(57)【要約】【課題】低速から高速までのあらゆる速度での車両走行時における走行路面状態を迅速且つ的確に検出できる走行路面状態検出システム及びそのセンサユニットを提供する。【解決手段】タイヤ２に設けられたセンサユニット100によって、タイヤ２の回転方向の加速度信号に重畳する微小振動を検出し、この微小振動信号を所定時間積分した積分値をディジタル情報としてモニタ装置200に送信する。モニタ装置200は、積分値が小さいときに走行路面とタイヤ２との間の摩擦が大きく、積分値が大きいときに走行路面とタイヤ２との間の摩擦が小さいとして、積分値と摩擦の大小を対応づけた路面状態情報をスタビリティ制御ユニット700に出力する。スタビリティ制御ユニット700は路面状態情報に基づいて制動制御等を行う。【選択図】図５
2008100610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輌が走行する路面の状態を検出するシステムであって、
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、車両走行時の車輪の回転に伴って前記回転機構部に発生する微小振動を検出して電気信号に変換し、該電気信号を微小振動信号として出力する振動検出部と、
前記振動検出部から出力される微小振動信号を所定時間積分して積分値を出力する積分手段と、
前記積分値を入力し、前記積分値が小さいときに走行路面と前記車輪との間の摩擦が大きいとし且つ前記積分値が大きいときに走行路面と前記車輪との間の摩擦が小さいとして、前記積分値と前記摩擦の大小とを対応づけた路面状態情報を出力する路面状態情報出力手段とを有する
ことを特徴とする走行路面状態検出システム。
【請求項２】
前記回転機構部に設けられたセンサユニットと、前記回転機構部を除く前記車体側に設けられたモニタ装置とを備え、
前記センサユニットは、前記振動検出部と、前記振動検出部から出力された微小振動信号の強度値の情報を送信情報として所定時間毎に所定周波数の電波によって送信する送信手段とを有し、
前記モニタ装置は、前記センサユニットの送信手段から送信された情報を受信する受信手段と、該受信手段によって受信した情報から前記微小振動信号の強度値を取得して該強度値を所定時間積分して積分値を出力する前記積分手段と、該積分手段によって取得した積分値を入力して前記路面状態情報を出力する前記路面状態情報出力手段とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の走行路面状態検出システム。
【請求項３】
前記回転機構部に設けられたセンサユニットと、前記回転機構部を除く前記車体側に設けられたモニタ装置とを備え、
前記センサユニットは、前記振動検出部と、前記積分手段と、前記積分手段から出力された積分値の情報を送信情報として所定時間毎に所定周波数の電波によって送信する送信手段とを有し、
前記モニタ装置は、前記センサユニットの送信手段から送信された情報を受信する受信手段と、該受信手段によって受信した情報から前記積分値を取得する積分値取得手段と、該積分値取得手段によって取得した積分値を入力して前記路面状態情報を出力する前記路面状態情報出力手段とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の走行路面状態検出システム。
【請求項４】
前記回転機構部に設けられたセンサユニットと、前記回転機構部を除く前記車体側に設けられたモニタ装置とを備え、
前記センサユニットは、前記振動検出部と、前記積分手段と、前記路面状態情報出力手段と、前記路面状態情報出力手段から出力された路面状態情報を送信情報として所定時間毎に所定周波数の電波によって送信する送信手段とを有し、
前記モニタ装置は、前記センサユニットの送信手段から送信された路面状態情報を受信して出力する受信手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の走行路面状態検出システム。
【請求項５】
前記送信手段における情報送信間隔が１秒から５分の間の所定時間に設定されている
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の走行路面状態検出システム。
【請求項６】
前記回転機構部に設けられたセンサユニットと、前記回転機構部を除く前記車体側に設けられたモニタ装置とを備え、
前記センサユニットは、前記振動検出部と、前記積分手段と、
前記車輪の回転数を検出する手段と、
前記積分手段から出力された積分値の情報を送信情報として前記車輪の所定回転数毎に所定周波数の電波によって送信する送信手段とを有し、
前記モニタ装置は、前記センサユニットの送信手段から送信された情報を受信する受信手段と、該受信手段によって受信した情報から前記積分値を取得する積分値取得手段と、該積分値取得手段によって取得した積分値を入力して前記路面状態情報を出力する前記路面状態情報出力手段とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の走行路面状態検出システム。
【請求項７】
前記回転機構部に設けられたセンサユニットと、前記回転機構部を除く前記車体側に設けられたモニタ装置とを備え、
前記センサユニットは、前記振動検出部と、前記積分手段と、
前記車輪の回転数を検出する手段と、
前記路面状態情報出力手段と、前記路面状態情報出力手段から出力された路面状態情報を送信情報として前記車輪の所定回転数毎に所定周波数の電波によって送信する送信手段とを有し、
前記モニタ装置は、前記センサユニットの送信手段から送信された路面状態情報を受信して出力する受信手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の走行路面状態検出システム。
【請求項８】
前記送信手段における情報送信間隔が前記車輪の１０回転から１０００回転の間の所定回転数に設定されている
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の走行路面状態検出システム。
【請求項９】
前記センサユニットは、前記車輪の回転方向に生じる加速度を検出する加速度検出手段と、該加速度検出手段によって検出した加速度の値が車両走行速度２０ｋｍ／ｈ以下の加速度値であるときに、前記送信手段による前記送信情報の送信を停止する手段とを備えている
ことを特徴とする請求項２乃至請求項８の何れかに記載の走行路面状態検出システム。
【請求項１０】
前記モニタ装置は、
運転者が運転操作を変更したことを表す運転操作変更情報を取得する手段と、
前記運転操作変更情報を取得したときに前記センサユニットに対して所定周波数の電波によって情報送信命令を送信する送信手段とを備え、
前記センサユニットは、
前記モニタ装置から送信された情報送信命令を受信する受信手段と、
前記受信手段によって前記情報送信命令を受信したときに前記送信情報の送信を行う手段とを備えている
ことを特徴とする請求項２乃至請求項８の何れかに記載の走行路面状態検出システム。
【請求項１１】
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るセンサユニットであって、
、車両走行時の回転に伴って前記回転機構部に発生する微小振動を検出して電気信号に変換し、該電気信号を微小振動信号として出力する振動検出部と、
前記振動検出部から出力された微小振動信号の強度値の情報を送信情報として所定時間毎に所定周波数の電波によって送信する送信手段とを備えている、
ことを特徴とするセンサユニット。
【請求項１２】
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るセンサユニットであって、
、車両走行時の回転に伴って前記回転機構部に発生する微小振動を検出して電気信号に変換し、該電気信号を微小振動信号として出力する振動検出部と、
前記振動検出部から出力される微小振動信号を所定時間積分して積分値を出力する積分手段と、
前記積分手段から出力された積分値の情報を送信情報として所定時間毎に所定周波数の電波によって送信する送信手段とを備えている
ことを特徴とするセンサユニット。
【請求項１３】
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るセンサユニットであって、
、車両走行時の回転に伴って前記回転機構部に発生する微小振動を検出して電気信号に変換し、該電気信号を微小振動信号として出力する振動検出部と、
前記振動検出部から出力される微小振動信号を所定時間積分して積分値を出力する積分手段と、
前記積分値を入力し、前記積分値が小さいときに走行路面と前記車輪との間の摩擦が大きいとし且つ前記積分値が大きいときに走行路面と前記車輪との間の摩擦が小さいとして、前記積分値と前記摩擦の大小とを対応づけた路面状態情報を出力する路面状態情報出力手段と
前記路面状態情報出力手段から出力された路面状態情報を送信情報として所定時間毎に所定周波数の電波によって送信する送信手段とを備えている
ことを特徴とするセンサユニット。
【請求項１４】
前記送信手段における情報送信間隔が１秒から５分の間の所定時間に設定されている
ことを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載のセンサユニット。
【請求項１５】
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るセンサユニットであって、
、車両走行時の回転に伴って前記回転機構部に発生する微小振動を検出して電気信号に変換し、該電気信号を微小振動信号として出力する振動検出部と、
前記振動検出部から出力される微小振動信号を所定時間積分して積分値を出力する積分手段と、
前記積分手段から出力された積分値の情報を送信情報として前記車輪の所定回転数毎に所定周波数の電波によって送信する送信手段とを備えている
ことを特徴とするセンサユニット。
【請求項１６】
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るセンサユニットであって、
、車両走行時の回転に伴って前記回転機構部に発生する微小振動を検出して電気信号に変換し、該電気信号を微小振動信号として出力する振動検出部と、
前記振動検出部から出力される微小振動信号を所定時間積分して積分値を出力する積分手段と、
前記積分値を入力し、前記積分値が小さいときに走行路面と前記車輪との間の摩擦が大きいとし且つ前記積分値が大きいときに走行路面と前記車輪との間の摩擦が小さいとして、前記積分値と前記摩擦の大小とを対応づけた路面状態情報を出力する路面状態情報出力手段と
前記路面状態情報出力手段から出力された路面状態情報を送信情報として前記車輪の所定回転数毎に所定周波数の電波によって送信する送信手段とを備えている
ことを特徴とするセンサユニット。
【請求項１７】
前記送信手段における情報送信間隔が前記車輪の１０回転から１０００回転の間の所定回転数に設定されている
ことを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載のセンサユニット。
【請求項１８】
前記車輪の回転方向に生じる加速度を検出する加速度検出手段と、
前記加速度検出手段によって検出した加速度の値が車両走行速度２０ｋｍ／ｈ以下の加速度値であるときに、前記送信手段による前記送信情報の送信を停止する手段とを備えている
ことを特徴とする請求項１１乃至請求項１７の何れかに記載のセンサユニット。
【請求項１９】
情報送信命令を受信する受信手段と、
前記受信手段によって前記情報送信命令を受信したときに前記送信情報の送信を行う手段とを備えている
ことを特徴とする請求項１１乃至請求項１７の何れかに記載のセンサユニット。
【請求項２０】
自己に固有の識別情報が格納されている記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている前記識別情報を前記送信情報に含めて送信する手段とを有する
ことを特徴とする請求項１１乃至請求項１７の何れかに記載のセンサユニット。
【請求項２１】
前記微小振動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備えている
ことを特徴とする請求項１１乃至請求項１７の何れかに記載のセンサユニット。
【請求項２２】
前記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備えている
ことを特徴とする請求項１８に記載のセンサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両走行時に車輪に発生する微小振動を検出して路面状態を検出する走行路面状態検出システム及び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、車両において安全走行を行うために注意しなければならない事項として、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いタイヤの点検を行うことなどがあげられる。
【０００３】
しかしながら、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。
【０００４】
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、アンチロック・ブレーキ・システム（Anti-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。
【０００５】
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がロ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。
【０００６】
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。
【０００７】
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１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２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３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４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５と称する）などが知られている。
【０００８】
特許文献１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から負圧が供給され、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１４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。
【０００９】
特許文献２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いる。
【００１０】
特許文献３には、車両の減速度および／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／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。
【００１１】
特許文献４には、複数の車輪を有する車両の実ヨーイング運動状態量として重心点の横すべり角変化速度β’を取得し、その変化速度β’の絶対値が設定値β0’以上で有れば、ブレーキ液圧ΔＰ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β’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β’の絶対値を減少させる向きのヨーイングモーメントを発生させ、このヨーイングモーメント制御中にも、ブレーキ液圧ΔＰ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ΔＰ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。
【００１２】
特許文献５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アクチュエータに流し、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。
【００１３】
さらに、特許第３７８７６０８号公報（特許文献６）に開示されるようにＡＢＳを利用して車輪がロックしたときの走行路面と車輪との間の摩擦を推定し、この推定した摩擦に基づいてＡＢＳの制御パラメータを変更する技術が開示されている。
【００１４】
特許文献６には、車両の車輪と走行路面との間に作用する路面摩擦力Ｆに応じた路面摩擦力情報と、車両の車輪とブレーキ装置との間に作用するブレーキトルク力Ｔに応じたブレーキトルク情報とを得ることができる任意数の第１のセンサを有するＡＢＳ装置であって、第１のセンサからの路面摩擦力情報とブレーキトルク情報との差に応じた差分パラメータＭを演算する差分パラメータ演算手段と、差分パラメータ演算手段により演算された差分パラメータＭを補正して積分することにより、車輪のロック時に０になるように車輪速度パラメータＭωを演算する車輪速度パラメータ演算手段と、車輪速度パラメータ演算手段により演算された車輪速度パラメータＭωを用いてブレーキ装置の液圧を制御するブレーキ液圧制御手段とを備えたことを特徴とするＡＢＳ装置が開示されている。
【００１５】
また、特許第３４４８９９５号公報（特許文献７）に開示されるように、加速時において草稿路面を車輪がスリップときの摩擦を推定し、推定した摩擦に基づいてスロットル開度を制御する技術が知られている。
【００１６】
特許文献７には、エンジンの吸気通路にスロットル弁と直列に配設され、全開位置と所定開度の全閉位置との２段階に切換制御される第２スロットル弁と、車両の駆動輪のスリップ状態を検出するスリップ状態検出手段と、検出されたスリップ状態に応じて第２スロットル弁を全閉位置に制御して車両の駆動力を減少させる第１の駆動力減少制御手段と、車両走行路面の摩擦係数の状態を検出する路面状態検出手段と、第１の駆動力減少制御手段より応答性良く車両の駆動力を減少制御する第２の駆動力減少制御手段と、第１の駆動力減少制御手段の作動を制限する駆動力減少制御制限手段とを備え、摩擦係数の高い路面状態では、駆動力減少制御制限手段により第１の駆動力減少制御手段の作動を制限し、必要な駆動力減少制御を第２の駆動力減少制御手段で賄うことを特徴とする車両の駆動力制御装置が開示されている。
【００１７】
また、近年では最新鋭のハイテク技術を駆使した安全装備を搭載する乗用車が増えている。例えばミリ波レーダーや赤外線カメラを用い、前方の車両を検知して自動的に減速・停止して追突を防止する機能や、暗い夜道で歩行者を感知して運転手に警告したり或いは減速・停止する機能などの事故回避技術も実用化され始めた。このような技術を用いることにより、車両の追突事故や路肩を歩く人をはねるといった重大事故の発生を回避できるように努めている。
【特許文献１】特開平05-338528号公報
【特許文献２】特開2001-018775号公報
【特許文献３】特開2001-182578号公報
【特許文献４】特開2002-137721号公報
【特許文献５】特開2002-160616号公報
【特許文献６】特許第3787608号公報
【特許文献７】特許第3448995号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上記のようなアンチロック・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。
【００１９】
しかしながら、例えば、ＡＢＳは開発段階で自動車メーカーが選んだ基準の新車装着用タイヤでパラメータが決定されているが、実用上はタイヤの摩耗、履き替え、乗車人数、天候、路面等の状態によって変化するため、単一のパラメータでは最適な制御を望むことは極めて難しい。
【００２０】
さらに、ミリ波レーダーや赤外線カメラを用いた検知結果に基づいて車両の制動制御を行い、追突事故等を防止する場合も、タイヤの摩耗、履き替え、乗車人数、天候、路面が乾燥している、濡れている、凍っている等の路面の状態によって、制動を開始してから車両が停止するまでの走行距離が異なるため、適切な制動制御を行うことが難しかった。
【００２１】
また、特許文献６，７に開示される技術では、いずれも制御パラメータを変更できるのは走行開始時或いは低速走行時であり、車両走行中、特に高速走行時にパラメータを変更することは極めて困難なことである。
【００２２】
本発明の目的は上記の問題点に鑑み、低速から高速までのあらゆる速度での車両走行時における走行路面状態を迅速且つ的確に検出できる走行路面状態検出システム及び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】
【００２３】
本発明は上記の目的を達成するために、車輌が走行する路面の状態を検出するシステムであって、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、車両走行時の回転に伴って前記回転機構部に発生する微小振動を検出して電気信号に変換し、該電気信号を微小振動信号として出力する振動検出部と、前記振動検出部から出力される微小振動信号を所定時間積分して積分値を出力する積分手段と、前記積分値を入力し、前記積分値が小さいときに走行路面と前記車輪との間の摩擦が大きいとし且つ前記積分値が大きいときに走行路面と前記車輪との間の摩擦が小さいとして、前記積分値と前記摩擦の大小とを対応づけた路面状態情報を出力する路面状態情報出力手段とを有する走行路面状態検出システムを提案する。
【００２４】
本発明の走行路面状態検出システムによれば、車両走行時の回転に伴ってタイヤ等の車輪を含む回転機構部に発生する微小振動が検出されて、該微小振動に対応した電気信号である微小振動信号として振動検出部から出力される。
【００２５】
さらに、上記微小振動信号は積分手段によって所定時間の間積分され、該積分結果の積分値が出力され、路面状態情報出力手段によって、前記積分値が小さいときに走行路面と前記車輪との間の摩擦が大きく且つ前記積分値が大きいときに走行路面と前記車輪との間の摩擦が小さいとして、前記積分値と前記摩擦の大小を対応づけた路面状態情報が出力される。
【００２６】
また、本発明は上記の目的を達成するために、前記回転機構部に装着されるセンサユニットとして、前記微小振動信号の強度の値を送信情報として電波によって送信するセンサユニット、前記積分値を送信情報として電波によって送信するセンサユニット、さらに、前記路面状態情報を送信情報として電波によって送信するセンサユニットを提案する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の走行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回転機構部の微小振動の強度値を積分した値は走行路面と車輪との間の摩擦に応じて大きさが変動するため、走行路面の状態すなわち走行路面と車輪との間の摩擦を検出することが可能になる。この検出した走行路面と車輪との間の摩擦の情報を用いることにより、適切な制動開始時期、制動開始から車両停止までの走行距離、制動時のスリップの発生等を把握することができる。これにより、タイヤの摩耗、履き替え、乗車人数、天候、路面が乾燥している、濡れている、凍っている等の路面の状態が変化しても適切な制動制御を行うことができる。
【００２８】
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装着するだけで、車輪の回転によって生ずる微小振動或いはその積分値または路面状態情報を容易に検出することができるので、上記本発明の走行路面状態検出システムを容易に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
【００３０】
図１は本発明の第１実施形態におけるモニタ装置及びセンサユニットの配置を示す外観図、図２は本発明の第１実施形態におけるモニタ装置及びセンサユニットの配置を示す平面図、図３は本発明の第１実施形態におけるタイヤへのセンサユニットの設置場所を説明する図、図４は本発明の第１実施形態のタイヤハウス内のタイヤを示す図、図５は本発明の第１実施形態における車両駆動制御システムを示す構成図である。本実施形態では４輪車両の駆動制御システムを一例として説明する。
【００３１】
図１及び図２において、１は車両、２はタイヤ（車輪）、100はセンサユニット、200はモニタ装置である。本実施形態では、センサユニット100及びモニタ装置200のそれぞれにおいて、それぞれの電気系回路を絶縁性及び電磁波透過性を有する小型の筐体内に収納し、４つのセンサユニット100のそれぞれを車両１のタイヤ２に装着し、４つのモニタユニット200のそれぞれを各タイヤハウス４に配置し、センサユニット100とモニタ装置200が１対１の対応をなすようにしている。
【００３２】
また、図３及び図４に示すように、タイヤ２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。タイヤ２は、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、タイヤハウス４に収納されている。さらに、各タイヤハウス４にはモニタ装置200が設けられている。また、本実施形態では図３に示すように、タイヤ２はセンサユニット100を備え、このセンサユニット100がリム306に固定されている。尚、本実施形態ではタイヤ２の回転方向をＸ軸方向、タイヤ２の回転軸方向をＹ軸方向、タイヤ２の回転軸を中心とした半径方向をＺ軸方向として以下の説明を行う。
【００３３】
図５において、２はタイヤ、３は車軸、100はセンサユニット、200はモニタ装置、410はエンジン、411はアクセルペダル、412はサブスロットルアクチュエータ、413はメインスロットルポジションセンサ、414はサブスロットルポジションセンサ、421はハンドル、422は舵角センサ、510,520はタイヤの回転数を検知するセンサ、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アクチュエータ、700はスタビリティ制御ユニットである。
【００３４】
また、スタビリティ制御ユニット700は、周知のＣＰＵを備えた制御回路からなり、車両１に装着されている各タイヤ２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と、スロットルポジションセンサ413,414、舵角センサ422及びモニタ装置200から出力される検知結果を取り込んでスタビリティ制御を行っている。
【００３５】
即ち、加速時には、アクセルペダル411を踏み込むことによってメインスロットルを開いてエンジン410に燃料を送り込み、エンジン410の回転数を増加させる。
【００３６】
また、制動時には、ブレーキペダル610を踏み込む等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２のブレーキ駆動用アクチュエータ640に伝達され、これによって各タイヤ２の回転に制動力が加えられる。
【００３７】
上記スタビリティ制御ユニット700は、各タイヤ２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と舵角センサ422の検知結果及びモニタ装置200から出力される検知結果とに基づいて、サブスロットルアクチュエータ412の動作状態を電気的に制御すると共に、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、車体の安定性を保つと共に適切な制動を行ったりタイヤ２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。
【００３８】
センサユニット100は、前述したようにタイヤ２のリム306の所定位置に固定されており、このセンサユニット100内に設けられている後述する加速度センサによって各タイヤ２におけるＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の加速度を検出し、これらのうちのＸ軸方向の加速度のアナログ信号から重力加速度成分を除去して微小振動成分のみを抽出し、この微小振動成分を積分した積分値をディジタル値に変換する。また、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の加速度信号の値をディジタル値に変換する。さらに、センサユニット100は、微小振動成分の所定時間の積分値のディジタル値及びＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の加速度のディジタル値を含むディジタル情報を生成して所定時間おきに送信する。このディジタル情報には、上記積分値および加速度のディジタル値の他に各センサユニット100に固有の識別情報が含まれる。
【００３９】
センサユニット100の電気系回路の一具体例としては、図６に示す回路が挙げられる。すなわち、図６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、発信部150、センサ部160から構成されている。
【００４０】
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。
【００４１】
アンテナ切替器120は、例えば電子スイッチ等から構成され、中央処理部140の制御によってアンテナ110と整流回路130との接続と、アンテナ110と発信部150との接続とを切り替える。
【００４２】
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、発信部150、センサ部160の駆動電源として出力するものである。尚、コンデンサ133としては大容量コンデンサとして知られている周知のスーパーキャパシタを使用している。
【００４３】
中央処理部140は、周知のＣＰＵ141と、記憶部142から構成されている。
【００４４】
ＣＰＵ141は、記憶部142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160から取得した上記積分値と加速度検出結果のディジタル値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142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。尚、本実施形態では、中央処理部140は、１秒間の積分値を１０秒間隔で上記ディジタル情報に含めて送信すると共にモニタ装置200から送信命令を受信したときに上記ディジタル情報をモニタ装置200に送信するようにプログラムされているが、これらの積分時間及び送信間隔はシステムの構成に応じて適宜設定することが好ましいが、送信間隔に関しては車両の走行速度や走行距離を考慮して１秒から５分の間に設定することが好ましい。
【００４５】
記憶部142は、ＣＰＵ141を動作させるプログラムが記録されたＲＯＭと、例えばＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable read-only memory）等の電気的に書き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142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。
【００４６】
発信部150は、発振回路151、変調回路152及び高周波増幅回路153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151によって発振された２．４５ＧＨｚ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152で変調し、これを高周波増幅回路153及びアンテナ切替器120を介して前記第１周波数とは異なる２．４５ＧＨｚ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周波数とを異なる周波数に設定しているが、第１周波数と第２周波数を同じ周波数に設定し、センサユニット100とモニタ装置200との間の送受信のタイミングを同期させるようにしても良い。
【００４７】
また搬送波の周波数も、２．４５ＧＨｚ帯に限定されることなく、小電力での使用が許可されている周波数帯であれば用いることができる。例えば１３ＭＨｚ帯、３１５ＭＨｚ帯、４００ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚ帯、１２００ＭＨｚ帯などの周波数を使用しても良い。
【００４８】
センサ部160は、加速度センサ10と、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）161、積分回路162、Ａ／Ｄ変換回路163から構成されている。
【００４９】
加速度センサ１０は、図７乃至図１０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。
【００５０】
図７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８は図７におけるＢ−Ｂ線矢視方向断面図、図９は図７におけるＣ−Ｃ線矢視方向断面図、図１０は分解斜視図である。
【００５１】
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１９Ａ，１９Ｂとから構成されている。
【００５２】
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。
【００５３】
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）Ｒx1〜Ｒx4，Ｒy1〜Ｒy4，Ｒz1〜Ｒz4が形成されている。
【００５４】
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アフラム片１３ａにはピエゾ抵抗体Ｒx1，Ｒx2，Ｒz1，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Ｒy1，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Ｒx1〜Ｒx4，Ｒy1〜Ｒy4，Ｒz1〜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１１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。
【００５５】
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からなる直方体形状の重錘１５が取り付けられている。
【００５６】
一方、上記支持体１８Ａ，１８Ｂは、矩形の枠型をなした外枠部181と、固定部の４隅に立設された４つの支柱182、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183、梁部183の中央交差部分に設けられた円錐形状をなす突起部184とから構成されている。
【００５７】
外枠部181は、突起部184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184の先端184a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184によって制限できる値に設定されている。
【００５８】
上記構成の半導体加速度センサ１０を用いる場合は、図１２乃至図１４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ブリッジ回路としては、図１２に示すように、ピエゾ抵抗体Ｒx1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。さらに、ピエゾ抵抗体Ｒx1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３１Ａ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３１Ａの他端を接続する。
【００５９】
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１３に示すように、ピエゾ抵抗体Ｒy1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。さらに、ピエゾ抵抗体Ｒy1の他端とピエゾ抵抗体Ｒy4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。
【００６０】
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１４に示すように、ピエゾ抵抗体Ｒz1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Ｒz1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の他端とピエゾ抵抗体Ｒz4の他端との接続点に電圧検出器３１Ｃの他端を接続する。
【００６１】
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に加わると、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Ｒx1〜Ｒx4，Ｒy1〜Ｒy4，Ｒz1〜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Ｒx1〜Ｒx4，Ｒy1〜Ｒy4，Ｒz1〜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。
【００６２】
さらに、図１５及び図１６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が、その変位は突起部184の頂点184a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184の頂点184a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。
【００６３】
上記の半導体加速度センサ１０によって、図２に示すように、車両が走行している際に、車両の４つのタイヤ２のそれぞれに発生する互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の加速度を検出することができる。また、Ｘ軸方向の加速度からタイヤ２のグリップを推定することが可能である。
【００６４】
ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）161は、Ｘ軸方向の加速度のアナログ信号から重力加速度成分を除去して微小振動成分のみを抽出して出力する。
【００６５】
積分回路162は、ハイパスフィルタ161から出力された微小振動成分のアナログ信号を積分して、この積分値のアナログ信号を出力する。本実施形態では積分回路として抵抗器とコンデンサとからなる周知のＲＣ積分回路を用いて微小振動成分のアナログ信号の電圧を積分している。また、積分回路のコンデンサと並列にスイッチ素子が接続され、中央処理部140が積分結果を取得した後、次の積分開始時に中央処理部140によってスイッチ素子がオン状態とされてコンデンサの両端が短絡されて積分値がリセットされるようになっている。
【００６６】
尚、本実施形態では、積分回路162として、１段のＲＣ積分回路を用いているが、２段以上のラダー型のＲＣ積分回路を用い、入力側のインピーダンスを高く設定したり、ＲＣ積分回路の入力側に高インピーダンス入力の増幅器を設けて加速度センサ１０の出力側の負荷を軽減するようにしても良い。また、本実施形態では最も簡単な構成のＲＣ積分回路を用いたが、これに限定されることはなく、演算増幅器などを用いた積分回路を用いても良い。
【００６７】
一方、Ａ／Ｄ変換回路163は、積分回路162から出力されたアナログ電気信号及び加速度センサ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積分値および上記Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の加速度の値に対応する。
【００６８】
尚、各Ｘ，Ｙ，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。
【００６９】
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金属の影響を受け難くしている。このように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しい。
【００７０】
モニタ装置200はケーブルによってスタビリティ制御ユニット700に接続され、スタビリティ制御ユニット700から送られる電気エネルギーによって動作する。
【００７１】
モニタ装置200の電気系回路は、図１７に示すように、輻射ユニット210と、受波ユニット220、制御部230、演算部240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いるＲＯＭ及び演算処理を行うために必要なＲＡＭなどからなるメモリ回路から構成されている。
【００７２】
輻射ユニット210は、２．４５ＧＨｚ帯の所定周波数（上記第１周波数）の電磁波信号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。
【００７３】
発信部212の一例としては、センサユニット100の発信部150と同様に、発振回路151と変調回路152、高周波増幅回路153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。
【００７４】
受波ユニット220は、２．４５ＧＨｚ帯の所定周波数（上記第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、検波して得られたディジタル信号を演算部250に出力する。検波部222の一例としては、ダイオードと、このダイオードによって検波された信号をディジタルデータに変換するアナログ・ディジタル変換器等からなる回路が挙げられる。
【００７５】
制御部230は、スタビリティ制御ユニット700から電気エネルギーが供給されて動作を開始すると、常時、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。また、制御部230は、演算部240からの指示を受けたときに情報送信命令を発信部212を介してセンサユニット100に送信する。
【００７６】
演算部240は、検波部222から出力されたディジタル信号に基づいて上記Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の加速度を算出してスタビリティ制御ユニット700に出力すると共に、前記積分値に基づいて走行路面とタイヤとの間の摩擦の値に対応した摩擦評価値を求め、これをスタビリティ制御ユニット700に出力する。この摩擦評価値は、後述するように前記積分値が大きいときに小さな値となり、積分値が小さいときに大きな値となるもので、予め実験によって求められ演算部240内に積分値に対応付けて記憶されている。さらに、演算部240はスタビリティ制御ユニット700から受信する情報によって運転操作の変更を検出したとき、例えば、運転者がアクセルペダルを踏むのをゆるめた、ブレーキペダルを踏んだ、ステアリングを一定角度以上切ったなどの運転操作の変更を検出したときに、制御部230に対して情報送信命令を発振部212を介してセンサユニット100に送信するように指示する。これにより、運転操作の変更によって走行路面とタイヤとの間の摩擦が変化したときに、これを迅速に検出することができる。
【００７７】
次に、図を参照して上記構成よりなるシステムの動作を説明する。図１８乃至図２０はＺ軸方向の加速度の実測結果、図２１乃至図２３はＸ軸方向の加速度の実測結果、図２４及び図２５はＹ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Ｘ軸方向の加速度の実測結果、図２７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いる。尚、各図の信号波形には走行路面とタイヤ２との間の摩擦によって発生する微小振動成分が重畳している。
【００７８】
図１８乃至図２０において、図１８は時速２．５ｋｍでの走行時のＺ軸方向の加速度の実測値、図１９は時速２０ｋｍでの走行時のＺ軸方向の加速度の実測値、図２０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軸方向の加速度から走行速度を求めることが可能である。
【００７９】
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。すなわち、センサユニット100がタイヤ２の前部(車両進行方向側９０度の位置)に位置するときはＸ軸方向の加速度は回転による加速度から重力加速度を減算したものになり、タイヤ２の後部(車両進行方向と反対方向９０度の位置)に位置するときはＸ軸方向の加速度は回転による加速度に重力加速度を加算したものになる。
【００８０】
本実施形態では、輻射ユニット210から電磁波を輻射することにより、センサユニット100を常時駆動するのに十分な電気エネルギーとして３Ｖ以上の電圧をコンデンサ133に蓄電することができる。
【００８１】
図２１乃至図２３において、図２１は時速２．５ｋｍでの走行時のＸ軸方向の加速度の実測値、図２２は時速２０ｋｍでの走行時のＸ軸方向の加速度の実測値、図２３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軸方向の加速度から車輪の回転数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。
【００８２】
図２４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２５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タイヤ２（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おい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。
【００８３】
また、図２６及び図２７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）からタイヤ２（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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。すなわち、走行路面の状態によって前述した各加速度検出信号に重畳している微小振動成分が変化する。例えば、図２８乃至３０はいずれも車両走行速度６０ｋｍ／ｈで走行したときのＸ軸方向（車輪の回転方向）の加速度検出信号に重畳している微小振動成分の変化のみを抽出してこれを記録したものである。ただし、図２８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２９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３０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。
【００８６】
図２８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に重畳している微小振動成分の振幅及び周期はほぼ一定である。また、図２９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がスリップすることもあるのでＸ軸方向の加速度信号に重畳している微小振動成分の振幅及び周期に乱れが生ずる。また、図３０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、常時タイヤがスリップしているので、Ｘ軸方向の加速度信号に重畳している微小振動成分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、周期も大きくなっている。
【００８７】
このように路面の状態によってＸ軸方向の加速度信号に重畳している微小振動成分の状態が明確に変化する。この微小振動成分のPP(peak to peak)値を所定時間積分すると、その積分値は走行路面とタイヤとの間の摩擦に対応して変化する。すなわち、走行路面とタイヤとの間の摩擦が大きくなると積分値が小さくなり、走行路面とタイヤとの間の摩擦が小さくなると積分値が大きくなる。これは、走行路面とタイヤとの間の摩擦が大きいときはタイヤのトレッドゴムと路面の滑りが小さいので、タイヤの接地と蹴り出しの瞬間の規則的な振動が支配的で振動レベルも小さいが、走行路面とタイヤとの間の摩擦が小さくなると、トレッドゴムと路面に滑りが生じ、タイヤに不規則な微振動が付加されるためである。
【００８８】
従って、モニタ装置200の演算部240は、センサユニット100から受信した情報と演算部240に記憶されている情報に基づいて摩擦評価値を特定し、この特定された摩擦評価値（路面状態情報）を出力することができる。これにより、スタビリティ制御ユニット700は、この摩擦評価値を用いることにより、適切な制動開始時期、制動開始から車両停止までの走行距離、制動時のスリップの発生等を把握することが可能になるので、タイヤの摩耗、履き替え、乗車人数、天候、路面が乾燥している、濡れている、凍っている等の路面の状態が変化しても適切な制動制御を行うことができる。
【００８９】
さらに、本実施形態のセンサユニット100を用いることにより、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100を装着するだけで、車輪の回転によって生ずる微小振動或いはその積分値または摩擦評価値（路面状態情報）を容易に検出することができるので、本実施形態の走行路面状態検出システムを容易に構成することができる。
【００９０】
尚、本実施形態ではセンサユニット100において微小振動成分の積分値を求め、この積分値をモニタ装置200に送信し、モニタ装置200において積分値から摩擦評価値を求めるように構成したが、これに限定されることはない。例えば、センサユニット100内において摩擦評価値を求めるようにしても良いし、センサユニット100から微小振動成分のデータをモニタ装置200に送信し、モニタ装置200において積分値および摩擦評価値を求めるようにしても良い。
【００９１】
また、本実施形態では、センサユニット100の駆動電力をモニタ装置200から受信した電波の電気エネルギーによって賄ったが、センサユニット100に電池を設けておき、この電池から供給される電力によってセンサユニット100を駆動するようにしても良い。
【００９２】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
【００９３】
第２実施形態におけるセンサユニット100及びモニタ装置200の構成は前述した第１実施形態とほぼ同様である。第２実施形態では、センサユニット100の中央処理部140は、Ｘ軸方向の加速度の変化或いはＺ軸方向の加速度の変化から車両走行速度を検出して走行速度が時速２０ｋｍ／ｈ以下のときは送信処理を行わないようにした。このようにすることにより、スタビリティ制御ユニット700において摩擦評価値を用いた制動制御の必要性が低い間、センサユニット100の電力消費を抑えることができる。また、本実施形態の構成においても、前述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９４】
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
【００９５】
第３実施形態におけるセンサユニット100及びモニタ装置200の構成は前述した第１実施形態とほぼ同様であるが、第３実施形態では、センサユニット100における情報送信間隔を、時間ではなく、車輪の回転数によって設定した。即ち、本実施形態では、中央制御部140のＣＰＵ141はＸ軸方向或いはＺ軸方向の加速信号によってタイヤの回転数を計数し、この計数値が１００になったときに計数値を０にリセットすると共に、微小振動成分の所定時間の積分値のディジタル値及びＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の加速度のディジタル値並びに識別情報を含むディジタル情報を生成して送信する。このように、タイヤが１００回転する毎に情報送信を行うと、一定走行距離毎に等距離間隔で情報送信を行うことになる。尚、情報の送信間隔は、車両の走行速度を考慮して、タイヤの回転数が１０回転から１０００回転の間の回転数に設定することが好ましい。本実施形態の構成においても、前述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９６】
次に、本発明の第４実施形態を説明する。
【００９７】
図３１は第４実施形態におけるセンサユニット100Aの電気系回路の構成を示すブロック図である。図において、前述した第１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４実施形態と第１実施形態との相違点は、第４実施形態ではＸ軸方向の加速度信号に重畳している微小振動成分の積分を中央処理部140の演算処理によって行うようにしたことである。
【００９８】
すなわち、第４実施形態におけるセンサ部160は加速度センサ１０とＡ／Ｄ変換回路163とから構成され、センサ部160から中央処理部140へはＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の加速度信号のディジタル値のみが入力される。
【００９９】
中央処理部140のＣＰＵ141は、記憶部142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160から取得したＸ軸方向の加速度信号から重力加速度成分を除去して微小振動成分のみを抽出して１０秒間隔でこの微小振動成分を１秒間積分して積分値を得る。さらに、ＣＰＵ141は算出した積分値と加速度検出結果のディジタル値及び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、ＣＰＵ141は、１秒間の積分値を１０秒間隔で上記ディジタル情報に含めて送信すると共にモニタ装置200から送信命令を受信したときに上記ディジタル情報をモニタ装置200に送信するようにプログラムされている。尚、これらの積分時間及び送信間隔はシステムの構成に応じて適宜設定することが好ましいが、送信間隔に関しては１秒から５分の間に設定することが好ましい。
【０１００】
本実施形態においても、モニタ装置200の演算部240は、センサユニット100から受信した情報と演算部240に記憶されている情報に基づいて摩擦評価値を特定し、この特定された摩擦評価値（路面状態情報）を出力することができる。これにより、スタビリティ制御ユニット700は、この摩擦評価値を用いることにより、適切な制動開始時期、制動開始から車両停止までの走行距離、制動時のスリップの発生等を把握することが可能になるので、タイヤの摩耗、履き替え、乗車人数、天候、路面が乾燥している、濡れている、凍っている等の路面の状態が変化しても適切な制動制御を行うことができる。
【０１０１】
尚、本実施形態ではセンサユニット100において微小振動成分の積分値を求め、この積分値をモニタ装置200に送信し、モニタ装置200において積分値から摩擦評価値を求めるように構成したが、これに限定されることはない。例えば、センサユニット100内において摩擦評価値を求めるようにしても良いし、センサユニット100から微小振動成分のデータをモニタ装置200に送信し、モニタ装置200において積分値および摩擦評価値を求めるようにしても良い。
【０１０２】
また、本実施形態では、センサユニット100の駆動電力をモニタ装置200から受信した電波の電気エネルギーによって賄ったが、センサユニット100に電池を設けておき、この電池から供給される電力によってセンサユニット100を駆動するようにしても良い。
【０１０３】
上記各実施形態は本発明の一具体例であって、本発明が上記実施形態の構成のみに限定されることはなく、例えばこれら実施形態の構成を組合せるなどしても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の第１実施形態におけるモニタ装置及びセンサユニットの配置を示す外観図
【図２】本発明の第１実施形態におけるモニタ装置及びセンサユニットの配置を示す平面図
【図３】本発明の第１実施形態におけるタイヤへのセンサユニットの設置場所を説明する図
【図４】本発明の第１実施形態のタイヤハウス内のタイヤを示す図
【図５】本発明の第１実施形態における車両駆動制御システムを示す構成図
【図６】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ブロック図
【図７】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８】図７におけるＢ−Ｂ線矢視方向断面図
【図９】図７におけるＣ−Ｃ線矢視方向断面図
【図１０】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
【図１１】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
【図１２】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
【図１３】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
【図１４】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
【図１５】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
【図１６】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
【図１７】本発明の第１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
【図１８】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
【図１９】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
【図２０】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
【図２１】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
【図２２】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
【図２３】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
【図２４】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
【図２５】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
【図２６】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
【図２７】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
【図２８】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
【図２９】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
【図３０】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
【図３１】本発明の第４実施形態におけるセンサユニットの電気系回路を示すブロック図
【符号の説明】
【０１０５】
１…車両、２…タイヤ、３…車軸、４…タイヤハウス、100,100A…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…記憶部、150……発信部、151…発振回路、152…変調回路、153…高周波増幅回路、160…センサ部、161…ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、162…積分回路、163…Ａ／Ｄ変換回路、200…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、223…強度検出部、230…制御部、240…演算部、410…エンジン、411…アクセルペダル、412…サブスロットルアクチュエータ、413…メインスロットルポジションセンサ、414…サブスロットルポジションセンサ、421…ハンドル、422…舵角センサ、510,520…回転数センサ、610…ブレーキペダル、620…マスターシリンダ、630…圧力制御弁、640…ブレーキ駆動用アクチュエータ、700…スタビリティ制御ユニット、10…半導体加速度センサ、11…台座、12…シリコン基板、13…ダイアフラム、13a〜13d…ダイアフラム片、14…厚膜部、15…重錘、18A,18B…支持体、181…外枠部、182…支柱、183…梁部、184…突起部、184a…突起部先端、31A〜31C…電圧検出器、32A〜32C…直流電源、Ｒx1〜Ｒx4，Ｒy1〜Ｒy4，Ｒz1〜Ｒz4…ピエゾ抵抗体（拡散抵抗体）。
【図１】
2008100610.tif 000003
【図２】
2008100610.tif 000004
【図３】
2008100610.tif 000005
【図４】
2008100610.tif 000006
【図５】
2008100610.tif 000007
【図６】
2008100610.tif 000008
【図７】
2008100610.tif 000009
【図８】
2008100610.tif 000010
【図９】
2008100610.tif 000011
【図１０】
2008100610.tif 000012
【図１１】
2008100610.tif 000013
【図１２】
2008100610.tif 000014
【図１３】
2008100610.tif 000015
【図１４】
2008100610.tif 000016
【図１５】
2008100610.tif 000017
【図１６】
2008100610.tif 000018
【図１７】
2008100610.tif 000019
【図１８】
2008100610.tif 000020
【図１９】
2008100610.tif 000021
【図２０】
2008100610.tif 000022
【図２１】
2008100610.tif 000023
【図２２】
2008100610.tif 000024
【図２３】
2008100610.tif 000025
【図２４】
2008100610.tif 000026
【図２５】
2008100610.tif 000027
【図２６】
2008100610.tif 000028
【図２７】
2008100610.tif 000029
【図２８】
2008100610.tif 000030
【図２９】
2008100610.tif 000031
【図３０】
2008100610.tif 000032
【図３１】
2008100610.tif 000033