(57)【要約】      （修正有）【課題】回転体の回転軸に加わるモーメント検出装置を提供する。タイヤと路面との間に発生するタイヤ発生力検出装置を提供する。タイヤの脱落等の事故を未然に防止することができる車輪異常検知装置を提供する。【解決手段】特徴量検出部１６で車輪速センサ１０，１２の実効値比が「特徴量」として検出されると、特徴量平均値演算部１８で検出した特徴量のタイヤ１回転あたりの平均値が演算され、補正係数導出部２０で検出した特徴量毎に補正係数が導出される。特徴量補正部２２は、導出した補正係数を用いて特徴量を補正し、タイヤ発生力検出部２４は、所定の回転速度の下での特徴量とタイヤ発生力との予め記憶された関係に基づいて、補正された特徴量からタイヤ発生力を検出する。また、補正係数変動検出部３１は、導出された補正係数について基準補正係数からの変動量を検出し、異常検知部３２は、検出された変動量から車輪異常を検知する。【選択図】図３
2006003281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体と共に回転する回転子と固定子との間の磁束の変化に基づいて、回転体が回転する基準となりかつ力が加わると位置がずれる回転軸の位置変化及び該回転体の回転状態に応じて大きさが周期的に変化する信号を発生する信号発生手段と、
前記信号発生手段より発生された信号に基づいて、前記回転軸の位置ずれ量に対応する特徴量を前記回転体の回転角に応じて検出する特徴量検出手段と、
前記回転体一回転当りの特徴量が略一定となるように前記特徴量を補正するための補正量を演算する補正量演算手段と、
前記補正量演算手段で演算された補正量に基づいて、前記回転体の回転角に応じた前記特徴量を補正する特徴量補正手段と、
前記回転軸の位置ずれによって変化する特徴量と前記回転軸の軸剛性とに基づいて予め定められた関係と、前記特徴量補正手段により補正された補正後の特徴量と、に基づいて、前記回転軸に加わるモーメントを検出するモーメント検出手段と、
を備えたモーメント検出装置。
【請求項２】
前記補正量演算手段は、前記回転体の回転角に応じた特徴量と該特徴量の前記回転体一回転当りの平均値との差又は比で表される補正量を演算する請求項１に記載のモーメント検出装置。
【請求項３】
前記補正量演算手段で演算された補正量又は予め設定された補正量を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記特徴量補正手段は、前記回転体の回転角に応じた前記特徴量を、前記記憶手段に記憶された補正量に基づいて補正する請求項２に記載のモーメント検出装置。
【請求項４】
前記記憶手段に記憶された補正量を更新するか否か判定する判定手段をさらに備え、
前記判定手段の判定結果に基づいて前記記憶手段に記憶された補正量を更新する請求項２又は３に記載のモーメント検出装置。
【請求項５】
車両に取付けられたタイヤと共に回転する回転子と固定子との間の磁束の変化に基づいて、該タイヤが回転する基準となりかつ力が加わると位置がずれる回転軸の位置変化及び該タイヤの回転状態に応じて大きさが周期的に変化する信号を発生する信号発生手段と、
前記信号発生手段より発生された信号に基づいて、前記回転軸の位置ずれ量に対応する特徴量を前記タイヤの回転角に応じて検出する特徴量検出手段と、
前記タイヤ一回転当りの特徴量が略一定となるように前記特徴量を補正するための補正量を演算する補正量演算手段と、
前記補正量演算手段で演算された補正量に基づいて、前記タイヤの回転角に応じた前記特徴量を補正する特徴量補正手段と、
前記回転軸の位置ずれによって変化する特徴量と前記回転軸の軸剛性とに基づいて予め定められた関係と、前記特徴量補正手段により補正された補正後の特徴量と、前記タイヤの機構情報とに基づいて、タイヤと路面との間に発生するタイヤ発生力を検出するタイヤ発生力検出手段と、
を備えたタイヤ発生力検出装置。
【請求項６】
前記補正量演算手段は、前記タイヤの回転角に応じた特徴量と該特徴量の前記タイヤ一回転当りの平均値との差又は比で表される補正量を演算する請求項５に記載のタイヤ発生力検出装置。
【請求項７】
前記補正量演算手段で演算された補正量又は予め設定された補正量を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記特徴量補正手段は、前記タイヤの回転角に応じた前記特徴量を、前記記憶手段に記憶された補正量に基づいて補正する請求項６に記載のタイヤ発生力検出装置。
【請求項８】
前記記憶手段に記憶された補正量を更新するか否か判定する判定手段をさらに備え、
前記判定手段の判定結果に基づいて前記記憶手段に記憶された補正量を更新する請求項６又は７に記載のタイヤ発生力検出装置。
【請求項９】
車両に取付けられたタイヤと共に回転する回転子と固定子との間の磁束の変化に基づいて、該タイヤが回転する基準となりかつ力が加わると位置がずれる回転軸の位置変化及び該タイヤの回転状態に応じて大きさが周期的に変化する信号を発生する信号発生手段と、
前記信号発生手段より発生された信号に基づいて、前記回転軸の位置ずれ量に対応する特徴量を前記タイヤの回転角に応じて検出する特徴量検出手段と、
前記タイヤ一回転当りの特徴量が略一定となるように前記特徴量を補正するための補正量を演算する補正量演算手段と、
基準となる補正量を記憶する記憶手段と、
補正量演算手段で演算された補正量の、基準となる補正量からの変動量を演算する変動量演算手段と、
変動量演算手段で演算された変動量に基づいて、車輪異常を検知する異常検知手段と、
を備えた車輪異常検知装置。
【請求項１０】
前記補正量演算手段は、前記タイヤの回転角に応じた特徴量と該特徴量の前記タイヤ一回転当りの平均値との差又は比で表される補正量を演算する請求項９に記載の車輪異常検知装置。
【請求項１１】
前記異常検知手段は、変動量演算手段で演算された変動量と所定の閾値とを比較し、前記変動量が所定の閾値を超えた場合に車輪異常が発生したと判断して車輪異常を検知する請求項９又は１０に記載の車輪異常検知装置。
【請求項１２】
前記基準となる補正量は、車輪が正常であると判断されたときに記憶された補正量である請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の車輪異常検知装置。
【請求項１３】
前記基準となる補正量は、直前に更新された補正量である請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の車輪異常検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーメント検出装置、タイヤ発生力検出装置、及び車輪異常検知装置に係り、より詳細には、回転体が回転する基準となる回転軸に加わるモーメントを検出するモーメント検出装置と、タイヤと路面との間に発生するタイヤ発生力を検出するタイヤ発生力検出装置と、車輪を構成する要素に異常が発生したことを検知する車輪異常検知装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タイヤの摩擦状態を知り、車輪の横滑りを防止するなど車両の予防安全制御性能を向上させるために、タイヤに発生する前後力、セルフアライニング・トルク、横力等のタイヤ発生力を検知している。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ホイールの外周にタイヤが装着されて成る車輪と、ホイールが同軸に装着されることによって車輪を一体的に回転可能に保持する保持体としてのハブを有する車体とを備えた車両に搭載されるタイヤ作用力検出装置において、ホイールと保持体との間に、それら間における力の伝達を行う状態で設けられ、タイヤ作用力を検出する検出器を備えた構成を開示している。
【０００４】
一方、電磁誘導等、電磁気学的な原理に基づいて、非接触で変位を検出する方法が種々提案されている。例えば、特許文献２には、回転体側に固定された円筒型の磁性ターゲットに対し、その外周を取り巻く形状の二種類のコイルを固定子側に固定し、一方を励磁用コイル、他方を誘導電圧検出用コイルとし、磁性ターゲットの変位により二種類のコイルの相互インダクタンスが変化することを利用して、ターゲットの半径方向２軸の位置を検出する変位センサが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１４５６３号公報
【特許文献２】特開２００１−１６５７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のタイヤ作用力検出装置では、「力の伝達を行う状態（接触状態）」で検出器を構成する必要があるため、装置の構造が複雑になる。また、「力の伝達」によりタイヤ作用力を検出するため、路面からの振動等の影響を受け易く、検出精度が低下するという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２の変位センサをタイヤ発生力に応じて変位する部材に取り付け、検出した変位量からタイヤ発生力を求めることもできる。しかしながら、ターゲットであるロータの回転軸が偏芯（軸偏芯）している場合や、変位センサの取付け誤差がある場合には、センサ信号に回転数に依存した周期性の変動（うねり）が発生する。軸偏芯の主な原因は、車軸の加工精度、車軸の取付け誤差等である。これら軸偏芯やセンサの取付け誤差に起因する変動を、タイヤ発生力による変動から分離することは困難であり、軸偏芯等によりタイヤ発生力の検出精度が低下するという問題がある。
【０００７】
同様に、タイヤの空気圧の低下等、車輪を構成する要素（ハブ、軸受、ホイール、タイヤ等）に異常が発生すると、軸受にかかる力に変動が発生する。この車輪異常に起因する変動もタイヤ発生力による変動から分離することは困難であり、タイヤ発生力の検出精度を低下させるという問題がある。
【０００８】
また、車輪異常の発生を検知して、ドライバーに警報を発する必要もある。
【０００９】
本発明は上記問題を解決すべく成されたものであり、本発明の目的は、回転体の軸偏芯によらず、回転体の回転軸に加わるモーメントを精度よく検出することができるモーメント検出装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、車軸の加工精度、車軸の取付け誤差等によらず、タイヤと路面との間に発生するタイヤ発生力を精度よく検出することができるタイヤ発生力検出装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の更に他の目的は、車輪異常の発生を検知することができる車輪異常検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明のモーメント検出装置は、回転体と共に回転する回転子と固定子との間の磁束の変化に基づいて、回転体が回転する基準となりかつ力が加わると位置がずれる回転軸の位置変化及び該回転体の回転状態に応じて大きさが周期的に変化する信号を発生する信号発生手段と、前記信号発生手段より発生された信号に基づいて、前記回転軸の位置ずれ量に対応する特徴量を前記回転体の回転角に応じて検出する特徴量検出手段と、前記回転体一回転当りの特徴量が略一定となるように前記特徴量を補正するための補正量を演算する補正量演算手段と、前記補正量演算手段で演算された補正量に基づいて、前記回転体の回転角に応じた前記特徴量を補正する特徴量補正手段と、前記回転軸の位置ずれによって変化する特徴量と前記回転軸の軸剛性とに基づいて予め定められた関係と、前記特徴量補正手段により補正された補正後の特徴量と、に基づいて、前記回転軸に加わるモーメントを検出するモーメント検出手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１３】
本発明のモーメント検出装置では、特徴量検出手段は、信号発生手段より発生された信号に基づいて、回転軸の位置ずれ量に対応する特徴量を回転体の回転角に応じて検出し、補正量演算手段は、回転体一回転当りの特徴量が略一定となるように特徴量を補正するための補正量を演算する。特徴量補正手段は、補正量演算手段で演算された補正量に基づいて、回転体の回転角に応じた特徴量を補正し、モーメント検出手段は、回転軸の位置ずれによって変化する特徴量と回転軸の軸剛性とに基づいて予め定められた関係と、特徴量補正手段により補正された補正後の特徴量と、に基づいて、回転軸に加わるモーメントを検出する。
【００１４】
本発明のモーメント検出装置は、回転体一回転当りの特徴量が略一定となるように、回転体の回転角に応じて検出された特徴量を補正するので、回転体の軸偏芯によらず、回転体の回転軸に加わるモーメントを精度よく検出することができる。
【００１５】
また、上記目的を達成するために本発明のタイヤ発生力検出装置は、車両に取付けられたタイヤと共に回転する回転子と固定子との間の磁束の変化に基づいて、該タイヤが回転する基準となりかつ力が加わると位置がずれる回転軸の位置変化及び該タイヤの回転状態に応じて大きさが周期的に変化する信号を発生する信号発生手段と、前記信号発生手段より発生された信号に基づいて、前記回転軸の位置ずれ量に対応する特徴量を前記タイヤの回転角に応じて検出する特徴量検出手段と、前記タイヤ一回転当りの特徴量が略一定となるように前記特徴量を補正するための補正量を演算する補正量演算手段と、前記補正量演算手段で演算された補正量に基づいて、前記タイヤの回転角に応じた前記特徴量を補正する特徴量補正手段と、前記回転軸の位置ずれによって変化する特徴量と前記回転軸の軸剛性とに基づいて予め定められた関係と、前記特徴量補正手段により補正された補正後の特徴量と、前記タイヤの機構情報とに基づいて、タイヤと路面との間に発生するタイヤ発生力を検出するタイヤ発生力検出手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１６】
本発明のタイヤ発生力検出装置では、特徴量検出手段は、信号発生手段より発生された信号に基づいて、回転軸の位置ずれ量に対応する特徴量をタイヤの回転角に応じて検出し、補正量演算手段は、タイヤ一回転当りの特徴量が略一定となるように特徴量を補正するための補正量を演算する。そして、特徴量補正手段は、補正量演算手段で演算された補正量に基づいて、タイヤの回転角に応じた特徴量を補正し、タイヤ発生力検出手段は、回転軸の位置ずれによって変化する特徴量と回転軸の軸剛性とに基づいて予め定められた関係と、特徴量補正手段により補正された補正後の特徴量と、タイヤの機構情報とに基づいて、タイヤと路面との間に発生するタイヤ発生力を検出する。
【００１７】
本発明のタイヤ発生力検出装置は、タイヤ一回転当りの特徴量が略一定となるように、タイヤの回転角に応じて検出された特徴量を補正するので、車軸の加工精度、車軸の取付け誤差等によらず、タイヤと路面との間に発生するタイヤ発生力を精度よく検出することができる。
【００１８】
また、上記目的を達成するために本発明の車輪異常検知装置は、車両に取付けられたタイヤと共に回転する回転子と固定子との間の磁束の変化に基づいて、該タイヤが回転する基準となりかつ力が加わると位置がずれる回転軸の位置変化及び該タイヤの回転状態に応じて大きさが周期的に変化する信号を発生する信号発生手段と、前記信号発生手段より発生された信号に基づいて、前記回転軸の位置ずれ量に対応する特徴量を前記タイヤの回転角に応じて検出する特徴量検出手段と、前記タイヤ一回転当りの特徴量が略一定となるように、前記特徴量を補正するための補正量を演算する補正量演算手段と、基準となる補正量を記憶する記憶手段と、補正量演算手段で演算された補正量の、基準となる補正量からの変動量を演算する変動量演算手段と、変動量演算手段で演算された変動量に基づいて、車輪異常を検知する異常検知手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１９】
本発明の車輪異常検知装置では、特徴量検出手段は、信号発生手段より発生された信号に基づいて、回転軸の位置ずれ量に対応する特徴量をタイヤの回転角に応じて検出し、補正量演算手段は、タイヤ一回転当りの特徴量が略一定となるように、特徴量を補正するための補正量を演算する。変動量演算手段は、補正量演算手段で演算された補正量について、記憶手段に記憶された基準となる補正量からの変動量を演算し、異常検知手段は、変動量演算手段で演算された変動量に基づいて、車輪異常を検知する。
【００２０】
本発明の車輪異常検知装置は、車輪異常の発生に伴う補正量の変動量から逆に車輪異常の発生を検知することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のモーメント検出装置によれば、回転体の軸偏芯によらず、回転体の回転軸に加わるモーメントを精度よく検出することができる。また、本発明のタイヤ発生力検出装置によれば、車軸の加工精度、車軸の取付け誤差等によらず、タイヤと路面との間に発生するタイヤ発生力を精度よく検出することができる。更に、本発明の車輪異常検知装置によれば、車輪異常の発生を検知してドライバーに報知等するができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（検出原理）
車両の旋回時、タイヤや車軸には種々の力が発生する。タイヤ接地面のタイヤ転動方向をｘ軸、タイヤ回転軸の方向をｙ軸、ｘ軸及びｙ軸の各々と直交する方向をｚ軸とすると、各軸方向の力（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）と各軸回りのモーメント（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）とが発生する。タイヤ回転軸の方向に発生する力Ｆｙは、一般に「横力」と呼ばれている。
【００２３】
図１に示すように、タイヤに横力が発生することにより、軸受け（ベアリング）にモーメントＭｘが発生し、それによって車軸が上下に変化する。この車軸の変位量はベアリングのモーメント剛性に依存すると考えられている。図２は、モーメントＭｘと車軸の上下変位量との関係を示した計測結果である。モーメントＭｘと車軸の変位量とは略リニアな関係にあることが分かる。
【００２４】
図１に示すように、横力によるモーメントＭｘは、タイヤ半径Ｒと横力Ｆｙとの積で与えられる。従って、車軸の変位量が分れば、図２に示すモーメントＭｘと車軸の変位量との関係からモーメントＭｘが得られ、得られたモーメントＭｘをタイヤ半径Ｒで除算することにより、横力Ｆｙを求めることができる。
【００２５】
上記では、モーメントＭｘと車軸の変位量との関係からモーメントＭｘを求める例について説明したが、車軸の変位量に代えて、車輪速センサの出力信号強度等の「車軸の変位量に応じて変化する特徴量」を用いることができる。この場合は、特徴量が分れば、予め求めておいたモーメントＭｘと特徴量との関係からモーメントＭｘを得ることができる。また、予め横力Ｆｙと特徴量との関係を求めておいて、この関係から横力Ｆｙを求めてもよい。
【００２６】
（タイヤ発生力検出装置）
本実施の形態に係るタイヤ発生力検出装置は、図３に示すように、タイヤの回転速度を検出する車輪速センサ１０、１２と、コンピュータ等で構成した制御ユニット１００とを備えている。制御ユニット１００は、車輪速センサ１０、１２の各々から出力された２つのセンサ信号を用いて特徴量を演算し、該特徴量からタイヤ発生力を検出すると共に、車輪異常を検知する。本実施の形態では、２つのセンサ信号の強度比が「特徴量」に相当する。
【００２７】
車輪速センサ１０は、磁性体で構成された歯車状のロータ３４と円筒状の電磁ピックアップ３６とで構成されている。また、車輪速センサ１２は、車輪速センサ１０と共通のロータ３４を使用し、このロータ３４と円筒状の電磁ピックアップ４２とで構成されている。本実施の形態では、車輪速センサ１０、１２の各々は、図４（Ａ）及び（Ｂ）、図５に示すように、ロータ３４はタイヤと共に回転するように車軸４４に取り付けられ、ベアリング４６を保持するために車体側に固定されたナックル４８内に収納されている。また、電磁ピックアップ３６、４２の各々は、各々の先端部がナックル４８を挿通してロータ３４の外周と対向するように、ナックル４８に取り付けられている。
【００２８】
車輪速センサ１２の電磁ピックアップ４２は、その中心軸が車両進行方向（タイヤ中心面の方向）と平行になるように取り付けられている。即ち、円筒の中心軸がｘ軸方向を向くように取り付けられている。また、車輪速センサ１０の電磁ピックアップ３６は、その中心軸が車両進行方向と所定角度（図では約４５°）で交差するように取り付けられている。
【００２９】
電磁ピックアップ３６は、図６に示すように、磁石３８とコイル４０とを備え、先端部がロータ３４と数ｍｍ離間するようにナックル４８に固定されている。この車輪速センサでは、ロータ３４が回転すると、コイル４０を通過する磁束が変化し、正弦波状の交流電圧が誘起される。例えば、４８歯のロータでは、タイヤ１回転につき４８周期の正弦波信号が発生する。なお、電磁ピックアップ４２は、電磁ピックアップ３６と同様の構成であるため説明を省略する。
【００３０】
制御ユニット１００は、サンプリング信号を発生するサンプリング信号発生回路１４、サンプリング信号に従って特徴量を検出する特徴量検出部１６、検出した特徴量のタイヤ１回転あたりの平均値を演算する特徴量平均値演算部１８、検出した特徴量毎に補正係数を導出する補正係数導出部２０、導出した補正係数を用いて特徴量を補正する特徴量補正部２２、所定の回転速度の下での特徴量とタイヤ発生力との関係を予め記憶した関係記憶部２８、及びこの関係に基づいて特徴量補正部２２で補正された特徴量からタイヤ発生力を検出するタイヤ発生力検出部２４を備えている。
【００３１】
また、制御ユニット１００は、補正係数導出部２０で導出された補正係数を記憶する補正係数記憶部３０、及び補正係数記憶部３０に記憶された補正係数の更新を許可するか否かを判定する更新許可判定部２６を備えている。また、更新許可判定部２６には、簡易に横力の変化を検知する横力変化検知部３３が接続されており、横力変化検知部３３から入力された判定信号に基づいて補正係数の更新を許可するか否かを判定する。
【００３２】
更に、制御ユニット１００は、補正係数の変動量を検出する補正係数変動検出部３１、及び検出された補正係数の変動量から車輪異常を検知する異常検知部３２を備えている。補正係数変動検出部３１は、補正係数導出部２０で導出された新たな補正係数と補正係数記憶部３０に記憶された基準となる補正係数（基準補正係数）とを比較して、補正係数の変動量を検出する。また、異常検知部３２には、該異常検知部３２からの異常信号に基づいて、車輪異常を外部に報知する報知器３５が接続されている。
【００３３】
（タイヤ発生力の検出）
次に、上記のタイヤ発生力検出装置におけるタイヤ発生力の検出手順を説明する。
（１）特徴量の検出
車輪速センサ１０、１２の出力信号の各々が特徴量検出部１６に入力されると、特徴量検出部１６で各出力信号の強度値が演算される。本実施の形態では、出力信号の強度値を示す指標として交流信号の実効値（ＲＭＳ）を使用する。なお、実効値に代えて、振幅の最大値やピーク・ツー・ピーク値等を指標として用いることもできる。
【００３４】
サンプリング信号発生回路１４では、車輪速センサ１０の出力信号に基づいて、所定間隔で実効値をサンプリングするためのサンプリング信号が生成される。特徴量検出部１６では、入力されたサンプリング信号に従って、演算された実効値がサンプリングされ、サンプリングされた各実効値から「特徴量」である実効値比（強度比）が演算される。
【００３５】
本実施の形態では、下記式に示すように、センサ２の信号の実効値を基準として実効値比を演算している。
【００３６】
【数１】
2006003281.tif 000003
【００３７】
特徴量検出部１６で演算された実効値比は、特徴量平均値演算部１８に出力される。例えば、４８歯のロータを用いた車輪速センサでは、各歯ごと（１/４８回転ごと）に実効値比が検出され、タイヤ１回転で４８個の実効値比が出力される。
【００３８】
上記の実効値は、車軸の変位量に応じて変化する。図５を見れば分るように、車軸４４の位置ずれが発生していない場合には、ロータ３４と電磁ピックアップ３６、４２との間のギャップ（距離）は変化しないが、車軸４４の位置ずれが発生すると、ロータ３４と電磁ピックアップ３６、４２との間のギャップが各々変化する。
【００３９】
これにより、電磁ピックアップ３６、４２の各コイルの磁気抵抗が変化し、各コイルに発生する誘導電圧に変化が生ずる。車軸が上下方向に変位し、ピックアップの先端部とロータ３４との間のギャップが広くなれば、磁気抵抗が増加し、誘導電圧が減少し、車輪速センサの出力信号の振幅が小さくなる。
【００４０】
車輪速センサ１０、１２の各々について、横力（スリップ角）を変化させたときのセンサ信号の実効値の測定結果を図７に示す。輪荷重Ｆｚは２５００Ｎ、回転速度は３０ｒａｄ／ｓである。車輪速センサ１０（センサ１）の実効値は横力に依存して変化するが、車輪速センサ１２（センサ２）の実効値は横力に対して不感である。車輪速センサの取り付け位置により特性が異なるのは、横力発生時には車軸が上下に変位するので、センサ２でのギャップはほとんど変化せず、センサ１でのギャップはそれよりも大きく変化するためである。
【００４１】
本実施の形態では、１つの車輪速センサの実効値ではなく、２つの車輪速センサの実効値比（強度比）を「特徴量」として用いている。２つの車輪速センサの実効値比（強度比）を用いる場合には、２つの実効値の間で速度依存性のほとんどが相殺され、実効値比と回転速度との関係は略線形となるため、横力の検出精度が向上する。
（２）特徴量の補正
図８に、横力（スリップ角）を変化させたときの実効値比の測定結果を示す。図８は、センサ信号の２周期分（１/４８回転）を１区間として各区間ごとに実効値を求めた場合の実効値比の変化の様子を示すものである。横軸は、各区間に該当するロータの歯の番号（番地）であり、４８歯のロータの各歯に応じて実効値比が検出されている。
【００４２】
図８から分るように、実効値比には、タイヤ１回転を１周期とする周期性変動（うねり）がある。既に述べた通り、この変動は軸偏芯に起因するものである。実効値比の変動幅は、横力に換算すると無視できない量であり、実測された実効値比に基づいて横力を求めたのでは、正確な横力を検出することはできない。
【００４３】
そこで、本実施の形態では、以下に示す（ａ）〜（ｃ）の手順で「特徴量」である実効値比を補正する。
（ａ）特徴量平均値の演算
まず、特徴量平均値演算部１８に実効値比が順次入力されると、下記式（１）に従って実効値比αv（ｋ）のタイヤ１回転あたりの平均値αm（ｋ）が演算される。例えば、４８歯のロータを用いた車輪速センサでは、タイヤ１回転で４８個の実効値比が出力されるので、４８個の実効値比についての平均値が演算される。
【００４４】
【数２】
2006003281.tif 000004
【００４５】
ここで、Ｎは回転角を分割した時の分割数であり、１/４８回転を１区間として各区間ごとに実効値や実効値比を求める場合には、Ｎ＝４８である。また、ｋは０〜４７の歯の番地である。
（ｂ）補正係数の導出
特徴量平均値演算部１８で演算された平均値は、補正係数導出部２０に出力される。補正係数導出部２０では、下記式（２）に従って補正係数ｈ（ｋ）が導出される。補正係数ｈ（ｋ）は、各区間の実効値比αv（ｋ）の平均値αm（ｋ）に対する変化割合を表し、偏芯補正係数と呼ぶことができる。
【００４６】
【数３】
2006003281.tif 000005
【００４７】
（ｃ）補正
補正係数導出部２０で導出された補正係数ｈ（ｋ）は、特徴量補正部２２に出力される。特徴量補正部２２では、下記式（３）に従い実効値比αv（ｋ）に補正係数ｈ（ｋ）を乗算して実効値比αv（ｋ）が補正され、補正実効値比αh（ｋ）が求められる。
【００４８】
【数４】
2006003281.tif 000006
【００４９】
なお、路面からの外乱を考慮し、下記式（４）で表される補正係数ｈf（ｋ）を求めてもよい。この補正係数ｈf（ｋ）はフィルタリング処理を施した補正係数であり、実効値比αv（ｋ）に補正係数ｈf（ｋ）を乗算することで、路面からの外乱を併せて除去することができる。
【００５０】
【数５】
2006003281.tif 000007
【００５１】
ここで、Ｋwは０＜Ｋw＜１の条件を満たす定数である。Ｋwはローパスフィルタの時定数に相当する値である。Ｋw＝０の場合にはフィルタリング処理が行われず、Ｋwが１に近づくにつれてフィルタリング処理の度合いが高くなる。
【００５２】
また、補正係数導出部２０で補正係数が常時導出されるが、横力が変化しない限り同じ補正係数を用いて特徴量を補正することができる。従って、補正係数記憶部３０に予め記憶された補正係数を読み出し、これを用いて特徴量を補正する。
【００５３】
図９に、速度、横力、輪荷重の１０種類の組合せで、上述した補正係数ｈ（ｋ）を導出した結果を示す。このグラフには、各組合せの演算結果がプロットされているが、補正係数ｈ（ｋ）は略同一パターンとなっていることが分る。
【００５４】
補正係数ｈ（ｋ）が走行条件によらず一定となることは、任意の走行条件下で補正係数を演算することが可能であり、且つ一度求めた補正係数を異なる走行条件下でも使用できることを意味している。
【００５５】
例えば、輪荷重Ｆｚ：２５００Ｎ、スリップ角：２°、回転速度：３０ｒａｄ／ｓの走行条件で特徴量を補正する場合には、図１０（Ａ）に示すように、輪荷重Ｆｚ：２５００Ｎ、スリップ角：０°、回転速度：３０ｒａｄ／ｓの条件下で求めた補正係数を用いた場合と、図１０（Ｂ）に示すように、輪荷重Ｆｚ：２５００Ｎ、スリップ角：１°、回転速度：４０ｒａｄ／ｓの条件下で求めた補正係数を用いた場合とで同じ補正結果が得られることが分る。
【００５６】
しかしながら、上述の補正は、上記の式（１）から分るように、例えば、直進走行時や定常旋回走行時のようにタイヤ１回転の間は横力が一定で変化しないことを前提条件としている。従って、横力がタイヤ一回転の間に変化しなかった場合に、補正係数記憶部３０に記憶された補正係数を更新する。
【００５７】
上述した通り、補正係数導出部２０では、補正係数ｈ（ｋ）が導出される。補正係数記憶部３０には、基準となる補正係数ｈ0（ｋ）が予め記憶されている。基準となる補正係数ｈ0（ｋ）は初期設定値であり、適宜更新された補正係数が記憶される。更新許可判定部２６は、横力変化検知部３３から入力される判定信号に基づいて、補正係数記憶部３０に記憶された補正係数を導出された補正係数ｈ（ｋ）で更新することを許可するか否かを判定する。
【００５８】
横力変化検知部３３によりタイヤ一回転中の横力の変化が検知されなかった場合には、更新許可判定部２６から補正係数導出部２０に更新許可信号が入力され、新たな補正係数ｈ（ｋ）で補正係数記憶部３０に記憶された補正係数が更新される。横力変化検知部３３は、横力の変化の有無を検知するものであり、例えば、左右の車輪速センサの出力信号の差の変化量がゼロ或いは所定範囲内である場合、操舵速度がゼロ或いは所定範囲内である場合、加速度センサの変化量がゼロ或いは所定範囲内である場合等は、横力は変化していないと判断することができる。
（３）タイヤ発生力の検出
次に、タイヤ発生力検出部２４で、タイヤ発生力が検出される。関係記憶部２８には、横力と実効値比との関係がマップで記憶されている。タイヤ発生力検出部２４では、このマップを関係記憶部２８から読み出し、これを用いて特徴量補正部２２で得られた補正実効値比に対応する横力を検出し、検出信号を出力する。
（車輪異常の検知）
次に、上記のタイヤ発生力検出装置における車輪異常の検知手順を説明する。
【００５９】
補正係数導出部２０は、導出した補正係数ｈ（ｋ）を補正係数変動量検出部３１にも出力する。補正係数変動量検出部３１では、補正係数ｈ（ｋ）が入力されると、基準となる補正係数ｈ0（ｋ）が補正係数記憶部３０から読み出され、導出された補正係数ｈ（ｋ）の基準となる補正係数ｈ0（ｋ）からの変動量が演算される。
【００６０】
ここで、基準となる補正係数ｈ0（ｋ）としては、例えば、工場出荷時や法定点検終了後など、明らかに車輪が正常な状態にあると判断できるときに導出された補正係数を用いることができる。また、オペレータにより車輪が正常な状態にあると判断された時点で導出された補正係数を用いてもよい。この場合、オペレータにより車輪が正常な状態にあると判断された時点で、基準となる補正係数ｈ0（ｋ）を設定するためのトリガー信号を発生させ、該信号に従って導出された補正係数を取り込むようにしてもよい。
【００６１】
図１１に示すように、車輪異常の状態では、即ち、タイヤの空気圧の低下等、車輪を構成する要素（ハブ、軸受、ホイール、タイヤ等）に異常が発生すると、特徴量に変化が発生し、補正係数が変動する。従って、この変動量を検知することで車輪異常を検知することができる。
【００６２】
変動量の指標としては、下記式（５）で表されるように、補正係数ｈ（ｋ）と補正係数ｈ0（ｋ）との差の絶対値のタイヤ１回転当りの総和を用いることができる。また、下記式（６）で表されるように、補正係数ｈ（ｋ）と補正係数ｈ0（ｋ）との差の二乗のタイヤ１回転当りの総和を用いてもよい。なお、ここでｋは、４８歯のロータに対応して０〜４７の歯の番地を表す。
【００６３】
【数６】
2006003281.tif 000008
【００６４】
演算された変動量が異常検知部３２に入力されると、異常検知部３２では、変動量が所定の閾値を超えたか否かが判断される。変動量が閾値を超えたと判断されると、報知器３５に異常信号が入力される。異常信号が入力されると、報知器３５により車輪異常が発生したことが外部に報知される。
【００６５】
なお、上記では、初期設定値である補正係数ｈ0（ｋ）を基準として変動量が演算されるが、同時に直前に更新された補正係数を基準として変動量を演算してもよい。直前に更新された補正係数を基準とすると、徐々に異常が拡大していくケースでは、変動量が小さくなるため車輪異常の検知が難しくなることが考えられる。しかしながら、直前に更新された補正係数との間にも大きな差が現れた場合には、急激な異常が発生したことが想定される。導出された補正係数と直前に更新された補正係数と常時比較することで、これら急激な異常の発生も検知することができる。
【００６６】
例えば、図１２に示すように、２種類の変動量の各々に基づいて異常を検知する場合、即ち（１）正常と判断されたときに記憶した補正係数を基準値として、その変動量で異常を検知する場合と（２）直前に更新された補正係数を基準値として、その変動量で異常を検知する場合とで、各々異なる閾値を用いてもよい。図１２では、方法（１）に対応して閾値（１）を設定すると共に、方法（２）に対応して閾値（２）を設定している。図示した通り、（２）のように急激な異常を検知する場合には、より大きな閾値を設定することで、車輪異常を検知することができる。
【００６７】
車輪異常の状態では補正係数が変動しているので、異常検知後は、補正係数を更新しないようにすることが好ましい。また、徐々に異常が拡大して検知されたケースも想定されるので、異常検知後に、補正係数を初期設定値にリセットしてもよい。
【００６８】
以上説明した通り、本実施の形態では、２つの車輪速センサの実効値比を特徴量として用いると共に、軸偏芯に起因する周期的な変動が低減されるように実効値比を補正し、補正実効値比を用いて横力を検出するので、車軸の加工精度、車軸の取付け誤差等によらず、横力を精度よく検出することができる。
【００６９】
また、車輪異常の発生に伴い補正係数が変動するので、補正係数の変動量が所定の閾値を超えたか否かを判断することで、車輪異常の発生を検知することができる。
【００７０】
（他の実施の形態）
上記では、電磁ピックアップコイル方式の車輪速センサを用いる例について説明したが、ホール効果を利用したホールＩＣ方式の車輪速センサを用いてもよい。
【００７１】
また、図１３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、着磁されたロータ５０を備えた車輪速センサを用いてもよい。このロータ５０の一方の面には、多数の永久磁石５４が、Ｓ極とＮ極とが交互になるようにロータ５０の外周に沿って配列されている。
【００７２】
ロータ５０はタイヤと共に回転するように車軸４４に取り付けられ、ベアリング４６を保持するために車体側に固定されたナックル４８内に収納されている。また、コイルを備えたピックアップ５２は、その先端部がナックル４８を挿通してロータ５０の外周部に配列された永久磁石５４と所定間隔（数ｍｍ程度）で対向するように、ナックル４８に取り付けられている。
【００７３】
この車輪速センサでは、ロータ５０が永久磁石５４を伴って回転すると、永久磁石５４との間の電磁誘導によりピックアップ５２のコイルに誘導電圧が発生する。車軸が上下方向に変位し、ピックアップ５２の先端部とロータ５０との間のギャップが広くなれば、誘導電圧が減少し、車輪速センサの出力信号の振幅が小さくなる。
【００７４】
また、上記では、２つの車輪速センサのうち、一方の車輪速センサの電磁ピックアップを、その中心軸がｘ軸方向を向くように取り付けると共に、他方の車輪速センサの電磁ピックアップを、その中心軸がｘ軸方向と所定角度で交差するように取り付ける例について説明したが、２つの車輪速センサの取り付け位置はこれには限定されない。車軸の位置ずれが生じた場合に異なる大きさの信号を発生するように、２つの車輪速センサが取り付けられていればよい。
【００７５】
横力を検出する場合には、少なくとも一方の車輪速センサの電磁ピックアップが、その中心軸がｚ軸方向（車両上下方向）を向くように取り付けられていることが好ましい。横力発生時には車軸が上下方向に変位するため、ギャップの変化量が最大となり、最も検出感度が高くなる。
【００７６】
例えば、図１３に示した着磁されたロータ（回転子）５０を備えた車輪速センサを例に、横力を検出するのに好適な取り付け位置を説明する。２つの車輪速センサは、共通のロータ５０を使用している。
【００７７】
この場合は、図１４に示すように、一方の車輪速センサのピックアップ５２Ａを、その中心軸がｘ軸方向を向くようにナックル４８に取り付けると共に、他方の車輪速センサの電磁ピックアップ５２Ｂを、その中心軸がｚ軸方向を向くように取り付けることが好ましい。なお、ピックアップ５２Ａ、５２Ｂが取り付けられたナックル４８が固定子に相当する。
【００７８】
また、図１５に示すように、電磁ピックアップ５２Ａ，５２Ｂを、その中心軸がｚ軸方向を向くようにナックル４８に取り付けることがより好ましい。
【００７９】
更に、図１６に示すように、電磁ピックアップ５２Ａ，５２Ｂを、その中心軸がｚ軸方向を向くようにナックル４８に取り付けると共に、電磁ピックアップ５２Ｃ，５２Ｄを、その中心軸がｘ軸方向を向くように取り付けることで、車軸の横方向の変位と相関関係のあるモーメントやタイヤ発生力を検出することができる。
【００８０】
なお、本実施例では、２個の車輪速センサを用いる例について説明したが、１個の車輪速センサの強度を特徴量として用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】タイヤに発生した横力Ｆｙによる車軸の上下変位を説明する説明図である。
【図２】モーメントＭｘと車軸の上下変位量との関係を示したグラフである。
【図３】タイヤ発生力検出装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、車輪速センサの取り付け状態を示す図である。
【図５】車輪速センサの構成を示す回転軸に沿った断面図である。
【図６】車輪速センサの電磁ピックアップの中心軸に沿った断面図である。
【図７】横力とセンサ出力信号の実効値との関係を示すグラフである。
【図８】実効値比のタイヤ回転角（歯の番地）に対する変化を示すグラフである。
【図９】複数の走行条件下での補正係数のタイヤ回転角（歯の番地）に対する変化を示すグラフである。
【図１０】（Ａ）及び（Ｂ）は、異なる走行条件下で同じ補正係数を用いて補正した場合の、補正前後の実効値比のタイヤ回転角（歯の番地）に対する変化を示すグラフである。
【図１１】車輪が正常な状態と異常な状態とで補正係数のタイヤ回転角（歯の番地）に対する変化を示すグラフである。
【図１２】補正係数の変動量の経時変化と閾値との関係を示すグラフである。
【図１３】着磁されたロータを備えた車輪速センサの構成を示す図であり、（Ａ）は回転軸に沿った断面図であり、（Ｂ）はロータ部分の拡大図である。
【図１４】複数の車輪速センサの取り付け状態の一例を示す概略図である。
【図１５】複数の車輪速センサの取り付け状態の他の例を示す概略図である。
【図１６】複数の車輪速センサの取り付け状態のさらに他の例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０、１２    車輪速センサ
１００        制御ユニット
１４          サンプリング信号発生回路
１６          特徴量検出部
１８          特徴量平均値演算部
２０          補正係数導出部
２２          特徴量補正部
２４          タイヤ発生力検出部
２６          更新許可判定部
２８          関係記憶部
３０          補正係数記憶部
３１          補正係数変動検出部
３２          異常検知部
３３          横力センサ
３４          ロータ
３５          報知器
３６、４２    電磁ピックアップ
３８、４０    コイル
４４          車軸
４６          ベアリング
４８          ナックル
【図１】
2006003281.tif 000009
【図２】
2006003281.tif 000010
【図３】
2006003281.tif 000011
【図４】
2006003281.tif 000012
【図５】
2006003281.tif 000013
【図６】
2006003281.tif 000014
【図７】
2006003281.tif 000015
【図８】
2006003281.tif 000016
【図９】
2006003281.tif 000017
【図１０】
2006003281.tif 000018
【図１１】
2006003281.tif 000019
【図１２】
2006003281.tif 000020
【図１３】
2006003281.tif 000021
【図１４】
2006003281.tif 000022
【図１５】
2006003281.tif 000023
【図１６】
2006003281.tif 000024