(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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。【選択図】図１
2005247068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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１に記載の路面状態検出システム。
【請求項９】
車輪の上下動の検出結果に応じてサスペンションアクチュエータを駆動し、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い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アクチュ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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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９に記載のアクティブ・サスペンション・システム。
【請求項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アクチュエータを駆動し、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い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アクチュ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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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１７に記載のアンチロック・ブレーキ・システム。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【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アクチュエータを設けて、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いる。
【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アクチュエータと、上記車両のロールを抑制しうるように上記アクチュエータのうち左輪側のアクチュエータと右輪側のア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アクチュ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い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、相互に噛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アクチュエータを、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いる。
【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から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化させ、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。
【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。
【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。
【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。
【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いる。
【００１６】
特許文献７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。
【００１７】
特許文献８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。
【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。
【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のコイルにパ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】
【発明が解決しようとする課題】
【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いる加速度信号の変動特性に関する情報とに基づいて、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い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周波数の電磁波から前記ディジタル情報を抽出する手段とを備えてた。
【００２８】
上記構成によって、センサユニットは、モニタ装置から受信した第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・サスペンション・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ペンショ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、前記センサユニットにおい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。従って、前記加速度信号から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きる。
【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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
【００４２】
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。
【００４３】
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、受波ユニット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。
【００４４】
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。
【００４５】
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いる。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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、上記加工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。
【００５０】
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１ｍｓ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いる。
【００５１】
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、車両のタイヤ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。
【００５２】
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。
【００５３】
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タイヤ300の回転によっ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。
【００５４】
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に固定したが、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。
【００５５】
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く、補助用などとして２個以上設けても良い。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
中央処理部140は、周知のＣＰＵ141と、ディジタル／アナログ（以下、Ｄ／Ａと称する）変換回路142、記憶部143から構成されている。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
検波部150は、ダイオード151とＡ／Ｄ変換器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、カソードはＡ／Ｄ変換器152を介して中央処理部140のＣＰＵ141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。
【００６４】
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２．４５ＧＨｚ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２．４５ＧＨｚ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。
【００６５】
センサ部170は、加速度センサ10とＡ／Ｄ変換回路171から構成されている。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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ブリッジ回路としては、図１１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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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が、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。
【００８０】
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。
【００８１】
一方、Ａ／Ｄ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，Ｙ，Ｚ軸方向の加速度の値に対応する。
【００８２】
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。
【００８３】
また、後述するように、Ｘ軸方向の加速度から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。
【００８４】
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ベルト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しい。
【００８５】
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いることは言うまでもない。
【００８６】
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いる。
【００８７】
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軸方向の加速度から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。
【００８８】
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１８は時速２０ｋｍでの走行時のＸ軸方向の加速度の実測値、図１９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。
【００８９】
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。
【００９０】
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）から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。
【００９１】
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。
【００９２】
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／ｈ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。
【００９３】
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が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、常時タイヤがスリップしているので、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、周期も大きくなっている。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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、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。
【００９９】
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。
【０１００】
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、これらに基づいてサスペンション駆動源410の駆動制御を行っている。
【０１０１】
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、サスペンショ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のダンパ内の油圧を制御する。
【０１０２】
サスペンション本体420は、図３１に示すように、車体に対するダンパ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、油圧式のダンパ425、ダンパ連結部材426とから構成されている。
【０１０３】
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、スプリングアッパーシート422と円柱状のダンパ425に設けられた円環受け皿型のガイド433との間にコイルばね423が装着されている。
【０１０４】
この状態でダンパ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い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。
【０１０５】
ダンパ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内に充填されてい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、ダンパ425自体の長さが変化するようになっている。
【０１０６】
ダンパ425の下端はダンパ連結部材426に固定され、ダンパ連結部材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はロワーアームを介して車体（図示せず）に連結されている。
【０１０７】
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，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ダンパ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い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からダンパ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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
【０１１２】
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っ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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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に設けられているセンサユニット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、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。
【０１１５】
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から検出結果を取得することができる。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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アクチュエータである。
【０１１９】
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制動制御ユニット600に送出する。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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，Ｙ，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いて圧力制御弁630を制御し、ブレーキ駆動用アクチュエータ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。
【０１２２】
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のブレーキ駆動用アクチュエータ640に伝達され、これによって各タイヤ300の回転に制動力が加えられる。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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、車両に装着されているタイヤ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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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って、外部からの不要なノイズによって検知結果を送信することがなく、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。
【０１２７】
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を固定したが、これに限定されることはなく、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い。
【０１２８】
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、コイルを用いた電磁誘導結合によって行っても良いし、モーターなどに用いられているブラシを用いて有線にて行っても良い。
【０１２９】
次に、本発明の第５実施形態を説明する。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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に設けられているセンサユニット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かを表す検出位置情報を出力することである。
【０１３３】
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から検出結果を取得することができる。
【０１３４】
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い。
【０１３５】
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く、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、高精度にセンサユニット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。
【０１３６】
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いことである。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】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
【図２】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
【図３】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
【図４】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
【図５】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
【図６】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】図６におけるＢ−Ｂ線矢視方向断面図
【図８】図６におけるＣ−Ｃ線矢視方向断面図
【図９】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１０】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１１】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Ｙ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Ｚ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の動作を説明する図
【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
【図１７】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Ｘ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Ｙ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Ｚ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２８】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２９】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３０】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
【図３１】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
【図３２】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
【図３３】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
【図３４】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
【図３５】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
【図３６】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
【図３７】従来例における車輪の回転数検出機構を説明する図
【図３８】従来例における車輪の回転数検出機構を説明する図
【符号の説明】
【０１３８】
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…Ｄ／Ａ変換回路、143…記憶部、150…検波部、151…ダイオード、152…Ａ／Ｄ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…Ａ／Ｄ変換回路、173…圧力センサ、174…Ａ／Ｄ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…ダンパ、426…ダンパ連結部材、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…ブレーキ駆動用アクチュエータ、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…ダイアフラム、13a〜13d…ダイアフラム片、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、Ｒx1〜Ｒx4，Ｒy1〜Ｒy4，Ｒz1〜Ｒz4…ピエゾ抵抗体（拡散抵抗体）。
【図１】
2005247068.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005247068.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005247068.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2005247068.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2005247068.tif 000019
【図１８】
2005247068.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
2005247068.tif 000022
【図２１】
2005247068.tif 000023
【図２２】
2005247068.tif 000024
【図２３】
2005247068.tif 000025
【図２４】
2005247068.tif 000026
【図２５】
2005247068.tif 000027
【図２６】
2005247068.tif 000028
【図２７】
2005247068.tif 000029
【図２８】
2005247068.tif 000030
【図２９】
2005247068.tif 000031
【図３０】
2005247068.tif 000032
【図３１】
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【図３２】
2005247068.tif 000034
【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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