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JP2005035523A - 車両駆動制御システム及びそのセンサユニット - Google Patents

車両駆動制御システム及びそのセンサユニット Download PDF

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JP2005035523A JP2004057370A JP2004057370A JP2005035523A JP 2005035523 A JP2005035523 A JP 2005035523A JP 2004057370 A JP2004057370 A JP 2004057370A JP 2004057370 A JP2004057370 A JP 2004057370A JP 2005035523 A JP2005035523 A JP 2005035523A
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Abstract

【課題】 車体の前後左右に生ずる加速度を高精度で容易に検出して車両の安定性制御を行う車両駆動制御システム及びそのセンサユニットを提供する。
【解決手段】 車体の前後左右４隅に設けたセンサユニット100によってＸ，Ｙ，Ｚ方向に発生する加速度を検出し、電磁波によって検出結果のディジタル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、このディジタル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、得られた加速度値に基づいて、サブスロットルアクチュエータ412やブレーキ駆動用アクチュエータ640の駆動を補正制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両走行時の車体の安定性制御を行う車両駆動制御システム及びそのセンサユニットに関するものである。
従来、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
また、タイヤの回転数を検出方法としては、図３８及び図３９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Ａ１とピックアップセンサＡ２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Ａ１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Ａ２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Ａ２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。
特開平05-338528号公報 特開2001-018775号公報 特開2001-182578号公報 特開2002-137721号公報 特開2002-160616号公報 特開昭52-109981号公報
しかしながら、上記特許文献１に開示される技術では、制動制御の操作フィーリングの改良がなされているが、タイヤと路面との間の摩擦力が変化した場合、例えばブレーキトルクがタイヤと路面との間の摩擦力を超えてスリップが発生した場合などを想定した閾値の設定が難しい。
また、上記特許文献２乃至５に開示される技術では、走行時における車両自体の加速度を検出し、これに基づいて車両の制動制御（ブレーキ制御）を行うという、上記特許文献１に開示される技術よりもさらに高度な制御が行われている。しかし、同じ車両であっても、タイヤと路面との間の摩擦力は車両に装着されているタイヤの種類やその空気圧によっても異なり、さらに４ＷＤ車などタイヤ毎に個別に駆動制御する車両もあるため、走行時における車両自体の加速度を考慮した制御でも高精度な制御を行えないこともある。
本発明の目的は上記の問題点に鑑み、車体の上下前後左右に生ずる加速度を高精度で容易に検出して車両の安定性制御を行う車両駆動制御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。
本発明は上記の目的を達成するために、車両の運転操作状態の検出結果に応じてエンジンスロットルやステアリング及びブレーキの各駆動用アクチュエータを駆動して、車両走行時の安定性制御を行う制御手段を備えた車両駆動制御システムにおいて、車体の前後左右のそれぞれに設けられ、車体の前後方向にかかる第１加速度と、車体の左右方向にかかる第２加速度と、車体の上下方向にかかる第３加速度とを検出し、該検出結果をディジタル値に変換して、該ディジタル値を含むディジタル情報を送信する複数のセンサユニットと、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、各センサユニット毎の前記第１乃至第３加速度の検出結果を取得するモニタ装置とを備え、前記制御手段は、前記モニタ装置によって取得された第１乃至第３加速度の検出結果に基づいて、前記各駆動用アクチュエータのうちの所定の駆動用アクチュエータの駆動を補正制御する手段を有する車両駆動制御システムを提案する。
本発明の車両駆動制御システムによれば、前記センサユニットが前記車両の前後左右のそれぞれの所定位置に設けられ、前記センサユニットにより、車両走行に伴って車体の前後方向に発生する第１加速度と、車体の左右方向に発生する第２加速度と、車体の上下方向に発生する第３加速度とが検出され、該検出結果がディジタル値に変換されて、該ディジタル値を含むディジタル情報が送信される。
さらに、前記モニタ装置によって、前記各センサユニットから送信されたディジタル情報が受信されて、前記各センサユニット毎に前記第１乃至第３加速度の検出結果が取得され、前記モニタ装置によって取得された前記第１加速度と第２加速度及び第３回速度の検出結果に基づいて、前記駆動手段により前記各駆動用アクチュエータのうちの所定の駆動用アクチュエータの駆動が補正制御される。
ここで、車両の増速及び減速よって前記第１加速度が生ずる向き及びその大きさが変化する。また、車体のステアリング操作に伴ってセンサユニットにかかる前記第２加速度が生ずる向き及び大きさが変化する。さらに、車両走行時における車体の上下方向の振動や部分的な加重或いは浮遊によってセンサユニットにかかる前記第３加速度が生ずる向き及び大きさが変化する。従って、前記第１乃至第３加速度の検出結果から車体の状態を推測することが可能であり、これら第１乃至第３加速度の検出結果を用いて所定の駆動用アクチュエータの駆動を補正制御することができる。
また、本発明は上記構成の車両駆動制御システムにおいて、前記各センサユニットは、車輪を除く車体の前後左右のそれぞれに設けられている車両駆動制御システムを提案する。
本発明の車両駆動制御システムによれば、前記各センサユニットが、車輪を除く車体の前後左右のそれぞれに設けられているので、ホイール及びタイヤ本体等からなるタイヤを自由に交換可能である。
また、本発明は上記構成の車両駆動制御システムにおいて、前記各センサユニットは、車軸を支持するアームに設けられている車両駆動制御システムを提案する。
本発明の車両駆動制御システムによれば、前記アームに生ずる３方向の加速度が前記センサユニットによって検出される。
また、本発明は上記構成の車両駆動制御システムにおいて、前記各センサユニットは、車体側に設けられ車輪を固定して該車輪を回転させる複数の回転体のそれぞれに設けられている車両駆動制御システムを提案する。
本発明の車両駆動制御システムによれば、前記各センサユニットが、車輪ではなく車輪を装着するために車体側に備わる回転体に設けられているので、ホイール及びタイヤ本体等からなるタイヤを自由に交換可能である。
また、本発明は上記構成の車両駆動制御システムにおいて、前記各センサユニットは、車軸と共に回転するブレーキディスクに設けられている車両駆動制御システムを提案する。
本発明の車両駆動制御システムによれば、前記ブレーキディスクに生ずる３方向の加速度が前記センサユニットによって検出される。
また、本発明は上記構成の車両駆動制御システムにおいて、前記車体の中央部に設けられ、車体の前後方向にかかる第１加速度と、車体の左右方向にかかる第２加速度と、車体の上下方向にかかる第３加速度とを検出し、該検出結果をディジタル値に変換して、該ディジタル値を含むディジタル情報を送信する中央センサユニットを備え、前記モニタ装置は、前記中央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、前記中央センサユニットの前記第１乃至第３加速度の検出結果を取得する手段を有し、前記制御手段は、前記モニタ装置によって取得された前記中央センサユニット及び前記各センサユニットの第１乃至第３加速度の検出結果に基づいて、前記所定の駆動用アクチュエータの駆動を補正制御する手段を有する車両駆動制御システムを提案する。
本発明の車両駆動制御システムによれば、車体の中央部に設けられた中央センサユニットによって検出された第１乃至第３加速度と前記車体の前後左右に設けられたセンサユニットによって検出された第１乃至第３加速度に基づいて前記所定の駆動用アクチュエータの駆動が補正制御される。
また、本発明は上記構成の車両駆動制御システムにおいて、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車両駆動制御システムを提案する。
本発明の車両駆動制御システムによれば、センサユニットへ向けてモニタ装置から第１周波数の電磁波が輻射されると、この第１周波数の電磁波を受波したセンサユニットは、受波した第１周波数の電磁波のエネルギーを電気エネルギーに変換する。さらに、センサユニットは前記電気エネルギーによって動作して、各加速度を検出し、該検出結果をディジタル値に変換して、該ディジタル値を含む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。
センサユニットから送信された第２周波数の電磁波は、モニタ装置によって受波され、この受波した第２周波数の電磁波から前記各加速度の検出結果のディジタル値が抽出される。従って、センサユニットに電源を設ける必要がない。
また、本発明は上記構成の車両駆動制御システムにおいて、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車両駆動制御システムを提案する。
本発明の車両駆動制御システムによれば、前記第１周波数と前記第２周波数として同一周波数が用いられ、時分割で送受信が行われる。
また、本発明は上記構成の車両駆動制御システムにおいて、前記センサユニットは、ケーブルを用いて供給された電気エネルギーによって動作し、前記ディジタル情報を前記ケーブルを用いて送信する手段を備え、前記モニタ装置は、送信された前記ディジタル情報を前記ケーブルを用いて受信する手段を備えている車両駆動制御システムを提案する。
本発明の車両駆動制御システムによれば、センサユニットはケーブルを用いて供給された電気エネルギーによって動作して、各加速度を検出し、該検出結果をディジタル値に変換して、該ディジタル値を含むディジタル情報を前記ケーブルを用いて送信する。
モニタ装置は前記各加速度の検出結果のディジタル値を前記ケーブルを用いて受信する。従って、センサユニットに電源を設ける必要がない。
また、本発明は上記構成の車両駆動制御システムにおいて、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センサユニットを識別する手段を有している車両駆動制御システムを提案する。
本発明の車両駆動制御システムによれば、各センサユニットの記憶手段に格納されているセンサユニットに固有の識別情報が前記検出結果と共にセンサユニットから送信されるので、モニタ装置はセンサユニットから受信した識別情報によって何れのセンサユニットから送信されたディジタル情報であるかを判定することができる。これにより、１つのモニタ装置によって複数のセンサユニットのそれぞれから送信されたディジタル情報を判別可能になる。
また、本発明は上記構成の車両駆動制御システムにおいて、前記センサユニットは、互いに直交する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車両駆動制御しステムシステムを提案する。
本発明の車両駆動制御システムによれば、前記センサユニットは、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、該半導体加速度センサによって互いに直交する方向の前記加速度を検出する。
また、本発明は上記構成の車両駆動制御システムにおいて、前記各センサユニットは、車体の前後左右の４隅のそれぞれに設けられている車両駆動制御システムを提案する。
本発明の車両駆動制御システムによれば、車体の４隅に生ずる３方向の加速度が前記センサユニットによって検出される。
また、本発明は上記の目的を達成するために、車体の前後左右のそれぞれ或いは車体の中央部に設けられ、車両走行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、車体の前後方向にかかる第１加速度と、車体の左右方向にかかる第２加速度と、車体の上下方向にかかる第３加速度とを検出する手段と、前記第１乃至第３加速度の検出結果をディジタル値に変換する手段と、前記ディジタル値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。
本発明のセンサユニットによれば、車両走行に伴って車体の前後方向に発生する第１加速度と、車体の左右方向に発生する第２加速度と、車体の上下方向に発生する第３加速度とが検出され、該検出結果がディジタル値に変換されて、該ディジタル値を含むディジタル情報が送信される。
ここで、車両の増速及び減速よって前記第１加速度が生ずる向き及びその大きさが変化する。また、車体のステアリング操作に伴ってセンサユニットにかかる左右方向の加速度の向き及び大きさが変化する。さらに、車両走行時における車体の上下方向の振動や部分的な加重或いは浮遊によってセンサユニットにかかる上下方向の加速度の向き及び大きさが変化する。従って、各センサユニットの前記第１乃至第３加速度の検出結果から車体の状態を推測することが可能であり、これら第１乃至第３加速度の検出結果を用いて、車両のエンジンスロットルやステアリング及びブレーキ等の各駆動用アクチュエータの駆動を補正制御することができる。
また、本発明は上記構成のセンサユニットにおいて、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センサユニットを提案する。
本発明のセンサユニットによれば、センサユニットへ向けて外部から第１周波数の電磁波が輻射されると、この第１周波数の電磁波を受波したセンサユニットは、受波した第１周波数の電磁波のエネルギーを電気エネルギーに変換する。さらに、センサユニットは前記電気エネルギーによって動作して、各加速度を検出し、該検出結果をディジタル値に変換して、該ディジタル値を含む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。
センサユニットから送信された第２周波数の電磁波を外部装置によって受波し、この受波した第２周波数の電磁波から前記各加速度の検出結果のディジタル値を抽出することができるので、センサユニットに電源を設ける必要がない。
また、本発明は上記構成のセンサユニットにおいて、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センサユニットを提案する。
本発明のセンサユニットによれば、前記第１周波数と前記第２周波数として同一周波数が用いられ、時分割で送受信が行われる。
また、本発明は上記構成のセンサユニットにおいて、ケーブルを用いて供給された電気エネルギーによって動作し、前記ディジタル情報を前記ケーブルを用いて送信する手段を備えているセンサユニットを提案する。
本発明のセンサユニットによれば、センサユニットへ向けて外部からケーブルを用いて供給された電気エネルギーによって動作して、各加速度を検出し、該検出結果をディジタル値に変換して、該ディジタル値を含むディジタル情報を前記ケーブルを用いて送信する。
外部装置は、前記各加速度の検出結果のディジタル値を前記ケーブルを用いて受信することができるので、センサユニットに電源を設ける必要がない。
また、本発明は上記構成のセンサユニットにおいて、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センサユニットを提案する。
本発明のセンサユニットによれば、各センサユニットの記憶手段に格納されているセンサユニットに固有の識別情報が前記検出結果と共にセンサユニットから送信されるので、外部装置はセンサユニットから受信した識別情報によって何れのセンサユニットから送信されたディジタル情報であるかを判定することができる。これにより、１つの外部装置によって複数のセンサユニットのそれぞれから送信されたディジタル情報を判別可能になる。
また、本発明は上記構成のセンサユニットにおいて、互いに直交する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センサユニットを提案する。
本発明のセンサユニットによれば、前記センサユニットは、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、該半導体加速度センサによって互いに直交する方向の前記加速度を検出する。
本発明の車両駆動制御システムによれば、車体の前後左右のそれぞれに設けられたセンサユニットによって、互いに直交する３方向の加速度を高精度で検出し、該検出した加速度に基づいて所定のアクチュエータを駆動を補正制御しているので、車両走行時において適切な制御を行うことが可能になり、走行時の安定性を高めることができる。また、上記加速度からタイヤの歪み量や車体の横滑り、車輪の空転、タイヤのグリップ等を推定できるので、これらを車両の制動制御に用いることにより、さらに高精度な制御を行うことができる。さらに、センサユニットが検出した３方向の加速度の情報を有線で送信することで、より簡単な構成・動作で同様の効果が得られる。
本発明のセンサユニットによれば、車体の前後左右の所定位置に設けるだけで、前記前後左右のそれぞれに生じる加速度を高精度で容易に検出することができる。また、センサユニットを車体側に備わるそれぞれの回転体に設けることで、前記回転体のそれぞれに生じる加速度を高精度で容易に検出することができる。
本発明の前記目的、構成、特徴及び作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態の車両駆動制御システムを説明する。
図１は本発明の第１実施形態における車両への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実施形態における車両への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実施形態における車両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。
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はモニタユニットである。本実施形態では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を除く車体側のタイヤ２の近傍に配置している。
詳しくは、図３に示すように車体側の部材であり、タイヤ２の動きに合わせて互いに直行するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に動くようにロワーアーム５のタイヤ側にセンサユニット100を固定している。尚、本実施形態では、車両１の前後方向にＸ軸を設定し、車両１の左右方向にＹ軸を設定し、車両１の上下方向にＺ軸を設定している。
図３において、２はタイヤ、３は車軸、４はハブキャリア、５はロワーアーム、６は懸架装置である。
懸架装置６は、アッパーマウント部６１と、スプリングアッパーシート６２、コイルばね６３、ゴム部材６４、油圧式のダンパ６５、ダンパ連結部材６６とから構成されている。尚、本実施形態では、上記スプリングアッパーシート６２と、コイルばね６３、ゴム部材６４、油圧式のダンパ６５によって懸架装置本体が構成される。
車体に対するダンパ６５の角度の変化を吸収するためのアッパーマウント部６１の上面は車体（図示せず）に連結され、アッパーマウント部６１の底面にスプリングアッパーシート６２が装着されている。また、スプリングアッパーシート６２と円柱状のダンパ６５に設けられた円環受け皿型のガイド６６との間にコイルばね６３が装着されている。また、コイルばね６３の内側には略円筒形状のゴム部材６４が設けられている。
ダンパ６５の下端はダンパ連結部材６６に固定され、ダンパ連結部材６６はハブキャリア４に接続され、ハブキャリア４によって車軸３が支持されている。さらに、ハブキャリア４はロワーアーム５を介して車体（図示せず）に連結されている。
図４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。
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回転数センサ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。
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。
また、制動時には、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。
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回転数センサ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。
センサユニット100は、前述したようにロワーアーム５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車両１の前後左右４隅におけるＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の加速度を検出し、該検出した加速度をディジタル値に変換する。さらに、検出結果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送信する。このディジタル情報には、上記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。
尚、各ロワーアーム５に設けられるセンサユニット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。また、本実施形態ではロワーアーム５にセンサユニット100を固定しているが、車両１の４隅のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の加速度を検出できる位置であるならばロワーアーム５以外の場所に固定しても良い。その際は、コイルバネ６３の動きによる加速度の影響を避けるため、コイルバネ６３より下方でありタイヤ２と一続きの剛体とみなせる範囲内に固定することが望ましい。
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。
アンテナ110は、モニター装置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。
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。
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。
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。
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ー装置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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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隅のそれぞれに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。また、Ｚ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。
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。
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。
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。
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。
モニタ装置200の電気系回路は、図１６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。
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。
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。
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、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。
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、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。演算部240は、このディジタル信号に基づいて上記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。この後、制御部230は、上記と同様の処理を繰り返す。
尚、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０．３０ｍｓにそれぞれ設定している。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。
スタビリティ制御ユニット700には、モニタ装置200から得られる上記Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の加速度とタイヤ２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、スタビリティ制御ユニット700は、加速度の検知結果と歪み特性情報とに基づいて、各タイヤ２の歪み量を推定し、この推定したタイヤ２の歪み量に基づいてサブスロットルアクチュエータ412を駆動すると共に圧力制御弁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。
従って、前述した車両駆動制御システムによれば、車両が走行している際に、車両の４隅のそれぞれに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、さらに、Ｚ軸方向の加速度からタイヤ２のグリップや浮き上がりを推定することが可能であるので、車両走行時に生ずるタイヤ２の歪み量や車体の横滑り状態、タイヤ２の空転状態、等を推定することができ、これらに基づいて安定して走行できるように前述した各アクチュエータを制御することができる。
また、センサユニット100をタイヤ２ではなく車体に装着しているので、種類のことなるタイヤ２に交換し、タイヤ２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２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。
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。
また、本実施形態では、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や車体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。
尚、本発明の目的の為には車両１の４隅のそれぞれに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最も好ましいが、各センサユニット100の一部或いは全てを車両の４隅以外の場所に設けても、センサユニットの数が４つ以上は言うまでもなく４つ未満であっても、各アクチュエータを制御することは可能である。
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
図１７は本発明の第２実施形態における車両へのセンサユニットの配置を示す外観図、図１８は本発明の第２実施形態における車両へのセンサユニットの配置を示す平面図、図１９は本発明の第２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２０は本発明の第２実施形態におけるモニタ装置とセンサユニットとの通信を説明する図である。
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２実施形態と第１実施形態との相違点は、第２実施形態では車両１の中央部にもセンサユニット100Aを設け、スタビリティ制御ユニット700はセンサユニット100Aによって検出した加速度も考慮して各アクチュエータを制御するようにしたことである。
センサユニット100Aは、第１実施形態のセンサユニット100と同様の構成を有するものであり、図１８に示すように車両１の中心点ＦＰよりも距離Ｌ１だけ後方に配置されている。この様に、中心点ＦＰからずらした位置にセンサユニット100Aを設けることにより、車両１の中心位置の変化を高精度で検出することができる。尚、距離Ｌ１は車種によって適宜設定することが好ましい。
上記構成によれば１つのモニタ装置200によって車両の中央部に配置されたセンサユニット100Aによって検出された加速度も考慮して、スタビリティ制御ユニット700により各アクチュエータが駆動制御されるので、さらに高精度な制御を行うことができ、車両走行時の安定性をさらに高めることができる。
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
図２１は本発明の第３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２２は本発明の第３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２３は本発明の第３実施形態におけるモニタ装置とセンサユニットとの通信を説明する図である。
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３実施形態と第１実施形態との相違点は、第３実施形態ではモニタ装置200Bと各センサユニット100Bとをケーブルによって接続し、電気エネルギーの供給及び検知結果を含むディジタル情報の送信を、ケーブルを用いて行うようにしたことである。
センサユニット100Bは、アンテナに誘起した高周波電流からではなくモニタ装置200Bからケーブルを介して送られる電気エネルギーによって動作するためアンテナ、整流回路が不要となる。また、アンテナから輻射する電磁波ではなくケーブルを介してディジタル情報を送信するため発信部が不要となると共に、ＣＰＵ141が生成したディジタル情報をそのまま送信するためＤ／Ａ変換回路も不要となる。
さらに、モニタ装置200Bは電磁波によって電気エネルギーを供給していた輻射部が不要となり、ケーブル介して各センサユニット100Bと接続する。尚、本実施形態ではモニタ装置200Bから各センサユニット100Bに電気エネルギーを送っていいるが、モニタ装置200Bに限定されずケーブルを介して接続される他の装置であってもよい。
この様に、電気エネルギーの供給及びディジタル情報の送信をケーブルを用いて行うことによって、より簡単な構成・動作で第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
次に、本発明の第４実施形態を説明する。
図２４は本発明の第４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２５は本発明の第４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２６は本発明の第４実施形態におけるセンサユニットが検出するＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の加速度に関して説明する図、図２７は本発明の第４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。
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実施形態では車輪を装着するために車体側に備わる回転体に各センサユニット100Cを設け、スタビリティ制御ユニット700はセンサユニット100Cによって検出した加速度によって各アクチュエータを制御するようにしたことである。
センサユニット100Cは、第１実施形態のセンサユニット100と同様の構成を有するものであり、タイヤ２と共に回転するブレーキディスク530の所定位置に固定されている。
尚、本実施形態ではセンサユニット100Cをブレーキディスク530に固定したが、これに限定されることはなく、回転体であれば車軸３やローター（図示せず）等に固定してもよい。例えば図２５に示すように、リム306に固定しても良い。図において、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、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。
ここで、センサユニット100Cは、図２６に示すようにタイヤ２の回転方向にＸ軸が対応し、回転軸方向にＹ軸が対応し、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、タイヤ２が回転して車両が走行している際に、タイヤ２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。
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ができるので、センサユニット100Cにおいて単位時間あたりの車輪の回転数を算出してディジタル情報に含めて送信することにより、回転数センサが不要となる。
次に上記構成よりなるシステムの動作を図２８乃至図３７を参照して説明する。図２８乃至図３０はＺ軸方向の加速度の実測結果、図３１乃至図３３はＸ軸方向の加速度の実測結果、図３４及び図３５はＹ軸方向の加速度の実測結果、図３６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３７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。
図２８乃至図３０において、図２８は時速２．５ｋｍでの走行時のＺ軸方向の加速度の実測値、図２９は時速２０ｋｍでの走行時のＺ軸方向の加速度の実測値、図３０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。
図３１乃至図３３において、図３１は時速２．５ｋｍでの走行時のＸ軸方向の加速度の実測値、図３２は時速２０ｋｍでの走行時のＸ軸方向の加速度の実測値、図３３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。
図３４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３５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。
また、図３６及び図３７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。
従って上記構成によれば、車輪等の回転によって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２の歪み量や車体の横滑り状態、タイヤの空転状態、等を推定することができ、第１実施形態と同様、これらに基づいて安定して走行できるように前述した各アクチュエータを制御することができる。
また、センサユニット100Cを車輪ではなく車輪を装着するために車体側に備わる回転体に装着しているので、車両に装着されているタイヤ２の種類が異なり、タイヤ２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２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。
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。
また、上記各実施形態では４輪車両の車両駆動制御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。
また、スタビリティ制御ユニット700が駆動制御するアクチュエータとして電動パワーステアリングのアクチュエータや電動サスペンションのアクチュエータの駆動制御を行うようにしても良い。
また、車両の走行速度をセンサによって検出し、この検出結果をスタビリティ制御ユニット700に取り込み、走行速度をも考慮して各アクチュエータを制御するようにしても良い。
尚、本発明の構成は前述の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。
本発明の第１実施形態における車両へのセンサユニットの配置を示す外観図 本発明の第１実施形態における車両へのセンサユニットの配置を示す平面図 本発明の第１実施形態における車両へのセンサユニットの設置場所を説明する図 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 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 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６におけるＢ−Ｂ線矢視方向断面図 図６におけるＣ−Ｃ線矢視方向断面図 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 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 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 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 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 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 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 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 本発明の第２実施形態における車両へのセンサユニットの配置を示す外観図 本発明の第２実施形態における車両へのセンサユニットの配置を示す平面図 本発明の第２実施形態における車両駆動制御システムを示す構成図 本発明の第２実施形態におけるモニタ装置とセンサユニットとの通信を説明する図 本発明の第３実施形態における車両駆動制御システムを示す構成図 本発明の第３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 本発明の第３実施形態におけるモニタ装置とセンサユニットとの通信を説明する図 本発明の第４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 本発明の第４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 本発明の第４実施形態におけるセンサユニットが検出するＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の加速度に関して説明する図 本発明の第４実施形態における車両駆動制御システムを示す構成図 本発明の第４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 本発明の第４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 本発明の第４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 本発明の第４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 本発明の第４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 本発明の第４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 本発明の第４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 本発明の第４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 本発明の第４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 本発明の第４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 従来例における車輪の回転数検出機構を説明する図 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
１…車両、２…タイヤ、３…車軸、４…ハブキャリア、５…ロワーアーム、６…懸架装置、61…アッパーマウント部、62…スプリングアッパーシート、63…コイルばね、64…ゴム部材、65…油圧式のダンパ、66…ダンパ連結部材、100,100A,100B,100C…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、200,200B…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…操作部、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…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、530…ブレーキディスク、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）。

Claims (18)

  1. 車両の運転操作状態の検出結果に応じてエンジンスロットルやステアリング及びブレーキの各駆動用アクチュエータを駆動して、車両走行時の安定性制御を行う制御手段を備えた車両駆動制御システムにおいて、
    車体の前後左右のそれぞれに設けられ、車体の前後方向にかかる第１加速度と、車体の左右方向にかかる第２加速度と、車体の上下方向にかかる第３加速度とを検出し、該検出結果をディジタル値に変換して、該ディジタル値を含むディジタル情報を送信する複数のセンサユニットと、
    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、各センサユニット毎の前記第１乃至第３加速度の検出結果を取得するモニタ装置とを備え、
    前記制御手段は、前記モニタ装置によって取得された第１乃至第３加速度の検出結果に基づいて、前記各駆動用アクチュエータのうちの所定の駆動用アクチュエータの駆動を補正制御する手段を有する
    ことを特徴とする車両駆動制御システム。
  2. 前記各センサユニットは、車輪を除く車体の前後左右のそれぞれに設けられている
    ことを特徴とする請求項１に記載の車両駆動制御システム。
  3. 前記各センサユニットは、車軸を支持するアームに設けられている
    ことを特徴とする請求項２に記載の車両駆動制御システム。
  4. 前記各センサユニットは、
    車体側に設けられ車輪を固定して該車輪を回転させる複数の回転体のそれぞれに設けられている
    ことを特徴とする請求項１に記載の車両駆動制御システム。
  5. 前記各センサユニットは、車軸と共に回転するブレーキディスクに設けられている
    ことを特徴とする請求項４に記載の車両駆動制御システム。
  6. 前記車体の中央部に設けられ、車体の前後方向にかかる第１加速度と、車体の左右方向にかかる第２加速度と、車体の上下方向にかかる第３加速度とを検出し、該検出結果をディジタル値に変換して、該ディジタル値を含むディジタル情報を送信する中央センサユニットを備え、
    前記モニタ装置は、前記中央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、前記中央センサユニットの前記第１乃至第３加速度の検出結果を取得する手段を有し、
    前記制御手段は、前記モニタ装置によって取得された前記中央センサユニット及び前記各センサユニットの第１乃至第３加速度の検出結果に基づいて、前記所定の駆動用アクチュエータの駆動を補正制御する手段を有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の車両駆動制御システム。
  7. 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に記載の車両駆動制御システム。
  8. 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７に記載の車両駆動制御システム。
  9. 前記センサユニットは、
    ケーブルを用いて供給された電気エネルギーによって動作し、前記ディジタル情報を前記ケーブルを用いて送信する手段を備え、
    前記モニタ装置は、送信された前記ディジタル情報を前記ケーブルを用いて受信する手段を備えている
    ことを特徴とする請求項１に記載の車両駆動制御システム。
  10. 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センサユニット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乃至９の何れかに記載の車両駆動制御システム。
  11. 前記センサユニットは、互いに直交する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に記載の車両駆動制御システム。
  12. 前記各センサユニットは、車体の前後左右の４隅のそれぞれに設けられている
    ことを特徴とする請求項１に記載に車両駆動制御システム。
  13. 車体の前後左右のそれぞれ或いは車体の中央部に設けられ、車両走行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、
    車体の前後方向にかかる第１加速度と、車体の左右方向にかかる第２加速度と、車体の上下方向にかかる第３加速度とを検出する手段と、
    前記第１乃至第３加速度の検出結果をディジタル値に変換する手段と、
    前記ディジタル値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。
  14. 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１３に記載のセンサユニット。
  15. 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１４に記載のセンサユニット。
  16. ケーブルを用いて供給された電気エネルギーによって動作し、前記ディジタル情報を前記ケーブルを用いて送信する手段を備えている
    ことを特徴とする請求項１３に記載のセンサユニット。
  17. 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１３乃至請求項１６の何れかに記載のセンサユニット。
  18. 互いに直交する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１３に記載のセンサユニット。
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