係数推定値の大きさに応じて、 AB Sブレーキ油圧の増減度合 L、を調整することを特徴とする ABS制動制御方法。

50. 上記振動レベルまたは圧力変動レベルを検出する際の周波数帯域の帯域幅を、検出周波数帯域の 1〜100%の範囲とするとともに、 1つあるいは複数の周波数帯域で検出した上記振動レベルまたは圧力変動レベルのデ一夕から、下記の演算式を用いて路面摩擦係数を連続的に推定することを特徴とする請求の範囲 48または請求の範囲 49に記載の A B S制動制御方法。

路面摩擦係数推定値 =l/[l+exp{— (a。+a_ix₁ + a₂x₂ + '''' + a_nx_n)}] ここで、 a。；定数、 a_l3 a₂， ····， a_n；係数

Xi ;周波数帯域（f における振動レベルまたは圧力変動レベル 51. タイヤ振動、ホイール振動、サスペンション振動、タイヤ内圧力変動の少なくともいずれか 1つを検出する手段と、上記検出された振動情報信号または圧力変動信号を周波数分析して得られる振動スぺクトルの振動レべル、または、圧力変動スペクトルの圧力変動レベルを検出し、下記の演算式を用いて路面摩擦係数の推定値を連続的に演算する手段と、ブレーキスィツチのオン ·オフを検出する手段と、運転者がブレーキを踏む直前の路面摩擦係数推定値の大きさに応じて、 AB S制御へ移行するブレーキ油圧の閾値を変更する手段とを備えたことを特徴とする ABS制動制御装置。路面摩擦係数推定値 =l/[l+exp{— ( a。十 a₂x₂+… · + a_nx_n)}] ここで、 a。；定数、 a_l3 a₂， ···'， a_n；係数

Xi ;周波数帯域（fi) における振動レベルまたは圧力変動レベル

52. タイヤ振動、ホイール振動、サスペンション振動、タイヤ内圧力変動の少なくともいずれか 1つを検出する手段と、上記検出された振動情報信号または圧力変動信号を周波数分析して得られる振動スぺクトルの振動レベル、または、圧力変動スペクトルの圧力変動レベルを検出し、下記の演算式を用いて路面摩擦係数の推定値を連続的に演算する手段と、ブレーキスィツチのオン■オフを検出する手段と、運転者がブレーキを踏む直前の路面摩擦係数推定値の大きさに応じて、 AB Sブレーキ油圧の増減度合いを調整する手段とを備えたことを特徴とする ABS制動制御装置。

路面摩擦係数推定値 =l/[l+exp{— (a_Q+a₁x₁+a₂x₂ + '''' + a_nx_n)}] ここで、 a。；定数、 a₁₅ a₂， ····， a_n；係数

Xi ;周波数帯域（）における振動レベルまたは圧力変動レベル 53. 上記請求の範囲 51または請求の範囲 52のいずれかに記載の AB S制動制御装置を備えたことを特徴とする車両制御装置。