JP2002087032A - ハイドロプレーニングの検出方法及びハイドロプレーニング検出装置及び車輌制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡便な構成でハイドロプレーニング現象を高
感度でかつ精度よく検出する方法と、上記ハイドロプレ
ーニングの検出結果に基づいて車輌の走行状態をフィー
ドバック制御し、車輌の安全性を高める。 【解決手段】 タイヤトレッド主溝部の内面に歪ゲージ
１１ａ，１１ｂを貼付けてタイヤ幅方向の内面歪を連続
的に計測し、上記計測されたタイヤ踏面内とタイヤ踏面
外の歪の差である歪変位量を算出した後、上記算出され
た歪変位量の波形におけるＨＹＰ幅ピークの高さを検出
し、上記ＨＹＰ幅ピークの高さから水膜量を推定して、
予め求められたＨＹＰ幅ピークの高さと水膜量との関係
を示すＨＹＰマップを用いて、ハイドロプレーニング状
態にあるかどうかを判定するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車輌のハイドロプ
レーニング状態を検出する方法及びその装置と、上記ハ
イドロプレーニング状態検出結果に基づいて車輌の走行
状態を制御する車輌制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の走行安定性を高めるため、タイ
ヤと路面間の摩擦を含む路面状態を正確に把握する技術
が必要とされている。特に、高速道路など、自動車が高
速で走行している状態では、路面状態を正確に把握しな
いで運転を行っていると大事故につながる可能性が高
い。このような高速走行時の危険な状況の代表例として
は、ハイドロプレーニング現象がある。ハイドロプレー
ニング現象は、降雨時や水溜まりを高速で走行する際に
特に多く見られるものである。通常の走行速度では、水
溜まりなどからの水は、タイヤ接地圧により踏面外に排
斥されるので、実質的にタイヤのグリップ力が失われる
ことはないが、高速走行時においては、路面とタイヤ間
に侵入した水膜による圧力によりタイヤが上方へ押上げ
られ、一時的に路面とタイヤとの接触が断たれる状態と
なるため、タイヤと路面間の摩擦係数が急減し、タイヤ
のグリップ力が失われ、減速動作などの車輌の制御が困
難となる。したがって、上記ハイドロプレーニング現象
を検出しドライバーへ警告するための各種装置が提案さ
れている。例えば、特開平１０−６８７４０号公報で
は、前，後輪のスリップ率と前後加速度とが、予め設定
された所定の範囲内にある時に、路面状態がハイドロプ
レーニング状態にあると判定している。これは、前，後
輪のスリップ率のみではホイールスピンや減速時の車輪
ロックと上記ハイドロプレーニングを判定することが困
難なため、前後加速度を併用することで上記問題を回避
するようにしたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ハ
イドロプレーニング状態の判定に用いられる前後加速度
は、車体のピッチングや路面凹凸、更には人・荷物の積
載状況などの影響を受け易いため、前，後輪のスリップ
率と前後加速度とを併用したとしても、正確な判定を行
うことが困難であった。また、車速が所定値以上で、目
標ヨーレートと実ヨーレートとの差が大きい時に、ハイ
ドロプレーニング状態にあると判定する方法も提案され
ている（特開平８−３２４４０９号公報）。しかしなが
ら、実際のハイドロプレーニングの発生速度は、水膜厚
さやタイヤの排水性、更にはタイヤ内圧等の関数である
ため、状況に応じて上記車速の所定値を変更しなければ
厳密な判定を行うことができないという問題点があっ
た。したがって、水膜厚さやタイヤ因子を判定ステップ
に組み込む必要があるが、タイヤの摩耗状況やトレッド
パターンなど、実際の走行環境に則して判定ステップに
修正を加えることは実際上困難である。

【０００４】また、車輪速センサの信号成分において、
輪速または車速に対応する主周波数帯域と他の周波数帯
域との成分比に基づきハイドロプレーニング現象の有無
を判定する方法（特開平７−２６０６３７号公報）も提
案されているが、ハイドロプレーニング現象の主要因
は、上述したように、踏面内へ侵入した水膜がタイヤを
押上げる作用であるので、踏面内の部分的で微少の押上
げ作用は、輪速信号に反映されないため、ハイドロプレ
ーニング現象の発生初期を検出することが困難である。
上記従来技術に共通して言えることは、いずれもタイヤ
と路面との間に生じる現象を間接的に捉えているに過ぎ
ず、そのため、外乱因子影響を受け易く、したがって、
感度・精度ともに低いといった問題点があった。そし
て、それらの問題を回避するために複雑なロジックを組
み込むなどの手段が不可欠なため、装置としてのコスト
アップをもたらしていた。

【０００５】本発明は、従来の問題点に鑑みてなされた
もので、簡便な構成でハイドロプレーニング現象を高感
度でかつ精度よく検出してする方法と、上記ハイドロプ
レーニングの検出結果に基づいて車輌の走行状態をフィ
ードバック制御し、車輌の安全性を高めることを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のハイドロプレーニングの検出方法は、タイヤ内面の歪
の時間変化から、ハイドロプレーニング状態を検出する
ようにしたことを特徴とする。また、請求項２に記載の
ハイドロプレーニングの検出方法は、タイヤ内面の歪の
時間変化から、タイヤ踏面内に侵入した水膜量を推定
し、上記推定された水膜量に基づいて、ハイドロプレー
ニング状態を検出するようにしたことを特徴とするもの
である。以下に、タイヤ内面の歪の時間変化とハイドロ
プレーニング状態との関係について説明する。タイヤト
レッドの変形は、一般には、タイヤ幅方向に引っ張り変
形を受けた場合には、タイヤ周方向には圧縮の変形が生
じ、逆に、タイヤ幅方向が圧縮された場合には、タイヤ
周方向が引っ張られるという関係にあることが知られて
いる。発明者らは、タイヤの転動によって生ずるタイヤ
トレッドの変形状態を、トレッド内面のある地点（以
下、測定点という）の歪量の変化として検出することに
より、ハイドロプレーニング状態時におけるタイヤの挙
動を詳細に検討した結果、ハイドロプレーニング状態で
は、上記タイヤトレッドの変形が周方向及び幅方向とも
に、引っ張り方向へ偏向し、かつ上記変形の偏向状態が
タイヤ踏面内に侵入した水膜量に依存することを見出し
た。

【０００７】次に、タイヤの転動と上記測定点における
タイヤ内面歪の大きさとの関係について詳細に説明す
る。図１は、通常走行時におけるトレッド内面歪の時間
的変化を示す図で、実線は幅方向歪量（％）、破線は周
方向歪量（％）を示す。同図のａに示すように、測定点
が踏面以外にある場合には、幅方向歪，周方向歪ともに
実質的な歪量はほぼゼロである。タイヤが転動し、測定
点が踏面前部、すなわち踏み込み地点に到達すると、ト
レッド内面の幅方向には引張り歪（同図ｂ）が発生する
とともに、上述したように、トレッド内面の周方向には
圧縮歪（同図ｃ）が発生する。タイヤが更に転動し、測
定点が踏面中心部近傍に到達すると、同図のｄ，ｅに示
すように、上記ｂで発生した幅方向の引張り歪は減少
し、上記ｃの周方向の圧縮歪は急激に減少した後、引張
り歪側に移行する。但し、当面直下の周方向歪は、同図
のｆに示すように、圧縮側にスパイク状のピークを形成
する。なお、幅方向では上記スパイク状のピークに対応
するものは存在しない。その後、測定点が踏面後部、す
なわち蹴出し地点に到達すると、同図のｇ，ｈに示すよ
うに、トレッド内面に再び幅方向の引張り歪が増加し、
周方向は圧縮歪に転じた後、双方ともその大きさが減少
し、測定点が踏面を離れると上記歪はほぼゼロとなる
（同図ｉ）。

【０００８】一方、ハイドロプレーニング現象の発生時
におけるトレッド内面歪の時間的変化は、図２に示すよ
うに、踏面内において、以下に示すような特異な挙動を
示す。すなわち、ハイドロプレーニング現象の発生時に
は、測定点が踏面中心部近傍に到達すると、上記ｂで発
生した幅方向の引張り歪は、同図のｊに示すように、一
旦は減少するが、その後、同図のｋに示すように、再び
増加してピークを形成した後再度減少する（同図ｌ）。
このとき、上記ｃの周方向の圧縮歪は、同図のｍに示す
ように、上記通常走行時に見られたスパイク状のピーク
が減少し、上記幅方向歪と同じように、引張り方向に偏
向する。したがって、上述したタイヤ内面の幅方向歪あ
るいは周方向歪の偏向状態から、ハイドロプレーニング
状態であるかどうかを判定することが可能となる。ま
た、タイヤ内面歪と踏面内へ侵入した水膜による押上げ
圧（または水膜量）との関係と、上記水膜量とハイドロ
プレーニング状態の発生との関係を予め把握しておき、
タイヤ内面歪から推定された水膜量から、ハイドロプレ
ーニング状態であるかどうかを判定することにより、ハ
イドロプレーニング状態の判定を更に正確に行うことが
可能となる。

【０００９】また、請求項３に記載のハイドロプレーニ
ング検出装置は、タイヤ内面歪を計測する手段と、上記
計測された歪の時間変化の波形を演算する手段と、上記
歪の波形からハイドロプレーニング状態であるかどうか
を判定する手段とを備えたものである。

【００１０】請求項４に記載のハイドロプレーニング検
出装置は、タイヤトレッド主溝部の内面歪を計測して、
上記歪の波形からハイドロプレーニング状態であるかど
うかを判定するようにしたものである。

【００１１】請求項５に記載のハイドロプレーニング検
出装置は、上記タイヤ内面歪を計測する手段を装着した
部分の、前，後あるいは左，右のトレッドゴムのブロッ
ク高さを、他の部分のブロック高さの８０％〜９５％と
したものである。

【００１２】請求項６に記載のハイドロプレーニング検
出装置は、タイヤの内面に歪ゲージを配設して、上記タ
イヤ内面歪を計測するようにしたものである。

【００１３】請求項７に記載のハイドロプレーニング検
出装置は、上記歪波形の、タイヤの踏み込み部と蹴り出
し部に対応する２つのピーク間に現れる踏面直下近傍の
ピーク高さあるいはピーク高さの変化から、ハイドロプ
レーニング状態であるかどうかを判定するようにしたも
のである。

【００１４】請求項８に記載のハイドロプレーニング検
出装置は、タイヤ踏面以外の歪計測点で計測したタイヤ
内面歪の値をベースライン歪値とするとともに、タイヤ
踏面内で計測したタイヤ内面歪の値と上記ベースライン
歪値との差である歪変位量を算出し、この歪変位量に基
づいてハイドロプレーニング状態であるかどうかを判定
するようにしたものである。

【００１５】請求項９に記載のハイドロプレーニング検
出装置は、タイヤ内面歪を計測する手段を複数個設ける
とともに、タイヤ踏面以外にある歪計測手段で計測した
タイヤ内面歪の値をベースライン歪値とするとともに、
タイヤ踏面内にある歪計測手段で計測したタイヤ内面歪
の値と上記ベースライン歪値との差である歪変位量を算
出し、この歪変位量に基づいてハイドロプレーニング状
態であるかどうかを判定するようにしたものである。

【００１６】請求項１０に記載のハイドロプレーニング
検出装置は、上記計測された歪の波形からタイヤ踏面内
に侵入した水膜量を推定する手段を設けて、上記推定さ
れた水膜量に基づいてハイドロプレーニング状態である
かどうかを判定するようにしたものである。

【００１７】請求項１１に記載のハイドロプレーニング
検出装置は、予め作成されたタイヤ内面歪とタイヤ踏面
内に侵入した水膜量との関係を示すマップに基づいて、
上記検出されたタイヤ内面歪から上記水膜量の推定値を
演算するようにしたものである。また、請求項１２に記
載のハイドロプレーニング検出装置は、タイヤ踏面内に
侵入した水膜量を演算するためのマップを、上記ベース
ライン歪値の大きさに応じて変更するようにしたもので
ある。

【００１８】請求項１３に記載のハイドロプレーニング
検出装置は、上記ハイドロプレーニング状態の判定手段
において、路面がハイドロプレーニング状態であると判
定された場合には、警告を発する警告手段を設けたもの
である。

【００１９】また、請求項１４に記載の車輌制御装置
は、請求項３〜請求項１３のいずれかに記載のハイドロ
プレーニング検出装置と、上記ハイドロプレーニング状
態の判定結果に基づいて車輌の走行状態を制御する車輌
制御手段を備えたものである。

【００２０】請求項１５に記載の車輌制御装置は、タイ
ヤの空気圧を調整して車輌の走行状態を制御する車輌制
御手段を備え、ハイドロプレーニング状態の判定結果に
基づいてタイヤの空気圧を増加または低減させる制御を
行うようにしたものである。

【００２１】請求項１６に記載の車輌制御装置は、、例
えば、ＡＢＳなどの車輪のロック状態を制御して車輌の
走行状態を制御する手段を備え、ハイドロプレーニング
状態の判定結果に基づいて車輪のロック状態の制御を行
うようにしたものである。

【００２２】請求項１７に記載の車輌制御装置は、車輌
の姿勢を制御する手段を備え、車輌の姿勢を制御して車
輌の走行状態を制御する手段を備え、ハイドロプレーニ
ング状態の判定結果に基づいて、例えば、各車輪のブレ
ーキ装置を個別に制御する際のブレーキ圧設定値等を変
えるなどして、車輌の姿勢制御を行うようにしたもので
ある。

【００２３】請求項１８に記載の車輌制御装置は、車輪
空転状態を制御して車輌の走行状態を制御する手段を備
え、ハイドロプレーニング状態の判定結果に基づいて、
ブレーキ装置あるいはエンジンエンジン回転数などを制
御して車輪空転状態の制御を行うようにしたものであ
る。

【００２４】請求項１９に記載の車輌制御装置は、自動
運転システムの車間距離設定値を変更する制御を行う車
輌制御手段を備え、ハイドロプレーニング状態の判定結
果に基づいて、上記車間距離設定値を変更し、車間距離
を適正に設定する制御を行うようにしたものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づき説明する。 実施の形態１．図３は、本実施の形態１に関わるハイド
ロプレーニング検出装置１０の構成を示すブロック図で
あり。同図において、１１ａ，１１ｂはタイヤ内面歪を
計測する手段である歪ゲージ１１ａ，１１ｂで、歪ゲー
ジ１１ａ，１１ｂは、図４に示すように、タイヤトレッ
ド１の内面１Ａの主溝部２に対応する位置（以下、主溝
部２の内面側と略す）で、タイヤの転動時において、互
いにタイヤ周方向に所定の角度だけ離れた場所、すなわ
ち、一方が路面Ｌに接する踏面内に位置する時には、他
方は踏面以外の位置にあるような場所設置されている。
なお、歪ゲージ１１ａ，１１ｂは、は所定の取付方向の
歪み量を検出するので、本例では、歪ゲージ１１ａ，１
１ｂをともにタイヤ周方向の主溝部２の内面側に取り付
け、タイヤの幅方向歪を計測するようにしている。１２
は、上記２つの歪ゲージ１１ａ，１１ｂで計測されたタ
イヤ踏面内でのタイヤ内面歪とタイヤ踏面以外でのタイ
ヤ内面歪との時間変化の波形を演算するとともに、上記
タイヤ踏面内とタイヤ踏面以外でのタイヤ内面歪との差
である歪変位量を算出する歪変位量算出手段、１３は上
記算出された歪変位量の２つのピーク、つまり踏込み部
と蹴り出し部にそれぞれ発生するピークを規準とし、こ
の両ピーク間に出現する第３のピーク、すなわちハイド
ロプレーニング現象の発生に伴って現れる幅方向歪のピ
ーク（以下、ＨＹＰ幅ピークと称す）の高さを検出する
ＨＹＰピーク検出手段、１４はマップ記憶手段１５に記
憶されている、予め求められたＨＹＰ幅ピークの高さと
タイヤ踏面内に侵入した水膜量との関係を示すＨＹＰマ
ップを用いて、上記算出されたＨＹＰ幅ピークの高さか
ら水膜量を推定する水膜量推定手段、１６は上記水膜量
推定手段１４で推定された水膜量に基づいて、ハイドロ
プレーニング状態かどうかを判定するハイドロプレーニ
ング判定手段である。

【００２６】上記歪ゲージ１１ａ，１１ｂとしては、例
えば、抵抗線歪ゲージや光ファイバー歪ゲージを用いる
ことができる。また、タイヤの場合には、転動によって
ゴム部分にヒステリシスロスによる発熱があるため、温
度による影響を無視できないため、温度センサを併用し
て測定環境の補正をすることが望ましい。なお、タイヤ
内面歪を計測する手段としては、上記歪ゲージ１１ａ，
１１ｂに限定するものではなく、非接触式の光学センサ
や磁気センサあるいは圧力センサ等の他のセンサを用い
てもよい。また、上記歪ゲージ１１ａ，１１ｂの取付位
置は、タイヤトレッドの歪を検出できる位置であれば特
に制約はないが、水膜路量の推定精度を高くするために
は、トレッド内面が望ましく、更に望ましくは、トレッ
ドの変形が大きく現われるタイヤトレッド主溝位置の内
面側に配置することが望ましい。

【００２７】次に、上記ハイドロプレーニング検出装置
１０の動作について説明する。まず、タイヤトレッド主
溝部のタイヤ周方向溝の内面に取付けられた歪ゲージ１
１ａ，１１ｂにより、タイヤ幅方向の内面歪を連続的に
計測する。上記計測されたタイヤ幅方向の内面歪は、順
次、歪変位量算出手段１２に送られる。歪変位量算出手
段１２では、上記２つの歪ゲージ１１ａ，１１ｂで計測
されたタイヤ内面歪との時間変化の波形をそれぞれ演算
するとともに、タイヤの転動時において、踏面内に位置
する歪ゲージ１１ａで計測されたタイヤ内面歪をタイヤ
踏面内でのタイヤ内面歪とし、踏面外に位置する歪ゲー
ジ１１ｂで計測されたタイヤ内面歪をタイヤ踏面以外の
タイヤ内面歪であるベースライン値として、上記タイヤ
内面歪と上記ベースライン値の差である歪変位量を算出
する。なお、上記踏面内のタイヤ内面歪のみを用いてハ
イドロプレーニング状態の判定を行うことも可能である
が、タイヤの振動の影響や測定のバラツキなどを考慮す
ると、上記歪変位量を用いた方がより安定したハイドロ
プレーニング状態の判定を行うことできる。図５は、Ｆ
Ｆ車の左前輪に、上記歪ゲージ１１ａ，１１ｂを貼り付
けた試験タイヤを取り付け、試験路において車速９０ｋ
ｍ／ｈｒで走行させた時の歪波形を示す図で、左側の波
形は乾燥アスファルト路、右側の波形は水膜厚さが１０
ｍｍの特殊路における歪波形である。乾燥アスファルト
路では、踏込み部と蹴り出し部において、（＋）方向
（引張り方向）に２つのピークが検出されるが、水膜厚
さが１０ｍｍの特殊路においては、上記２つのピーク間
に、上記２つのピークと同方向の第３のピークであるＨ
ＹＰ幅ピークが出現する。上記ＨＹＰ幅ピークの大きさ
は、図６の破線に示すように、車速に依存する。実線は
乾燥アスファルト路における上記２つのピーク間の歪量
の大きさを示すもので、車速が約８０ｋｍ／ｈｒ近傍ま
では、水膜厚さが１０ｍｍの特殊路においても、上記２
つのピーク間の歪量の大きさは略同程度であり、水膜厚
さが１０ｍｍの特殊路でＨＹＰ幅ピークは観察されな
い。しかしながら、車速が約８０ｋｍ／ｈｒを越える
と、上記特殊路ではＨＹＰ幅ピークが出現し、これが急
速に盛り上がる。

【００２８】ＨＹＰピーク検出手段１３では、上記算出
された歪変位量の波形から、図５に示すような上記ＨＹ
Ｐ幅ピークの高さを検出し、このＨＹＰ幅ピーク値を水
膜量推定手段１４に送る。水膜量推定手段１４では、マ
ップ記憶手段１５に記憶されている、予め求められたＨ
ＹＰ幅ピークの高さとタイヤ踏面内に侵入した水膜量と
の関係を示すＨＹＰマップを用いて、上記算出されたＨ
ＹＰ幅ピーク値から水膜量を推定する。ハイドロプレー
ニング判定手段１５では、上記水膜量推定手段１４で推
定された水膜量に基づいて、路面状態がハイドロプレー
ニング状態にあるかどうかを判定する。図７は、上記試
験車輌が車速９０ｋｍ／ｈｒで上記特殊路に進入した際
の、上記ＨＹＰ幅ピークの高さと車輪速との関係を示す
図で、横軸は進入後の時間、縦軸は歪量の大きさ（同図
の●）と車輪速（同図の○）を示す。図７に示すよう
に、車輌が上記特殊路に進入した約０．４ｓｅｃ．（１
０ｍ走行）後には、歪量が急速に増加するとともに、車
輪速が変化し始めることがわかる。ハイドロプレーニン
グ状態になると、タイヤが路面からの拘束力を失うた
め、タイヤが宙に浮いたかのように駆動輪の輪速が上昇
する。したがって、ＦＦ車の場合、駆動輪の輪速をモニ
ターしていればハイドロプレーニング状態を検出するこ
とが可能である。しかしながら、実際の車輌では車輪に
大きな慣性重量があるため、図７に示すように、ハイド
ロプレーニングが発生して輪速が上昇し始めるまである
程度の後れ時間が発生する。したがって、輪速の上昇を
検出してハイドロプレーニング状態を検知する方法で
は、上記例の場合、ハイドロプレーニング域に入ってか
ら約１ｓｅｃ．かかり、その間に車輌が約２５ｍも走行
してしまうことになる。これに対して、本発明では、歪
量（ＨＹＰ幅ピークの高さ）によりハイドロプレーニン
グ状態を検出するようにしているので、早期にハイドロ
プレーニング状態を検出することができる。

【００２９】図８は、車速を９０ｋｍ／ｈｒに固定し、
水膜厚さを変化させた時のＨＹＰ幅ピークの高さの変化
を示す図で、横軸は水膜厚さ（ｍｍ）、縦軸はＨＹＰ幅
ピークの高さに相当する歪量（％）を示す。同図から明
らかなように、水膜厚さ（ｍｍ）とＨＹＰ幅ピークの高
さとは高い相関性がある。したがって、単にＨＹＰ幅ピ
ークの高さからハイドロプレーニングの発生との関係を
把握し、ＨＹＰ幅ピークの高さが所定の閾値を越えた時
にハイドロプレーニング状態であると判定すしてもよい
が、本例のように、タイヤ内面歪から水膜厚さ（水膜
量）を推定し、別途に上記水膜量とハイドロプレーニン
グ状態の発生との関係を予め把握してＨＹＰマップを作
成し、上記推定された水膜量からハイドロプレーニング
状態であるかどうかを判定することにより、ハイドロプ
レーニング状態の判定を更に正確に行うことできる。

【００３０】このように、本実施の形態1では、タイヤ
トレッド主溝部のタイヤ周方向溝の内面に歪ゲージ１１
ａ，１１ｂを貼付けてタイヤ幅方向の内面歪を連続的に
計測し、上記計測されたタイヤ踏面内とタイヤ踏面外の
歪の差である歪変位量を算出した後、上記算出された歪
変位量の波形のＨＹＰ幅ピークの高さを検出し、上記Ｈ
ＹＰ幅ピークの高さから水膜量を推定して、予め求めら
れたＨＹＰ幅ピークの高さと水膜量との関係を示すＨＹ
Ｐマップを用いて、ハイドロプレーニング状態にあるか
どうかを判定するようにしたので、簡便な機構でハイド
ロプレーニング現象を高感度でかつ精度よく検出すると
ができる。なお、ハイドロプレーニング検出装置１０
に、上記ハイドロプレーニング判定手段１６の判定結果
に基づいて、搭乗者にハイドロプレーニング状態である
警告を発するための警告手段を付加して搭乗者に警告を
与え、走行に注意を促すようにすることにより、車輌の
安全性を向上させることが可能となる。

【００３１】なお、上記実施の形態1では、２個の歪ゲ
ージ１１ａ，１１ｂを用いてタイヤ踏面での歪量とタイ
ヤ踏面以外での歪量を計測して歪変位量を算出したが、
歪ゲージの個数は２個に限るものではなく、１個でもよ
いし３個以上でもよい。また、歪ゲージが１個の場合に
は、上記歪ゲージのタイヤ踏面での歪量とタイヤ踏面以
外での歪量とを順次計測し、上記計測された歪量の差を
歪変位量とする。また、上記例では、歪ゲージ１１ａ，
１１ｂをタイヤ周方向溝の内面側に配設してタイヤ幅方
向歪を計測するようにしたが、歪ゲージ１１ａ，１１ｂ
をタイヤの幅方向溝の内面側に配設してタイヤ周方向歪
を計測して、ハイドロプレーニング状態の判定を行うよ
うにしてもよい。但し、ハイドロプレーニング現象の発
生に伴って現れる周方向歪のピーク（以下、ＨＹＰ周ピ
ーク）の高さは、図９に示すように、通常の乾燥アスフ
ァルト路を走行する際に見られたような（−）方向（圧
縮方向）スパイク状のピークが減少して、引張り方向側
に偏向するので、ＨＹＰピーク検出手段１３の構成やマ
ップ記憶手段１５に記憶するＨＹＰマップ、更には水膜
量推定手段１４の構成を、それぞれ、上記ＨＹＰ周方向
高さの引張り方向側への偏向を検出して水膜量を推定す
るように変更する必要があることは言うまでもない。な
お、ＨＹＰ周ピークにおいても、上記スパイク状のピー
クの大きさは、図１０の破線に示すように、車速に依存
し、車速が約８０ｋｍ／ｈｒを越えると、乾燥アスファ
ルト路では上記ピークの大きさが増加し続けるのに対
し、水膜厚さが１０ｍｍの特殊路ではＨＹＰ周ピークの
大きさが減少する。したがって、上記ＨＹＰ周ピーク高
さを検出することにより、ハイドロプレーニング状態の
検出を行うことが可能となる。なお、タイヤの周方向溝
と幅方向溝にそれぞれ歪ゲージを配設し、ＨＹＰ幅ピー
クの高さとＨＹＰ周ピークのの高さの双方を検出して水
膜量を推定するようにしてもよい。

【００３２】また、本例では、ＨＹＰピーク検出手段１
３踏込み部と蹴り出し部の位置については、歪変位量の
時間的変化から特定することも可能であるが、例えば、
図示しない車輪に回転センサを設けて、この回転センサ
の出力パルスに基づいて、車速Ｖ及びタイヤの踏込み
部，接地部，蹴り出し部の位置を検出するようにしても
よい。また、同一路面条件下で走行する場合でも、上記
トレッド１に発生する歪量は、タイヤの内圧や温度など
でも変わってくるため、上記変化に伴って、上記ＨＹＰ
マップを適宜変更することが望ましい。例えば、内圧が
低下すると、タイヤ撓み量が大きくなるので、ベースラ
イン歪値は低下する。これにより、歪変位量が見かけ上
大きくなる。そこで、例えば、ベースライン歪値により
上記マップを変更する機能をハイドロプレーニング検出
装置内に付加して、ベースライン歪値により採用するマ
ップを適宜変更することにより、ハイドロプレーニング
状態の検出精度を更に向上させることができる。あるい
は、内圧が低下すると、タイヤ接地長が長くなるので、
１サイクル時間中の歪ピーク幅（ピーク発生時間）から
上記接地長を計算し、上記接地長によりマップを変更す
るようにしてもよい。また、いくつかの補正方法を組み
合わせる事により、より精度の高いマップ選択を行うこ
とが可能となる。

【００３３】実施の形態２．ハイドロプレーニング状態
を検出する際には、トレッドパターンを適正化すること
により、ハイドロプレーニング検出感度を向上させるこ
とができる。本実施の形態２は、タイヤ内面歪を計測す
る手段である歪ゲージ１１ａ，１１ｂを装着した部分の
トレッドゴムのブロック高さを、他の部分のブロック高
さよりも低くすることにより、踏面内に接地圧の低いス
ポットを故意に形成し、侵入する水膜に対する感度を上
げることにより、ハイドロプレーニング検出感度を向上
させるようにしたもので、他の部分のブロック高さより
も低くする際の範囲としては、通常高さの８０％〜９５
％、好ましくは８５％〜９０％がよい。これは、８０％
未満では路面との接地性を損ない、偏摩耗やロードノイ
ズの増大を招くからであり、９５％を越えるとハイドロ
プレーニングの検出感度が低くなってしまうからであ
る。なお、発明者らの研究によれば、段差のあるトレッ
ドパターンが走行によって摩耗しても、当初の段差は非
常に良く保持されていることが確認されている。図１１
は、上記図７で示したものと同様の、試験車輌が車速９
０ｋｍ／ｈｒで水膜１０ｍｍの特殊路に進入した際の、
ＨＹＰ幅ピークの高さの変化を示す図で、同図の●はブ
ロック加工がない場合のＨＹＰ幅ピークの高さを示し、
同図の○は、歪ゲージ１１ａ，１１ｂを装着した部分の
トレッドゴムのブロック高さを他の部分のブロック高さ
より２０％低くなるように加工した場合のＨＹＰ幅ピー
クの高さを示す。同図から明らかなように、ゴムブロッ
クの高さに加工を施すことにより、踏面内に侵入する水
膜量に対する感度が変化する。すなわち、歪ゲージ１１
ａ，１１ｂを装着した部分のトレッドゴムのブロック高
さを、他のブロックよりも低くすることにより、ハイド
ロプレーニング状態の検出感度を向上させることができ
る。

【００３４】実施の形態３．図１２は、本実施の形態３
に係わる車輌制御装置２０の構成を示す図で、車輌制御
装置２０は、上記実施の形態1で示したハイドロプレー
ニング検出装置１０と、このハイドロプレーニング検出
装置１０のハイドロプレーニング判定手段１６の判定結
果に基づいて、タイヤの空気圧を増加または低減させて
車輌の走行状態を制御する車輌制御手段２１とを備えて
いる。上記車輌制御手段２１では、ハイドロプレーニン
グ判定手段１６がハイドロプレーニングを検出した場合
には、タイヤ空気圧を予め設定された内圧まで上昇さ
せ、車輌がハイドロプレーニング状態を脱した場合に
は、タイヤ空気圧を通常設定値まで戻すようにすること
により、車輌の走行性及び安全性を向上させるようにし
たものである。すなわち、車輌がハイドロプレーニング
域に入った場合には、タイヤ空気圧を増加させてタイヤ
接地面積を減少させることにより、タイヤ接地面圧を増
加させて、踏面内に侵入した水膜を踏面外に排斥させる
作用が強まる。したがって、より早期のグリップ力の回
復を図ることができ、ハイドロプレーニングの持続時間
を短縮することができる。なお、上記車輌制御手段２１
は、ＨＹＰピーク検出手段１３で検出されたＨＹＰ幅ピ
ークの高さあるいは水膜量推定手段１４で算出された水
膜量に基づいて、タイヤ空気圧を制御するようにしても
よい。また、本実施の形態２では、タイヤ内空気の出し
入れはリム部に取り付けられた回転継ぎ手を用い、車載
のエアコンプレッサからの給気及び電磁弁を用いての排
気の組み合わせによって行った。なお、タイヤ内圧調整
システムはいかなるものであっても良いが、例えば、圧
力計，コントローラー、圧力調整弁付ホイール、フレキ
シブルジョイントホース、予備タンク、コンプレッサー
などから構成される。

【００３５】

【実施例】上記車輌制御装置２０を搭載し、上記車輌制
御手段２１によりタイヤ内圧を制御するように構成した
車輌を、水膜１０ｍｍの走行路にて様々な速度で走行さ
せれ、ハイドロプレーニングが発生する最低速度を調査
した結果を表1に示す。

【表1】 本実施例では、車輌制御手段２１は、ＨＹＰ幅ピークの
高さが０．３％を越えた時にタイヤ空気圧を２８０ｋＰ
ａまで上昇させ、ＨＹＰ幅ピークの高さ０．２％以下ま
で減少した時にタイヤ空気圧を通常設定値である２２０
ｋＰａまで戻すように設定している。なお、比較例とし
て、タイヤ内圧を制御していない（車輌制御装置２０を
搭載していない）車輌についても、同様の試験を行っ
た。また、本実験においては、エンジン出力の変化から
ハイドロプレーニング発生の速度判定を行った。表1か
ら明らかなように、車輌制御装置２０を搭載してタイヤ
内圧制御を行った車輌は、４回の走行全てにおいてハイ
ドロプレーニング発生の速度が高くなっており、ハイド
ロプレーニングが発生し難くなっていることが確認され
た。

【００３６】なお、上記実施の形態３では、タイヤ空気
圧の制御を行って車輌の走行状態を制御するようにした
が、ＡＢＳブレーキシステムの制御ロジックを変更し
て、ブレーキトルクを与える油圧増加速度やＡＢＳモー
ドに入る油圧閾値を低下するような車輌制御を行って走
行の安全性を向上させるようにしてもよい。あるいは、
車輌の姿勢を制御する車輌制御手段を設け、ハイドロプ
レーニング域に入った場合には、例えば、各車輪のブレ
ーキ装置を個別に制御する際のブレーキ圧値等を変え
て、車輌の姿勢制御を行うようにしてもよい。また、車
輪空転状態を制御する車輌制御手段を備え、ハイドロプ
レーニング域に入った場合には、ブレーキ装置あるいは
エンジンエンジン回転数などを制御して車輪空転状態の
制御を行うことによっても、車輌の走行安全性を向上さ
せることができる。また、自動運転システムを搭載した
車輌において、車間距離設定値を変更する制御を行う車
輌制御手段を設けることにより、ハイドロプレーニング
域に入った場合には、上記車間距離設定値を変更し、車
間距離を適正に設定する制御を行うようにすることがで
きる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、タ
イヤ踏面内に侵入した水膜量に依存するタイヤ内面歪を
計測し、このタイヤ内面歪の時間変化あるいはタイヤ内
面歪から推定した水膜量に基づいて、ハイドロプレーニ
ング状態を検出するようにしたので、簡単な構成で、ハ
イドロプレーニングを早期にかつ正確に検出することが
できる。また、上記ハイドロプレーニング状態の検出に
基づいて、ハイドロプレーニング状態の発生を乗員に警
告したり、車輌の走行状態をフィードバック制御するよ
うにしたので、車輌の安全性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 タイヤ内面の歪の時間的変化を示す図であ
る。

【図２】 ハイドロプレーニング発生時におけるタイヤ
内面の歪の時間的変化を示す図である。

【図３】 本実施の形態１に係わるハイドロプレーニン
グ検出装置の構成を示す図である。

【図４】 歪ゲージの設置位置を示す模式図である。

【図５】 タイヤ幅方向歪の偏向状態を示す図である。

【図６】 車速とＨＹＰ幅ピークの高さとの関係を示す
図である。

【図７】 水膜のある路面に突入した時の歪量と輪速の
時間変化を示す図である。

【図８】 水膜厚さと歪量との関係を示す図である。

【図９】 タイヤ周方向歪の偏向状態を示す図である。

【図１０】 車速とＨＹＰ周ピークの高さとの関係を示
す図である。

【図１１】 本実施の形態２に係わるトレッドゴムのブ
ロック加工の効果を説明するための図である。

【図１２】 本実施の形態３に係わる車輌制御装置の構
成を示す図である。

【符号の説明】

１ タイヤトレッド、１Ａ トレッドの内面、２ 主溝
部、１０ ハイドロプレーニング検出装置、１１ａ，１
１ｂ 歪ゲージ、１２ 歪変位量算出手段、１３ ＨＹ
Ｐピーク検出手段、１４ 水膜量推定手段、１５ マッ
プ記憶手段、１６ ハイドロプレーニング判定手段、２
０ 車輌制御装置、２１ 車輌制御手段。

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タイヤ内面の歪の時間変化から、ハイド
   ロプレーニング状態を検出するようにしたことを特徴と
   するハイドロプレーニングの検出方法。
2. 【請求項２】 タイヤ内面の歪の時間変化から、タイヤ
   踏面内に侵入した水膜量を推定し、上記推定された水膜
   量に基づいて、ハイドロプレーニング状態を検出するよ
   うにしたことを特徴とするハイドロプレーニングの検出
   方法。
3. 【請求項３】 タイヤ内面歪を計測する手段と、上記計
   測された歪の時間変化の波形を演算する手段と、上記歪
   の波形からハイドロプレーニング状態であるかどうかを
   判定する手段とを備えたことを特徴とするハイドロプレ
   ーニング検出装置。
4. 【請求項４】 上記タイヤ内面歪を、タイヤトレッド主
   溝部の内面歪としたことを特徴とする請求項３に記載の
   ハイドロプレーニング検出装置。
5. 【請求項５】 上記タイヤ内面歪を計測する手段を装着
   した部分の、前，後あるいは左，右のトレッドゴムのブ
   ロック高さを、他の部分のブロック高さの８０％〜９５
   ％としたことを特徴とする請求項３または請求項４に記
   載のハイドロプレーニング検出装置。
6. 【請求項６】 タイヤの内面に歪ゲージを配設して、上
   記タイヤ内面歪を計測するようにしたことを特徴とする
   請求項３〜請求項５のいずれかに記載のハイドロプレー
   ニング検出装置。
7. 【請求項７】 上記歪波形の、タイヤの踏み込み部と蹴
   り出し部に対応する２つのピーク間に現れる踏面直下近
   傍のピーク高さあるいはピーク高さの変化から、ハイド
   ロプレーニング状態であるかどうかを判定するようにし
   たことを特徴とする請求項３〜請求項６のいずれかに記
   載のハイドロプレーニング検出装置。
8. 【請求項８】 タイヤ踏面以外の歪計測点で計測したタ
   イヤ内面歪の値をベースライン歪値とするとともに、タ
   イヤ踏面内で計測したタイヤ内面歪の値と上記ベースラ
   イン歪値との差である歪変位量を算出し、この歪変位量
   に基づいてハイドロプレーニング状態であるかどうかを
   判定するようにしたことを特徴とする請求項３〜請求項
   ７のいずれかに記載のハイドロプレーニング検出装置。
9. 【請求項９】 タイヤ内面歪を計測する手段を複数個設
   けるとともに、タイヤ踏面以外にある歪計測手段で計測
   したタイヤ内面歪の値をベースライン歪値とするととも
   に、タイヤ踏面内にある歪計測手段で計測したタイヤ内
   面歪の値と上記ベースライン歪値との差である歪変位量
   を算出し、この歪変位量に基づいてハイドロプレーニン
   グ状態であるかどうかを判定するようにしたことを特徴
   とする請求項３〜請求項７のいずれかに記載のハイドロ
   プレーニング検出装置。
10. 【請求項１０】 上記計測された歪の波形からタイヤ踏
    面内に侵入した水膜量を推定する手段を設けて、上記推
    定された水膜量に基づいてハイドロプレーニング状態で
    あるかどうかを判定するようにしたことを特徴とする請
    求項３〜請求項９に記載のハイドロプレーニング検出装
    置。
11. 【請求項１１】 予め作成されたタイヤ内面歪とタイヤ
    踏面内に侵入した水膜量との関係を示すマップに基づい
    て、上記検出されたタイヤ内面歪から上記水膜量の推定
    値を演算するようにしたことを特徴とする請求項１０に
    記載のハイドロプレーニング検出装置。
12. 【請求項１２】 タイヤ踏面内に侵入した水膜量を演算
    するためのマップを、上記ベースライン歪値の大きさに
    応じて変更するようにしたことを特徴とする請求項１１
    に記載のハイドロプレーニング検出装置。
13. 【請求項１３】 上記ハイドロプレーニング状態の判定
    手段において、路面がハイドロプレーニング状態である
    と判定された場合には、警告を発する警告手段を設けた
    ことを特徴とする請求項３〜請求項１２のいずれかに記
    載のハイドロプレーニング検出装置。
14. 【請求項１４】 請求項３〜請求項１３のいずれかに記
    載のハイドロプレーニング検出装置と、上記ハイドロプ
    レーニング状態の判定結果に基づいて、、車輌の走行状
    態を制御する車輌制御手段を備えたことを特徴とする車
    輌制御装置。
15. 【請求項１５】 上記車輌制御手段は、タイヤの空気圧
    を調整して車輌の走行状態を制御する手段を備えたこと
    を特徴とする請求項１４に記載の車輌制御装置。
16. 【請求項１６】 上記車輌制御手段は、車輪のロック状
    態を制御する手段を備えたことを特徴とする請求項１４
    に記載の車輌制御装置。
17. 【請求項１７】 上記車輌制御手段は、車輌の姿勢を制
    御する手段を備えたことを特徴とする請求項１４に記載
    の車輌制御装置。
18. 【請求項１８】 上記車輌制御手段は、車輪空転状態を
    制御する手段を備えたことを特徴とする請求項１４に記
    載の車輌制御装置。
19. 【請求項１９】 上記車輌制御手段は、自動運転システ
    ムの車間距離設定値を変更する制御を行う手段を備えた
    ことを特徴とする請求項１４に記載の車輌制御装置。