(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行中のタイヤのタイヤ周方向振動またはタイヤ幅方向振動を検出して、上記検出されたタイヤ振動を蹴出し位置よりも前の蹴出し前領域の振動と、上記蹴出し位置よりも後の蹴出し後領域の振動とに分離するとともに、上記蹴出し前領域のタイヤ振動の信号、または、上記蹴出し前領域に対応する時間範囲のタイヤ振動の信号を抽出し、この抽出された信号を周波数解析して周波数スペクトルを求めた後、この得られた周波数スペクトルから所定の周波数帯域の振動レベルを算出し、この算出された振動レベルに基づいて路面状態を推定するようにしたことを特徴とする路面状態推定方法。
【請求項２】
走行中のタイヤのタイヤ周方向振動またはタイヤ幅方向振動を検出して、上記検出されたタイヤ振動を蹴出し位置よりも前の蹴出し前領域の振動と、上記蹴出し位置よりも後の蹴出し後領域の振動とに分離するとともに、上記蹴出し前領域のタイヤ振動の信号、または、上記蹴出し前領域に対応する時間範囲のタイヤ振動の信号を抽出し、この抽出された信号を所定の周波数帯域のバンドパスフィルタを通して上記所定周波数帯域の周波数のみを含むタイヤ振動の時系列波形を求めた後、この得られたタイヤ振動の時系列波形から、所定周波数帯域の振動レベルを算出し、この算出された振動レベルに基づいて路面状態を推定するようにしたことを特徴とする路面状態推定方法。
【請求項３】
上記蹴出し前領域を、踏込み位置よりも前の踏込み前領域、及び、タイヤが路面に接地してから路面を離れるまでの接地面領域、及び、上記踏込み前領域と接地面領域とにまたがる領域のいずれかかまたは全部の領域としたことを特徴とする請求の範囲１または請求の範囲２に記載の路面状態推定方法。
【請求項４】
タイヤ接地面近傍に現れる上記タイヤ振動のピーク位置から、上記蹴出し位置を推定するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の路面状態推定方法。
【請求項５】
上記タイヤ振動のピーク位置を、タイヤ振動の蹴出し時に発生するタイヤ周方向振動またはタイヤ幅方向振動のピーク位置としたことを特徴とする請求の範囲４に記載の路面状態推定方法。
【請求項６】
車輪速を測定し、上記測定された車輪速データから上記タイヤ振動の蹴出し前領域の長さ、あるいは、上記蹴出し前領域に対応する時間範囲を決定することを特徴とする請求項３に記載の路面状態推定方法。
【請求項７】
上記周波数スペクトル、または、上記時系列波形から、少なくとも２つの周波数帯域の振動レベルを算出し、上記算出された複数の振動レベルを用いて演算された振動レベル演算値から路面状態を推定するようにしたことを特徴とする請求の範囲１〜請求の範囲６のいずれかに記載の路面状態推定方法。
【請求項８】
走行中のタイヤの振動の蹴出し前領域内の少なくとも２箇所の所定の位置、または、蹴出し時間よりも前の少なくとも２つの所定の時間範囲の信号を抽出し、上記複数の信号の振動レベル値、または、上記複数の振動レベルを用いて演算された振動レベル演算値を用いて路面状態を推定するようにしたことを特徴とする請求の範囲１〜請求の範囲７のいずれかに記載の路面状態推定方法。
【請求項９】
上記所定の周波数帯域の下限周波数、あるいは、少なくとも２つの周波数帯域のうちのいずれかの下限周波数が２０００Ｈｚ以上であることを特徴とする請求の範囲１〜請求の範囲８のいずれかに記載の路面状態推定方法。
【請求項１０】
上記蹴出し前領域の周波数スペクトルから得られる所定の周波数帯域の振動レベルに加えて、上記蹴出し後領域の信号を周波数解析して得られた周波数スペクトルから、上記所定の周波数領域よりも低い周波数帯域における振動レベルを算出し、上記算出された蹴出し前領域の振動レベルと蹴出し後領域の振動レベルとを用いて算出される振動レベルの演算値に基づいて路面状態を推定するようにしたことを特徴とする請求の範囲1または請求の範囲３〜請求の範囲６のいずれかに記載の路面状態推定方法。
【請求項１１】
上記所定周波数帯域のバンドパスフィルタを通して得られた蹴出し前領域のタイヤ振動の時系列波形から求められた所定周波数帯域の振動レベルに加えて、上記蹴出し後領域の信号を上記所定の周波数領域よりも低い周波数帯域のバンドパスフィルタを通して得られた蹴出し後領域の上記所定の周波数帯域よりも低い周波数帯域における振動レベルを算出し、上記算出された蹴出し前領域の振動レベルと蹴出し後領域の振動レベルとを用いて算出される振動レベルの演算値に基づいて路面状態を推定するようにしたことを特徴とする請求の範囲２〜請求の範囲６のいずれかに記載の路面状態推定方法。
【請求項１２】
上記低い方の周波数帯域を０．５〜４ｋＨｚの周波数帯域内から選択し、上記高い方の周波数帯域を２〜１０ｋＨｚの周波数帯域内から選択したことを特徴とする請求の範囲１０または請求の範囲１１に記載の路面状態推定方法。
【請求項１３】
車輪速を測定するとともに、上記低い方の周波数帯域及び高い方の周波数帯域のいずれか一方または両方を車輪速データにより変更可能としたことを特徴とする請求の範囲１０〜請求の範囲１２のいずれかに記載の路面状態推定方法。
【請求項１４】
上記低い方の周波数帯域及び高い方の周波数帯域のいずれか一方または両方をタイヤ種により変更可能としたことを特徴とする請求の範囲１０〜請求の範囲１２のいずれかに記載の路面状態推定方法。
【請求項１５】
走行中のタイヤの振動をタイヤの少なくとも２箇所において検出して、上記振動レベルの演算値をそれぞれ算出し、上記算出された振動レベルの演算値の平均値を用いて路面状態を推定するようにしたことを特徴とする請求の範囲１０〜請求の範囲１４のいずれかに記載の路面状態推定方法。
【請求項１６】
様々な路面状態と上記振動レベルまたは上記振動レベル演算値との関係を予め求めておき、上記関係に基づいて路面状態を推定するようにしたことを特徴とする請求の範囲１〜請求の範囲１５のいずれかに記載の路面状態推定方法。
【請求項１７】
上記振動レベルまたは振動レベル演算値が所定の閾値を超えた場合に、路面が滑りやすい状態にあると判定することを特徴とする請求の範囲１〜請求の範囲１６のいずれかに記載の路面状態推定方法。
【請求項１８】
上記タイヤ振動の踏込み前領域中の特定範囲における１つあるいは複数の特定周波数帯域の振動レベルを算出し、上記振動レベルまたは上記複数の振動レベルから演算される振動レベル演算値に基づいて、路面とタイヤ間の介在物の有無を判定することを特徴とする請求の範囲１〜請求の範囲１７のいずれかに記載の路面状態推定方法。
【請求項１９】
上記特定周波数帯域の振動レベルまたは振動レベル演算値が所定の閾値を超えたときに、路面とタイヤとの間に介在物があると判定することを特徴とする請求の範囲１８に記載の路面状態推定方法。
【請求項２０】
上記特定周波数帯域の周波数は、車速の増減に対応して増減する周波数であることを特徴とする請求の範囲１８または請求の範囲１９に記載の路面状態推定方法。
【請求項２１】
上記特定周波数帯域をタイヤ振動のパターンピッチ周波数を含む周波数帯域としたことを特徴とする請求の範囲２０に記載の路面状態推定方法。
【請求項２２】
上記特定周波数帯域を、その下限周波数がタイヤ振動のパターンピッチ周波数よりも高い周波数帯域としたことを特徴とする請求の範囲２０に記載の路面状態推定方法。
【請求項２３】
上記閾値を、車輪速データに基づいて変更することを特徴とする請求の範囲１７または請求の範囲１９〜請求の範囲２２のいずれかに記載の路面状態推定方法。
【請求項２４】
上記閾値をタイヤ種に基づいて変更することを特徴とする請求の範囲１７または請求の範囲１９〜請求の範囲２２のいずれかに記載の路面状態推定方法。
【請求項２５】
タイヤ周上の少なくとも２点の振動を検出して路面状態を推定することを特徴とする請求の範囲１〜請求の範囲２４のいずれかに記載の路面状態推定方法。
【請求項２６】
タイヤトレッド部のインナーライナ部の気室側に配設された、走行中のタイヤの振動を検出するタイヤ振動検出手段と、上記タイヤ振動検出手段で検出された、上記タイヤ振動の蹴出し前領域の信号を抽出する信号抽出手段とを備えたことを特徴とする路面状態推定用タイヤ。
【請求項２７】
上記信号抽出手段で抽出された信号を周波数解析する周波数解析手段と、この周波数解析手段で得られた周波数スペクトルから所定の周波数帯域の振動レベルを算出する振動レベル算出手段とを備えたことを特徴とする請求の範囲２６に記載の路面状態推定用タイヤ。
【請求項２８】
上記信号抽出手段で抽出された信号から所定の周波数帯域の信号を抽出するバンドパスフィルタと、上記抽出されたタイヤ振動の時系列波形から、所定周波数帯域の振動レベルを算出する振動レベル算出手段とを備えたことを特徴とする請求の範囲２６に記載の路面状態推定用タイヤ。
【請求項２９】
上記周波数スペクトル、または、上記時系列波形から、少なくとも２つの周波数帯域の振動レベルを算出する手段と、上記算出された複数の振動レベルを用いて振動レベル演算値を演算する手段とを備えたことを特徴とする請求の範囲２７または請求の範囲２８に記載の路面状態推定用タイヤ。
【請求項３０】
上記タイヤ振動の蹴出し前領域の信号に加えて、蹴出し後領域の信号を抽出する信号抽出手段を設けたことを特徴とする請求の範囲２６に記載の路面状態推定用タイヤ。
【請求項３１】
上記信号抽出手段で抽出された蹴出し前領域の信号と蹴出し後領域の信号とを周波数解析する周波数解析手段と、この周波数解析手段で得られた蹴出し後領域の周波数スペクトルからその下限周波数が０．５ｋＨｚ以上で、上限周波数が４ｋＨｚ以下である周波数帯域の振動レベルを算出し、蹴出し前領域の周波数スペクトルからその下限周波数が２ｋＨｚ以上で、上限周波数が１０ｋＨｚ以下である周波数帯域の振動レベルを算出する振動レベル算出手段と、上記算出された蹴出し後領域の振動レベルと蹴出し前領域の振動レベルとを用いて、振動レベルの演算値を演算する手段とを備えたことを特徴とする請求の範囲３０に記載の路面状態推定用タイヤ。
【請求項３２】
上記信号抽出手段で抽出された蹴出し後領域の信号と蹴出し前領域の信号とをそれぞれ入力し、互いに異なる所定の周波帯域の信号をそれぞれ抽出するバンドパスフィルタと、上記抽出された蹴出し後領域の時系列波形からその下限周波数が０．５ｋＨｚ以上で、上限周波数が４ｋＨｚ以下である周波数帯域の振動レベルを算出し、蹴出し前領域の時系列波形からその下限周波数が２ｋＨｚ以上で、上限周波数が１０ｋＨｚ以下である周波数帯域の振動レベルを算出する振動レベル算出手段と、上記算出された蹴出し後領域の振動レベルと蹴出し前領域の振動レベルとを用いて、振動レベルの演算値を演算する手段とを備えたことを特徴とする請求の範囲３０に記載の路面状態推定用タイヤ。
【請求項３３】
上記振動レベルまたは振動レベル演算値のデータを車体側に無線送信する手段を設けたことを特徴とする請求の範囲２６〜請求の範囲３２のいずれかに記載の路面状態推定用タイヤ。
【請求項３４】
上記タイヤ振動検出手段を、タイヤ周方向の振動を検出するタイヤ振動検出手段としたことを特徴とする請求の範囲２６〜請求の範囲３３のいずれかに記載の路面状態推定用タイヤ。
【請求項３５】
上記タイヤ振動検出手段を、タイヤ幅方向の振動を検出するタイヤ振動検出手段としたことを特徴とする請求の範囲２６〜請求の範囲３３のいずれかに記載の路面状態推定用タイヤ。
【請求項３６】
上記タイヤ振動検出手段を、タイヤ幅方向中心に配設したことを特徴とする請求の範囲２６〜請求の範囲３５に記載の路面状態推定用タイヤ。
【請求項３７】
上記タイヤ振動検出手段を、タイヤ幅方向中心から幅方向に所定距離だけ離隔して配設したことを特徴とする請求の範囲２６〜請求の範囲３５に記載の路面状態推定用タイヤ。
【請求項３８】
上記タイヤ振動検出手段を、２００００Ｈｚまでのタイヤ振動を検出可能なタイヤ振動検出手段としたことを特徴とする請求の範囲２６〜請求の範囲３７のいずれかに記載の路面状態推定用タイヤ。
【請求項３９】
上記タイヤ振動検出手段をタイヤ周上の少なくとも２点に配設したことを特徴とする請求の範囲２６〜請求の範囲３８のいずれかに記載の路面状態推定用タイヤ。
【請求項４０】
請求の範囲３３〜請求の範囲３９のいずれかに記載の路面状態推定用タイヤから無線送信された振動レベルまたは振動レベル演算値のデータを受信する手段と、上記受信された振動レベルまたは振動レベル演算値のデータに基づいて路面状態を推定する路面状態推定手段とを備えたことを特徴とする路面状態推定装置。
【請求項４１】
予め求められた、様々な路面状態と上記振動レベルまたは上記振動レベル演算値との関係のマップを記憶する記憶手段を設け、上記受信された振動レベルまたは振動レベル演算値のデータと上記マップとを用いて、路面状態を推定するようにしたことを特徴とする請求の範囲４０に記載の路面状態推定装置。
【請求項４２】
予め求められた、当該タイヤ種の様々な路面状態と上記振動レベルまたは上記振動レベル演算値との関係のマップを記憶する記憶手段をタイヤ側に設けるとともに、上記マップの情報を読み取る手段を車体側に設けて、車体側にて、上記読み取ったマップ情報に基づいて路面状態を推定するようにしたことを特徴とする請求の範囲４０に記載の路面状態推定装置。
【請求項４３】
上記推定された路面状態の情報を他の車両に無線伝送する手段を設けたことを特徴とする請求の範囲４０〜請求の範囲４２のいずれかに記載の路面状態推定装置。
【請求項４４】
上記無線伝送された路面状態の情報を受信する手段と、自車より前方の車両から送信された路面状態の情報から前方の路面状態を把握する手段を備えたことを特徴とする請求の範囲４３に記載の路面状態推定装置。
【請求項４５】
請求の範囲４３に記載の路面状態推定装置と、先行車との車間距離を推定する手段と車輪速検出手段とを備えるとともに、上記前方の路面状態を把握する手段からの路面情報と、上記車間距離推定手段からの車間距離情報と、上記車輪速検出手段からの車輪速情報とに基づいて車両の走行状態を制御する走行状態制御手段とを備えたことを特徴とする車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の走行する路面の状態を推定する方法と、路面状態の推定に使用されるタイヤと、このタイヤからの情報に基づいて路面の状態を推定する装置、及び、上記路面状態推定装置を搭載した車両制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の走行安定性を高めるため、車両の走行している路面の状態、あるいは、タイヤと路面との間の摩擦係数（路面摩擦係数）を精度良く推定し、車両制御へフィードバックすることが求められている。特に、制駆動や操舵といった危険回避の操作を起こす前に、予め路面状態や路面摩擦係数の値を推定することができれば、ＡＢＳやＶＳＣ等の車両制御技術の精度を高めることが可能となり、安全性が一段と高まることが予想される。
従来、路面摩擦係数を推定する方法としては、アクセル、あるいはブレーキ操作を行ったときのスリップ率の変化と車両の車体加速度との関係から、路面状態、特に路面の最大摩擦係数を推定する手法が提案されている。これは、路面摩擦係数μの大きさが車体加速度Ａｂと対応していることを利用したもので、車体加速度Ａｂ−車輪滑りＳ特性曲線の安定領域内において、予め求めておいた、低μ路、中μ路、あるいは、高μ路を走行した時のＡｂ／Ｓの値と比較して、走行中の路面の状態を推定する。これにより、車体加速度Ａｂから路面摩擦係数μの大きさを容易に推定することができる（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
また、走行中のタイヤの振動レベルが路面状態によって変化することを利用し、タイヤに振動センサなどのセンサを取付けて、当該タイヤをセンサとして用いて路面状態を推定する方法が提案されている。この方法は、タイヤトレッドの内面側に振動センサを設置して走行中のタイヤトレッド部の振動レベルを検出し、この振動レベルを時系列に配列した振動波形を求めた後、上記波形の時間軸に振動検出位置を対応させ、縦軸を振動レベルのパワー値（振動のＯ．Ａパワー値）とした振動レベル分布を示すカーブを作成し、この振動レベル分布における接地面領域での振動のＯ．Ａパワー値を予め作成しておいた様々な路面を走行した時の振動レベル分布のマスターカーブと比較することにより、走行時の路面状態を推定するようにしたもので、これにより、走行時の路面状態を精度良く判定することが可能となる（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平７−１１２６５９号公報
【特許文献２】ＷＯ  ０１／０９８１２３  Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記車両の車体加速度から路面摩擦係数を推定する方法では、運転者が加速や減速などの一定の操作を行ったときのみ路面摩擦係数を推定できるものであり、定常走行時においては路面摩擦係数を推定することができないことから、リアルタイムで路面状態を推定するには適していない。
一方、タイヤトレッドの振動レベルを検出する方法では、例えば、路面μが低下した場合には、高周波の振動レベルは上昇し、低周波の振動レベルは逆に低下するので、路面状態の変化に対する振動のＯ．Ａパワー値変化のゲインが小さくなってしまい、そのため、路面状態の推定精度が必ずしも十分とはいえなかった。【０００５】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、路面状態の変化に対する振動レベルの変化のゲインを向上させて、温度や速度の変化があった場合でも路面状態を精度良く推定することのできる方法とその装置、及び、路面状態の推定に用いられる路面状態推定用タイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、鋭意検討の結果、路面状態を推定する際に、タイヤ振動を踏込み前―接地面領域―蹴出し後領域の３領域分のうち、温度依存性の小さな踏込み前領域と接地面領域（蹴出し前領域）の振動のデータ、もしくは、上記蹴出し前領域の振動データと蹴出し後領域の振動データのうちの温度依存性の比較的小さな周波数帯域の振動データとを用いるとともに、上記振動データから特定周波数の帯域の振動レベルを抽出し、この抽出された振動レベルに基づいて路面状態を推定するようにすれば、温度や速度の変化があった場合でも路面状態を精度良く推定することができることを見出し、本発明に至ったものである。
すなわち、本願の請求の範囲１に記載の発明は、車両の走行する路面の状態を推定する方法であって、走行中のタイヤのタイヤ周方向振動またはタイヤ幅方向振動を検出して、上記検出されたタイヤ振動を蹴出し位置よりも前の蹴出し前領域の振動と、上記蹴出し位置よりも後の蹴出し後領域の振動とに分離するとともに、上記蹴出し前領域のタイヤ振動の信号、または、上記蹴出し前領域に対応する時間範囲のタイヤ振動の信号を抽出し、この抽出された信号を周波数解析して周波数スペクトルを求めた後、この得られた周波数スペクトルから所定の周波数帯域の振動レベルを算出し、この算出された振動レベルに基づいて路面状態を推定するようにしたことを特徴とするものである。
【０００７】
また、請求の範囲２に記載の発明は、車両の走行する路面の状態を推定する方法であって、走行中のタイヤのタイヤ周方向振動またはタイヤ幅方向振動を検出して、上記検出されたタイヤ振動を蹴出し位置よりも前の蹴出し前領域の振動と、上記蹴出し位置よりも後の蹴出し後領域の振動とに分離するとともに、上記蹴出し前領域のタイヤ振動の信号、または、上記蹴出し前領域に対応する時間範囲のタイヤ振動の信号を抽出し、この抽出された信号を所定の周波数帯域のバンドパスフィルタを通して上記所定周波数帯域の周波数のみを含むタイヤ振動の時系列波形を求めた後、この得られたタイヤ振動の時系列波形から、所定周波数帯域の振動レベルを算出し、この算出された振動レベルに基づいて路面状態を推定するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求の範囲３に記載の発明は、請求の範囲１または請求の範囲２に記載の路面状態推定方法において、上記蹴出し前領域を、踏込み位置よりも前の踏込み前領域、及び、タイヤが路面に接地してから路面を離れるまでの接地面領域、及び、上記踏込み前領域と接地面領域とにまたがる領域のいずれかかまたは全部の領域としたことを特徴とする。
請求の範囲４に記載の発明は、請求の範囲１〜請求の範囲３のいずれかに記載の路面状態推定方法において、タイヤ接地面近傍に現れる上記タイヤ振動のピーク位置から、上記蹴出し位置を推定するようにしたことを特徴とする。
請求の範囲５に記載の発明は、請求の範囲４に記載の路面状態推定方法において、上記タイヤ振動のピーク位置を、タイヤ振動蹴出し時に発生するタイヤ周方向振動またはタイヤ幅方向振動のピーク位置としたことを特徴とする。【０００９】
請求の範囲６に記載の発明は、請求の範囲３に記載の路面状態推定方法において、車輪速を測定し、上記測定された車輪速データから上記タイヤ振動の蹴出し前領域の長さ、あるいは、上記蹴出し前領域に対応する時間範囲を決定することを特徴とする。
請求の範囲７に記載の発明は、請求の範囲１〜請求の範囲６のいずれかに記載の路面状態推定方法において、上記周波数スペクトル、または、上記時系列波形から、少なくとも２つの周波数帯域の振動レベルを算出し、上記算出された複数の振動レベルを用いて演算された振動レベル演算値から路面状態を推定するようにしたことを特徴とする。【００１０】
また、請求の範囲８に記載の発明は、請求の範囲１〜請求の範囲７のいずれかに記載の路面状態推定方法において、走行中のタイヤの振動の蹴出し前領域内の少なくとも２箇所の所定の位置、または、蹴出し時間よりも前の少なくとも２つの所定の時間範囲の信号抽出し、上記複数の信号の振動レベル値、または、上記複数の振動レベルを用いて演算された振動レベル演算値を用いて路面状態を推定するようにしたことを特徴とする。
請求の範囲９に記載の発明は、請求の範囲１〜請求の範囲７のいずれかに記載の路面状態推定方法において、上記所定の周波数帯域の下限周波数、あるいは、少なくとも２つの周波数帯域のうちのいずれかの下限周波数が２０００Ｈｚ以上であることを特徴とする。【００１１】
請求の範囲１０に記載の発明は、請求の範囲1または請求の範囲３〜請求の範囲６のいずれかに記載の路面状態推定方法において、上記蹴出し前領域の周波数スペクトルから得られる所定の周波数帯域の振動レベルに加えて、上記蹴出し後領域の信号を周波数解析して得られた周波数スペクトルから、上記所定の周波数領域よりも低い周波数帯域における振動レベルを算出し、上記算出された蹴出し前領域の振動レベルと蹴出し後領域の振動レベルとを用いて算出される振動レベルの演算値に基づいて路面状態を推定するようにしたものである。
また、請求の範囲１１に記載の発明は、請求の範囲２〜請求の範囲６のいずれかに記載の路面状態推定方法において、上記所定周波数帯域のバンドパスフィルタを通して得られた蹴出し前領域のタイヤ振動の時系列波形から求められた所定周波数帯域の振動レベルに加えて、上記蹴出し後領域の信号を上記所定の周波数領域よりも低い周波数帯域のバンドパスフィルタを通して得られた蹴出し後領域の上記所定の周波数帯域よりも低い周波数帯域における振動レベルを算出し、上記算出された蹴出し前領域の振動レベルと蹴出し後領域の振動レベルとを用いて算出される振動レベルの演算値に基づいて路面状態を推定するようにしたものである。【００１２】
請求の範囲１２に記載の発明は、請求の範囲1０または請求の範囲１１に記載の路面状態推定方法において、上記低い方の周波数帯域を０．５〜４ｋＨｚの周波数帯域内から選択し、上記高い方の周波数帯域を２〜１０ｋＨｚの周波数帯域内から選択するようにしたものである。
請求の範囲１３に記載の発明は、請求の範囲1０〜請求の範囲１２のいずれかに記載の路面状態推定方法において、車輪速を測定するとともに、上記低い方の周波数帯域及び高い方の周波数帯域のいずれか一方または両方を車輪速データにより変更可能としたものである。
請求の範囲１４に記載の発明は、請求の範囲1０〜請求の範囲１２のいずれかに記載の路面状態推定方法において、上記低い方の周波数帯域及び高い方の周波数帯域のいずれか一方または両方をタイヤ種により変更可能としたものである。
請求の範囲１５に記載の発明は、請求の範囲1０〜請求の範囲１４のいずれかに記載の路面状態推定方法において、走行中のタイヤの振動をタイヤの少なくとも２箇所において検出して、上記振動レベルの演算値をそれぞれ算出し、上記算出された振動レベルの演算値の平均値を用いて路面状態を推定するようにしたものである。
請求の範囲１６に記載の発明は、請求の範囲１〜請求の範囲１５のいずれかに記載の路面状態推定方法において、様々な路面状態と上記振動レベルまたは上記振動レベル演算値との関係を予め求めておき、上記関係に基づいて路面状態を推定するようにしたことを特徴とする。【００１３】
請求の範囲１７に記載の発明は、請求の範囲１〜請求項１６のいずれかに記載の路面状態推定方法において、上記振動レベルまたは振動レベル演算値が所定の閾値を超えた場合に、路面が滑りやすい状態にあると判定することを特徴とする。
請求の範囲１８に記載の発明は、請求の範囲１〜請求の範囲１７のいずれかに記載の路面状態推定方法において、上記タイヤ振動の踏込み前領域中の特定範囲における１つあるいは複数の特定周波数帯域の振動レベルを算出し、上記振動レベルまたは上記複数の振動レベルから演算される振動レベル演算値に基づいて、路面とタイヤ間の介在物の有無を判定することを特徴とする。
請求の範囲１９に記載の発明は、請求の範囲１８に記載の路面状態推定方法において、上記特定周波数帯域の振動レベルまたは振動レベル演算値が所定の閾値を超えたときに、路面とタイヤとの間に介在物があると判定することを特徴とする。
請求の範囲２０に記載の発明は、請求の範囲１８または請求の範囲１９に記載の路面状態推定方法において、上記特定周波数帯域の周波数を、車速の増減に対応して増減する周波数としたことを特徴とする。
請求の範囲２１に記載の発明は、請求の範囲２０に記載の路面状態推定方法において、上記特定周波数帯域をタイヤ振動のパターンピッチ周波数を含む周波数帯域としたことを特徴とする。
請求の範囲２２に記載の発明は、請求の範囲２０に記載の路面状態推定方法において、上記特定周波数帯域を、その下限周波数がタイヤ振動のパターンピッチ周波数よりも高い周波数帯域としたことを特徴とする。
請求の範囲２３に記載の発明は、請求の範囲１７または請求の範囲１９〜請求の範囲２２のいずれかに記載の路面状態推定方法において、上記閾値を、車輪速データに基づいて変更することを特徴とする。
請求の範囲２４に記載の発明は、請求の範囲１７または請求の範囲１９〜請求の範囲２２のいずれかに記載の路面状態推定方法において、上記閾値をタイヤ種に基づいて変更することを特徴とする。
請求の範囲２５に記載の発明は、請求の範囲１〜請求の範囲２４のいずれかに記載の路面状態推定方法において、タイヤ周上の少なくとも２点の振動を検出して路面状態を推定することを特徴とする。【００１４】
また、請求の範囲２６に記載の発明は、路面状態を推定するために使用するタイヤであって、タイヤトレッド部のインナーライナ部の気室側に、貼り付けまたは埋め込みなどにより配設された、走行中のタイヤの振動を検出するタイヤ振動検出手段と、上記タイヤ振動検出手段で検出された、上記タイヤ振動の蹴出し前領域の信号を抽出する信号抽出手段とを備えたものである。
請求の範囲２７に記載の発明は、請求の範囲２６に記載の路面状態推定用タイヤであって、上記信号抽出手段で抽出された信号を周波数解析する周波数解析手段と、この周波数解析手段で得られた周波数スペクトルから所定の周波数帯域の振動レベルを算出する振動レベル算出手段とを備えたものである。
請求の範囲２８に記載の発明は、請求の範囲２６に記載の路面状態推定用タイヤであって、上記信号抽出手段で抽出された信号から所定の周波数帯域の信号を抽出するバンドパスフィルタと、上記抽出されたタイヤ振動の時系列波形から、所定周波数帯域の振動レベルを算出する振動レベル算出手段とを備えたものである。
請求の範囲２９に記載の発明は、請求の範囲２７または請求の範囲２８に記載の路面状態推定用タイヤであって、上記周波数スペクトル、または、上記時系列波形から、少なくとも２つの周波数帯域の振動レベルを算出する手段と、上記算出された複数の振動レベルを用いて振動レベル演算値を演算する手段とを備えたものである。【００１５】
請求の範囲３０に記載の発明は、請求の範囲２６に記載の路面状態推定用タイヤにおいて、上記タイヤ振動の蹴出し前領域の信号に加えて、蹴出し後領域の信号を抽出する信号抽出手段を設けたものである。
請求の範囲３１に記載の発明は、請求の範囲３０に記載の路面状態推定用タイヤにおいて、上記信号抽出手段で抽出された蹴出し前領域の信号と蹴出し後領域の信号とを周波数解析する周波数解析手段と、この周波数解析手段で得られた蹴出し後領域の周波数スペクトルからその下限周波数が０．５ｋＨｚ以上で、上限周波数が４ｋＨｚ以下である周波数帯域の振動レベルを算出し、蹴出し前領域の周波数スペクトルからその下限周波数２ｋＨｚ以上で、上限周波数が１０ｋＨｚ以下である周波数帯域の振動レベルを算出する振動レベル算出手段と、上記算出された蹴出し後領域の振動レベルと蹴出し前領域の振動レベルとを用いて、振動レベルの演算値を演算する手段とを備えたものである。
また、請求の範囲３２に記載の発明は、請求の範囲３０に記載の路面状態推定用タイヤにおいて、上記信号抽出手段で抽出された蹴出し後領域の信号と蹴出し前領域の信号とをそれぞれ入力し、互いに異なる所定の周波帯域の信号をそれぞれ抽出するバンドパスフィルタと、上記抽出された蹴出し後領域の時系列波形から０．５〜４ｋＨｚの周波数帯域内から選択される周波数帯域の振動レベルを算出し、蹴出し前領域の時系列波形から２〜１０ｋＨｚの周波数帯域内から選択される周波数帯域の振動レベルを算出する振動レベル算出手段と、上記算出された蹴出し後領域の振動レベルと蹴出し前領域の振動レベルとを用いて、振動レベルの演算値を演算する手段とを備えたものである。【００１６】
請求の範囲３３に記載の発明は、請求の範囲２６〜請求の範囲３２のいずれかに記載の路面状態推定用タイヤにおいて、上記振動レベルまたは振動レベル演算値のデータを車体側に無線送信する手段を設けたものである。
請求の範囲３４に記載の発明は、請求の範囲２６〜請求の範囲３３のいずれかに記載の路面状態推定用タイヤにおいて、上記タイヤ振動検出手段を、タイヤ周方向の振動を検出するタイヤ振動検出手段としたものである。
請求の範囲３５に記載の発明は、請求の範囲２６〜請求の範囲３３のいずれかに記載の路面状態推定用タイヤにおいて、上記タイヤ振動検出手段を、タイヤ幅方向の振動を検出するタイヤ振動検出手段としたものである。
請求の範囲３６に記載の発明は、請求の範囲２６〜請求の範囲３５のいずれかに記載の路面状態推定用タイヤにおいて、上記タイヤ振動検出手段をタイヤ幅方向中心に配設したものである。
請求の範囲３７に記載の発明は、請求の範囲２６〜請求の範囲３５のいずれかに記載の路面状態推定用タイヤにおいて、上記タイヤ振動検出手段を、タイヤ幅方向中心から幅方向に所定距離だけ離隔して配設したものである。【００１７】
請求の範囲３８に記載の発明は、請求の範囲２６〜請求の範囲３７のいずれかに記載の路面状態推定用タイヤにおいて、上記タイヤ振動検出手段を、２００００Ｈｚまでのタイヤ振動を検出可能なタイヤ振動検出手段としたものである。
請求の範囲３９に記載の発明は、請求の範囲２６〜請求の範囲３８のいずれかに記載の路面状態推定用タイヤにおいて、上記タイヤ振動検出手段をタイヤ周上の少なくとも２点に配設したものである。【００１８】
請求の範囲４０に記載の発明は、車両の走行する路面の状態を推定する装置であって、請求の範囲３３〜請求の範囲３９のいずれかに記載の路面状態推定用タイヤから無線送信された振動レベルまたは振動レベル演算値のデータを受信する手段と、上記受信された振動レベルまたは振動レベル演算値のデータに基づいて路面状態を推定する路面状態推定手段とを備えたものである。
請求の範囲４１に記載の発明は、請求の範囲４０に記載の路面状態推定装置において、予め求められた、様々な路面状態と上記振動レベルまたは上記振動レベル演算値との関係のマップを記憶する記憶手段を設け、上記受信された振動レベルまたは振動レベル演算値のデータと上記マップとを用いて、路面状態を推定するようにしたものである。
請求の範囲４２に記載の発明は、請求の範囲４０に記載の路面状態推定装置において、予め求められた、当該タイヤ種の様々な路面状態と上記振動レベルまたは上記振動レベル演算値との関係のマップを記憶する記憶手段をタイヤ側に設けるとともに、上記マップの情報を読み取る手段を車体側に設け、車体側にて、上記読み取ったマップ情報に基づいて路面状態を推定するようにしたものである。【００１９】
請求の範囲４３に記載の発明は、請求の範囲４０〜請求の範囲４２のいずれかに記載の路面状態推定装置において、上記推定された路面状態の情報を他の車両に無線伝送する手段を設けたことを特徴とする。
請求の範囲４４に記載の発明は、請求の範囲４３に記載の路面状態推定装置において、上記無線伝送された路面状態の情報を受信する手段と、自車より前方の車両から送信された路面状態の情報から前方の路面状態を把握する手段を備えたものである。
また、請求の範囲４５に記載の発明は、車両の走行状態を制御する車両制御装置であって、請求の範囲４３に記載の路面状態推定装置と、先行車との車間距離を推定する手段と車輪速検出手段とを備えるとともに、上記前方の路面状態を把握する手段からの路面情報と、上記車間距離推定手段からの車間距離情報と、上記車輪速検出手段からの車輪速情報とに基づいて車両の走行状態を制御する走行状態制御手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、走行中のタイヤのタイヤ周方向振動またはタイヤ幅方向振動を検出し、上記タイヤ振動の踏込み前領域、接地面領域、あるいは、上記踏込み前領域と接地面領域にまたがる領域などの、蹴出し位置よりも前の所定の領域（蹴出し前領域）の信号、もしくは、上記蹴出し前領域の信号と蹴出し後領域の信号のうちの温度依存性の比較的小さな周波数帯域の信号とを抽出し、上記信号を周波数解析して得られた周波数スペクトル、もしくは、上記信号を所定周波数帯域のバンドパスフィルタを通して得られた上記タイヤ振動の時系列波形から、所定の周波数帯域の振動レベルを算出し、この算出された振動レベルに基づいて路面状態を推定するようにしたので、温度や車速の変化があった場合でも路面状態を精度良く推定することができる。
また、走行中のタイヤの振動の蹴出し位置よりも前の少なくとも２箇所の所定の位置、または、蹴出し時間よりも前の少なくとも２つの所定の時間範囲の信号を抽出し、上記複数の信号を用いて路面状態を推定するようにすれば、路面状態を更に精度よく推定することができる。
このとき、上記蹴出し位置を、タイヤ接地面近傍に現れるタイヤ周方向振動のピーク位置などの、タイヤ振動の踏込み時に発生するピーク位置または蹴出し時に発生するタイヤ周方向振動のピーク位置から推定するようにすれば、上記各領域の信号を確実に抽出することができる。
また、上記周波数スペクトル、または、上記時系列波形から、少なくとも２つの周波数帯域の振動レベルを算出するとともに、上記算出された複数の振動レベルを用いて振動レベル演算値を求め、この振動レベル演算値から路面状態を推定するようにすれば、路面状態を更に精度よく推定することができる。
【００２１】
また、上記タイヤ振動の踏込み前領域中の、パターンピッチ周波数を含む周波数帯域もしくは、その下限周波数がパターンピッチ周波数よりも高い周波数帯域であって、車速の増減に対応して増減する１つあるいは複数の特定周波数帯域の振動レベルを算出し、上記振動レベルまたは上記複数の振動レベルから演算される振動レベル演算値に基づいて、路面とタイヤ間の介在物の有無を判定するようにすれば、路面上に水や雪など介在物があるかどうかを容易にかつ確実に推定することができる。【００２２】
また、上記蹴出し前領域の振動レベルに加えて、蹴出し後領域のタイヤ振動の時系列波形を検出して周波数解析し、得られた周波数スペクトルから、０．５〜４ｋＨｚ内から選択される周波数帯域における振動レベルを算出するとともに、この算出された振動レベルと、上記蹴出し前領域のタイヤ振動の時系列波形を周波数解析して得られる周波数スペクトルから算出される２〜１０ｋＨｚ内から選択される周波数帯域における振動レベルとを用いて振動レベルの演算値を算出し、この算出された振動レベルの演算値に基づいて路面状態を推定するようにしても、路面状態を精度よく推定することができる。
なお、上記蹴出し前領域の振動レベルと蹴出し後領域の振動レベルとを、それぞれ、タイヤ振動の時系列波形を所定周波数帯域のバンドパスフィルタを通して得られた時系列波形から算出して振動レベルの演算値を求めても、同様の効果を得ることができる。【００２３】
また、上記振動レベルまたは振動レベルの演算値が所定の閾値を超えたときに路面が滑りやすいと判定するようにすれば、車両の走行安全性を向上させるための情報を容易に得ることができる。
また、上記推定された路面状態の情報を用いて、車両の走行状態を制御するようにすれば、車両の走行安全性を著しく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の最良の形態１に係わる路面状態推定システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図２】加速度センサの装着位置の一例を示す図である。
【図３】タイヤ振動波形における踏込み前領域、接地面領域、蹴出し後領域を示す図である。
【図４】踏込み前領域、接地面領域、及び、蹴出し後領域における４〜５ｋＨｚ帯域での温度依存性を比較した図である。
【図５】路面状態推定用タイヤを装着した車両を、ＤＲＹアスファルト路面及びＩＣＥ路面において一定速度で走行させた際の振動波形を示す図である。
【図６】本最良の形態２に係わる路面状態推定システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図７】本発明の路面状態推定用タイヤを搭載した車両を、ＤＲＹアスファルト路面からＩＣＥ路面に一定速度で進入させたときの、振動レベル比の時間変化を示す図である。
【図８】本発明の路面状態推定用タイヤを搭載した車両を、ＷＥＴ直進路にて走行させて測定したタイヤ周方向振動波形を示す図である。
【図９】ＷＥＴ直進路走行時のタイヤ周方向振動波形の周波数スペクトルとＤＲＹアスファルト路面走行時のタイヤ周方向振動波形の周波数スペクトルとを比較した示す図である。
【図１０】ピッチ周波数帯域の振動レベルと速度の比と車速との関係を示す図である。
【図１１】水深が浅いＷＥＴ直進路を走行した時のタイヤ周方向振動波形の周波数スペクトルとＤＲＹアスファルト路面を走行した時のタイヤ周方向振動波形の周波数スペクトルとを比較した図である（速度３０ｋｍ／ｈ）。
【図１２】水深が浅いＷＥＴ直進路を走行した時のタイヤ周方向振動波形の周波数スペクトルとＤＲＹアスファルト路面を走行した時のタイヤ周方向振動波形の周波数スペクトルとを比較した図である（速度９０ｋｍ／ｈ）。
【図１３】本最良の形態４に係わる路面状態推定システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図１４】タイヤ振動波形における踏込み前領域、接地面領域、蹴出し後領域を示す図である。
【図１５】蹴出し前領域のＦＦＴ波形を示す図である。
【図１６】蹴出し後領域ののＦＦＴ波形を示す図である。
【図１７】車両をＤＲＹアスファルト路面からＩＣＥ路面に一定速度で進入させたときの、振動レベル演算値の変化を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０，４０，６０  路面状態推定用タイヤ、１０ａ  タイヤトレッド、
１０ｂ  インナーライナー部、１１  加速度センサ、
１２，１２Ａ，１２Ｂ  信号処理装置、１３  振動波形検出手段、
１４  振動レベル分布演算手段、１５  信号抽出手段、１６  バンドパスフィルタ、
１７  振動レベル算出手段、１８  振動レベル比演算手段、１９  送信手段、
２０  車輪速検出手段、２１  回転センサ、３０，５０，７０  路面状態推定装置、
３１  受信手段、３２，５２，７２  記憶手段、３２Ｍ，５２Ｍ，７２Ｍ  マップ、
３３，５３，７３  路面状態推定手段、４１  パターンピッチ記憶手段、
４２  ピッチ周波数算出手段、４３  周波数分析手段、
４４  ピッチ周波数レベル算出手段、４５  振動ＩＮＤＥＸ値演算手段、
６５  信号抽出手段、６６  周波数分析手段、６７  振動レベル算出手段、
６８  振動レベル演算値算出手段。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
最良の形態１．
図１は、本最良の形態１に係わる路面状態推定システムの構成を示す機能ブロック図で、同図において、１０は当該タイヤに入力する振動を検出する振動検出手段である加速度センサ１１と、上記加速度センサ１１の出力を信号処理してタイヤ振動の振動レベル、あるいは振動レベルの演算値を算出して車体側に送信する信号処理装置１２とを備えた路面状態推定用タイヤ、２０は回転センサ２1を備え、車輪の回転速度を検出する車輪速検出手段、３０は車体側に設けられた、上記路面状態推定用タイヤ１０から送信される振動レベル、あるいは振動レベルの演算値から走行中の路面状態を推定する路面状態推定装置である。
本例では、上記加速度センサ１１として、２００００Ｈｚまでの振動加速度が検出可能なセンサを用いるとともに、上記加速度センサ１１と信号処理装置１２とを、図２に示すように、タイヤトレッド１０ａのインナーライナー部１０ｂのタイヤ気室側のほぼ中央部に配置して、当該タイヤに入力する振動を検出するようにしている。なお、本例では、上記加速度センサ１１の検出方向をタイヤ周方向になるように配置して、路面から入力するタイヤ周方向振動を検出する。【００２７】
上記路面状態推定用タイヤ１０に設けられた信号処理装置１２は、詳細には、加速度センサ１１の出力レベル（振動レベル）を時系列に配列した振動波形を求める振動波形検出手段１３と、上記回転センサ２１からの出力パルスを用いて、上記振動波形をタイヤの所定の位置に対応する振動波形に変換してタイヤトレッド１０ａに入力する振動レベルの分布を求める振動レベル分布演算手段１４と、タイヤ接地面近傍に現れる上記タイヤ振動のピーク位置から、当該タイヤ１０の正確な蹴出し位置を特定するとともに、図３に示すように、上記振動レベル分布のデータを、踏込み前領域、接地面領域、蹴出し後領域の３つの領域のデータに分割し、上記各領域のうち、踏込み前領域及び接地面領域（以下、これら２つの領域、もしくは、２つの領域にまたがる領域を蹴出し前領域という）における振動レベルのデータをそれぞれ抽出する信号抽出手段１５と、この抽出された各振動レベルのデータから低周波帯域（例えば、１〜２ｋＨｚ帯）の振動成分と高周波帯域（例えば、３〜５ｋＨｚ帯）での振動成分を抽出するためのバンドパスフィルタ１６、このバンドパスフィルタ１６を通過した上記蹴出し前領域における低周波振動レベルのパワー値と高周波振動レベルのパワー値とを算出する振動レベル算出手段１７と、上記算出された蹴出し前領域における低周波振動レベルのパワー値に対する高周波振動レベルのパワー値との比である振動レベル比Ｒをそれぞれ算出する振動レベル比演算手段１８と、送信手段１９とを備え、上記加速度センサ１１の出力を信号処理して得られた振動レベル演算値（ここでは、振動レベル比Ｒ）のデータを上記路面状態推定装置３０に送信する。
また、上記路面状態推定装置３０は、上記タイヤ１０から送信される振動レベル演算値のデータを受信する受信手段３１と、予め求めておいた路面状態とタイヤ振動の振動レベル比Ｒととの関係を示すマップ３２Ｍを記憶する記憶手段３２と、上記受信された振動レベル比Ｒのデータと上記マップ３２Ｍとに基づいて車両の走行している路面の状態を推定する路面状態推定手段３３とを備え、上記路面状態推定用タイヤ１０から送信された振動レベル演算値に基づいて路面状態を推定する。【００２８】
ところで、上記振動レベルは温度依存性を有する。図４は、踏込み前領域、接地面領域及び、蹴出し後領域の各領域における４〜５ｋＨｚ帯域での温度依存性を比較したものである。ここで、縦軸は、３０℃における振動レベルに対する０℃における振動レベルの比である振動レベルの温度変化の度合を、温度変化の度合が最も大きな蹴出し後領域での値を１０として規格化した値で、振動レベルの温度変化の度合は、踏込み前領域、接地面領域、蹴出し後領域でそれぞれ異なっており、蹴出し領域では温度依存性が踏込み前領域や接地面領域に対して極めて大きいことが分かる。そこで、本例では、温度外乱に対するロバスト性を向上させるため、路面状態を推定するために用いる振動レベルとして、踏込み前領域と接地面領域の振動レベルのみを用いるようにしている。
なお、上記蹴出し後領域の振動レベルのうち、比較的低い周波数帯域(０．５ｋＨｚ〜４ｋＨｚ)での振動レベルは温度変化の度合が低いので、路面状態を推定するために用いる振動レベルとして、上記蹴出し前領域の振動レベルと上記蹴出し後領域の振動レベルのうちの比較的低い周波数帯域での振動レベルを用いることも可能である。【００２９】
次に、本最良の形態１に係る路面状態の推定方法について説明する。
まず、加速度センサ１１にて走行中のタイヤのタイヤ周方向の振動検出し、その出力を振動波形検出手段１３に送って、時系列に配列したタイヤ周方向の振動波形を求め、この振動波形を振動レベル分布演算手段１４において処理し、上記時系列に配列した振動波形の時間軸に踏込み位置及び蹴出し位置を対応させる。
本例では、信号抽出手段１５において、上記振動波形から当該タイヤ１０の実際の蹴出し位置を特定し、上記特定された蹴出し位置を基準として踏込み位置を特定するとともに、図３に示すように、振動レベル分布のデータを、踏込み前領域、接地面領域、蹴出し後領域の３つの領域のデータに分割する。
図５（ａ）は、本発明による路面状態推定用タイヤ１０を装着した車両をＤＲＹアスファルト路面（μ≒１）において一定速度で走行させた際の時系列に配列した振動波形に踏込み位置及び蹴出し位置を対応させたもので、図５（ｂ）は、ＩＣＥ路面（μ≒０．１）の振動波形にタイヤトレッド位置を対応させたものである。上記振動波形からあきらかなように、蹴出し位置では、ＤＲＹアスファルト路面においてもＩＣＥ路面においても、タイヤ振動のピークが大きく、かつ、路面状態が異なっていてもピーク位置が特定しやすいので、振動波形から蹴出し位置を特定するようにすれば、回転センサ２１からの出力パルスのデータから踏込み位置及び蹴出し位置を特定する場合に比べて、上記３つの領域を精度よく特定することができる。
なお、上記蹴出し位置に代えて、振動波形から当該タイヤ１０の実際の踏込み位置を特定し、この特定された踏込み位置を基準として蹴出し位置を特定するようにしてもよいが、ＳＮＯＷ路面やＷＥＴ路面等では、後述するように、踏込み前領域に振動のピークがあるので、本例のように、先に蹴出し位置を特定して、この蹴出し位置から踏込み位置を特定する方が好ましい。【００３０】
信号抽出手段１５では、上記各領域のうち、踏込み前領域及び接地面領域の振動レベルのデータをそれぞれ抽出した後、この抽出された各領域の振動レベルのデータをそれぞれバンドパスフィルタ１６に通すことで、踏込み前領域と接地面領域における低周波帯域（例えば、１〜２ｋＨｚ帯）の振動成分と高周波帯域（例えば、３〜５ｋＨｚ帯）での振動成分をそれぞれ抽出する。
振動レベル算出手段１７では、上記各領域における低周波振動レベルのパワー値と高周波振動レベルのパワー値とを算出し、振動レベル演算値算出手段１８にて、上記算出された各領域における低周波振動レベルのパワー値に対する高周波振動レベルのパワー値との比である振動レベル比Ｒをそれぞれ算出する。上記算出された振動レベル比Ｒのデータは、送信手段１９から上記路面状態推定装置３０に送信される。
路面状態推定装置３０では、上記振動レベル比のデータを受信手段３１で受信し、路面状態推定手段３３にて、上記振動レベル比Ｒと記憶手段３２に記憶された振動レベル比Ｒと路面の状態との関係を示すマップ３２Ｍとに基づいて車両の走行している路面の状態を推定する。【００３１】
一般に、路面摩擦係数μが高いときには、接地面領域では、タイヤは路面に拘束されるため振動は殆ど発生しないが、路面μが低くなると、タイヤと路面間の拘束力が小さくなるので、踏込み前領域及び接地面領域においても滑りによる振動が生じる。また、上記タイヤ振動のうち、低周波成分は路面でタイヤが平面に変形させられるとき、あるいは、タイヤと路面の衝突に起因しており、路面粗さ、速度に依存するが、高周波成分はタイヤと路面の滑りに起因するので、上記振動レベル比Ｒは、路面状態、もしくは、路面摩擦係数μの値によって異なる。
本発明においては、上記のように、低周波帯域を１〜２ｋＨｚ帯とし高周波帯域を３〜５ｋＨｚ帯として上記振動レベル比Ｒを算出した。この振動レベル比Ｒは、高μ路面であるＤＲＹアスファルト路面（μ≒１）では小さく、低μ路面であるＩＣＥ路面（μ≒０．１）では大きい。したがって、様々な路面を走行したときの振動レベル比Ｒと路面状態（例えば、高μ路，中μ路，低μ路）との関係を予め求めたマップ３２Ｍを作成し、これを記憶手段３２に記憶させておけば、上記マップ３２Ｍと上記演算された振動レベル比Ｒとを比較することにより、車両の走行している路面の状態を精度良く推定することができる。
なお、上記マップ３２Ｍに代えて、振動レベル比Ｒと路面摩擦係数μとの関係を示すマップを準備すれば、路面摩擦係数μについてもを精度良く推定することができる。
また、本例では、路面状態を推定するための振動レベルとして、温度による影響の少ない、踏込み前領域と接地面領域の振動レベルのみを用いるようにしているので、温度外乱に対するロバスト性を向上させることができる。【００３２】
このように、本最良の形態１によれば、タイヤに入力する振動を検出する加速度センサ１１と、上記加速度センサ１１の出力を信号処理して車体側に送信する信号処理装置１２とを備えた路面状態推定用タイヤ１０にて、走行中のタイヤのタイヤ周方向振動を検出し、上記振動波形から当該タイヤ１０の正確な蹴出し位置を特定するとともに、上記振動波形のデータを、踏込み前領域、接地面領域、蹴出し後領域の３つの領域のデータに分割し、上記各領域のうち、踏込み前領域と接地面領域とにおける振動レベルのデータをそれぞれ抽出した後、この抽出された各領域の振動レベルのデータから、踏込み前領域と接地面領域における低周波帯域の振動成分と高周波帯域での振動成分を抽出し、そのパワー値の比である振動レベル比Ｒをそれぞれ算出して車体側の路面状態推定装置３０に送信し、車体側にて、上記受信した振動レベル比Ｒのデータと記憶手段３２に記憶されたタイヤ振動の振動レベル比と路面の状態との関係を示すマップ３２Ｍとに基づいて車両の走行している路面の状態を推定するようにしたので、温度や速度の変化があった場合でも路面状態を精度良く推定することができる。【００３３】
なお、上記最良の形態１では、加速度センサ１１により、タイヤトレッド２１の幅中心部のタイヤ周方向振動を検出するようにしたが、加速度センサ１１の振動検出方向をタイヤ幅方向とし、上記中心近傍とは逆の変形をするトレッド端部の振動についても検出し、タイヤ幅方向の振動を検出するようにしてもよい。
また、上記加速度センサ１１は、タイヤ幅方向中心に配設してもよいが、低μ路における滑りによるタイヤ変形を考慮すると、タイヤ幅方向中心から幅方向に所定距離だけ離隔して位置に配設する方が振動レベル比Ｒが大きくなるので有利である。
また、ＩＣＥ路面では振動レベルのデータのばらつきが大きいので、複数個の加速度センサ１１をタイヤ周上に配置し、路面状態を推定するためのタイヤ振動の振動レベル、あるいは、振動レベル演算値として上記複数のセンサで得られた平均値を用いることが好ましい。これにより、路面状態の判定精度を更に向上させることができる。
また、上記例では、低周波帯域を１〜２ｋＨｚ帯とし高周波帯域を３〜５ｋＨｚ帯としたが、これに限るものではなく、タイヤ種や車速等により、適宜設定すればよい。なお、その場合でも、路面状態による振動レベル比の差を大きくとるためには、高周波帯域としては、その下限値が２０００Ｈｚ以上の周波数帯域とすることが好ましい。【００３４】
また、上記例では、バンドパスフィルタ１６により低周波帯域での振動成分と高周波帯域での振動成分を抽出した後、上記各領域における低周波振動レベルのパワー値と高周波振動レベルのパワー値とを算出するようにしたが、上記バンドパスフィルタ１６に代えて、各振動レベルのデータを周波数分析してその周波数スペクトルを求める周波数分析手段を設け、上記求められた各領域の周波数スペクトルから低周波帯域での振動レベルのパワー値と高周波帯域での振動レベルのパワー値を算出するようにしてもよい。
また、上記例では、予め求めたタイヤ振動の振動レベル比Ｒと路面の状態との関係を示すマップ３２Ｍを用いて路面状態を推定したが、上記マップ３２Ｍに代えて、振動レベル比Ｒに対する閾値Ｋを設けて、振動レベル比Ｒが上記閾値Ｋ以下であれば高μ路面であり、上記閾値Ｋを超えた場合には低μ路面であると判定するようにしてもよい。あるいは、複数の閾値Ｋ１，Ｋ２を設けて、Ｒ≦Ｋ１なら高μ路面、Ｋ１＜Ｒ≦Ｋ２なら中μ路面、Ｋ２＜Ｒなら低μ路面と判定するようにしてもよい。【００３５】
なお、上記タイヤ振動の振動レベル比Ｒと路面の状態との関係を示すマップ３２はタイヤ種により異なるので、タイヤ種が多いと記憶手段３２の容量を大きくしなければならない。そこで、路面状態推定用タイヤ１０に当該タイヤのタイヤ種のマップを記憶する記憶手段を設けるとともに、タイヤ側に上記マップの情報を読み取る手段を設けるようにすれば、記憶手段３２には、上記読み取った当該タイヤのタイヤ種のマップのみを記憶させておけばよいので、記憶手段３２の容量を小さくすることができるだけでなく、マップの検索作業が省けるので、演算速度を高めることができる。【００３６】
最良の形態２．
上記最良の形態１では、振動レベル比Ｒから路面状態を推定したが、ＷＥＴ路面や積雪路などのように、路面上に水や雪などの介在物がある場合には、タイヤが路面よりも先に水膜と衝突するため、接地長から考えて踏込み部のピークのあるべき位置よりも前で振動レベルが増加する。この振動の主となる周波数は当該タイヤのトレッドのパターンピッチにより変化するので、上記パターンピッチ周波数を含む帯域の振動レベルを、路面上に上記のような介在物があるかどうかのメジャーとして用いることができる。
そこで、当該タイヤのトレッドパターンのデータと車輪速データとから上記パターンピッチ周波数を算出し、このパターンピッチ周波数を含む帯域の振動レベルを、路面上に上記のような介在物があるかどうかのメジャーとして用れば、路面状態を推定することができる。
図６は本最良の形態２に係る路面状態推定システムの構成を示すブロック図である。本例の路面推定用タイヤ４０は、加速度センサ１１と、最良の形態１の信号処理装置１２に、当該タイヤのパターンピッチを記憶するパターンピッチ記憶手段４１と、上記パターンピッチのデータと車輪速検出手段２０で検出した車輪速とのデータから、現在の車速におけるパターンピッチ周波数を算出するパターンピッチ周波数算出手段４２とを設けるとともに、バンドパスフィルタ１６，振動レベル算出手段１７，振動レベル比演算手段１８に代えて、上記信号抽出手段１５で抽出された踏込み前領域と接地面領域とにおける振動レベルのデータを周波数分析してその周波数スペクトルを求める周波数分析手段４３と、上記求められた周波数スペクトルから上記パターンピッチ周波数を含む所定の周波数範囲の振動レベルを抽出して振動レベルのパワー値を算出するピッチ周波数レベル算出手段４４と、上記算出されたピッチ周波数帯域の振動レベルのパワー値と上記車輪速検出手段２０で検出した車輪速との比であるピッチ振動ＩＮＤＥＸ値を演算する振動ＩＮＤＥＸ値演算手段４５とを設けた信号処理装置１２Ａと、送信手段１９とを備えたもので、上記演算されたピッチ振動ＩＮＤＥＸ値と車速のデータと送信手段１９から車体側に送信する。
一方、路面状態推定装置５０を、受信手段３１と、予め求めた車速毎のピッチ振動ＩＮＤＥＸ値と路面の状態との関係を示すマップ５２Ｍを記憶する記憶手段５２と、上記マップ５２Ｍを用いて、上記受信されたピッチ振動ＩＮＤＥＸ値と車速とから車両の走行している路面に路面上に水や雪などの介在物があるかどうかを判定する路面状態判定手段５２とから構成することにより、路面上に水や雪などの介在物があるかどうかを判定する。
なお、上記周波数分析手段４３とパワー値算出手段４４に代えて、上記算出されたパターンピッチ周波数を含む帯域の振動レベルを抽出するバンドパスフィルタと、このバンドパスフィルタを通過した信号の振動レベルを算出するのパワー値を算出する手段を設けた構成としてもよい。
【実施例１】
【００３７】
本発明の路面状態推定用タイヤを搭載した車両を、ＤＲＹアスファルト路面（μ≒１）からＩＣＥ路面（μ≒０．１）に一定速度で進入させて、振動レベル比の時間変化を測定した。その結果を図７に示す。同図の横軸は時間、縦軸は、踏込み前領域、接地面領域、または、踏込み前領域と接地面領域にまたがる領域における高周波波帯域における振動レベルのパワー値を、低周波振動レベルのパワー値で規格化した値（振動レベル比Ｒ）で、ＩＣＥ路面に入ったと同時に上記振動レベル比Ｒが増大していることが分かる。これは、接地面領域において低μ化による滑りの増大を捉えたことによるものであり、適当な閾値を設けることにより、路面の滑りやすさを判定することができることが確認された。
【実施例２】
【００３８】
本発明の路面状態推定用タイヤを搭載した車両を、ＷＥＴ直進路（水深１０ｍｍ）を７０ｋｍ／ｈｒ走行させて測定したタイヤ周方向振動波形を図８に示す。ＷＥＴ路においては、タイヤが路面よりも水膜と衝突するため、接地長から考えて踏込み部のピークのあるべき位置よりも前で振動レベルが増加することが予想されるが、上記振動波形から、実際にも踏込み点よりも前で振動レベルが増加していることがわかる。
図９は上記振動波形のＦＦＴ周波数スペクトルとＤＲＹアスファルト路面を走行させて測定したタイヤ周方向振動波形のＦＦＴ周波数スペクトルとを比較した示す図で、同図から明らかなように、計測に用いたタイヤの当該速度のタイヤパターンピッチ周波数である１０１３Ｈｚ近傍の振動レベルが上昇していることが分かる。この周波数は、車速により変化するので、車速を変化させて上記タイヤパターンピッチ周波数を含む周波数帯域の振動レベルを計測した結果、図１０に示すように、ピッチ周波数帯域の振動レベルと速度の比をとり、これを振動ＩＮＤＥＸ値とすると、ＷＥＴ路を走行した場合の振動ＩＮＤＥＸ値は、ＤＲＹアスファルト路面を走行した場合の振動ＩＮＤＥＸ値よりも常に大きくなることがわかる。したがって、車速に応じた適切な判定ラインを設ければ、路面上に水や雪等の介在物があるかどうかを判定することができることが確認された。【００３９】
最良の形態３．
上記最良の形態２では、路面上に水や雪のような介在物があるかどうかのメジャーとして、パターンピッチ周波数を含む帯域の振動レベルを用いたが、水深が浅い場合などは、ＷＥＴ路面での振動レベルとＤＲＹアスファルト路面での振動レベルの差が小さくなり、判定結果に誤りが生じやすくなる。この場合には、上記パターンピッチ周波数に代えて、その下限周波数が上記パターンピッチ周波数よりも高い周波数帯域であって、上記パターンピッチ周波数と同様に、車速の増減に対応して増減する周波数を含む周波数帯域の振動レベルをメジャーとして用いるようにすれば、路面上の介在物の有無を確実に判定することができる。
図１１は、本発明の路面状態推定用タイヤを搭載した車両を、水深が２ｍｍと浅いＷＥＴ直進路とＤＲＹアスファルト路面をそれぞれ３０ｋｍ／ｈで走行させて測定したタイヤ周方向振動から、踏み込み前領域のタイヤ振動を抽出してＦＦＴ解析した結果を示す周波数スペクトルで、図１２は車速が９０ｋｍ／ｈのときの周波数スペクトルである。
このタイヤでは、車速が３０ｋｍ／ｈの場合、パターンピッチ周波数は１ｋＨｚよりもやや下側にあるが、水深が深い場合とは異なり、同図の太い実線で示したＤＲＹアスファルト路面での振動レベルと細い実線で示したＷＥＴ路面での振動レベルの差は小さい。これに対して、上記パターンピッチ周波数よりも高い２〜８ＫＨｚの周波数帯域ではＷＥＴ路面での振動レベルが上昇し、ＤＲＹアスファルト路面での振動レベルよりも大きくなっている。
また、車速が９０ｋｍ／ｈの場合、上記パターンピッチ周波数は高周波側にずれて、３ｋＨｚ近傍となるが、この３ｋＨｚを含む周波数帯域ではＤＲＹアスファルト路面での振動レベルとＷＥＴ路面での振動レベルの差は小さい。これに対して、上記パターンピッチ周波数よりも高い周波数領域、具体的には、４〜１０ｋＨｚの周波数帯域ではＷＥＴ路面での振動レベルがＤＲＹアスファルト路面での振動レベルよりも大きくなっていることがわかる。【００４０】
したがって、車速が３０ｋｍ／ｈの場合、４ｋＨｚあるいは６ｋＨｚなどのように、車速により増減するパターンピッチ周波数よりも高い周波数領域（ここでは、２〜８ＫＨｚ）の中から選択される特定周波数の振動レベルを算出し、この算出された振動レベルが所定の閾値を超えたときに、路面とタイヤとの間に介在物があると判定するようにすれば、水深が浅い場合でも、上記介在物の有無を確実に判定することができる。
また、上記パターンピッチ周波数よりも高い周波数領域の中から、３〜６ｋＨｚなどのような、特定周波数帯域の複数の振動レベルを算出し、上記複数の振動レベルから演算される振動レベル演算値が所定の閾値を超えたときに、路面とタイヤとの間に介在物があると判定するようにしてもよい。
また、車速が９０ｋｍ／ｈの場合、５ｋＨｚあるいは８ｋＨｚなどの特定周波数の振動レベル、もしくは、５〜８ｋＨｚなどのような特定周波数帯域の複数の振動レベルを算出すればよい。
このように、路面とタイヤとの間に介在物があるどうかを判定するための特定周波数あるいは複数の特定周波数帯域を車速に応じて変更するとともに、介在物の有無を判定するための閾値についても車速やタイヤ種に応じて変更することが好ましい。【００４１】
最良の形態４.
上記最良の形態１，２，３では、タイヤ振動の時系列波形のうち、蹴出し前領域の振動のデータを用いて路面状態や路面とタイヤ間の介在物の有無を推定したが、上述したように、蹴出し後領域の振動レベルのうち、比較的低い周波数帯域での振動レベルは温度変化の度合が低いので、上記蹴出し前領域の振動レベルと上記蹴出し後領域の振動レベルのうちの比較的低い周波数帯域での振動レベルとを用いて路面状態を推定するようにしても、路面状態を精度よく推定することができるとともに、温度外乱に対するロバスト性を向上させることができる。
図１３は、本最良の形態４に係わる路面状態推定システムの構成を示す機能ブロック図で、上記最良の形態１と同一のものについては、同一符号を用いている。図１３において、６０は当該タイヤに入力する振動を検出する振動検出手段である加速度センサ１１と、上記加速度センサ１１の出力を信号処理してタイヤ振動の振動レベルの演算値を算出する信号処理装置１２Ｂと、上記算出された振動レベルの演算値のデータを車体側に送信する送信手段１９とを備えた路面状態推定用タイヤ、２０は回転センサ２１を備え、車輪の回転速度を検出する車輪速検出手段である。また、７０は上記送信手段１９から送信される振動レベル演算値のデータを受信する受信手段３１と、予め求めておいた路面状態と上記振動レベルの演算値との関係を示すマップ７２Ｍを記憶する記憶手段７２と、上記受信された振動レベルの演算値のデータと上記マップ７２Ｍとに基づいて車両の走行している路面の状態を推定する路面状態推定手段７３とを備え、上記路面状態推定用タイヤ６０から送信された振動レベル演算値に基づいて路面状態を推定する路面状態推定装置で、この路面状態推定装置７０は車体側に設けられる。【００４２】
上記信号処理装置１２Ｂは、詳細には、上記加速度センサ１１の出力である走行中の路面状態推定用タイヤ（以下、タイヤという）６０に入力する振動を時系列に配列した振動波形を求める振動波形検出手段１３と、上記回転センサ２１からの出力パルスを用いて、上記振動波形をタイヤの所定の位置に対応する振動波形に変換して振動レベルの分布を求める振動レベル分布演算手段１４と、タイヤ接地面近傍に現れる上記タイヤ振動のピーク位置から、当該タイヤ６０の正確な蹴出し位置を特定するとともに、上記振動レベル分布のデータを、蹴出し前領域と蹴出し後領域との２つの領域のデータに分割し、上記各領域における振動レベルのデータをそれぞれ抽出する信号抽出手段６５と、この抽出された各振動レベルの時系列波形を周波数分析するＦＦＴアナライザーなどの周波数分析手段６６と、この周波数分析手段６６で得られた上記各領域の周波数スペクトルの所定周波数帯域における振動レベルを算出する振動レベル算出手段６７と、上記算出された各領域における振動レベルを用いて振動レベルの演算値を算出する振動レベル演算値算出手段６８と、上記算出された振動レベルの演算値のデータを車体側に送信するための送信手段１９とを備えている。
なお、本例で用いる加速度センサ１１、及び、上記加速度センサ１１と信号処理装置１２Ｂの配設位置は、最良の形態１の図２と同様である。また、本例においても、上記加速度センサ１１の検出方向をタイヤ周方向になるように配置して、路面から入力するタイヤ周方向振動を検出するようにしている。【００４３】
次に、本最良の形態４に係る路面状態の推定方法について説明する。
はじめに、加速度センサ１１にて走行中のタイヤ６０のタイヤ周方向振動を検出し、その出力を振動波形検出手段１３に送り、図５（ａ），（ｂ）に示すような、時系列に配列したタイヤ周方向の振動波形を求めた後、この振動波形を振動レベル分布演算手段１４にて処理し、上記時系列に配列した振動波形の時間軸に踏込み位置及び蹴出し位置を対応させるまでは、上記実施の形態１と同じである。
本例では、図１４に示すように、上記時系列に配列した振動波形である振動レベル分布のデータを、踏込み前領域または接地面領域または踏込み前領域と接地面領域とにまたがる領域（蹴出し前領域）と、蹴出し後領域とに分割する。なお、本例においても、先に蹴出し位置を特定して、この蹴出し位置から踏込み位置を特定する。【００４４】
次に、信号抽出手段６５において、上記分割された蹴出し前領域の時系列波形と蹴出し後領域の時系列波形をそれぞれ抽出した後、この抽出された各領域の時系列波形のデータをそれぞれ周波数分析手段６６に送って周波数解析を行い、蹴出し前領域の周波数スペクトルと蹴出し後領域の周波数スペクトルとを求める。
図１５は、図５（ａ）に示したＤＲＹアスファルト路面におけるタイヤ周方向振動と図５（ｂ）に示したＩＣＥ路面におけるタイヤ周方向振動の蹴出し前領域における周波数スペクトル（ＦＦＴ波形）同士を比較したもので、蹴出し前領域では、全体に、ＤＲＹアスファルト路面での振動レベルがＩＣＥ路面での振動レベルよりも低くなっており、２〜１０ｋＨｚ、特に、８〜１０ｋＨｚの周波数帯域においては、ＤＲＹアスファルト路面での振動レベルとＩＣＥ路面での振動レベルとの差が大きくなっている。
また、図１６は、図５（ａ）に示したＤＲＹアスファルト路面におけるタイヤ周方向振動と図５（ｂ）に示したＩＣＥ路面におけるタイヤ周方向振動の蹴出し後領域における周波数スペクトル（ＦＦＴ波形）同士を比較したもので、蹴出し後領域では、上記の蹴出し前領域とは逆に、全体に、ＩＣＥ路面での振動レベルがＤＲＹアスファルト路面での振動レベルよりも低くなっており、０．５ｋＨｚ〜４ｋＨｚ、特に、１〜３ｋＨｚの周波数帯域においては、ＤＲＹアスファルト路面での振動レベルとＩＣＥ路面での振動レベルの差が大きくなっている。
そこで、上記蹴出し前領域の周波数スペクトルから、８〜１０ｋＨｚの周波数帯域での振動レベル（蹴出し前振動レベル）を算出するとともに、上記蹴出し後領域の周波数スペクトルから、１〜３ｋＨｚの周波数帯域での振動レベル（蹴出し後振動レベル）をそれぞれ算出し、上記蹴出し後振動レベルに対する蹴出し前振動レベルの比を求めてこれを振動レベル演算値Ｓとする。上記のように、ＤＲＹアスファルト路面での蹴出し後振動レベルはＩＣＥ路面での蹴出し後振動レベルよりも高く、逆に、ＤＲＹアスファルト路面での蹴出し前振動レベルはＩＣＥ路面での蹴出し前振動レベルよりも低いので、上記振動レベルの演算値Ｓを用いて路面状態を推定するようにすれば、路面状態を精度よく推定することができる。【００４５】
本例では、振動レベル算出手段６７により、上記蹴出し前振動レベルと蹴出し後振動レベルをそれぞれ算出して、振動レベル演算値算出手段６８に送る。振動レベル演算値算出手段６８では、上記蹴出し後振動レベルに対する蹴出し前振動レベルの比を求めてこれを振動レベル演算値Ｓとし、この振動レベル演算値Ｓを送信手段１９を介して、車体側に設けられた路面状態推定装置７０に送信する。
路面状態推定装置７０では、上記振動レベル演算値のデータを受信手段３１で受信し、路面状態推定手段７３にて、上記振動レベル演算値Ｓと記憶手段７２に記憶された、予め求めておいた路面状態とタイヤ振動の振動レベルの演算値Ｓとの関係を示すマップ７２Ｍとに基づいて車両の走行している路面の状態を推定する。
これにより、車両の走行している路面の状態を精度よく推定することができるとともに、上記蹴出し前領域の８〜１０ｋＨｚの周波数帯域での振動レベルと、上記蹴出し後領域の１〜３ｋＨｚの周波数帯域での振動レベルとは、ともに、温度による影響が少ないので、温度外乱に対するロバスト性についても向上させることができる。
なお、上記マップ７２Ｍに代えて、振動レベル演算値Ｓと路面摩擦係数μとの関係を示すマップを準備すれば、路面摩擦係数μを精度良く推定することができる。【００４６】
このように、本最良の形態４によれば、タイヤ６０に加速度センサ１１とこの加速度センサ１１の出力を信号処理して車体側に送信する信号処理装置１２Ｂとを装着して、走行中のタイヤ６０のタイヤ周方向振動を検出し、上記振動波形から当該タイヤ６０の正確な蹴出し位置を特定した後、上記振動の時系列波形を蹴出し前領域と蹴出し後領域とに分割してそれぞれ周波数分析し、得られた蹴出し前領域の周波数スペクトルの８〜１０ｋＨｚにおける振動レベルと、蹴出し後領域の周波数スペクトルの１〜３ｋＨｚにおける振動レベルを算出して、上記算出された蹴出し前振動レベルと蹴出し後振動レベルとから振動レベル演算値Ｓを求め、これを車体側の路面状態推定装置７０に送信し、車体側にて、上記受信した振動レベル演算値Ｓと記憶手段７２に記憶された振動レベル演算値Ｓと路面の状態との関係を示すマップ７２Ｍとに基づいて車両の走行している路面の状態を推定するようにしたので、路面状態を精度良く推定することができる。
また、本例では、路面状態を推定するための振動レベルとして、温度による影響の少ない、蹴出し後領域の１〜３ｋＨｚでの振動レベルと蹴出し前領域の８〜１０ｋＨｚでの振動レベルとを用いるようにしているので、温度外乱に対するロバスト性を向上させることができる。【００４７】
なお、上記最良の形態４では、蹴出し後領域の１〜３ｋＨｚでの振動レベル（蹴出し後振動レベル）と蹴出し前領域の８〜１０ｋＨｚでの振動レベル（蹴出し前振動レベル）との比である振動レベルの演算値Ｓを用いて路面状態を推定したが、図１３及び図１４に示したように、上記蹴出し前振動レベルと上記蹴出し後振動レベルとは、いずれもＤＲＹアスファルト路面での振動レベルとＩＣＥ路面での振動レベルの差が大きいので、蹴出し前振動レベルと路面状態との関係、あるいは、蹴出し後振動レベルと路面状態との関係を予め求めたマップを作成しておけば、上記蹴出し前振動レベルのデータまたは上記蹴出し後振動レベルのデータのみからでも路面状態を推定することができる。
また、上記例では、加速度センサ１１により、タイヤトレッド１０ａの幅中心部のタイヤ周方向振動を検出するようにしたが、加速度センサ１１の振動検出方向をタイヤ幅方向とし、上記中心近傍とは逆の変形をするトレッド端部の振動についても検出し、タイヤ幅方向の振動を検出するようにしてもよい。
また、ＩＣＥ路面では振動レベルのデータのばらつきが大きいので、複数個の加速度センサ１１をタイヤ周上に配置し、路面状態を推定するための振動レベル演算値として上記複数のセンサで得られた平均値を用いることが好ましい。これにより、路面状態の判定精度を更に向上させることができる。
また、上記例では、蹴出し後領域の周波帯域を１〜３ｋＨｚとし蹴出し前領域の周波帯域を８〜１０ｋＨｚとしたが、これに限るものではなく、タイヤ種や速度等により、適宜設定すればよい。
なお、蹴出し後領域の周波帯域としては、０．５〜４ｋＨｚの周波数帯域内から選択された周波帯域であればよく、蹴出し前領域の周波帯域としては、２〜１０ｋＨｚの周波数帯域内からされた周波帯域であればよい。【００４８】
また、上記例では、周波数分析手段６６により、各領域振動の時系列波形を周波数分析してその周波数スペクトルを求め、上記各周波数スペクトルから蹴出し後領域の１〜３ｋＨｚの振動レベル（蹴出し後振動レベル）と蹴出し前領域の８〜１０ｋＨｚの振動レベル（蹴出し前振動レベル）とを算出したが、上記周波数分析手段６６に代えて、バンドパスフィルタを用いて、蹴出し後領域の１〜３ｋＨｚの時系列波形と蹴出し前領域の８〜１０ｋＨｚの時系列波形をそれぞれ抽出して、蹴出し前振動レベルと蹴出し後振動レベルとを算出するようにしてもよい。
また、上記例では、予め求めたタイヤ振動の振動レベル演算値Ｓと路面の状態との関係を示すマップ７２Ｍを用いて路面状態を推定したが、上記マップ７２Ｍに代えて、振動レベル演算値Ｓに対する閾値Ｋを設けて、上記振動レベル演算値が上記閾値Ｋ以下であれば高μ路面であり、上記閾値Ｋを超えた場合には低μ路面であると判定するようにしてもよい。あるいは、複数の閾値Ｋ１，Ｋ２を設けて、Ｓ≦Ｋ１なら高μ路面、Ｋ１＜Ｓ≦Ｋ２なら中μ路面、Ｋ２＜Ｓなら低μ路面と判定するようにしてもよい。このとき、上記閾値Ｋを、タイヤ種や車速等により、適宜変更するようにすれば、路面状態の推定精度を更に向上させることができる。【００４９】
上記最良の形態１〜４では、当該車両の走行している路面の状態を推定したが、路面状態推定装置３０，５０，７０に、上記推定された路面状態の情報を他の車両に無線伝送する手段を設けるようにすれば、同じ道路を走行する後続車両に前方の路面状態を伝達することができる。このとき、後続の車両に、上記無線伝送された路面状態の情報を受信する手段と、自車より前方の車両から送信された路面状態の情報から前方の路面状態を把握する手段とを設けるようにすれば、後続の車両は、前方の路面状態を容易に把握することができる。
また、上記車両に、上記路面状態推定用タイヤ１０，車輪速検出手段２０，路面状態推定装置３０，７０に加えて、先行車との車間距離を推定する手段を設けるとともに、上記前方の路面状態を把握する手段からの路面情報と、上記車間距離推定手段からの車間距離情報と、上記車輪速検出手段からの車輪速情報とに基づいて車両の走行状態を制御する走行状態制御手段とを設けるようにすれば、走行中の路面状態の情報に加えて、前方の路面状態の情報や、先行車との車間距離の情報に基づいて車両の走行状態を制御することができるので、走行の安全性を大幅に高めることができる。
【実施例３】
【００５０】
本発明の路面状態推定用タイヤを搭載した車両を、ＤＲＹアスファルト路面（μ≒１）からＩＣＥ路面（μ≒０．１）に一定速度で進入させて、振動レベル演算値の時間変化を測定した。その結果を図１７に示す。同図の横軸は時間、縦軸は、上述した、蹴出し前振動レベルと蹴出し後振動レベルとの比である振動レベル演算値である。同図の判定ラインは、予め求めておいたＩＣＥ路面で振動レベル演算値のボトム値とＤＲＹアスファルト路面のトップ値との中間の値で、振動レベル演算値が上記判定ラインよりも上ならば低μ路と判定し、下なら高μ路と判定する。
同図から明らかなように、車両がＩＣＥ路面に入ったと同時に上記振動レベル演算値が増大し、車両が高μ路から低μ路に進入したことが分かる。このように、適当な閾値を設けることにより、路面の滑りやすさを判定することができることが確認された。
【産業上の利用の可能性】
【００５１】
以上説明したように、本発明によれば、定常走行中であっても、温度や速度に対してロバストにタイヤ挙動から路面状態を推定することができるので、上記推定された路面状態の情報を用いて、ＡＢＳやＶＳＣ等の車両制御の精度を格段に向上させることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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】
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【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】
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