WO2006095429A1 - 路面状態検出システム及びアクティブ・サスペンション・システム及びアンチロック・ブレーキ・システム並びにそのセンサユニット - Google Patents

Abstract

　車両走行時における路面状態を迅速且つ的確に検出できる路面状態検出システム及びこれを用いたアクティブ・サスペンション・システム及びアンチロック・ブレーキ・システム並びにそのセンサユニットを提供する。 　車輪の回転に伴って回転方向に発生する加速度を検知する加速度センサを備えたセンサユニット100を車輪の回転機構部の回転体に設け、検出した加速度信号をモニタ装置200によって受信し、記憶部250に予め記憶されている路面状態毎の加速度信号の変動パターンと比較して特定された走行路面の状態に関する情報を出力する。この路面状態の情報に基づいて、アクティブ・サスペンション・システム及びアンチロック・ブレーキ・システムにおける駆動制御を行う。                                                                         

Description

明 細 書

路面状態検出システム及びアクティブ ·サスペンション'システム及びアン チロック.ブレーキ.システム並びにそのセンサユニット

技術分野

[0001] 本発明は、車両走行時の車輪の回転方向の加速度を検出して路面状態を検出す る路面状態検出システム及びこれを用いたアクティブ 'サスペンション 'システム及び アンチロック .ブレーキ ·システム並びにそのセンサユニットに関するものである。 背景技術

[0002] 従来、車両の各車輪のサスペンション部分において、車輪に対する車体支持力等 を増減調整できるようにしたァクチユエータを設けて、サスペンションの特性等を積極 的に調整し、路面状態や車両にかかる荷重などの変動が生じても車体を安定状態に 保持できるようにしたアクティブ 'サスペンション 'システムが知られている。

[0003] このようなアクティブ 'サスペンション 'システムの一例としては、例えば特開平

05-185820号公報（以下、特許文献 1と称する）や、特開平 08-197931号公報（以下、 特許文献 2と称する）、特開 2000-264034号公報 (以下、特許文献 3と称する)等に開 示されるものが知られて！/、る。

[0004] 特許文献 1には、車両の各車輪と車体との間にそれぞれ介装されて各車輪に対し て上記車体を支持する力を増減調整しうるァクチユエータと、上記車両のロールを抑 制しうるように上記ァクチユエータのうち左輪側のァクチユエ一タと右輪側のァクチュ エータとの制御配分状態を設定する配分設定手段と、この配分設定手段で設定され た制御配分状態に応じて上記ァクチユエータの作動を制御する制御手段と、上記車 両の走行路面が滑りやすい状態であるかを判定する路面状態判定手段とをそなえ、 上記配分設定手段が、上記路面状態判定手段で上記路面が滑りやす!、状態である と判断されると上記車両のロール抑制を低減しうる制御配分状態を設定するように構 成されていることを特徴とする、車両用アクティブサスペンション装置が開示されてい る。

[0005] 特許文献 2には、相互に嚙合する雄ねじ部材及び雌ねじ部材を有するねじ手段と、 このねじ手段を伸縮駆動するモータとからなる電磁式ァクチユエータを、車輪及び車 体間に配置してなるアクティブサスペンション装置において、前記モータ又は前記ね じ手段の少なくとも一方を、車輪又は車体の少なくとも一方にばね手段を介して弾性 支持したことを特徴とする、アクティブサスペンション装置が開示されて 、る。

[0006] また、特許文献 3には、車輪と車体との間に介装され懸架ばねに並設された油圧シ リンダと、油圧シリンダに接続された油圧ポンプ及びタンクと、油圧シリンダの流量或 いは圧力等を指令値に応じて制御する制御弁と、車両の前後左右の加速度，車速 等を検出する検出手段と、検出手段の検出値を演算処理して制御信号を出力するコ ントローラと、コントローラの制御信号に基づいて前記油圧ポンプ及び制御弁を駆動 するドライバとを備えたアクティブサスペンションの制御装置において、前記ドライバ の出力により油圧ポンプを介して伸縮制御される油圧シリンダを上下室に区画された 複動型に構成し、同じくドライバの出力により吐出方向と起動と停止を制御される油 圧ポンプを正逆転両用型として構成し、上記制御弁を油圧シリンダの上下室力 タン クへの還流通路中に設けた一対の電磁比例圧力制御弁で構成し、上記ドライバと、 油圧ポンプと、油圧シリンダと、電磁比例圧力制御弁とを各車輪ごとに独立して配設 し、上記電磁比例圧力制御弁は油圧シリンダの上下室の圧力を制御して当該油圧 シリンダの伸縮を抑制する制御力を発生させ、更に上記ドライバの出力により制御さ れた油圧ポンプからの吐出油を、チェック弁を介して前記油圧シリンダの上下室のい ずれか一方に選択的に供給して車両の姿勢を制御することを特徴とするアクティブ サスペンションの制御装置が開示されている。

[0007] また、車両走行時における車体内の座席シートを安定ィ匕させ、乗り心地の改善を図 るアクティブ 'サスペンション 'システムの一例が特開平 10- 203221号公報（以下、特 許文献 4と称する）に開示されている。

[0008] 一方、車両にぉ 、て安全走行を行うために注意しなければならな 、事項として、車 両のタイヤ内空気圧を適度な状態に設定することや、タイヤの摩耗状態に注意を払う ことなどがあげられる。例えば、タイヤ内空気圧が低下すると、パンクの発生率が増大 すると共に、高速走行においてはバーストを生じ、重大事故を引き起こす原因となる 。このため、運転者は常日頃、タイヤの点検を行う必要がある。 [0009] し力しながら、タイヤの点検を行い、タイヤの状態を良好な状態に保っていても、雨 天候時に路面が濡れている場合など、路面とタイヤとの間の摩擦力が低下すると、ブ レーキをかけたときにスリップして、思わぬ方向に車両が移動してしまい、事故を引き 起こすことがあった。

[0010] このようなスリップや急発進などによって発生する事故を防止するために、アンチ口 ック'ブレーキ'システム（Ant卜 Lock Brake System,以下、 ABSと称する）、トラクショ ン.コントロール.システム、さらには、これらに加えて YAWセンサを設けたスタビリテ ィー制御システムなどが開発された。

[0011] 例えば、 ABSは、各タイヤの回転状態を検出し、この検出結果に基づいて各タイヤ 力 ック状態に入るのを防止するように制動力を制御するシステムである。

[0012] タイヤの回転状態として、各タイヤの回転数や、空気圧、歪み等の状態を検出して 、この検出結果を制御に用いることが可能である。

[0013] このような制御システムの一例としては、例えば、特開平 05-338528号公報に開示さ れる自動車のブレーキ装置（以下、特許文献 5と称する）、特開 2001-018775号公報 に開示されるブレーキ制御装置（以下、特許文献 6と称する）、特開 2001-182578号 公報に開示される車両の制御方法および装置 (以下、特許文献 7と称する）、特開 2002-137721号公報に開示される車両運動制御装置 (以下、特許文献 8と称する）、 特開 2002-160616号公報に開示されるブレーキ装置 (以下、特許文献 9と称する)な どが知られている。

[0014] 特許文献 5には、ブレーキペダルと連結されるバキュームブースタにバキュームタン クから負圧が供給され、このバキュームタンクにバキュームポンプ力 負圧が供給さ れ、このバキュームポンプがポンプモータにより駆動されることにより、加速度センサ 1 4により自動車の減速加速度が所定値に達した状態が検出されたときにバキューム ポンプが作動する用のポンプモータを制御して、急激なブレーキ操作時及びその直 後のブレーキ操作時における操作フィーリングの変化を防止するブレーキ装置が開 示されている。

[0015] 特許文献 6には、 ABS制御を実行する制御手段を備えたブレーキ制御装置におい て、制御手段に、車両に発生している横方向加速度を推定する横加速度推定手段と 、この横加速度推定手段による推定横加速度と、車両挙動検出手段による推定横加 速度と、車両挙動検出手段に含まれる横加速度センサが検出する検出横加速度とを 比較し、両者の差が所定値未満であれば舵角に見合った正常旋回中と判定し、前 記差が所定値以上であれば非正常旋回中と判定する比較判定手段とを設け、前記 制御手段を ABS制御中に、正常旋回判定時と非正常旋回判定時とで制御を切り替 えるようにしたブレーキ制御装置が開示されて 、る。

[0016] 特許文献 7には、車両の減速度および Zまたは加速度を調節するための制御信号 が対応の設定値により形成される車両の制御方法および装置において、走行路面 傾斜により発生する車両加速度または車両減速度を表わす補正係数が形成され、こ の補正係数が設定値に重ね合わされて、車両の減速度および Zまたは加速度の設 定を改善する車両の制御方法および装置が開示されている。

[0017] 特許文献 8には、複数の車輪を有する車両の実ョーイング運動状態量として重心 点の横すベり角変化速度 13 'を取得し、その変化速度 13 'の絶対値が設定値 β

0 '以 上で有れば、ブレーキ液圧 Δ Ρを左右後輪の何れかのブレーキに作用させることによ り、変化速度 )8 'の絶対値が大きいほど値が大きいほど値が大きく且つ変化速度 )8 ' の絶対値を減少させる向きのョーイングモーメントを発生させ、このョーイングモーメ ント制御中にも、ブレーキ液圧 Δ Ρが作用させられた車輪においてスリップ制御が必 要か否かの判定を継続し、スリップ制御が必要になれば、ブレーキ液圧 Δ Ρを抑制す ることによりスリップ率を適正範囲に保つスリップ制御を行う車両運動制御装置が開 示されている。

[0018] 特許文献 9には、車両前後方向の加速度を検出する加速度センサと、各車輪の車 輪速度の検出を行う車輪速度センサと、ブレーキ圧を検出するブレーキ圧センサとの うち、少なくとも 2つを備え、少なくとも 2つのセンサからのフィードバックによって目標 ブレーキ圧を演算し、この演算結果に基づいて、指示電流演算部で指示電流を演算 し、その指示電流をブレーキ駆動用ァクチユエータに流し、指示電流の大きさに応じ た制動力を発生させることにより、外乱が生じたり、 1つのセンサが故障したりしても出 力異常を抑制することができるブレーキ装置が開示されている。

[0019] また、タイヤの回転数を検出方法としては、図 37及び図 38に示すように、ホイール キャリアと一体となって回転するローター 1とピックアップセンサ 2によってタイヤの回 転数を検出する方法が一般的である。この方法では、ローター 1の周面に等間隔で 設けられた複数の凹凸が、ピックアップセンサ 2によって発生される磁界を横切ること で磁束密度が変化し、ピックアップセンサ 2のコイルにノルス状の電圧が発生する。こ のパルスを検出することによって回転数を検知することができる。この方法の基本原 理の一例は、特開昭 52-109981号公報に開示されている。

特許文献 1：特開平 05-185820号公報

特許文献 2：特開平 08-197931号公報

特許文献 3：特開 2000-264034号公報

特許文献 4 :特開平 10-203221号公報

特許文献 5：特開平 05-338528号公報

特許文献 6：特開 2001-018775号公報

特許文献 7：特開 2001-182578号公報

特許文献 8：特開 2002-137721号公報

特許文献 9：特開 2002-160616号公報

特許文献 10：特開昭 52-109981号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0020] 上記のようなアクティブ ·サスペンション'システム及びアンチロック ·ブレーキ ·システ ムを必要とする理由の一つとしては、車両走行する路面の状態変化が挙げられる。 天候や環境によって路面状態が変化することにより、車体の振動や安定性の低下、 さらにはブレーキの効き具合の変化やブレーキ操作時の車輪のスリップなどが生ずる 。このため、路面状態を迅速且つ的確に検出する技術開発が行われている。

[0021] 本発明の目的は上記の問題点に鑑み、車両走行時における路面状態を迅速且つ 的確に検出できる路面状態検出システム及びこれを用 V、たアクティブ ·サスペンショ ン ·システム及びアンチロック ·ブレーキ ·システム並びにそのセンサユニットを提供す ることである。

課題を解決するための手段 [0022] 本発明は上記の目的を達成するために、車両の車体に設けられ車輪を固定して該 車輪を回転させる回転体と前記車輪とを含む回転機構部に設けられ、回転に伴って 回転方向に発生する加速度を検出して電気信号に変換すると共に該検出した加速 度信号をディジタルデータに変換し、該ディジタルデータを含むディジタル情報を送 信するセンサユニットと、車体に設けられ、前記センサユニットから送信されたデイジ タル情報を受信して、前記加速度信号を取得するモニタ装置とを備え、前記モニタ 装置は、前記車両が走行する路面の状態毎に検出された前記加速度信号の変動特 性に関する情報を路面状態の情報に対応させて複数種類記憶している路面状態記 憶手段と、前記センサユニットから受信した加速度信号と前記路面状態記憶手段に 記憶されて!、る加速度信号の変動特性に関する情報とに基づ!、て、前記受信した加 速度信号に対応する路面状態を特定する路面状態特定手段と、前記路面状態特定 手段によって特定された路面状態に関する情報を前記路面状態記憶手段から抽出 して出力する路面状態情報出力手段とを有する路面状態検出システムを提案する。

[0023] 本発明によれば、車両走行時における車輪の回転方向の加速度がセンサユニット によって検出され、該加速度の電気信号がディジタル情報としてモニタ装置によって 受信される。さらに、モニタ装置において、受信した加速度信号と路面状態記憶手段 に記憶されて 、る加速度信号の変動特性に関する情報とに基づ 、て、受信した加速 度信号に対応する路面状態が特定され、該特定された路面状態の情報が出力され る。

[0024] また、本発明では、車輪回転方向の加速度信号の変動特性に関する情報として路 面状態記憶手段に加速度信号の変動特性パターンを記憶しておき、モニタ装置は、 この加速度信号の変動特性パターンと受信した加速度信号とを比較することにより路 面状態を特定する。

[0025] あるいは、本発明では、車輪回転方向の加速度信号の変動特性に関する情報とし て路面状態記憶手段に加速度信号の変動特性に対して所定の加工処理を施して得 られた情報を記憶しておき、モニタ装置は、この加工処理を施して得られた情報と受 信した加速度信号とに基づ!、て路面状態を特定する。

[0026] また、本発明では、センサユニットを前記回転体に設けることにより、車輪の回転方 の加速度を検出している。

[0027] また、本発明では、センサユニットに、第 1周波数の電磁波を受波する手段と、前記 受波した第 1周波数の電磁波のエネルギーを駆動用の電気エネルギーに変換する 手段と、前記電気エネルギーによって動作し、前記ディジタル情報を第 2周波数の電 磁波を用いて送信する手段とを備え、前記モニタ装置は、前記第 1周波数の電磁波 を輻射する手段と、前記第 2周波数の電磁波を受波する手段と、前記受波した第 2周 波数の電磁波カゝら前記ディジタル情報を抽出する手段とを備えた。

[0028] 上記構成によって、センサユニットは、モニタ装置力も受信した第 1周波数の電磁 波のエネルギーによって動作すると共に第 2周波数の電磁波によって加速度信号の ディジタルデータをモニタ装置に伝達するので、センサユニットとモニタ装置との間の 通信をワイヤレスで行うことができる。さらに、センサユニット内に電池などの電源を設 ける必要がない。

[0029] また、本発明では、前記第 1周波数と前記第 2周波数とを同一周波数に設定し、時 分割で送受信を行うようにした。

[0030] また、本発明は、自己に固有の識別情報をディジタル情報に含めてモニタ装置に 送信する手段をセンサユニットに備え、モニタ装置がセンサユニットから受信した識 別情報によってセンサユニットが設けられている回転機構部を識別できるようにした。

[0031] また、本発明では、車輪の回転方向の加速度を検出するためにシリコンピエゾ型の ダイアフラムを有する半導体加速度センサをセンサユニットに備えた。

[0032] さらに、本発明は、上記構成よりなる路面状態検出システムをアクティブ ·サスペン シヨン'システムに適用して、車両走行時における路面状態に迅速に対応してサスぺ ンシヨン制御を行えるようにした。

[0033] また、本発明は、上記構成よるなる路面状態検出システムをアンチロック'ブレーキ' システムに適用して、車両走行時における路面状態に迅速に対応してブレーキ制御 を行えるようにした。

[0034] また、本発明は上記の目的を達成するために、車体側に設けられ車輪を固定して 該車輪を回転させる回転体と前記車輪とを含む回転機構部に設けられ、回転に伴つ て発生する加速度を検出するセンサユニットであって、回転に伴って回転方向に発 生する加速度を検出して電気信号に変換する手段と、前記加速度信号をディジタル データに変換する手段と、前記ディジタルデータを含むディジタル情報を送信する手 段とを備えて 、るセンサユニットを提案する。

[0035] 上記構成よりなるセンサユニットによれば、車輪の回転に伴って回転方向に発生す る加速度が検出されて電気信号に変換されると共に該加速度信号がディジタルデー タに変換され、該ディジタルデータを含むディジタル情報が送信される。

[0036] ここで、前記回転機構部における回転数に伴ってセンサユニットの位置が移動して センサユニットにかかる車両走行方向の加速度と車輪の回転方向の加速度の合成 値が変化するので、前記センサュニットにお!、て前記車輪の回転方向の加速度の電 気信号が回転に伴ってサイン波状に変動する。さらに、この変動の周期は回転数の 増加に伴って短くなると共に路面状態に応じて変動の大きさと周期が変化する。従つ て、前記加速度信号力 車輪の単位時間あたりの回転数と路面状態を検出すること が可能である。

発明の効果

[0037] 本発明の路面状態検出システムによれば、検出した車両走行時における車輪回転 方向の加速度の電気信号の変動周期は回転数の増加に伴って短くなると共に路面 状態に応じて変動の大きさと周期が変化すので、前記加速度信号から路面状態を迅 速に検出することが可能になる。

[0038] 従って、本発明の路面状態検出システムを適用したアクティブ 'サスペンション 'シス テムは、車両走行時における路面状態に迅速に対応してサスペンション制御を行うこ とがでさる。

[0039] また、本発明の路面状態検出システムを適用したアンチロック 'ブレーキ'システム は、車両走行時における路面状態に迅速に対応してブレーキ制御を行うことができる

[0040] さらに、本発明のセンサユニットによれば、リム及びホイール並びにタイヤ本体等の 車輪や車軸等の回転体の所定位置にセンサユニットを設けるだけで、車輪の回転に よって生ずる回転方向の加速度を容易に検出することができる。

図面の簡単な説明 [図 1]図 1は本発明の第 1実施形態における路面状態検出システムの電気系回路を 示すブロック図である。

[図 2]図 2は本発明の第 1実施形態におけるセンサユニットとモニタ装置の装着状態 を説明する図である。

[図 3]図 3は本発明の第 1実施形態におけるセンサユニットの装着状態を説明する図 である。

[図 4]図 4は本発明の第 1実施形態におけるセンサユニットの他の装着状態を説明す る図である。

[図 5]図 5は本発明の第 1実施形態におけるセンサユニットの電気系回路を示す構成 図である。

[図 6]図 6は本発明の第 1実施形態における半導体加速度センサを示す外観斜視図 である。

[図 7]図 7は図 6における B— B線矢視方向断面図である。

[図 8]図 8は図 6における C C線矢視方向断面図である。

[図 9]図 9は本発明の第 1実施形態における半導体加速度センサを示す分解斜視図 である。

[図 10]図 10は本発明の第 1実施形態における半導体加速度センサの電気系回路を 示す構成図である。

[図 11]図 11は本発明の第 1実施形態における半導体加速度センサを用いた X軸方 向の加速度を検出するブリッジ回路を示す図である。

[図 12]図 12は本発明の第 1実施形態における半導体加速度センサを用いた Y軸方 向の加速度を検出するブリッジ回路を示す図である。

[図 13]図 13は本発明の第 1実施形態における半導体加速度センサを用いた Z軸方 向の加速度を検出するブリッジ回路を示す図である。

[図 14]図 14は本発明の第 1実施形態における半導体加速度センサの動作を説明す る図である。

[図 15]図 15は本発明の第 1実施形態における半導体加速度センサの動作を説明す る図である。 圆 16]図 16は本発明の第 1実施形態におけるセンサユニットの加速度センサが検出 する X, Y, Z軸方向の加速度に関して説明する図である。

圆 17]図 17は本発明の第 1実施形態における Z軸方向の加速度の実測結果を示す 図である。

圆 18]図 18は本発明の第 1実施形態における Z軸方向の加速度の実測結果を示す 図である。

圆 19]図 19は本発明の第 1実施形態における Z軸方向の加速度の実測結果を示す 図である。

圆 20]図 20は本発明の第 1実施形態における X軸方向の加速度の実測結果を示す 図である。

圆 21]図 21は本発明の第 1実施形態における X軸方向の加速度の実測結果を示す 図である。

圆 22]図 22は本発明の第 1実施形態における X軸方向の加速度の実測結果を示す 図である。

圆 23]図 23は本発明の第 1実施形態における Y軸方向の加速度の実測結果を示す 図である。

圆 24]図 24は本発明の第 1実施形態における Y軸方向の加速度の実測結果を示す 図である。

[図 25]図 25は本発明の第 1実施形態においてブレーキをかけたときの X軸方向の加 速度の実測結果を示す図である。

[図 26]図 26は本発明の第 1実施形態においてブレーキをかけたときの Z軸方向の加 速度の実測結果を示す図である。

圆 27]図 27は本発明の第 1実施形態において晴天時の乾燥した舗装道路における 車輪回転方向の加速度の実測結果を示す図である。

圆 28]図 28は本発明の第 1実施形態において雨天時の 2— 3mm深さの水膜に路面 が覆われた舗装道路における車輪回転方向の加速度の実測結果を示す図である。 圆 29]図 29は本発明の第 1実施形態において表面一面が凍っている舗装道路にお ける車輪回転方向の加速度の実測結果を示す図である。 [図 30]図 30は本発明の第 2実施形態のアクティブ 'サスペンション 'システムを示す概 略構成図である。

[図 31]図 31は本発明の第 2実施形態におけるサスペンション本体を示す構成図であ る。

[図 32]図 32は本発明の第 3実施形態のアクティブ 'サスペンション 'システムを示す概 略構成図である。

[図 33]図 33は本発明の第 4実施形態のアンチロック 'ブレーキ.システムにおける車 両の制動制御装置を示す概略構成図である。

[図 34]図 34は本発明の第 4実施形態におけるモニタ装置の電気系回路を示す構成 図である。

[図 35]図 35は本発明の第 5実施形態における車両の制動制御装置を示す概略構成 図である。

[図 36]図 36は本発明の第 5実施形態におけるモニタ装置の電気系回路を示す構成 図である。

[図 37]図 37は従来例における車輪の回転数検出機構を説明する図である。

[図 38]図 38は従来例における車輪の回転数検出機構を説明する図である。

符号の説明

ΙΟΟ,ΙΟΟΑ…センサユニット、 110…アンテナ、 120…アンテナ切替器、 130…整流回 路、 131, 132…ダイオード、 133…コンデンサ、 134· ··抵抗器、 140…中央処理部、 141 •••CPU, 142· ··ϋΖΑ変換回路、 143…記憶部、 150…検波部、 151…ダイオード、 152 AZD変換回路、 160…発信部、 161…発振回路、 162…変調回路、 163…高周 波増幅回路、 170,170B…センサ部、 171…加速度センサ、 172 AZD変換回路、 173…圧力センサ、 174 .AZD変換回路、 200,200A,200B…モニタ装置、 210…輻射 ユニット、 211…アンテナ、 212…発信部、 220…受波ユニット、 221…アンテナ、 222· ·· 検波部、 230…制御部、 240…演算部、 250…記憶部、 260· ··操作部、 300· "タイヤ、 301…キャップトレッド、 302…アンダートレッド、 303A,303B…ベルト、 304· ··カーカス、 305· ··タイヤ本体、 306· ··リム、 410…サスペンション駆動源、 420…サスペンション本体 、 421…アッパーマウント部、 422…スプリングアッパーシート、 423…コイルばね、 424 …ゴム部材、 425…ダンバ、 426…ダンバ連結部材、 431…外筒、 432…ピストンロッド、 433…ガイド、 434· "ブラケット、 440…ハブキャリア、 510,520· ··回転数センサ、 600,600A…制動制御ユニット、 610…ブレーキペダル、 620…マスターシリンダ、 630 …圧力制御弁、 640· ··ブレーキ駆動用ァクチユエータ、 3· ··タイヤハウス、 10…半導体 加速度センサ、 11· ··台座、 12…シリコン基板、 13…ダイァフラム、 13a— 13d…ダイァ フラム片、 14· ··厚膜部、 15· ··重錘、 19A,19B…支持体、 191…外枠部、 192…支柱、 193…梁部、 194…突起部、 194a…突起部先端、 31A— 31C…電圧検出器、 32A— 32C…直流電源、 Rxl— Rx4, Ryl— Ry4, Rzl— Rz4…ピエゾ抵抗体（拡散抵抗体） 発明を実施するための最良の形態

[0043] 以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。

[0044] 図 1は本発明の第 1実施形態における路面状態検出システムの電機系回路を示す ブロック図である。本実施形態における路面状態検出システムはセンサユニット 100と モニタ装置 200とから構成される。

[0045] モニタ装置 200の電気系回路は、図 1に示すように、輻射ユニット 210と、受波ュ-ッ ト 220、制御部 230、演算部 240、記憶部 250によって構成されている。ここで、制御部 230及び演算部 240は、周知の CPUと、この CPUを動作させるプログラムが記憶され て 、る ROM及び演算処理を行うために必要な RAMなど力 なるメモリ回路から構 成されている。

[0046] 輻射ユニット 210は、 2. 45GHz帯の所定周波数 (第 1周波数)の電磁波を輻射する ためのアンテナ 211と発信部 212とから構成され、制御部 230からの指示に基づいて、 アンテナ 211から上記第 1周波数の電磁波を輻射する。

[0047] 発信部 212の一例としては、センサユニット 100の発信部 160と同様に、発振回路 161 と変調回路 162、高周波増幅回路 163から構成を挙げることができる。これにより、アン テナ 211から 2. 45GHzの電磁波が輻射される。尚、発信部 212から出力される高周 波電力は、モニタ装置 200の電磁波輻射用のアンテナ 211からセンサユニット 100に対 して電気エネルギーを供給できる程度の値に設定されている。これにより、モニタ装 置 200毎に各タイヤ 300の加速度 320を検出できるようにして 、る。 [0048] 受波ユニット 220は、 2. 45GHz帯の所定周波数 (第 2周波数）の電磁波を受波する ためのアンテナ 221と検波部 222とから構成され、制御部 230からの指示に基づいて、 アンテナ 221によって受波した上記第 2周波数の電磁波を検波し、検波して得られた 信号をディジタル信号に変換して演算部 250に出力する。検波部 222の一例としては 、後述するセンサユニット 100の検波部 150と同様の回路が挙げられる。

[0049] 制御部 230は、動作を開始すると、発信部 212を駆動して所定時間 t3の間だけ電磁 波を輻射させ、その後、所定時間 t4の間、検波部 222を駆動し、検波部 222から演算 部 240にディジタル信号を出力させる。

[0050] 演算部 240は、このディジタル信号に基づいてセンサユニット 100から送信された車 輪回転方向の加速度を含む互いに直交する方向の加速度を検出し、車輪回転方向 のの加速度と記憶部 250に記憶されて 、る路面状態情報に基づ!、て路面状態を特 定し、この特定された路面状態の情報及び 3つの加速度の検出値を出力する。この 後、制御部 230は、上記と同様の処理を繰り返す。

[0051] 記憶部 250には、後述するようにセンサユニット 100によって検出された車輪の回転 方向の加速度信号の変動特性に関する情報が、路面状態の情報に対応させて車両 が走行する路面の状態毎に複数種類記憶されている。これらの、情報は予め車両の テスト走行を行うことによって求められたものである。本実施形態では、記憶部 250に は、上記加速度信号の変動特性に関する情報として車輪回転方向に生ずる加速度 信号の変動特性パターンが記憶されている。尚、車輪回転方向の加速度信号の変 動特性に関する情報として、加速度信号の変動特性に対して所定の加工処理を施し て得られた情報を記憶しておいても良い。例えば、予め加速度信号に対して加速度 成分の逆位相成分を混合し、加速度成分を除去して得られた路面状態に対応する 雑音成分の情報を記憶部 250に記憶しておき、センサユニット 100から取得した加速 度信号に対して上記と同様の処理を施して得られた雑音成分の情報と記憶部 250に 記憶されている情報によって路面状態を判断するようにしても良い。或いは、上記カロ ェ処理を施して得られた情報として、上記加速度信号の雑音成分を積分して得られ た情報、例えば雑音成分を積分して得られた電圧の値を用いても良い。

[0052] また、本実施形態では、モニタ装置 200における上記輻射時間 t3を 0. 15ms,上記 受波時間 t4を 0. 85msにそれぞれ設定している。これにより、モニタ装置 200はセン サユニット 100から lms毎に加速度信号を取得することができ、アナログ信号に近い 状態で加速度信号を取得することができる。本実施形態では、時間 t3だけ輻射ュニ ット 210から電磁波を輻射することにより、センサユニット 100を駆動するのに十分な電 気エネルギーとして 3V以上の電圧を蓄電することができるようにして 、る。

[0053] また、上記センサユニット 100及びモニタ装置 200は、図 2に示すように、車両のタイ ャ 300の回転機構部にセンサユニット 100が固定され、さらに、タイヤ 300のタイヤハウ ス 3にモニタ装置 200が固定されている。

[0054] センサユニット 100が設けられる回転機構部 500は、図 3に示すように、車軸 510と共 に回転するブレーキディスク 520や、タイヤ 300のホイールを固定するためのホイール キャリア 530、及びタイヤ 300におけるタイヤ本体やリム等の回転体を含む。

[0055] 本実施形態では、センサユニット 100は、例えば、図 2及び図 3に示すように、タイヤ 300と共に回転するブレーキディスク 520の所定位置に固定されており、このセンサュ ニット 100内に設けられている後述する加速度センサによってタイヤ 300の回転によつ て生ずる互いに直行する 3方向の加速度を検出して電気信号に変換すると共に該加 速度信号をディジタルデータに変換する。さらに、検出結果の加速度信号のディジタ ルデータを含むディジタル情報を生成して送信する。

[0056] 尚、本実施形態ではセンサユニット 100をブレーキディスク 520に固定した力 これに 限定されることはない。例えば図 4に示すように、リム 306に固定しても良い。図 4にお いて、タイヤ 300は、例えば、周知のチューブレスラジアルタイヤであり、本実施形態 においてはホイール及びリムを含むものである。図 3及び図 4において、 300はタイヤ でありタイヤ本体 305とリム 306及びホイール（図示せず）から構成され、タイヤ本体 305 は周知のキャップトレッド 301、アンダートレッド 302、ベルト 303A,303B、カーカス 304等 から構成されている。

[0057] また、各回転機構部 500に設けるセンサユニット 100の数は 1つに限定されることは なぐ補助用などとして 2個以上設けても良い。

[0058] センサユニット 100の電気系回路の一具体例としては、図 5に示す回路が挙げられ る。すなわち、図 5に示す一具体例では、センサユニット 100は、アンテナ 110と、アン テナ切替器 120、整流回路 130、中央処理部 140、検波部 150、発信部 160、センサ部 170から構成されている。

[0059] アンテナ 110は、モニタ装置 200との間で電磁波を用いて通信するためのもので、例 えば 2. 4GHz帯の所定の周波数 (第 1周波数）に整合されている。

[0060] アンテナ切替器 120は、例えば電子スィッチ等力 構成され、中央処理部 140の制 御によってアンテナ 110と整流回路 130及び検波部 150との接続と、アンテナ 110と発 信部 160との接続とを切り替える。

[0061] 整流回路 130は、ダイオード 131, 132と、コンデンサ 133、抵抗器 134から構成され、 周知の全波整流回路を形成している。この整流回路 130の入力側にはアンテナ切替 器 120を介してアンテナ 110が接続されている。整流回路 130は、アンテナ 110に誘起 した高周波電流を整流して直流電流に変換し、これを中央処理部 140、検波部 150、 発信部 160、センサ部 170の駆動電源として出力するものである。

[0062] 中央処理部 140は、周知の CPU141と、ディジタル Zアナログ（以下、 DZAと称す る）変換回路 142、記憶部 143から構成されている。

[0063] CPU141は、記憶部 143の半導体メモリに格納されているプログラムに基づいて動 作し、電気エネルギーが供給されて駆動すると、センサ部 170から取得した加速度信 号のディジタルデータ及び後述する識別情報を含むディジタル情報を生成して、この ディジタル情報をモニタ装置 200に対して送信する処理を行う。また、記憶部 143には センサユニット 100に固有の上記識別情報が予め記憶されている。

[0064] 記憶部 143は、 CPU141を動作させるプログラムが記録された ROMと、例えば EEP ROM (electrically erasable programmable read-only memory)等の ¾ 的【こ さ換 え可能な不揮発性の半導体メモリとからなり、個々のセンサユニット 100に固有の上記 識別情報が、製造時に記憶部 143内の書き換え不可に指定された領域に予め記憶さ れている。

[0065] 検波部 150は、ダイオード 151と AZD変翻 152からなり、ダイオード 151のアノード はアンテナ 110に接続され、力ソードは AZD変換器 152を介して中央処理部 140の C PU141に接続されている。これにより、アンテナ 110によって受波された電磁波は検 波部 150によって検波されると共に、検波されて得られた信号はディジタル信号に変 換されて CPU141に入力される。

[0066] 発信部 160は、発振回路 161、変調回路 162及び高周波増幅回路 163から構成され 、周知の PLL回路などを用いて構成され発振回路 161によって発振された 2. 45GH z帯の周波数の搬送波を、中央処理部 140から入力した情報信号に基づいて変調回 路 162で変調し、これを高周波増幅回路 163及びアンテナ切替器 120を介して 2. 45 GHz帯の周波数 (第 2周波数)の高周波電流としてアンテナ 110に供給する。尚、本 実施形態では前記第 1周波数と第 2周波数と同じ周波数に設定しているが、第 1周波 数と第 2周波数が異なる周波数であっても良い。

[0067] センサ部 170は、加速度センサ 10と AZD変換回路 171から構成されている。

[0068] 加速度センサ 10は、図 6乃至図 9に示すような半導体加速度センサによって構成さ れている。

[0069] 図 6は本発明の第 1実施形態における半導体加速度センサを示す外観斜視図、図

7は図 6における B— B線矢視方向断面図、図 8は図 6における C C線矢視方向断面 図、図 9は分解斜視図である。

[0070] 図において、 10は半導体加速度センサで、台座 11と、シリコン基板 12、支持体 19

A, 19Bと力 構成されている。

[0071] 台座 11は矩形の枠型をなし、台座 11の一開口面上にシリコン基板 (シリコンウェハ

) 12が取り付けられている。また、台座 11の外周部には支持体 19a, 19Bの外枠部

191が固定されている。

[0072] 台座 11の開口部にシリコン基板 12が設けられ、ウェハ外周枠部 12a内の中央部に は十字形状をなす薄膜のダイアフラム 13が形成されており、各ダイアフラム片 13a— 13dの上面にピエゾ抵抗体（拡散抵抗体) Rxl— Rx4, Ryl— Ry4, Rzl— Rz4が形成 されている。

[0073] 詳細には、一直線上に配置されたダイアフラム片 13a, 13bのうちの一方のダイァフ ラム片 13aにはピエゾ抵抗体 Rxl, Rx2, Rzl, Rz2が形成され、他方のダイアフラム 片 13bにはピエゾ抵抗体 Rx3, Rx4, Rz3, Rz4が形成されている。また、ダイアフラム 片 13a, 13bに直交する一直線上に配置されたダイアフラム片 13c, 13dのうちの一 方のダイアフラム片 13cにはピエゾ抵抗体 Ryl, Ry2が形成され、他方のダイアフラム 片 13dにはピエゾ抵抗体 Ry3, Ry4が形成されている。さらに、これらのピエゾ抵抗体 Rxl— Rx4, Ryl— Ry4, Rzl— Rz4は、互いに直交する X軸、 Y軸、 Z軸方向の加速 度を検出するための抵抗ブリッジ回路を構成できるように、図 10に示すように接続さ れ、シリコン基板 12の外周部表面に設けられた接続用の電極 191に接続されている

[0074] さらに、ダイアフラム片 13a— 13dの交差部には、ダイアフラム 13の中央部の一方 の面側に厚膜部 14が形成され、この厚膜部 14の表面には例えばガラス等力もなる 直方体形状の重錘 15が取り付けられている。

[0075] 一方、上記支持体 19A, 19Bは、矩形の枠型をなした外枠部 191と、固定部の 4隅 に立設された 4つの支柱 192、各支柱の先端部を連結するように設けられた十字形状 の梁部 193、梁部 193の中央交差部分に設けられた円錐形状をなす突起部 194とから 構成されている。

[0076] 外枠部 191は、突起部 194がダイアフラム 13の他面側すなわち重錘 15が存在しな い側に位置するように、台座 11の外周部に嵌合して固定されている。ここで、突起部 194の先端 194aがダイアフラム 13或いは重錘 15の表面から距離 D1の位置になるよう に設定されている。この距離 D1は、ダイアフラム 13の面に垂直な方向に加速度が生 じ、この加速度によりダイアフラム 13の双方の面の側に所定値以上の力が加わった 場合においても、各ダイアフラム片 13a— 13dが伸びきらないように、その変位が突 起部 194によって制限できる値に設定されている。

[0077] 上記構成の半導体加速度センサ 10を用いる場合は、図 11乃至図 13に示すように 3つの抵抗ブリッジ回路を構成する。即ち、 X軸方向の加速度を検出するためのプリ ッジ回路としては、図 11に示すように、ピエゾ抵抗体 Rxlの一端とピエゾ抵抗体 Rx2 の一端との接続点に直流電源 32Aの正極を接続し、ピエゾ抵抗体 Rx3の一端とピエ ゾ抵抗体 Rx4の一端との接続点に直流電源 32Aの負極を接続する。さら〖こ、ピエゾ 抵抗体 Rxlの他端とピエゾ抵抗体 Rx4の他端との接続点に電圧検出器 31 Aの一端 を接続し、ピエゾ抵抗体 Rx2の他端とピエゾ抵抗体 Rx3の他端との接続点に電圧検 出器 31 Aの他端を接続する。

[0078] また、 Y軸方向の加速度を検出するためのブリッジ回路としては、図 12に示すよう に、ピエゾ抵抗体 Ry 1の一端とピエゾ抵抗体 Ry2の一端との接続点に直流電源 32B の正極を接続し、ピエゾ抵抗体 Ry3の一端とピエゾ抵抗体 Ry4の一端との接続点に 直流電源 32Bの負極を接続する。さら〖こ、ピエゾ抵抗体 Rylの他端とピエゾ抵抗体 R y4の他端との接続点に電圧検出器 31Bの一端を接続し、ピエゾ抵抗体 Ry2の他端と ピエゾ抵抗体 Ry3の他端との接続点に電圧検出器 31Bの他端を接続する。

[0079] また、 Z軸方向の加速度を検出するためのブリッジ回路としては、図 13に示すように 、ピエゾ抵抗体 Rzlの一端とピエゾ抵抗体 Rz2の一端との接続点に直流電源 32Cの 正極を接続し、ピエゾ抵抗体 Rz3の一端とピエゾ抵抗体 Rz4の一端との接続点に直 流電源 32Cの負極を接続する。さらに、ピエゾ抵抗体 Rzlの他端とピエゾ抵抗体 Rz3 の他端との接続点に電圧検出器 31Cの一端を接続し、ピエゾ抵抗体 Rz2の他端とピ ェゾ抵抗体 Rz4の他端との接続点に電圧検出器 31Cの他端を接続する。

[0080] 上記構成の半導体加速度センサ 10によれば、センサ 10に加わる加速度に伴って 発生する力が重錘 15にカ卩わると、各ダイアフラム片 13a— 13dに歪みが生じ、これに よってピエゾ抵抗体 Rxl— Rx4, Ryl— Ry4, Rzl— Rz4の抵抗値が変化する。従って 、各ダイアフラム片 13a— 13dに設けられたピエゾ抵抗体 Rxl— Rx4, Ryl— Ry4, R zl— Rz4によって抵抗ブリッジ回路を形成することにより、互いに直交する X軸、 Y軸 、 Z軸方向の加速度を検出することができる。

[0081] さらに、図 14及び図 15に示すように、ダイアフラム 13の面に垂直な方向の力成分 を含む力 41, 42が働くような加速度が加わった場合、ダイアフラム 13の他方の面の 側に所定値以上の力が加わったとき、ダイアフラム 13は力 41, 42の働く方向に歪ん で伸びる力 その変位は突起部 194の頂点 194aによって支持されて制限されるため、 各ダイアフラム片 13a— 13dが最大限に伸びきることがない。これにより、ダイアフラム 13の他方の面の側に所定値以上の力が加わった場合も、突起部 194の頂点 194aが 支点となって重錘 15の位置が変位するので、ダイアフラム 13の面に平行な方向の加 速度を検出することができる。

[0082] 上記の半導体加速度センサ 10によって、図 16に示すように、タイヤ 300が回転して 車両が走行している際に、タイヤの 300の回転に伴って発生する互いに直行する X, Y, Z軸方向の加速度を検出することができる。ここで、センサユニット 100は、タイヤ 300の回転方向に X軸が対応し、回転軸方向に Yじくが対応し、回転軸に直行する方 向に Z軸が対応するように設けられる。

[0083] 一方、 AZD変換回路 171は、加速度センサ 10から出力されたアナログ電気信号を ディジタル信号に変換して CPU141に出力する。このディジタル信号は上記 X, Υ, Z 軸方向の加速度の値に対応する。

[0084] 尚、各 X, Υ, Z軸方向に生ずる加速度としては、正方向の加速度と負方向の加速 度とが存在するが、本実施形態では双方の加速度を検出することができる。

[0085] また、後述するように、 X軸方向の加速度力も車輪の回転数を求めることも可能であ り、センサユニット 100の中央処理部 140において単位時間あたりの車輪の回転数を 算出して、その算出結果のディジタル値を上記ディジタル情報に含めて送信すること も可能である。

[0086] また、本実施形態では、前述したように 2. 45GHz帯の周波数を上記第 1及び第 2 周波数として用いることによって、タイヤ 300の補強用の金属ワイヤが織り込まれたべ ルト 303A,303Bの影響を受け難くしているため、リム 306にセンサユニット 100を固定し ても安定した通信を行うことができる。このように、補強用の金属ワイヤなどのタイヤ内 の金属の影響を受け難くするためには、 1GHz以上の周波数を上記第 1及び第 2周 波数として用いることが好ま 、。

[0087] また、センサユニット 100を、タイヤ 300の製造時においてタイヤ 300内に埋設すること も可能であり、この場合には、加硫時の熱に十分耐え得るように ICチップやその他の 構成部分が設計されて ヽることは言うまでもな!/、。

[0088] 次に上記構成よりなるシステムの動作を図 17乃至図 29を参照して説明する。図 17 乃至図 19は Z軸方向の加速度の実測結果、図 20乃至図 22は X軸方向の加速度の 実測結果、図 23及び図 24は Y軸方向の加速度の実測結果、図 25はブレーキをか けたときの X軸方向の加速度の実測結果、図 26はブレーキをかけたときの Z軸方向 の加速度の実測結果をそれぞれ表して 、る。

[0089] 図 17乃至図 19において、図 17は時速 2. 5kmでの走行時の Z軸方向の加速度の 実測値、図 18は時速 20kmでの走行時の Z軸方向の加速度の実測値、図 19は時速 40kmでの走行時の Z軸方向の加速度の実測値である。このように、走行速度が増 すにつれて車輪の遠心力が増加するので、 Z軸方向の加速度も増加する。従って、 z軸方向の加速度力も走行速度を求めることが可能である。尚、図中において、実測 値がサイン波形状になるのは重力加速度の影響を受けているためである。

[0090] 図 20乃至図 22において、図 20は時速 2. 5kmでの走行時の X軸方向の加速度の 実測値、図 21は時速 20kmでの走行時の X軸方向の加速度の実測値、図 22は時速 40kmでの走行時の X軸方向の加速度の実測値である。このように、走行速度が増 すにつれて車輪の回転数が増加するので、 X軸方向の加速度が変化する周期が短 くなる。従って、 X軸方向の加速度力も車輪の回転数を求めることが可能である。尚、 図中にお 、て、実測値がサイン波形状になるのは上記と同様に重力加速度の影響 を受けているためである。

[0091] 図 23は走行時にハンドルを右に切ったときの Y軸方向の加速度の実測値、図 24は 走行時にハンドルを左に切ったときの Y軸方向の加速度の実測値である。このように ハンドルを切って車輪を左右に振ったとき Y軸方向の加速度が顕著に現れる。また、 車体が横滑りしたときにも同様に Y軸方向の加速度が発生することはいうまでもない。 尚、上記 Y軸方向の加速度のそれぞれの実測値にぉ 、て逆方向の加速度が生じる のは、運転者が無意識のうちに逆方向にハンドルを少し切ってしまうためである。

[0092] また、図 25及び図 26に示すように、ブレーキをかけたとき（ブレーキ ON時：ブレー キペダルを踏み込んだ時)力 車輪の回転が停止するまでの時間が約 0. 2秒である ことも正確に検出することができた。

[0093] このようにブレーキペダル 610を踏み込んだときに発生する加速度を検出することに より、この加速度によって生ずるタイヤ 300の歪み量や車体の横滑り状態、タイヤの空 転状態などを推定することができ、これらに基づいて車両制動時の圧力制御弁を制 御することができる。

[0094] また、車両走行時の路面の状態によって X軸方向の加速度（車輪回転方向の加速 度)信号の状態が変化する。例えば、図 27乃至 29はいずれも車両走行速度 60km Zhで走行したときの X軸方向（車輪の回転方向）の加速度信号の変化を記録したも のである。ただし、図 27は晴天時の乾燥した舗装道路における加速度信号の変化を 記録したもの、図 28は雨天時の 2— 3mm深さの水膜に路面が覆われた舗装道路に おける加速度信号の変化を記録したもの、図 29は路面の表面一面が凍っている舗 装道路 (圧雪路を含む）における加速度信号の変化を記録したものである。

[0095] 図 27に示すように、晴天時の乾燥した舗装道路では、 X軸方向の加速度信号の振 幅及び周期はほぼ一定である。また、図 28に示すように、雨天時の 2— 3mm深さの 水膜に路面が覆われた舗装道路では、水膜によってタイヤ力スリップすることもある ので X軸方向の加速度信号の振幅及び周期に乱れが生ずる。また、図 29に示すよう に、表面一面が凍っている舗装道路 (圧雪路を含む)では、常時タイヤ力 Sスリップして V、るので、 X軸方向の加速度信号の振幅は晴天時の乾燥した舗装道路に比べて小 さくなり、周期も大きくなつている。

[0096] このように路面の状態によって X軸方向の加速度信号の状態が明確に変化するの で、本実施形態では、各種の路面状態における複数の走行速度における X軸方向 の加速度信号の変化のパターンを予め測定してこれを記憶部 250に記憶している。

[0097] 従って、モニタ装置 200の演算部 240は、センサユニット 100から受信した車輪回転 方向（X軸方向）の加速度信号と記憶部 250に記憶されている路面状態情報に基づ いて路面状態を特定し、この特定された路面状態の情報を出力することができる。こ のように、本実施形態では X軸方向の加速度信号に基づいて迅速且つ的確に走行 路面の状態を検出することができる。

[0098] 次に、本発明の第 2実施形態を説明する。第 2実施形態では前述した路面情報検 出システムを適用したアクティブ ·サスペンション'システムを説明する。

[0099] 図 30は本発明の第 2実施形態におけるアクティブ ·サスペンション ·システムを示す 概略構成図、図 31は第 2実施形態におけるサスペンション本体を示す構成図である 。図において、前述した実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明 を省略する。

[0100] 図にお!/、て、 100はセンサユニット、 200はモニタ装置、 300はタイヤ、 410

はサスペンション駆動源、 420はサスペンション本体、 450はサスペンション駆動制御 ユニットである。

[0101] モニタ装置 200は前述同様に各タイヤハウスに固定されており、各モニタ装置 200は 、ケーブルによってサスペンション駆動制御ユニット 450に接続され、サスペンション 駆動制御ユニット 450から送られる電気エネルギーによって動作し、検出した路面状 態の情報をサスペンション駆動制御ユニット 450に送出する。

[0102] サスペンション駆動制御ユニット 450は、周知の CPUを主体として構成され、各モ- タ装置 200から出力される路面状態の情報を取り込んで、これらに基づ 、てサスペン シヨン駆動源 410の駆動制御を行って!/、る。

[0103] サスペンション駆動源 410は、周知の油圧ポンプを主体として構成され、サスペンシ ヨン駆動制御ユニット 450からの電気信号に基づいてサスペンション本体 420のダンバ 内の油圧を制御する。

[0104] サスペンション本体 420は、図 31に示すように、車体に対するダンバ 425の角度の変 化を吸収するためのアッパーマウント部 421と、スプリングアッパーシート 422、コイル ばね 423、ゴム部材 424、油圧式のダンバ 425、ダンバ連結部材 426とから構成されて いる。

[0105] サスペンション本体 420の上面は車体（図示せず）に連結され、アッパーマウント部 421の底面にスプリングアッパーシート 422が装着されている。また、スプリングアツパ 一シート 422と円柱状のダンバ 425に設けられた円環受け皿型のガイド 433との間にコ ィルばね 423が装着されて!、る。

[0106] この状態でダンノ 425のピストンロッド 432は、コイルばね 423のほぼ中心軸に位置し 、ピストンロッド 432の先端部に半径方向にと出するように設けられて 、る円環状のブ ラケットがアッパーマウント部 421の底面に当接する。また、ピストンロッド 432とコイル ばね 423との間に位置するように略円筒形状のゴム部材 424が設けられている。

[0107] ダンバ 425のピストンロッド 432は外筒 431にその上端部から挿入され、外筒 431内に 充填されて ヽる油の圧力及び外部から加わる力に従って外筒 431内に挿入されるピ ストンロッド 432の分量が変化し、ダンバ 425自体の長さが変化するようになっている。

[0108] ダンバ 425の下端はダンバ連結部材 426に固定され、ダンバ連結部材 426はハブキ ャリア 440に接続され、図 3に示したようにハブキャリア 440によって車軸が支持されて いる。さらに、ハブキャリア 440はロワ一アームを介して車体（図示せず）に連結されて いる。

[0109] また、サスペンション駆動制御ユニット 450には、モニタ装置 200から得られる上記 X , Y, Ζ軸方向の加速度及び加速度信号並びに路面状態の情報とダンバ 425内の油 圧との関係を表す油圧特性情報が予め実験などの実測によって求められて記憶され ている。さらに、サスペンション駆動制御ユニット 450は、加速度や加速度信号及び路 面状態の検知結果と油圧特性情報とに基づいて、各タイヤ 300の上下変動量を推定 し、この推定したタイヤの上下変動量に基づ 、てサスペンション駆動源 410の動作を 制御し、サスペンション駆動源 410からダンバ 425への注入油圧を制御する。これによ り、サスペンション駆動制御ユニット 450は、アクティブサスペンション制御を行ってい る。

[0110] 上記構成よりなるアクティブ 'サスペンション 'システムによれば、上記のセンサュ- ット 100を設け、モニタ装置 200から出力される回転機構部 500毎の X軸方向（車輪の 回転方向）の各加速度信号に基づく走行路面状態の情報をサスペンション駆動制御 ユニット 450に取り込んでアクティブサスペンション制御を行うので、従来よりもさらに 高精度の制御を行うことができる。

[0111] 例えば、車両に装着されているタイヤの種類が異なり、タイヤと路面との間の摩擦力 が変わっても高精度な制御が可能になる。さらに、 4WD車などタイヤ毎に個別に駆 動制御する車両であっても高精度な制御を行うことができる。

[0112] 尚、上記アクティブ 'サスペンション 'システムを前述した従来例のような座席シート のサスペンションに適用しても良い。

[0113] 次に、本発明の第 3実施形態を説明する。

[0114] 図 32は本発明の第 3実施形態におけるアクティブ 'サスペンション 'システムを示す 概略構成図である。図において、前述した実施形態と同一構成部分は同一符号をも つて表しその説明を省略する。また、第 3実施形態と第 2実施形態との相違点は、第 3 実施形態では 1つのモニタ装置 200Αと各回転機構部 500に設けられたセンサユニット 100Aとを用いたことである。

[0115] センサユニット 100Aは、上記実施形態のセンサユニット 100と同様の構成を有し、上 記実施形態のセンサユニット 100と異なる点は、モニタ装置 200Αから自己の識別情報 を含む情報要求指示を受信したときに各加速度を検出し、この検出結果を自己の識 別情報と共にディジタル情報として送信するように CPU141のプログラムが設定され ていることである。

[0116] モニタ装置 200Aは、上記実施形態のモニタ装置 200と同様の構成を有し、上記実 施形態のモニタ装置 200と異なる点は、各タイヤ 300に設けられて 、るセンサユニット 100Aの識別情報を制御部 230に予め記憶させるための操作部（図示せず)が設られ て 、ること、駆動中には車両に設けられて 、る全てのタイヤ 300のセンサユニット 100A に対して所定の順序で、或いはランダムに、センサユニット 100Aの識別情報を含む 情報要求指示を送信するように制御部 230のプログラムが設定されて 、ること、及び、 サスペンション駆動制御ユニット 450に対して検出結果を出力するときに、検出結果と 共に車両のどの位置の回転機構部 500に対応する検出結果であるかを表す検出位 置情報を出力することである。

[0117] 上記構成によれば 1つのモニタ装置 200Aによって全てのセンサユニット 100A力ら検 出結果を取得することができる。

[0118] 次に、本発明の第 4実施形態を説明する。第 4実施形態では前述した路面情報検 出システムを適用したアンチロック ·ブレーキ ·システムを説明する。

[0119] 図 33は本発明の第 4実施形態におけるアンチロック'ブレーキ ·システムを示す概 略構成図、図 34は第 4実施形態におけるモニタ装置の電気系回路を示す構成図で ある。図において、前述した実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその 説明を省略する。

[0120] 図において、 100はセンサユニット、 200はモニタ装置、 300はタイヤ、 500は回転機 構部、 600は制動制御ユニット、 610はブレーキペダル、 620はブレーキ用のマスター シリンダ、 630はブレーキ用の油圧を制御する圧力制御弁、 640はブレーキ駆動用の ァクチユエータである。

[0121] モニタ装置 200は前述同様に各タイヤハウス 3に固定されており、各モニタ装置 200 は、図 33に示したようにケーブルによって制動制御ユニット 600に接続され、制動制 御ユニット 600力 送られる電気エネルギーによって動作し、検出した路面状態の情 報を制動制御ユニット 600に送出する。

[0122] 制動制御ユニット 600は、周知の CPUを主体として構成され、各タイヤ 300の回転数 を検知するセンサ 510,520から出力される検知結果を取り込むと共に各モニタ装置 200から出力される路面状態の情報を取り込んで、これらに基づいて圧力制御弁 630 の制御を行っている。

[0123] 即ち、制動制御ユニット 600には、モニタ装置 200から得られる上記 X, Υ, Z軸方向 の加速度及び加速度信号並びに路面状態の情報とタイヤ 300の歪み量との関係を 表す歪み特性情報が予め実験などの実測によって求められて記憶されている。さら に、制動制御ユニット 600は、加速度及び加速度信号並びに路面状態の検知結果と 歪み特性情報とに基づいて、各タイヤ 300の歪み量を推定し、この推定したタイヤの 歪み量と各タイヤ 300の回転数の検知結果に基づ 、て圧力制御弁 630を制御し、ブ レーキ駆動用ァクチユエータ 640を駆動する。これにより、制動制御ユニット 600は、制 動制御を行っている。

[0124] 即ち、ブレーキペダル 610を踏み込むことによってマスターシリンダ 620内の油圧が 上昇し、この油圧が圧力制御弁を介して各タイヤ 300のブレーキ駆動用ァクチユエ一 タ 640に伝達され、これによつて各タイヤ 300の回転に制動力が加えられる。

[0125] 上記制動制御ユニット 600は、各圧力制御弁 630の動作状態を電気的に制御するこ とによって、タイヤ 300がロックしてスリップが生じたりしないように自動的に制御する。 制動制御ユニット 600は、モニタ装置 200から出力される路面情報に基づいて、各圧 力制御弁 630の動作状態を電気的に制御している。

[0126] 上記構成よりなるアンチロック'ブレーキ ·システムによれば、例えば従来の一般的 なアンチロック ·ブレーキ ·システムは、車両に装着されて 、るタイヤ 300の回転数を検 知するセンサから出力される検知結果を取り込んで圧力制御弁 630の制御を行って いたが、上記のセンサユニット 100を設け、モニタ装置 200から出力される回転機構部 500毎の X軸方向（車輪の回転方向）の各加速度信号に基づく走行路面状態の情報 を制動制御ユニット 600に取り込んで制動制御を行うので、従来よりもさらに高精度の 制御を行うことができる。

[0127] 例えば、車両に装着されているタイヤの種類が異なり、タイヤと路面との間の摩擦力 が変わっても高精度な制御が可能になる。さらに、 4WD車などタイヤ毎に個別に駆 動制御する車両であっても高精度な制御を行うことができる。

[0128] また、前述したように、本実施形態では、センサユニット 100はモニタ装置 200から輻 射された電磁波を受波して電気エネルギーを得たときに検知結果を送信するようにし たので、検波部 150を設けなくとも上記効果を得ることができる。また、センサユニット 100に検波部 150を備えた構成で、モニタ装置 200から自己の識別情報を受信したと きにセンサユニット 100から検知結果を送信するようにプログラム等を設定することによ つて、外部力 の不要なノイズによって検知結果を送信することがなぐこれにより不 要な電磁波の輻射を防止することができる。

[0129] 尚、上記実施形態ではブレーキディスク 520にセンサユニット 100を固定した力 これ に限定されることはなぐ回転機構部 500において回転する回転体であれば、回転軸 (車軸)やローター等に固定してもよ 、。

[0130] また、センサユニット 100とモニタ装置 200との間でのディジタル情報の転送を、コィ ルを用いた電磁誘導結合によって行っても良 、し、モーターなどに用いられて 、るブ ラシを用いて有線にて行っても良 、。

[0131] 次に、本発明の第 5実施形態を説明する。

[0132] 図 35は本発明の第 5実施形態におけるアンチロック'ブレーキ ·システムを示す概 略構成図、図 36は第 5実施形態におけるモニタ装置の電気系回路を示す構成図で ある。図において、前述した実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその 説明を省略する。また、第 5実施形態と第 4実施形態との相違点は、第 5実施形態で は 1つのモニタ装置 200Aと各回転機構部 500に設けられたセンサユニット 100Aとを用 いたことである。

[0133] センサユニット 100Aは、上記実施形態のセンサユニット 100と同様の構成を有し、上 記実施形態のセンサユニット 100と異なる点は、モニタ装置 200Aから自己の識別情報 を含む情報要求指示を受信したときに各加速度を検出し、この検出結果を自己の識 別情報と共にディジタル情報として送信するように CPU141のプログラムが設定され ていることである。

[0134] モニタ装置 200Aは、上記実施形態のモニタ装置 200と同様の構成を有し、上記実 施形態のモニタ装置 200と異なる点は、各タイヤ 300に設けられて 、るセンサユニット 100Aの識別情報を制御部 230に予め記憶させるための操作部 260が設けられている こと、駆動中には車両に設けられている全てのタイヤ 300のセンサユニット 100Aに対し て所定の順序で、或いはランダムに、センサユニット 100Aの識別情報を含む情報要 求指示を送信するように制御部 230のプログラムが設定されていること、及び、制動制 御ユニット 600Aに対して検出結果を出力するときに、検出結果と共に車両のどの位 置の回転機構部 500に対応する検出結果である力を表す検出位置情報を出力する ことである。

[0135] 上記構成によれば 1つのモニタ装置 200Aによって全てのセンサユニット 100A力ら検 出結果を取得することができる。

[0136] 尚、上記各実施形態の構成を組み合わせたり或いは一部の構成部分を入れ替え たりしたシステムを構成してもよ!/、。

[0137] また、上記実施形態では、前記第 1及び第 2周波数の双方を 2. 45GHzとしたが、 これに限定されることはなぐ前述したように 1GHz以上の周波数であればタイヤ内の 金属による電磁波の反射や遮断などの影響を極めて低減して、高精度にセンサュ- ット 100による検知データを得ることができ、これらの第 1及び第 2周波数が異なる周波 数であっても良い。これら第 1及び第 2周波数は設計時に適宜設定することが好まし い。

[0138] また、本実施形態では 4輪車両のアンチロック ·ブレーキ ·システムを一例として説明 したが、 4輪以外の車両、例えば 2輪車や 6輪以上の車両であっても同様の効果を得 ることができることは言うまでもな ヽことである。

産業上の利用可能性

[0139] 検出した車両走行時における車輪回転方向の加速度の電気信号の変動周期は回 転数の増加に伴って短くなると共に路面状態に応じて変動の大きさと周期が変化す ので、前記加速度信号力も路面状態を迅速に検出することが可能になる。

Claims

請求の範囲

[1] 車両の車体に設けられ車輪を固定して該車輪を回転させる回転体と前記車輪とを 含む回転機構部に設けられ、回転に伴って回転方向に発生する加速度を検出して 電気信号に変換すると共に該検出した加速度信号をディジタルデータに変換し、該 ディジタルデータを含むディジタル情報を送信するセンサユニットと、

車体に設けられ、前記センサユニットから送信されたディジタル情報を受信して、前 記加速度信号を取得するモニタ装置とを備え、

前記モニタ装置は、

前記車両が走行する路面の状態毎に検出された前記加速度信号の変動特性に関 する情報を路面状態の情報に対応させて複数種類記憶している路面状態記憶手段 と、

前記センサユニットから受信した加速度信号と前記路面状態記憶手段に記憶され ている加速度信号の変動特性に関する情報とに基づいて、前記受信した加速度信 号に対応する路面状態を特定する路面状態特定手段と、

前記路面状態特定手段によって特定された路面状態に関する情報を前記路面状 態記憶手段から抽出して出力する路面状態情報出力手段とを有する

ことを特徴とする路面状態検出システム。

[2] 前記路面状態記憶手段は、前記加速度信号の変動特性に関する情報として前記 加速度信号の変動特性パターンを記憶して 、る

ことを特徴とする請求項 1に記載の路面状態検出システム。

[3] 前記路面状態記憶手段は、前記加速度信号の変動特性に関する情報として前記 加速度信号の変動特性に対して所定の加工処理を施して得られた情報を記憶して いる

ことを特徴とする請求項 1に記載の路面状態検出システム。

[4] 前記センサユニットは、前記回転体に設けられている

ことを特徴とする請求項 1に記載の路面状態検出システム。

[5] 前記センサユニットは、

第 1周波数の電磁波を受波する手段と、 前記受波した第 1周波数の電磁波のエネルギーを駆動用の電気エネルギーに変 換する手段と、

前記電気エネルギーによって動作し、前記ディジタル情報を第 2周波数の電磁波を 用いて送信する手段とを備え、

前記モニタ装置は、

前記第 1周波数の電磁波を輻射する手段と、

前記第 2周波数の電磁波を受波する手段と、

前記受波した第 2周波数の電磁波から前記ディジタル情報を抽出する手段とを備 えている

ことを特徴とする請求項 1に記載の路面状態検出システム。

[6] 前記第 1周波数と前記第 2周波数とが同一周波数であることを特徴とする請求項 5 に記載の路面状態検出システム。

[7] 前記センサユニットは、自己に固有の識別情報が格納されている記憶手段と、前記 識別情報を前記ディジタル情報に含めて送信する手段とを有し、

前記モニタ装置は、前記識別情報によって前記回転機構部を識別する手段を有し ている

ことを特徴とする請求項 1に記載の路面状態検出システム。

[8] 前記センサユニットは、前記回転方向の加速度を検出するシリコンピエゾ型のダイ ァフラムを有する半導体加速度センサを備えて 、る

ことを特徴とする請求項 1に記載の路面状態検出システム。

[9] 車輪の上下動の検出結果に応じてサスペンションァクチユエータを駆動し、車体の 上下動を減少させるように制動力を発生させるように構成された車両のアクティブ ·サ スペンション 'システムにおいて、

車体に設けられ車輪を固定して該車輪を回転させる回転体と前記車輪とを含む回 転機構部に設けられ、回転に伴って回転方向に発生する加速度を検出て電気信号 に変換すると共に該検出した加速度信号をディジタルデータに変換し、該ディジタル データを含むディジタル情報を送信するセンサユニットと、

前記センサユニットから送信されたディジタル情報を受信して、前記加速度信号を 取得し、該加速度信号に基づ!、て走行路面の状態を表す路面状態情報を出力する モニタ装置と、

前記モニタ装置から出力される路面状態情報に基づいて前記サスペンションァクチ ユエータを駆動する駆動手段とを備え、

前記モニタ装置は、

前記車両が走行する路面の状態毎に検出された前記加速度信号の変動特性に関 する情報を路面状態の情報に対応させて複数種類記憶している路面状態記憶手段 と、

前記センサユニットから受信した加速度信号と前記路面状態記憶手段に記憶され ている加速度信号の変動特性に関する情報とに基づいて、前記受信した加速度信 号に対応する路面状態を特定する路面状態特定手段と、

前記路面状態特定手段によって特定された路面状態に関する情報を前記路面状 態記憶手段から抽出して出力する路面状態情報出力手段とを有する

ことを特徴とするアクティブ ·サスペンション'システム。

[10] 前記路面状態記憶手段は、前記加速度信号の変動特性に関する情報として前記 加速度信号の変動特性パターンを記憶して 、る

ことを特徴とする請求項 9に記載のアクティブ ·サスペンション ·システム。

[11] 前記路面状態記憶手段は、前記加速度信号の変動特性に関する情報として前記 加速度信号の変動特性に対して所定の加工処理を施して得られた情報を記憶して いる

ことを特徴とする請求項 9に記載のアクティブ ·サスペンション ·システム。

[12] 前記センサユニットは、前記回転体に設けられている

ことを特徴とする請求項 9に記載のアクティブ ·サスペンション ·システム。

[13] 前記センサユニットは、

第 1周波数の電磁波を受波する手段と、

前記受波した第 1周波数の電磁波のエネルギーを駆動用の電気エネルギーに変 換する手段と、

前記電気エネルギーによって動作し、前記ディジタル情報を第 2周波数の電磁波を 用いて送信する手段とを備え、

前記モニタ装置は、

前記第 1周波数の電磁波を輻射する手段と、

前記第 2周波数の電磁波を受波する手段と、

前記受波した第 2周波数の電磁波から前記ディジタル情報を抽出する手段とを備 えている

ことを特徴とする請求項 9に記載のアクティブ ·サスペンション ·システム。

[14] 前記第 1周波数と前記第 2周波数とが同一周波数であることを特徴とする請求項 13 に記載のアクティブ ·サスペンション'システム。

[15] 前記センサユニットは、自己に固有の識別情報が格納されている記憶手段と、前記 識別情報を前記ディジタル情報に含めて送信する手段とを有し、

前記モニタ装置は、前記識別情報によって前記回転機構部を識別する手段を有し ている

ことを特徴とする請求項 9に記載のアクティブ ·サスペンション ·システム。

[16] 前記センサユニットは、前記回転方向の加速度を検出するシリコンピエゾ型のダイ ァフラムを有する半導体加速度センサを備えて 、る

ことを特徴とする請求項 9に記載のアクティブ ·サスペンション ·システム。

[17] 車両のブレーキ操作状態の検出結果に応じてブレーキ駆動用ァクチユエ一タを駆 動し、 目標とする制動力を発生させるように構成された車両のアンチロック ·ブレーキ · システムにおいて、

車体に設けられ車輪を固定して該車輪を回転させる回転体と前記車輪とを含む回 転機構部に設けられ、回転に伴って回転方向に発生する加速度を検出て電気信号 に変換すると共に該検出した加速度信号をディジタルデータに変換し、該ディジタル データを含むディジタル情報を送信するセンサユニットと、

前記センサユニットから送信されたディジタル情報を受信して、前記加速度信号を 取得し、該加速度信号に基づ!、て走行路面の状態を表す路面状態情報を出力する モニタ装置と、

前記モニタ装置から出力される路面状態情報に基づいて前記ブレーキ駆動用ァク チユエータを駆動する駆動手段とを備え、

前記モニタ装置は、

前記車両が走行する路面の状態毎に検出された前記加速度信号の変動特性に関 する情報を路面状態の情報に対応させて複数種類記憶している路面状態記憶手段 と、

前記センサユニットから受信した加速度信号と前記路面状態記憶手段に記憶され ている加速度信号の変動特性に関する情報とに基づいて、前記受信した加速度信 号に対応する路面状態を特定する路面状態特定手段と、

前記路面状態特定手段によって特定された路面状態に関する情報を前記路面状 態記憶手段から抽出して出力する路面状態情報出力手段とを有する

ことを特徴とするアンチロック ·ブレーキ ·システム。

[18] 前記路面状態記憶手段は、前記加速度信号の変動特性に関する情報として前記 加速度信号の変動特性パターンを記憶して 、る

ことを特徴とする請求項 17に記載のアンチロック ·ブレーキ ·システム。

[19] 前記路面状態記憶手段は、前記加速度信号の変動特性に関する情報として前記 加速度信号の変動特性に対して所定の加工処理を施して得られた情報を記憶して いる

ことを特徴とする請求項 17に記載のアンチロック ·ブレーキ ·システム。

[20] 前記センサユニットは、前記回転体に設けられている

ことを特徴とする請求項 17に記載のアンチロック ·ブレーキ ·システム。

[21] 前記センサユニットは、

第 1周波数の電磁波を受波する手段と、

前記受波した第 1周波数の電磁波のエネルギーを駆動用の電気エネルギーに変 換する手段と、

前記電気エネルギーによって動作し、前記ディジタル情報を第 2周波数の電磁波を 用いて送信する手段とを備え、

前記モニタ装置は、

前記第 1周波数の電磁波を輻射する手段と、 前記第 2周波数の電磁波を受波する手段と、

前記受波した第 2周波数の電磁波から前記ディジタル情報を抽出する手段とを備 えている

ことを特徴とする請求項 17に記載のアンチロック ·ブレーキ ·システム。

[22] 前記第 1周波数と前記第 2周波数とが同一周波数であることを特徴とする請求項 21 に記載のアンチロック ·ブレーキ ·システム。

[23] 前記センサユニットは、自己に固有の識別情報が格納されている記憶手段と、前記 識別情報を前記ディジタル情報に含めて送信する手段とを有し、

前記モニタ装置は、前記識別情報によって前記回転機構部を識別する手段を有し ている

ことを特徴とする請求項 17に記載のアンチロック ·ブレーキ ·システム。

[24] 前記センサユニットは、前記回転方向の加速度を検出するシリコンピエゾ型のダイ ァフラムを有する半導体加速度センサを備えて 、る

ことを特徴とする請求項 17に記載のアンチロック ·ブレーキ ·システム。

[25] 車体側に設けられ車輪を固定して該車輪を回転させる回転体と前記車輪とを含む 回転機構部に設けられ、回転に伴って発生する加速度を検出するセンサユニットで あって、

回転に伴って回転方向に発生する加速度を検出して電気信号に変換する手段と、 前記加速度信号をディジタルデータに変換する手段と、

前記ディジタルデータを含むディジタル情報を送信する手段とを備えている ことを特徴とするセンサユニット。

[26] 第 1周波数の電磁波を受波する手段と、

前記受波した第 1周波数の電磁波のエネルギーを駆動用の電気エネルギーに変 換する手段と、

前記電気エネルギーによって動作し、前記ディジタル情報を第 2周波数の電磁波を 用いて送信する手段とを備えて 、る

ことを特徴とする請求項 25に記載のセンサユニット。

[27] 前記第 1周波数と前記第 2周波数とが同一周波数であることを特徴とする請求項 26 に記載のセンサユニット。

[28] 自己に固有の識別情報が格納されている記憶手段と、

前記識別情報を前記ディジタル情報に含めて送信する手段とを備えている ことを特徴とする請求項 25に記載のセンサユニット。

[29] 前記回転方向の加速度を検出するシリコンピエゾ型のダイアフラムを有する半導体 加速度センサを備えている

ことを特徴とする請求項 25に記載のセンサユニット。