JP2945230B2 - 路面状態検知装置 - Google Patents

路面状態検知装置

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JP2945230B2 JP5036577A JP3657793A JP2945230B2 JP 2945230 B2 JP2945230 B2 JP 2945230B2 JP 5036577 A JP5036577 A JP 5036577A JP 3657793 A JP3657793 A JP 3657793A JP 2945230 B2 JP2945230 B2 JP 2945230B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、自動車が走行中の路
面の乾燥湿潤状態を検知する路面状態検知装置に関し、
特にタイヤ近傍から発生する超音波成分に基づいて乾燥
湿潤状態を検知することにより信頼性及び耐久性を向上
させた路面状態検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、サスペンション装置やブレー
キ装置等の種々の自動制御における信頼性及び安全性の
確保を目的として、車両の走行中に路面状態を検知する
ことが要求されている。
【０００３】従来、この種の走行路面の乾燥湿潤状態の
検知装置においては、例えば、車室内のワイパースイッ
チのポジションから検知する手法が用いられている。こ
れは、通常、自動車の走行中に雨が降ると、運転者がワ
イパースイッチを入れ、更に雨が強くなる程、ワイパー
スイッチを高速ポジションに切り換えることに着目し、
路面の乾燥湿潤状態を間接的に検知しようとするもので
ある。
【０００４】しかしながら、このようにワイパースイッ
チのポジションから路面の乾燥湿潤状態を検知しようと
する手法は、その検知を運転者（人間）の判断に委ねて
いるので、人間の持つ曖昧さ、個人差が大きく影響し、
そこから得られる情報の信頼性は非常に乏しい。又、運
転者の設定するワイパーポジションと路面の乾燥湿潤状
態とは必ずしも一致しない（例えば雨が止んだ後、路面
はまだ濡れているが運転者はワイパースイッチをＯＦＦ
にする）等の問題がある。
【０００５】そこで、タイヤの近傍に設置されたセンサ
を用いて、路面の乾燥湿潤状態を直接的に検知する装置
も従来より提案されている。これは、走行時にタイヤが
路面からはね上げる水、泥、砂などのスプラッシュ量を
衝撃圧センサや水分量センサにより検出するものであ
る。この種の路面状態検知装置は、例えば、実開昭６１
−９３３２８号公報及び実開昭６２−９７８３６号公報
に参照することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の路面状態検知装
置は以上のように、ワイパースイッチのポジションから
路面の乾燥湿潤状態を検知しようとする場合は、運転者
（人間）の判断に委ねているので、検知情報の信頼性が
非常に乏しいという問題点があった。又、タイヤからの
スプラッシュを用いる場合は、センサに対して水、泥、
砂などを直接衝突させるので、センサの汚濁が著しく、
耐久性に大きな欠陥があり実用的でないという問題点が
あった。更に、例えば特開平４−１０５０８２号公報な
どに参照されるように、路面に向けて超音波を送信して
反射超音波から路面の凹凸状態を検出する装置も提案さ
れているが、路面の湿潤状態を検出することができない
うえ、超音波送信手段が必要となるので、コストアップ
を招くという問題点があった。
【０００７】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、路面上の水膜や水滴の衝突
時に発生する超音波ノイズに注目して、特別な超音波送
信手段を用いることなく、又、人間が関与することなく
的確に路面の乾燥湿潤状態の検知すると共に、水、泥及
び砂などをセンサに直接衝突させることなく路面の乾燥
湿潤状態の検知を可能とし、信頼性及び耐久性に優れた
路面状態検知装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る路面状態検知装置は、車体に設置されてタイヤと路面
との接触面方向に指向特性を有する超音波受波手段と、
超音波受波手段から出力される受波信号の強度を検出す
る受波強度検出手段と、受波強度検出手段から出力され
る受波強度信号に基づいて路面の乾燥湿潤状態を判定す
る路面判定手段とを備え、超音波受波手段は、路面上の
水膜とタイヤとの間で発生する超音波ノイズ、又は、水
滴が路面や車体に衝突した時に発生する超音波ノイズを
受波するものである。
【０００９】又、この発明の請求項２に係る路面状態検
知装置は、請求項１において、車体の走行速度に対応し
た車輪速度を検出して車輪速度信号を生成する車輪速検
出手段と、車輪速度信号に基づいて車輪速度にほぼ比例
した比較基準値を生成する比較基準値設定手段とを設
け、路面判定手段が、受波強度信号と比較基準値との比
較演算に基づいて路面の乾燥湿潤状態を判定するもので
ある。
【００１０】又、この発明の請求項３に係る路面状態検
知装置は、車体に設置されて超音波を間欠的に路面に向
けて送波する超音波送波手段と、超音波の路面からの反
射波を受波すると共にタイヤと路面との接触面方向に指
向特性を有する超音波受波手段と、超音波受波手段から
出力される受波信号の強度を検出する受波強度検出手段
と、反射波が受波されていないときに受波強度検出手段
から出力される受波強度信号に基づいて超音波ノイズを
検出する超音波ノイズ強度検出手段と、超音波ノイズ強
度検出手段から出力される超音波ノイズ強度信号に基づ
いて路面の乾燥湿潤状態を判定する路面判定手段とを備
えたものである。
【００１１】又、この発明の請求項４に係る路面状態検
知装置は、請求項３において、車体の走行速度に対応し
た車輪速度を検出して車輪速度信号を生成する車輪速検
出手段と、車輪速度信号に基づいて車輪速度にほぼ比例
した比較基準値を生成する比較基準値設定手段とを設
け、路面判定手段が、超音波ノイズ強度信号と比較基準
値との比較演算に基づいて路面の乾燥湿潤状態を判定す
るものである。
【００１２】又、この発明の請求項５に係る路面状態検
知装置は、車体に設置されて超音波を間欠的に路面に向
けて送波する超音波送波手段と、超音波の路面からの反
射波を受波すると共にタイヤと路面との接触面方向に指
向特性を有する超音波受波手段と、超音波受波手段から
出力される受波信号の強度を検出する受波強度検出手段
と、反射波が受波されていないときに受波強度検出手段
から出力される受波強度信号に基づいて超音波ノイズを
検出する超音波ノイズ強度検出手段と、反射波が受波さ
れているときに受波強度検出手段から出力される受波強
度信号に基づいて反射波を検出する反射波強度検出手段
と、超音波ノイズ強度検出手段から出力される超音波ノ
イズ強度信号と反射波強度検出手段から出力される反射
波強度信号とに基づいて路面状態信号を生成する比較演
算回路と、路面状態信号に基づいて路面の乾燥湿潤状態
を判定する路面判定手段とを備えたものである。
【００１３】又、この発明の請求項６に係る路面状態検
知装置は、請求項５において、車体の走行速度に対応し
た車輪速度を検出して車輪速度信号を生成する車輪速検
出手段と、車輪速度信号に基づいて車輪速度にほぼ比例
した比較基準値を生成する比較基準値設定手段とを設
け、路面判定手段が、路面状態信号と比較基準値との比
較演算に基づいて路面の乾燥湿潤状態を判定するもので
ある。
【００１４】
【作用】この発明の請求項１においては、水で濡れた路
面走行時に、水膜とタイヤ間で発生する超音波ノイズ、
又は、タイヤの回転により弾き飛ばされた水滴が路面や
車体等に衝突した時に発生する超音波ノイズを超音波受
波手段により受波し、この受波信号の強度を受波強度検
出手段により検出し、この受波強度信号に基づいて、路
面判定手段により走行路面の乾燥湿潤状態の検知を行
う。
【００１５】又、この発明の請求項２においては、タイ
ヤと路面との接触面からの受波強度信号と車輪速度にほ
ぼ比例した比較基準値とを比較演算することにより、的
確に走行中の路面の乾燥湿潤状態の検知を行う。
【００１６】又、この発明の請求項３においては、路面
からの反射波を用いて、対地車速、路面突起状態及び車
高等の種々の路面状態の検出を行うと共に、路面からの
反射波を除いて検出された超音波ノイズ強度信号を用い
て、走行路面の乾燥湿潤状態の検知を行い、受波手段を
兼用することにより走行制御のための多機能センサを安
価に提供する。
【００１７】又、この発明の請求項４においては、反射
波を除いた超音波ノイズ強度信号と車輪速度にほぼ比例
した比較基準値とを比較演算することにより、的確に走
行中の路面の乾燥湿潤状態の検知を行う。
【００１８】又、この発明の請求項５においては、路面
からの反射波が乾燥湿潤状態に応じて変化することに着
目し、路面からの反射波を除いて検出された超音波ノイ
ズ強度信号との比較演算により路面状態を顕著に表わす
路面状態信号を生成し、走行路面の乾燥湿潤状態の検知
を更に的確に行う。
【００１９】又、この発明の請求項６においては、反射
波を除いた超音波ノイズ強度信号と車輪速度にほぼ比例
した比較基準値とを比較演算することにより、的確に走
行中の路面の乾燥湿潤状態の検知を行う。
【００２０】
【実施例】
実施例１．以下、この発明の実施例１を図について説明
する。図１はこの発明の実施例１を一部側面図で示すブ
ロック図、図２はこの発明の実施例１に関する受波強度
信号の実験データを示す波形図、図３は実施例１の動作
を説明するためのタイミングチャートである。
【００２１】図１において、１は自動車（図示せず）の
タイヤであり、矢印方向に回転するものとする。２は車
体に設置された超音波受波手段であり、タイヤ１の前方
又は側方の近傍に、且つタイヤ１からのスプラッシュ等
が直撃しにくい位置に設置され、タイヤ１と路面Ｒとの
接触面方向に指向特性を有する。超音波受波手段２とし
ては、例えば、圧電セラミックを用いた防水型の空中用
超音波素子等が用いられる。
【００２２】２０は超音波受波手段２から出力される受
波信号Ｖ１の強度を検出する受波強度検出手段であり、
受波信号Ｖ１を増幅する増幅回路２１と、増幅された受
波信号Ｖ２を検波する検波回路２２と、検波された受波
信号Ｖ３を平滑して受波強度信号Ｖ４として出力する平
滑回路２３とを備えている。
【００２３】３１は受波強度検出手段２０から出力され
る受波強度信号Ｖ４に基づいて路面Ｒの乾燥湿潤状態を
判定する路面判定手段即ち比較器であり、受波強度信号
Ｖ４と比較基準電圧Ｖｔとの比較演算を行う。３２は比
較器３１の比較基準値となる比較電圧Ｖｔを発生する比
較電圧設定回路であり、比較基準値設定手段を構成して
いる。
【００２４】次に、図１に示したこの発明の実施例１の
動作について説明する。いま、自動車が水で濡れた路面
Ｒを走行中の場合を想定すると、タイヤ１が路面Ｒ上の
水膜を弾くときや、タイヤ１により弾かれた水滴が路面
Ｒや車体等に衝突するときに超音波領域のノイズが生じ
る。
【００２５】このように路面Ｒの湿潤状態時に生じる超
音波ノイズは、タイヤ１と路面Ｒとの接触面に向けて車
体に取り付けた超音波受波手段２により受波信号Ｖ１と
して検出され、受波強度検出手段２０に入力される。
【００２６】受波強度検出手段２０内において、まず、
検出された受波信号Ｖ１は、増幅回路２１により８０ｄ
Ｂ〜１００ｄＢ程度増幅され、増幅された受波信号Ｖ２
は、検波回路２２によりダイオード検波され、検波され
た受波信号Ｖ３は、平滑回路２３により平滑されて、受
波信号Ｖ１の強度を示す受波強度信号Ｖ４に変換され
る。
【００２７】受波強度検出手段２０から出力された受波
強度信号Ｖ４は、比較電圧設定回路３２により予め設定
された比較電圧Ｖｔと比較され、電圧比較器３１は、受
波強度信号Ｖ４と基準電圧Ｖｔとの比較演算を行い、比
較結果を示す判定信号Ｖ１０を論理値（Ｌ，Ｈ）によっ
て出力する。
【００２８】図２に示す実験データは、超音波受波手段
２として、例えば２００ｋＨｚ帯の超音波素子を用い、
自動車の後方のタイヤ１の前方部に路面Ｒに対して約４
５°の角度でタイヤ１と路面Ｒとの接触面に向けて取り
付け、速度３０ｋｍ／ｈで走行中に計測された超音波ノ
イズの電圧波形である。ここでは、走行時に発生する超
音波ノイズとして、増幅後の受波信号Ｖ２の波形を代表
的に用いている。
【００２９】図２の(ａ)は乾燥したアスファルトの路面
Ｒを走行時の受波信号Ｖ２、(ｂ)は水で濡れたアスファ
ルトの路面Ｒを走行時の受波信号Ｖ２である。図２よ
り、乾燥した路面Ｒの走行時と湿潤状態の路面Ｒの走行
時とでは、検出される超音波ノイズ強度に明らかな違い
がみられ、湿潤状態の路面Ｒにおいては、発生する超音
波ノイズの電圧レベルが著しく増大することが分かる。
【００３０】次に、図３を参照しながら、この発明の実
施例１の動作について更に詳細に説明する。図３におい
て、(ａ)は走行中の路面Ｒの状態を示し、時刻ｔｏより
前の前半時間は乾燥したアスファルト路面であり、時刻
ｔｏより後の後半時間は水で濡れたアスファルト路面で
ある。図３の(ｂ)は図１中の各信号Ｖ２、Ｖ４及びＶ１
０の時間毎の電圧波形であり、Ｖ２は増幅後の受波信号
即ち超音波受波手段２で検出される超音波ノイズ、Ｖ４
は平滑回路２３から出力される受波強度信号即ち超音波
ノイズの強度、Ｖ１０は比較器３１から出力される判定
信号である。
【００３１】図２から明らかなように、予め比較電圧Ｖ
ｔを図のように設定しておけば、比較器３１からの判定
信号Ｖ１０は、受波強度信号Ｖ４が基準電圧Ｖｔより少
しでも小さい場合にＬレベルとなり、受波強度信号Ｖ４
が基準電圧Ｖｔ以上の場合にＨレベルとなる。即ち、時
刻ｔｏより前の乾燥した路面Ｒを走行中はＬレベル、時
刻ｔｏより後の水で濡れた路面Ｒを走行中にはＨレベル
となる。以下、この判定信号Ｖ１０を用いて、外部の制
御手段（図示せず）において、前述した種々の走行制御
の切換えが行われる。
【００３２】実施例２．尚、上記実施例１では、基準電
圧Ｖｔを予め設定された値にしたが、超音波ノイズの強
度は車体の走行速度に応じて変化するので、基準電圧Ｖ
ｔを走行速度に応じた値に設定してもよい。
【００３３】以下、この発明の実施例２（請求項２に対
応）を図について説明する。図４はこの発明の実施例２
を一部側面図で示すブロック図、図５はこの発明の実施
例２に関する走行速度とタイヤ近傍で検出される超音波
ノイズ強度との関係を実験データで示す特性図である。
【００３４】図４において、３２Ａは比較電圧設定回路
３２に対応し、１、２、２０〜２３及び３１は前述と同
様のものである。３３は車体の走行速度に対応した車輪
速度を検出する車輪速検出手段であり、車輪速度（走行
速度）に比例した周波数のパルスを車輪速度信号Ｖｒと
して出力する。３４は車輪速検出手段３４から出力され
る車輪速度信号Ｖｒのパルス周波数を電圧信号に変換す
るＦＶ変換器である。
【００３５】比較電圧設定回路３２Ａは、ＦＶ変換器３
４により電圧信号に変換された車輪速度信号Ｖｒに基づ
いて、車輪速度（走行速度）にほぼ比例した比例基準値
即ち基準電圧Ｖｔを生成する。従って、路面判定手段即
ち比較器３１は、受波強度信号Ｖ４と車輪速度に応じた
比較基準値Ｖｔとの比較演算に基づいて路面Ｒの乾燥湿
潤状態を判定するようになっている。
【００３６】図５に示す実験データは、自動車の走行速
度Ｖ（ｋｍ／ｈ）と受波強度検出手段２０から出力され
る受波強度信号Ｖ４即ち超音波ノイズ強度との関係を示
す。図５において、曲線Ｅは乾燥したアスファルトの路
面Ｒを走行中の特性、曲線Ｆは少し水で濡れたアスファ
ルトの路面Ｒを走行中の特性、曲線Ｇは水膜の張ったア
スファルトの路面Ｒを走行中の特性である。
【００３７】曲線Ｅから明らかなように、乾燥したアス
ファルト路面では走行速度Ｖｒによらず受波強度信号
（超音波ノイズ）Ｖ４はほとんど発生しない。尚、曲線
Ｅにおいて、乾燥アスファルト路面走行時に計測される
０．３Ｖ程度の超音波ノイズ強度は、電気的に混入した
ノイズによるものである。
【００３８】一方、曲線Ｆ及びＧから明らかなように、
少し水で濡れたアスファルト路面走行時及び水膜の張っ
たアスファルト路面走行時においては、走行速度Ｖｒに
ほぼ比例した受波強度信号Ｖ４（超音波ノイズ）が計測
される。上記実験データより、同程度に濡れた路面Ｒを
走行中であっても、超音波ノイズ強度即ち受波強度信号
Ｖ４は走行速度Ｖｒによって異なり、又、走行速度Ｖｒ
にほぼ比例して増大する傾向がある。
【００３９】そこで、比較電圧設定回路３２Ａは、比較
電圧Ｖｔを一定とせずに、走行速度Ｖｒに応じた可変の
電圧値とする。例えば、比較電圧設定回路３２Ａは、図
５に相当するデータマップを備えていればよい。
【００４０】このように、図４に示した実施例２によれ
ば、車輪速検出手段３３が走行速度に応じたパルス周波
数の車輪速度信号Ｖｒを生成し、ＦＶ変換器３４が車輪
速度信号Ｖｒを電圧信号に変換し、比較電圧設定回路３
２Ａが車輪速度信号Ｖｒの電圧値にほぼ比例した比較電
圧Ｖｔを生成するので、比較器３１においては、受波強
度信号Ｖ４と比較電圧Ｖｔとの比較演算に基づいて、走
行速度に依らない正確な路面Ｒの乾燥湿潤の判定が可能
となる。
【００４１】実施例３．尚、上記実施例１及び実施例２
では、路面Ｒの乾燥湿潤状態を判定するための比較演算
に比較器３１を用いたが、マイクロコンピュータを用い
てもよい。以下、この発明の実施例３を図について説明
する。図６はこの発明の実施例３を一部側面図で示すブ
ロック図であり、１、２、２０〜２３及び３３は前述と
同様のものである。
【００４２】３５は受波強度検出手段２０から出力され
る受波強度信号Ｖ４をデジタル量に変換するためのＡＤ
変換器、３６はＡＤ変換器３５を介した受波強度信号Ｖ
４と車輪速検出手段３４から出力される車輪速度信号Ｖ
ｒとの比較演算を行うマイクロコンピュータである。
【００４３】いま、図５の実験データにおいて走行速度
Ｖｒを固定してみると、路面Ｒの濡れ程度が大きくなれ
ばなるほど、超音波ノイズ強度即ち受波強度信号Ｖ４が
大きくなっていることが分かる。従って、受波強度信号
Ｖ４は路面Ｒの湿潤程度を表わす電圧値であり、この電
圧値をＡＤ変換器３５を介してマイクロコンピュータ３
６に入力し、マイクロコンピュータ３６内にて、例え
ば、超音波ノイズ強度と走行速度Ｖｒとから路面Ｒの湿
潤程度を求める換算テーブルを作成しておけばよい。
【００４４】これにより、マイクロコンピュータ３６
は、換算テーブルを用いて、受波強度信号Ｖ４と車輪速
度Ｖｒとから路面Ｒの湿潤程度を算出することができ、
更に、路面Ｒの乾燥又は湿潤の判別のみならず、路面Ｒ
の湿潤程度を判定することができる。
【００４５】実施例４．尚、上記実施例１乃至実施例３
では、車両に超音波受波手段２のみを設置したが、超音
波送波手段を設置した車両にも適用することができる。
この場合、超音波の反射波により、乾燥湿潤状態以外の
種々の路面状態が検出可能となるうえ、超音波受波手段
を兼用することができる。
【００４６】以下、この発明の実施例４（請求項３に対
応）を図について説明する。図７はこの発明の実施例４
を一部側面図で示すブロック図、図８はこの発明の実施
例４での超音波送受波手段の取り付け位置を示す側面図
及び底面図、図９はこの発明の実施例４による路面乾燥
湿潤状態検出部を一部側面図で示すブロック図、図１０
はこの発明の実施例４による路面乾湿状態検出手段の動
作を説明するためのタイミングチャートである。
【００４７】図７において、３ａ及び３ｂは超音波送波
手段と超音波受波手段を兼用とした超音波送受波手段で
あり、例えば図８のように、一方の超音波送受波手段３
ａは路面Ｒに対して４５°の角度で進行方向に対し前向
きに取り付け、他方の超音波送受波手段３ｂは路面Ｒに
対して４５°の角度で進行方向に対し後ろ向きに取り付
けられている。又、後方の超音波送受波手段３ｂの指向
角はタイヤ１と路面Ｒとの接触面を含むものとする。
【００４８】５及び６は各超音波送受波手段３ａ及び３
ｂに接続された送受切換回路、１０は後方の超音波送受
波手段３ｂからの受波信号Ｖ１に基づいて路面Ｒの乾燥
湿潤状態を検出する路面乾湿状態検出手段、５０は各送
受切換回路５及び６を介して超音波送受波手段３ａ及び
３ｂに接続されたバースト波発生手段、６０は前方の超
音波送受波手段３ｂからの受波信号に基づいて路面Ｒの
凹凸状態等を検出する路面突起状態検出手段、７０は超
音波送受波手段３ａ及び３ｂからの各受波信号に基づい
て路面Ｒに対する車速を検出する対地車速検出手段、８
０は超音波送受波手段３ａ及び３ｂからの各受波信号に
基づいて車高を検出する車高検出手段である。
【００４９】バースト波発生手段５０は、超音波送受波
手段３ａ及び３ｂと協動して、超音波を間欠的に路面Ｒ
に向けて送波するようになっている。又、超音波送波手
段となる超音波送受波手段３ａ及び３ｂは、超音波の路
面Ｒからの反射波を受波するための超音波受波手段を構
成している。
【００５０】路面突起状態検出手段６０は、受波信号の
強度情報により路面Ｒの凹凸等の大きさ検出し、対地車
速検出手段７０は、受波信号の周波数情報により車体の
移動速度（車速）を検出し、車高検出手段８０は、受波
信号の時間情報により路面Ｒまでの距離を検出するよう
になっている。又、路面乾湿状態検出手段１０は、超音
波送受波手段３ｂが路面Ｒからの反射波を受波していな
いときの受波信号Ｖ１を検出するための超音波ノイズ強
度検出手段（後述する）を備えている。
【００５１】図７に示した実施例４の場合、バースト波
発生手段５０から生成された間欠的なバースト波Ｖ０
は、送受切換回路５及び６を介して超音波送受波手段３
ａ及び３ｂに達し、超音波送受波手段３ａ及び３ｂにお
いて超音波に変換されて路面Ｒに照射される。路面Ｒか
らの反射波は、再び超音波送受波手段３ａ及び３ｂで受
波され、送受切換回路５及び６を介して、各検出手段１
０及び６０〜８０に入力される。
【００５２】路面突起状態検出手段６０は、前方の超音
波送受波手段３ａで受波される路面Ｒからの反射波強度
により、走行直前の路面Ｒの凹凸や突起状態の検出信号
を出力する。このとき、例えば、受波信号をダイオード
検波し、路面Ｒからの反射波が到達する時間内だけ積分
することにより凹凸等を検出することができる。
【００５３】又、対地車速検出手段７０は、前方及び後
方の超音波送受波手段３ａ及び３ｂで受波される各反射
波の周波数をＰＬＬ回路等を用いて検出し、それらの周
波数差即ちドップラ偏移周波数を算出し、更に温度補正
等を施して対地車速を出力する。又、車高検出手段８０
は、超音波を送波してから路面に反射し受波されるまで
時間を計測し、更に温度補正等を施して車高を検出す
る。
【００５４】路面乾湿状態検出手段１０については、こ
の発明の実施例４の特徴的な部分なので、以下、図９を
参照しながら詳細に説明する。図９において、３ｂ、
６、１０、２０〜２３、３１、３２及び５０は前述と同
様のものである。
【００５５】４０は反射波が受波されていないときに受
波強度検出手段２０から出力される受波強度信号Ｖ４に
基づいて超音波ノイズを検出する超音波ノイズ強度検出
手段であり、受波強度信号Ｖ４の最小値（反射波が得ら
れない状態）を検出する最小値検出回路４３と、最小値
検出回路４３から出力される最小値信号Ｖ５を積分して
超音波ノイズ強度信号Ｖ７を出力する積分回路４４とを
備えている。
【００５６】バースト波発生手段５０は、バースト波Ｖ
０の送波タイミングを決定するための送波タイミングゲ
ートＧ１を生成するタイミングゲート発生回路５１と、
送波タイミングゲートＧ１に応答してバースト波Ｖ０を
生成するバースト波発生回路５２とを備えている。
【００５７】超音波ノイズ強度検出手段４０内の最小値
検出回路４３は、送波タイミングゲートＧ１に同期して
リセットされ、１つの送波タイミングゲートＧ１の立ち
上がりから次の送波タイミングゲートＧ１の立ち上がり
までの受波強度信号Ｖ４の最小値を保持して出力する。
又、積分回路４４は、最小値検出回路４３からの最小値
信号Ｖ５の積分平均処理を行い、超音波ノイズ強度信号
Ｖ７を生成する。
【００５８】従って、比較器３１は、超音波ノイズ強度
信号Ｖ７と比較電圧設定回路３２によって予め設定され
た比較電圧Ｖｔとの比較演算を行い、走行中の路面Ｒの
乾燥湿潤の判定信号Ｖ１０として判別値（Ｌ，Ｈ）を出
力するようになっている。
【００５９】路面乾湿検出手段１０内の比較器３１は、
超音波ノイズ強度検出手段４０から出力される超音波ノ
イズ強度信号Ｖ７に基づいて路面Ｒの乾燥湿潤状態を判
定するための路面判定手段を構成している。又、他の検
出手段６０〜８０内の判定手段（図示せず）は、反射波
が受波されているときに受波強度検出手段（図示せず）
から出力される受波強度信号に基づいて路面Ｒの他の状
態を判定する路面判定手段を構成している。
【００６０】以下、図１０を参照しながら、この発明の
実施例４の動作について更に詳細に説明する。図１０
は、走行中の路面Ｒが乾燥路面から水で濡れた路面に移
り変わるときに、反射波強度が少し減少し、ノイズ強度
が増大する過渡期を示す。理論的には、路面反射波によ
る受波信号Ｖ２はバースト波Ｖ０から遅れて受波される
が、実際には、図示したようにバースト波Ｖ０と同期し
た受波信号Ｖ２も受波される。
【００６１】ここで、送波タイミングゲートＧ１の周期
Ｔ１間における最小値検出回路４３からの最小値信号Ｖ
５は、直前の周期Ｔ０間での受波信号Ｖ３の最小値であ
り、直後の周期Ｔ２間の最小値信号Ｖ５は、周期Ｔ１間
の受波信号Ｖ３の最小値であり、周期Ｔ２の次の周期Ｔ
３間の最小値信号Ｖ５は、周期Ｔ２間の受波信号Ｖ３の
最小値である。即ち、最小値信号Ｖ５は、１つ前の時間
帯での受波信号Ｖ３の最小値であり、つまり、反射波強
度を除くノイズ強度を表わしている。従って、最小値信
号Ｖ５を積分回路４４により積分平均を行うことによ
り、路面Ｒの乾湿状態を表わす超音波ノイズ強度信号Ｖ
７が得られる。
【００６２】このように、受波強度信号Ｖ４の最小値信
号Ｖ５に基づく超音波ノイズ強度信号Ｖ７を用いること
により、超音波送波手段を備えた車両装置においても、
反射波の影響を受けずに路面Ｒの乾燥湿潤状態を検出す
ることができる。又、超音波受波手段を他の路面判定手
段のものと兼用することができるので、コストアップす
ることもない。
【００６３】実施例５．尚、上記実施例４では、受波強
度検出手段２０内に平滑回路２３を設け、超音波ノイズ
強度検出手段４０内の最小値検出回路４３を設けたが、
平滑回路２３を省略し、最小値検出回路４３に代えてゲ
ートパルスで閉成されるアナログスイッチを用いてもよ
い。
【００６４】図１１はこの発明の実施例５を一部側面図
で示すブロック図であり、図１２はこの発明の実施例５
の動作を説明するためのタイミングチャートである。図
１１において、３ｂ、６、２１、２２、３１、３２、４
４及び５２は前述と同様のものであり、１０Ａ、２０
Ａ、４０Ａ、５０Ａ及び５１Ａは、それぞれ、路面乾湿
状態検出手段１０、受波強度検出手段２０、超音波ノイ
ズ強度検出手段４０、バースト波発生手段５０及びタイ
ミングゲート発生回路５１に対応している。
【００６５】受波強度検出手段２０Ａは、検波回路２２
から出力される受波信号Ｖ３を受波強度信号として出力
し、タイミングゲート発生回路５１Ａは、反射波が受波
されないタイミングでゲートパルスＧ２を生成するよう
になっている。４５は超音波ノイズ強度検出手段４０Ａ
に設けられたアナログスイッチであり、ゲートパルスＧ
２に応答して受波信号Ｖ３を通過させ、積分回路４４に
入力するようになっている。
【００６６】図１２のように、タイミングゲート発生回
路５１Ａ、反射波が受波された後の送波タイミングゲー
トＧ１が立ち上がる直前のタイミングでゲートパルスＧ
２を生成する。従って、アナログスイッチ４５は、路面
反射波到達時間外に設定されたゲートパルスＧ２がＨレ
ベルのときのみ閉成し、検波された受波信号Ｖ３のスイ
ッチングを行う。このとき、アナログスイッチ４５から
出力される受波信号パルスＶ６は、受波信号Ｖ３の最小
値レベルに対応している。
【００６７】積分回路４４は、受波信号パルスＶ６の積
分、即ち、ゲートパルスＧ２がＨレベル時のみの受波信
号Ｖ３の積分を行うことにより、路面Ｒの乾燥湿潤状態
を表現する超音波ノイズ強度信号Ｖ７を生成し、比較器
３１に入力する。以下、前述と同様に、比較電圧Ｖｔと
の比較演算に基づいて路面Ｒの乾燥湿潤状態を示す判定
信号Ｖ１０が得られる。
【００６８】この場合、平滑回路２３が不要となり、安
価なアナログスイッチ４５が最小値検出回路４３の機能
を達成するので、更に、コストダウンを実現することが
できる。
【００６９】実施例６．尚、実施例４及び実施例５で
は、反射波が受波されないときの受波信号Ｖ３即ち超音
波ノイズ強度信号Ｖ７のみに基づいて路面Ｒの乾燥湿潤
状態を判定したが、反射波が受波されたときの受波信号
Ｖ３をも比較演算に用いてもよい。
【００７０】図１３はこの発明の実施例６を一部側面図
で示すブロック図であり、図１４はこの発明の実施例６
の動作を説明するためのタイミングチャートである。図
１３において、２０Ａ及び４０Ａは図１１内と同様のも
のであり、１０Ｂ、５０Ｂ及び５１Ｂは、それぞれ、図
１１内の路面乾湿状態検出手段１０Ａ、バースト波発生
手段５０Ａ及びタイミングゲート発生回路５１Ａに対応
している。
【００７１】４０Ｂはアナログスイッチ４５Ｂ及び積分
回路４４Ｂから構成される反射波強度検出手段であり、
反射波が受波されているときに受波強度検出手段２０Ａ
から出力される受波強度信号即ち受波信号Ｖ３に基づい
て反射波を検出し、反射波強度信号Ｖ１１を生成する。
この場合、タイミングゲート発生回路５１Ｂは、反射波
の受波タイミングに対応したゲートパルスＧ３を生成し
て、反射波強度検出手段４０Ｂ内のアナログスイッチ４
５Ｂに印加するようになっている。
【００７２】３７は超音波ノイズ強度信号Ｖ７と反射波
強度信号Ｖ１１とに基づいて路面状態信号Ｖ１２を生成
する比較演算回路であり、路面状態信号Ｖ１２は、路面
判定手段即ち比較器３１に入力される。
【００７３】図１４のように、タイミングゲート発生回
路５１Ｂは、超音波ノイズ強度検出手段４０Ａに対する
ゲートパルスＧ２と反射波強度検出手段４０Ｂに対する
ゲートパルスＧ３とを生成する。ここで、ゲートパルス
Ｇ２は、前述のように路面Ｒからの反射波の到達時間外
に設定され、ゲートパルスＧ３は、路面Ｒからの反射波
の到達時間内に設定されている。
【００７４】反射波強度検出手段４０Ｂ内のアナログス
イッチ４５Ｂは、ゲートパルスＧ３がＨレベルのときに
閉成して導通し、検波された受波信号Ｖ３を通過させ、
反射波を表わす受波信号パルスＶ９を生成する。受波信
号パルスＶ９は、積分回路４４Ｂを介して反射波強度信
号Ｖ１１となり、超音波ノイズ強度信号Ｖ７と共に比較
演算回路３７に入力される。
【００７５】路面Ｒからの反射波強度を表わす反射波強
度信号Ｖ１１は、一般に、路面Ｒに対して斜め４５°方
向に超音波を照射した場合、乾燥しているときには乱反
射強度が大きいが、水膜が張った状態では、路面Ｒ上の
小さな突起が水膜で隠れてしまい、超音波の大部分が鏡
面反射し、超音波センサ３ｂで受波される反射強度は非
常に小さくなる。即ち、乾燥路面走行時は、超音波ノイ
ズ強度は小さいのに対して路面Ｒからの反射強度は大き
く、湿潤路面走行時はこの逆となる。
【００７６】このことを利用して、路面Ｒからの反射強
度と超音波ノイズ強度とを比較演算すれば、更に的確に
路面の乾燥湿潤状態を検知することが可能となる。即
ち、比較演算回路３７は、超音波ノイズ強度信号Ｖ７及
び反射波強度信号Ｖ１１を用いて、例えば、Ｖ１１−Ｖ
７、又は、Ｖ７／Ｖ１１の演算を行うことにより、路面
乾湿状態を顕著に表わす路面状態信号Ｖ１２を生成す
る。従って、路面状態信号Ｖ１２を比較電圧Ｖｔと比較
することにより、比較器３１は信頼性の高い判定信号Ｖ
１０を生成することができる。
【００７７】実施例７．尚、上記実施例４乃至実施例６
においても、前述の実施例２及び実施例３の場合と同様
に、車輪速度Ｖｒに応じた比較電圧Ｖｔ（図４参照）を
設定してもよく、又、比較器３１に代えてマイクロコン
ピュータ３６（図６参照）を用いてもよい。
【００７８】
【発明の効果】以上のようにこの発明の請求項１によれ
ば、車体に設置されてタイヤと路面との接触面方向に指
向特性を有する超音波受波手段と、超音波受波手段から
出力される受波信号の強度を検出する受波強度検出手段
と、受波強度検出手段から出力される受波強度信号に基
づいて路面の乾燥湿潤状態を判定する路面判定手段とを
備え、超音波受波手段は、路面上の水膜とタイヤとの間
で発生する超音波ノイズ、又は、水滴が路面や車体に衝
突した時に発生する超音波ノイズを受波し、超音波送信
手段を用いることなく、又、タイヤ近傍で発生する超音
波ノイズの強度に基づいて、人間が関与することなく且
つ車体のタイヤ近傍に取り付けた超音波受波手段にタイ
ヤからのスプラッシュ等を衝突させることなく、走行路
面の乾燥湿潤状態を検出するようにしたので、コストア
ップせずに信頼性及び耐久性に優れた路面状態検知装置
が得られる効果がある。
【００７９】又、この発明の請求項２によれば、請求項
１において、車体の走行速度に対応した車輪速度を検出
して車輪速度信号を生成する車輪速検出手段と、車輪速
度信号に基づいて車輪速度にほぼ比例した比較基準値を
生成する比較基準値設定手段とを設け、路面判定手段
が、受波強度信号と比較基準値との比較演算に基づいて
路面の乾燥湿潤状態を判定するようにしたので、走行速
度によらない的確な路面の乾燥湿潤の検出が可能とな
り、更に信頼性に優れた路面状態検知装置が得られる効
果がある。
【００８０】又、この発明の請求項３によれば、車体に
設置されて超音波を間欠的に路面に向けて送波する超音
波送波手段と、超音波の路面からの反射波を受波すると
共にタイヤと路面との接触面方向に指向特性を有する超
音波受波手段と、超音波受波手段から出力される受波信
号の強度を検出する受波強度検出手段と、反射波が受波
されていないときに受波強度検出手段から出力される受
波強度信号に基づいて超音波ノイズを検出する超音波ノ
イズ強度検出手段と、超音波ノイズ強度検出手段から出
力される超音波ノイズ強度信号に基づいて路面の乾燥湿
潤状態を判定する路面判定手段とを備え、路面からの反
射波を除いて検出された超音波ノイズ強度信号を用いて
走行路面の乾燥湿潤状態の検知を行うようにしたので、
種々の多機能超音波センサの超音波受波手段を共用する
ことができ、経済性に優れた路面状態検知装置が得られ
る効果がある。
【００８１】又、この発明の請求項４によれば、請求項
３において、車体の走行速度に対応した車輪速度を検出
して車輪速度信号を生成する車輪速検出手段と、車輪速
度信号に基づいて車輪速度にほぼ比例した比較基準値を
生成する比較基準値設定手段とを設け、路面判定手段
が、超音波ノイズ強度信号と比較基準値との比較演算に
基づいて路面の乾燥湿潤状態を判定するようにしたの
で、走行速度によらない的確な路面の乾燥湿潤の検出が
可能となり、更に信頼性に優れた路面状態検知装置が得
られる効果がある。
【００８２】又、この発明の請求項５によれば、車体に
設置されて超音波を間欠的に路面に向けて送波する超音
波送波手段と、超音波の路面からの反射波を受波すると
共にタイヤと路面との接触面方向に指向特性を有する超
音波受波手段と、超音波受波手段から出力される受波信
号の強度を検出する受波強度検出手段と、反射波が受波
されていないときに受波強度検出手段から出力される受
波強度信号に基づいて超音波ノイズを検出する超音波ノ
イズ強度検出手段と、反射波が受波されているときに受
波強度検出手段から出力される受波強度信号に基づいて
反射波を検出する反射波強度検出手段と、超音波ノイズ
強度検出手段から出力される超音波ノイズ強度信号と反
射波強度検出手段から出力される反射波強度信号とに基
づいて路面状態信号を生成する比較演算回路と、路面状
態信号に基づいて路面の乾燥湿潤状態を判定する路面判
定手段とを備え、反射波強度信号と超音波ノイズ強度信
号との比較演算により路面状態を顕著且つ的確に表わす
路面状態信号を用いて走行路面の乾燥湿潤状態を判定す
るようにしたので、更に信頼性の優れた路面状態検知装
置が得られる効果がある。
【００８３】又、この発明の請求項６に係る路面状態検
知装置は、請求項５において、車体の走行速度に対応し
た車輪速度を検出して車輪速度信号を生成する車輪速検
出手段と、車輪速度信号に基づいて車輪速度にほぼ比例
した比較基準値を生成する比較基準値設定手段とを設
け、路面判定手段が、路面状態信号と比較基準値との比
較演算に基づいて路面の乾燥湿潤状態を判定するように
したので、走行速度によらない的確な路面の乾燥湿潤の
検出が可能となり、更に信頼性に優れた路面状態検知装
置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１を一部側面図で示すブロッ
ク図である。
【図２】この発明の実施例１に関する受波信号の実験デ
ータを示す波形図である。
【図３】この発明の実施例１の動作を説明するためのタ
イミングチャートである。
【図４】この発明の実施例２を一部側面図で示すブロッ
ク図である。
【図５】この発明の実施例２に関する走行速度と超音波
ノイズ強度との関係を実験データで示す特性図である。
【図６】この発明の実施例３を一部側面図で示すブロッ
ク図である。
【図７】この発明の実施例４を一部側面図で示すブロッ
ク図である。
【図８】この発明の実施例４における超音波送波手段の
取り付け位置を説明するための側面図及び底面図であ
る。
【図９】この発明の実施例４による路面乾湿状態検出手
段を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施例４の動作を説明するための
タイミングチャートである。
【図１１】この発明の実施例５を一部側面図で示すブロ
ック図である。
【図１２】この発明の実施例５の動作を説明するための
タイミングチャートである。
【図１３】この発明の実施例６を一部側面図で示すブロ
ック図である。
【図１４】この発明の実施例６の動作を説明するための
タイミングチャートである。
【符号の説明】
１ タイヤ ２ 超音波受波手段 ３ａ、３ｂ 超音波送受波手段 １０、１０Ａ、１０Ｂ 路面乾湿状態検出手段 ２０、２０Ａ 受波強度検出手段 ３１ 比較器（路面判定手段） ３２、３２Ａ 比較電圧設定回路（比較基準値設定手
段） ３３ 車輪速検出手段 ３７ 比較演算回路 ４０、４０Ａ 超音波ノイズ強度検出手段 ４０Ｂ 反射波強度検出手段 Ｒ 路面 Ｖ１、Ｖ２ 受波信号 Ｖ３ 受波信号（受波強度信号） Ｖ４ 受波強度信号 Ｖ７ 超音波ノイズ強度信号 Ｖ１１ 反射波強度信号 Ｖｒ 車輪速度信号 Ｖｔ 比較電圧（比較基準値）
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−105083（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−105084（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−105085（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−9327（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−90092（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−50878（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−174543（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−138018（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−168347（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−75562（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−35016（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01S 7/00 - 17/88

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車体に設置されてタイヤと路面との接触
    面方向に指向特性を有する超音波受波手段と、 前記超音波受波手段から出力される受波信号の強度を検
    出する受波強度検出手段と、 前記受波強度検出手段から出力される受波強度信号に基
    づいて前記路面の乾燥湿潤状態を判定する路面判定手段
    とを備え、 前記超音波受波手段は、前記路面上の水膜と前記タイヤ
    との間で発生する超音波ノイズ、又は、水滴が前記路面
    や前記車体に衝突した時に発生する超音波ノイズを受波
    することを特徴とする 路面状態検知装置。
  2. 【請求項２】 前記車体の走行速度に対応した車輪速度
    を検出して車輪速度信号を生成する車輪速検出手段と、 前記車輪速度信号に基づいて前記車輪速度にほぼ比例し
    た比較基準値を生成する比較基準値設定手段とを設け、 前記路面判定手段は、前記受波強度信号と前記比較基準
    値との比較演算に基づいて前記路面の乾燥湿潤状態を判
    定することを特徴とする請求項１の路面状態検知装置。
  3. 【請求項３】 車体に設置されて超音波を間欠的に路面
    に向けて送波する超音波送波手段と、 前記超音波の路面からの反射波を受波すると共にタイヤ
    と前記路面との接触面方向に指向特性を有する超音波受
    波手段と、 前記超音波受波手段から出力される受波信号の強度を検
    出する受波強度検出手段と、 前記反射波が受波されていないときに前記受波強度検出
    手段から出力される受波強度信号に基づいて超音波ノイ
    ズを検出する超音波ノイズ強度検出手段と、 前記超音波ノイズ強度検出手段から出力される超音波ノ
    イズ強度信号に基づいて前記路面の乾燥湿潤状態を判定
    する路面判定手段とを備えた路面状態検知装置。
  4. 【請求項４】 前記車体の走行速度に対応した車輪速度
    を検出して車輪速度信号を生成する車輪速検出手段と、 前記車輪速度信号に基づいて前記車輪速度にほぼ比例し
    た比較基準値を生成する比較基準値設定手段とを設け、 前記路面判定手段は、前記超音波ノイズ強度信号と前記
    比較基準値との比較演算に基づいて前記路面の乾燥湿潤
    状態を判定することを特徴とする請求項３の路面状態検
    知装置。
  5. 【請求項５】 車体に設置されて超音波を間欠的に路面
    に向けて送波する超音波送波手段と、 前記超音波の路面からの反射波を受波すると共にタイヤ
    と前記路面との接触面方向に指向特性を有する超音波受
    波手段と、 前記超音波受波手段から出力される受波信号の強度を検
    出する受波強度検出手段と、 前記反射波が受波されていないときに前記受波強度検出
    手段から出力される受波強度信号に基づいて超音波ノイ
    ズを検出する超音波ノイズ強度検出手段と、 前記反射波が受波されているときに前記受波強度検出手
    段から出力される受波強度信号に基づいて前記反射波を
    検出する反射波強度検出手段と、 前記超音波ノイズ強度検出手段から出力される超音波ノ
    イズ強度信号と前記反射波強度検出手段から出力される
    反射波強度信号とに基づいて路面状態信号を生成する比
    較演算回路と、 前記路面状態信号に基づいて前記路面の乾燥湿潤状態を
    判定する路面判定手段とを備えた路面状態検知装置。
  6. 【請求項６】 前記車体の走行速度に対応した車輪速度
    を検出して車輪速度信号を生成する車輪速検出手段と、 前記車輪速度信号に基づいて前記車輪速度にほぼ比例し
    た比較基準値を生成する比較基準値設定手段とを設け、 前記路面判定手段は、前記路面状態信号と前記比較基準
    値との比較演算に基づいて前記路面の乾燥湿潤状態を判
    定することを特徴とする請求項５の路面状態検知装置。
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