帶有滑動傳感器的軸單元和滑動測量方法
2023-12-09 11:18:06
專利名稱：帶有滑動傳感器的軸單元和滑動測量方法
技術領域：
本發明涉及帶有滑動傳感器裝置的軸單元，和用於車輛穩定性控制(穩定運動控制)的滑動測量方法。
背景技術：
近年來，穩定性控制系統應用於車輛中(例如，參照專利文件1)。於是，需要用於高精度測量滑差係數和每個軸的滑動狀態的滑動傳感器。需要一種使用滑動傳感器測量穩定性控制所需狀況的方法。(滑差係數表示輪胎的圓周速度和輪胎的運動速度(地速)之間的差。一般地，由於即使輪胎抓住地面時也部分打滑，滑差係數變為0.001、0.01、0.1等。)[專利文件1]JP-A-2003-118554發明內容順便提及，每個車輪的滑差係數需要進行高精度的測量，以提高TCS、ABS、穩定性控制等的控制精度。
然而，車輪的滑差係數以車輪的轉速和車體相對於路面的速度(地速)為基礎得出。根據上述相關現有技術，儘管可以高精度地測出車輪的轉速，但是不能直接得出車體速度。於是，例如，滑差係數必須根據四個車輪的轉速全部進行估計。結果，就出現了無法精確得出滑差係數和尤其是車輛轉彎時每個車輪的滑動狀態的問題。
因此，本發明的目的是提供帶有滑動傳感器的軸單元和車輪滑差係數測量方法，該方法用於使得高精度地得出滑差係數，並因此更適當地控制車輛的穩定運行成為可能。
1)根據本發明，提供了車輪運動狀態測量方法，它使用在每個車輪的運動方向上的加速度傳感器，和車輪轉動傳感器，它們都安裝到車輛的每個軸單元上。
2)根據本發明，提供了車輪運動狀態測量方法，它使用在每個車輪的運動方向上的加速度傳感器，該加速度傳感器安裝到車輛的每個軸單元上，和在每個車輪的橫向上的加速度傳感器，及車輪轉動傳感器。
3)根據本發明，提供了車輪運動狀態測量方法，它使用在每個車輪的運動方向上的加速度傳感器，和車輪轉動傳感器，該加速度傳感器安裝到車輛的每個軸單元上，該軸單元具有車輛的驅動輪。
4)根據本發明，提供了使用上述1)中所描述方法的車輛。
5)根據本發明，提供了使用上述2)中所描述方法的車輛。
6)根據本發明，提供了使用上述3)中所描述方法的車輛。
7)根據本發明，提供了用於軸支承的軸單元或滾動軸承單元，該軸單元具有加速度傳感器和轉動傳感器，該加速度傳感器用於測量車輪運動方向上的加速度，該轉動傳感器用於測量車輪的轉動角速度。
8)根據本發明，提供了車輛控制設備，該車輛控制設備使用每個車輪的加速度傳感器和車輪轉動傳感器，它們都安裝到車輛的每個軸單元上。
9)根據本發明，提供了軸支承的滾動軸承單元，該滾動軸承單元具有上述8)中所描述的加速度傳感器和轉動傳感器。
10)根據本發明，提供了車輪單元，該車輪單元具有靜止元件、轉動元件、傳感器轉子、轉速傳感器和加速度傳感器，該轉動元件可相對於靜止元件轉動，該傳感器轉子安裝到轉動元件上，轉速傳感器安裝到靜止元件上，從而與傳感器轉子相對，用於對傳感器轉子的轉速作出響應而輸出轉速信號，該加速度傳感器安裝到靜止元件上，用於對車輪單元的運動方向上的加速度作出響應而輸出加速度信號。
11)根據本發明，提供了車輪單元，該車輪單元具有靜止元件、轉動元件、傳感器轉子、轉速傳感器和加速度傳感器，該轉動元件可相對於靜止元件轉動，該傳感器轉子安裝到轉動元件上，該轉速傳感器安裝到靜止元件上，從而與傳感器轉子相對，用於對傳感器轉子的轉速作出響應而輸出轉速信號，該加速度傳感器安裝到靜止元件上，用於對車輪運動方向的加速度作出響應而輸出加速度信號。
12)根據本發明，提供了車輪支承的滾動軸承單元，該滾動軸承單元具有轉動輪、靜止輪、數個滾動元件、傳感器轉子、轉速傳感器和加速度傳感器，該滾動元件放置在靜止輪和轉動輪之間，該傳感器轉子安裝到轉動輪上，該轉速傳感器安裝到靜止輪上，從而與傳感器轉子相對，用於對傳感器轉子的轉速作出響應而輸出轉速信號，該加速度傳感器安裝到靜止輪上，用於對車輪運動方向的加速度作出響應而輸出加速度信號。
13)根據本發明，提供了車輪單元，該車輪單元具有靜止元件、轉動元件、傳感器轉子、轉速傳感器和半導體加速度傳感器，該靜止元件位於車輛懸架的彈簧下方，該轉動元件可相對於靜止元件轉動，該傳感器轉子安裝到轉動元件上，該轉速傳感器安裝到靜止元件上，從而與傳感器轉子相對，用於對傳感器轉子的轉速作出響應而輸出轉速信號，該加速度傳感器安裝到靜止元件上，用於對車輪運動方向的加速度作出響應而輸出加速度信號。
14)根據本發明，提供了車輛控制方法，它使用每個車輪運動方向的加速度傳感器，和車輪轉動傳感器，它們都固定在車輛的每個軸單元上。
15)根據本發明，提供了一傳感器，該傳感器使得加速度傳感器和轉速傳感器設置在車輪上，以使用上述4)中所述的測量方法，或者上述14)中所述的車輛控制方法。
16)根據本發明，提供了包括上述15)中所述傳感器的軸承。
17)根據本發明，提供了控制系統，該控制系統用於使用上述1)中所述的測量方法，或上述14)中所述的車輛控制方法對車輛的運行狀態進行控制。
根據本發明，可以高精度地得出車輪滑差係數和滑動狀態，因此可以更適當地控制車輛的穩定運行。
圖1是與本發明的第一實施例一起使用的滾動軸承單元的剖視圖；圖2是與本發明第一實施例一起使用的滑動傳感器(slip sensor)的示意圖；圖3是本發明第一實施例中用於計算滑差係數(slip ratio)的動態示意圖(dynamical schematic representation)；圖4是本發明第一實施例中用於計算滑差係數的動態示意圖；圖5是本發明第一實施例中用於計算滑差係數的動態示意圖；圖6是本發明第一實施例中用於計算滑差係數的動態示意圖；
圖7是本發明第一實施例中用於計算滑差係數的動態示意圖；圖8是本發明第一實施例中用於計算滑差係數的動態示意圖；圖9是本發明第一實施例中用於計算滑差係數的動態示意圖；圖10是本發明第一實施例中用於計算滑差係數的動態示意圖；圖11是本發明第一實施例中用於計算滑差係數的動態示意圖；圖12是本發明第一實施例中用於計算滑差係數的動態示意圖；圖13是本發明第一實施例中用於計算滑差係數的動態示意圖；圖14是本發明第一實施例中用於計算滑差係數的動態示意圖；圖15是本發明第一實施例中用於計算滑差係數的動態示意圖；圖16是本發明第一實施例中用於計算滑差係數的動態示意圖；圖17是本發明第一實施例中用於計算滑差係數的動態示意圖；圖18是本發明第一實施例中用於計算滑差係數的動態示意圖；圖19是本發明第一實施例中用於計算滑差係數的動態示意圖；圖20是在本發明第一實施例中使用的壓力傳感器的安裝方式的外視圖；圖21是圖20中的傳感器部分的剖視圖；圖22是本發明第一實施例中用於計算滑差係數的動態示意圖；圖23是本發明第一實施例中用於計算滑差係數的動態示意圖；圖24是本發明第一實施例中用於計算滑差係數的動態示意圖；圖25是本發明第一實施例中用於計算滑差係數的動態示意圖；圖26是本發明第一實施例中用於計算滑差係數的動態示意圖；圖27是本發明第一實施例中用於計算滑差係數的動態示意圖；圖28是本發明第一實施例中用於計算滑差係數的動態示意圖；圖29是本發明第一實施例中用於計算滑差係數的動態示意圖；圖30是檢驗本發明第一實施例中傳感器安裝位置與誤差之間的關係的測量結果表；圖31是本發明第一實施例中用於計算滑差係數的動態示意圖；圖32是本發明第一實施例中用於計算滑差係數的動態示意圖；圖33是根據本發明第二實施例的用於車輪支承的滾動軸承單元的剖視圖；圖34是沿著圖33中的線IV-IV的剖視圖；
圖35是實施本發明第二實施例的控制操作的流程圖；圖36是根據本發明第二實施例的用於車輪支承的滾動軸承單元的剖視圖；圖37是根據本發明第三實施例的用於軸支承的滾動軸承單元的剖視圖；圖38是沿著圖37中的線II-II的剖視圖；圖39是圖37中箭頭III所示部分的放大視圖；圖40是示出位移測量元件的輸出變化的曲線圖；圖41是實行本發明每個實施例中控制器的車輛控制方法的流程圖；圖42是用於本發明第四實施例所述軸支承的滾動軸承單元的剖視圖；圖43是實行本發明實施例中控制器的不同車輛控制方法的流程圖；圖44是本發明第五實施例所述轉向節裝置和車輪單元的剖視圖；圖45是示出本發明第六實施例所述加速傳感器裝置的剖視圖；圖46是用於本發明第七實施例所述軸支承的滾動軸承單元的剖視圖；圖47是用於本發明第八實施例所述軸支承的滾動軸承的剖視圖；圖48是沿著圖47中線II-II的剖視圖；圖49是圖47中箭頭III所示部分的放大視圖；圖50是用於本發明第九實施例所述軸支承的滾動軸承單元的剖視圖；圖51是實行本發明實施例中控制器的不同車輛控制方法的流程圖；圖52是用於本發明第十實施例所述軸支承的滾動軸承單元的剖視圖；圖53是根據本發明第十一實施例的用於軸支承的滾動軸承單元的剖視圖；圖54是根據本發明第十二實施例的用於軸支承的滾動軸承單元的剖視圖；圖55是根據本發明第十三實施例的用於軸支承的滾動軸承單元的剖視圖；圖56是根據本發明第十四實施例的用於軸支承的滾動軸承單元的剖視圖；圖57是根據本發明第十五實施例的用於軸支承的滾動軸承單元的剖視圖；圖58是根據本發明第十六實施例的用於軸支承的滾動軸承單元的剖視圖；圖59是根據本發明第十七實施例的用於軸支承的滾動軸承單元的剖視圖；圖60是圖59中的箭頭III所示部分的放大視圖；圖61是根據本發明第十八實施例的用於軸支承的滾動軸承單元的剖視圖；圖62是主要部件的放大視圖，示出了複合傳感器的優選安裝位置的例子；圖63是主要部件的放大視圖，示出了複合傳感器的優選安裝位置的例子；圖64是主要部件的放大視圖，示出了複合傳感器的優選安裝位置的例子；圖65是主要部件的放大視圖，示出了複合傳感器的優選安裝位置的例子；圖66是主要部件的放大視圖，示出了複合傳感器的優選安裝位置的例子；圖67是主要部件的放大視圖，示出了複合傳感器的優選安裝位置的例子；圖68是主要部件的放大視圖，示出了複合傳感器的優選安裝位置的例子；圖69是主要部件的放大視圖，示出了複合傳感器的優選安裝位置的例子；具體實施方式
本發明所述優選實施例將以附圖為基礎詳細討論。
接下來，將參照圖1至32討論本發明第一實施例所述車輪的滑差係數測量方法。
如圖1所示，軸單元(或車輪單元)210具有滑動傳感器211，該軸單元包括安裝到車輪支承元件的轉向節上的滾動軸承單元(也稱為車輪軸承單元(wheel bearing unit))，該滑動傳感器包括成為一體的加速度傳感器和轉動傳感器。該滑動傳感器211使轉動傳感器222放置在基準面上，並且轉動傳感器面向編碼器(encoder)213放置，該編碼器安裝到轉動元件212上。制動轉子(brake rotor)和輪胎安裝到該滾動軸承單元上。
如圖2所示，作為滑動傳感器211的加速度傳感器221，兩個固定在x方向(車輪的運動方向)上，兩個固定在y方向(車輪的橫向)上，並且有一個固定在z方向(車輪的縱向)上。可以使用具有成為一體的三軸加速度傳感器和兩軸(x和y)角加速度傳感器的傳感器。例如，Kabishikikaisha Wako公開了下述產品和專利文件US6282956 多軸角速度傳感器US6269697 使用壓電元件的角速度傳感器US6098461 使用壓電元件的加速度傳感器US5850040 使用多軸加速度傳感器在轉彎時間(turning time)y方向的加速度傳感器221變得必要。Z方向的加速度傳感器221用於校正由路面上不平坦的地方所引起的振動分量的影響，但是可以是不存在的。
另外，為了得出車體的地速(ground speed)，加速度傳感器可以設置在車體上。在這種情況下，每個車輪的地速在讀數方面用車體的地速代替。在這種情況下，在直線運動時，每個車輪的加速度和地速可以用車體的加速度和地速代替。
首先，找出每個車輪的地速V。如圖3所示，在實際運行時間，在每個車輪中都會在驅動時在車輪的半徑R上發生部分打滑，尤其是驅動輪，並出現給定速度。假定與部分打滑0一起出現相同速度，那麼可以認為每個車輪的半徑發生較小的變化，並且每個車輪的半徑都假定為有效半徑r。在驅動時，該有效半徑r變得比實際半徑小；相反，在制動時，變得比實際半徑大。
如果使用車輪轉動角速度ω和關於每個車輪的x方向的加速度αx，該車輪轉動角速度ω由安裝到每個滾動軸承單元(或車輪支承元件或軸單元或車輪單元)210上的轉動傳感器222測出，該加速度αx由安裝到每個車輪支承元件上的加速度傳感器221測出，則每個車輪的地速V就可以用下述表達式來表示[表達式1]V＝rω.......(101)
此處，假定有效半徑r為常數(r＝常數)，如果對該表達式關於時間進行微分(在表達式中用』表示)，以變換該表達式，則有效半徑r表示如下[表達式2]V′＝rω′ ......(102)[表達式3]αx＝rω′ ......(103)[表達式4]r=x......(104)]]>接下來，如果使用加速度αx和轉動角速度ω，該加速度αx由安裝到每個車輪支承元件(軸單元或車輪單元)210上的加速度傳感器221測出，該轉動角速度ω由轉動傳感器222測出，那麼每個車輪的地速V可以從由表達式(101)和(104)導出的下述表達式中得出[表達式5]V=r=......(105)]]>嚴格地說，當有效半徑r為常數時，表達式(105)不變；然而，當在每個車輪中αx/ω′幾乎為常數時，每個車輪的地速V可以從表達式(105)中得出。此處，語句「αx/ω′幾乎為常數」表示每秒鐘的變化在10毫米或1毫米之內，或者例如，採樣間隔中的變化在10毫米或1毫米之內。當該條件不成立時，即αx/ω′幾乎不為常數時，假定時間為t1並且此時的地速為Vt1，每個車輪中隨後的地速V將由下述表達式得出[表達式6]V=Vt1+t1txdt......(106)]]>當αx/ω′再次變得幾乎恆定時，每個車輪中的地速V用(αx/ω′)ω的值代替，因而總是能夠高精度地得出每個車輪中的地速V。例如，可以通過確定αx/ω′的變化是否在每秒10毫米或1毫米之內，或者採樣間隔中的變化是否在10毫米或1毫米之內，來確定αx/ω′是否約等於常數。
接下來，消除道路梯度角(road gradient angle)β的影響。如圖4所示，在斜面運行時，如果加速度傳感器221是使用由加速度所產生的力的加速度傳感器，如壓力元件系統、壓電元件系統或應變門系統(strain gatesystem)，那麼會出現道路梯度角β的影響，因此需要將其消除。至於該加速度傳感器的輸出值，當車輛在x方向，也就是在車輛的運動方向加速時，該輸出值為正值。由於從加速度傳感器221的輸出值αxa中消除了重力分量gsinβ，所以通過下述表達式得出實際加速度αxr[表達式7]αxr＝αxa-g·sinβ ......(107)在向上的斜面上，β為正值，並且在向下的斜面上變為負值。當ω恆等於常數時，幾乎可以得出αxr恆等於0，並且因此可以從下述表達式中得出道路梯度角β。通過對測量時的ω1和測量之後的恆定時間Δt中的ω2之間的比率進行測量，來確定ω是否恆等於常數。例如，如果ω1/ω2在±1％或0.1％之內，那麼可以確定ω恆等於常數。
sin=xag......(108)]]>當該條件不成立時，作為用於探測相同方向上的加速度的這兩個加速度傳感器221，如圖5(a)所示，S1放置在上面，S2放置在下面，並且從下述表達式中得出隨後的道路梯度角β，其中傳感器輸出值為αxa1和αxa2，兩個傳感器之間的距離為d，當該條件不成立時的時間為t1，並且就在該條件不成立之前，道路梯度角為βt1(參見圖5(b))[表達式9]=t1t{(xa2-xa1)/d}dt2+t1......(109)]]>表達式(109)中的(αxa2-αxa1)/d為由道路梯度角所導致的角加速度差，並且因此隨著兩次積分的進行，得出了道路梯度角β的波動。如果ω再次恆等於常數，那麼該值由從表達式(108)中得出的值代替。因此，總是可以高精度地得出道路梯度角。下文中，加速度αx將代表實際加速度αxr。
接下來，將討論輪胎的滑差係數S。輪胎的滑差係數S由下述表達式限定，其中Vθ為輪胎的圓周速度 S＝1-V/Vθ(在驅動時) ......(110)S＝1-V/Vθ(在制動時) ......(110)輪胎的圓周速度V0由輪胎的實際半徑R和轉動角速度ω的乘積得出，該轉動角速度ω由轉動傳感器222測出。也就是，Vθ＝Rω。
由於每個車輪的地速V總是由表達式(105)和(106)得出，所以每個輪胎的滑差係數從由表達式(110)導出的下述表達式得出[表達式111]S＝1-V/Rω(在驅動時) ......(111)S＝1-Rω/V(在制動時) ......(111)此處，因為地速V總是由表達式(105)和(106)得出，所以每個車輪(輪胎)的實際半徑R都表示為R＝V/ω。然而，當不進行制動時，R＝V/ω對於從動輪總是保持不變，並且如果輪胎的滑差係數S幾乎為0，例如在0.01或0.001之內，那麼R＝V/ω對於驅動輪保持不變。
接下來，示出了驅動輪的輪胎的滑差係數幾乎為0，即進入空檔狀態(neutral state)的情況。在空檔狀態下，如果不受到運動阻力、輪胎的空氣阻力等的影響，那麼考慮到如圖6所示的道路梯度角β，應用下述表達式[表達式12]x-gsin......(112)]]>為了實際得出空檔狀態下的R，在沒有進行制動的情況下，進一步得出幾乎整個直線運動時間(直線運動時間的定義在後面描述)中的R。
實際上，在驅動輪中，即使在空檔條件(x-gsin)]]>下，滑差係數也不會空檔存在。因此，當沒有自然風之類存在時，通過在平地上的試驗對與空檔狀態的地速V相對應的加速度αxN(負值)進行相加，並且例如，存儲(store)與V＝10，20，30，40和50(km/h)相對應的αxN的值，並將每個值相加，當下述表達式不變時，假定進入空檔狀態[表達式13]x-gsin+xN......(113)]]>在表達式(113)的條件下，R可以測量幾次並取平均值。
如果沒有存儲αxN，那麼當表達式(112)不變，並且輪胎的行駛阻力、空氣阻力等較小時，也就是，當車輛以低速行駛時，可以假設進入空檔狀態。
在計算中，假定自然風(簡述為風)等的外力影響不存在。然而，如果考慮風等的外力的話，即使在表達式(113)的狀態下也會發生滑動。於是，對驅動力不出現並且不對車輛的速度和發動機的轉數(例如，發動機節氣門的開口等)進行發動機制動的狀態進行存儲，並且只在所存儲的條件下測量R。當離合器脫離配合併且制動無效時，可以假定如同從動輪一樣進入空檔狀態。
在每個車輪的滑差係數較小的情況下，也就是當道路梯度角較小並且加速度較小時，也就是當αx和-gsinβ都較小而且空氣阻力也較小(也就是10km/h或以下的低速)時，可以對r取平均值得到R。
當車輛的電氣系統(電力供給)關閉時，存儲R的值，並且當繼續驅動車輛時，使用該值，直到得出R為止。
由於因此得出了車輪的實際半徑R，所以通過表達式(111)總是可以得出每個車輪的準確滑差係數。
當因此得到每個輪胎的實際半徑時，它對探測每個輪胎的異常也是有用的。例如，當輪胎象下面那樣爆裂時，最好對異常進行探測首先，如果有效半徑r或實際半徑R快速變小，那麼關閉加速器狹槽(accelerator slot)。然後，如果有效半徑r或R快速變大並且恢復，則發生簡單滑動；如果有效半徑r或R未恢復，則存在輪胎可能會爆裂的可能性，因此駕駛員就得到提示，停止車輛。
當從時間t1至t2一個車輪的輪胎半徑減小比率(Rt1-Rt2)/Rt2大於其他任何輪胎的輪胎半徑減小比率(例如，2至5秒為10％或以上；或者5至20秒為5％以上)時，最好進行類似控制。
接下來，將討論得出直線運動時間的道路摩擦係數的方法。在直線運動時間中發生部分打滑的狀態下，每個車輪的道路摩擦係數用滑差係數S得出。該直線運動時間指的是當在每個車輪的運動方向上的x方向的加速度αxn(n＝1，2，3，4)幾乎相等時的時間，或者是當在每個車輪的橫向上的y方向的加速度αyn(n＝1，2，3，4)幾乎為0時的時間。
此處，車輪1，2，3，4和x、y方向如圖7所示確定。用每個車輪的滑差係數S、縱向載荷Fz和由車輛重量M所導致的慣性力得出道路摩擦係數μ。在發生部分打滑的狀態下，假定下述表達式對在x方向上作用於每個車輪的驅動力Fxn、滑差係數Sn、道路摩擦係數μn和每個車輪的縱向載荷Fzn基本上保持不變，如圖8所示。(在滑差係數S較小的區域中，假定Fx相對於S幾乎線性變化。實際上，也考慮到Fx相對於S曲線變化，但是此處假設Fx相對於S幾乎線性變化。)基於曲線變化的計算方法將在後面描述。Kb為由輪胎的橡膠材料、胎面花紋的結構等決定的常數。
Fx1＝1/kbμ1Fz1S1......(114-1)Fx2＝1/kbμ2Fz2S2......(114-2)Fx3＝1/kbμ3Fz3S3......(114-3)Fx4＝1/kbμ4Fz4S4......(114-4)考慮到在重心處的運動平衡(equation of motion)，車體驅動力Fxc由下述表達式表示，其中重心處的加速度為αxc，並且車重(質量)為M。車體質量M和加速度α的乘積Mα為基於車體質量的慣性力。重心處的加速度αxc在直線運動時間中作為每個車輪的x方向的加速度αxn(n＝1-4)的平均值得出。在該運動平衡中，需要加上由重力所導致的加速度分量。
Fxc＝M(αxc+gsinβ) ......(115)實際上，輪胎的空氣阻力、運轉阻力和自然風的影響作用在車輪上，並且因此這些都假定為Rw，並需要考慮到運動平衡中。
此處，假設Rw在瞬間為常數，Fxc由下述表達式表示[表達式16]Fxc＝M(αxc+gsinβ)+Rω......(116)如果對該表達式關於時間求微分，則Rω消失。
如果考慮到道路梯度角β在瞬間不變，那麼重力分量也會消失，並且道路梯度角β變成下述表達式(當β在恆定時間不變時，可以進行計算。)[表達式17]Fxc′＝Mαxc′......(117)接下來，如果對表達式(114)關於時間求微分，那麼它們變為下述表達式。此處，假定μn、Fzn和β在瞬間不變。
Fx1=1kb1Fz1S1......(118-1)]]>Fx2=1kb2Fz2S2......(118-2)]]>Fx3=1kb3Fz3S3......(118-3)]]>Fx4=1kb4Fz4S4......(118-4)]]>表達式(117)和(118)設置為聯立方程如下[表達式19]Fx1=1kb1Fz1S1......(119-1)]]>Fx2=1kb2Fz2S2......(119-2)]]>Fx3=1kb3Fz3S3......(119-3)]]>Fx4=1kb4Fz4S4......(119-4)]]>Fxc=Mxc......(119-5)]]>示出了通過對聯立方程進行求解，得出每個車輪的道路摩擦係數的方法。也就是，在直線運動時，用每個車輪的滑差係數Sn、施加在每個車輪上的縱向載荷Fzn和由車體質量M所引起的慣性力Mα得出了每個車輪的道路摩擦係數μn和每個車輪的驅動力Fxn。將在後面描述使用每個車輪的縱向載荷的直接測量值的簡單和準確的計算方法。首先，示出了通過計算得出縱向載荷和得出基於該縱向載荷的道路摩擦係數的方法。
由於變量的數量太多，所以假設四個車輪在道路摩擦係數方面相等，並且道路摩擦係數設置為μn。
μn＝μ1＝μ2＝μ3＝μ4......(120)
接下來，使用載荷分配比fn(n＝1，2，3，4)。該載荷分配比認為在瞬間是常數。由於該載荷分配比為車輛重量M的載荷施加在車輪上的分配比，所以每個車輪的縱向載荷得出為Fzn＝fnMg·cosβ(參見圖9)。通過使用該載荷分配比，表達式(119)變為下述表達式[表達式21]Fx1=1kbnf1MgcosS1......(121-1)]]>Fx2=1kbnf2MgcosS2......(121-2)]]>Fx3=1kbnf3MgcosS3......(121-3)]]>Fx4=1kbnf4MgcosS4......(121-4)]]>Fxc=Mxc......(121-5)]]>f1+f2+f3+f4＝1......(121-6)接下來，使用車輪的扭矩分配比kdn(n＝1，2，3，4)。該扭矩分配比kdn是將傳動裝置的扭矩Tc分配到車輪的比率，是隨著車輛的傳動裝置分配扭矩所得到的值。每個車輪的扭矩變為Tn＝kdnTc。
Kd1+kd2+kd3+kd4＝1的關係保持不變。由於每個車輪的扭矩為每個車輪的驅動力Fxn和每個車輪的實際半徑R的乘積，所以下述表達式保持不變[表達式22]Tn＝Fxn·Rn......(122)該表達式轉換如下[表達式23]Fxn＝Tn/Rn＝kdn·Tc/Rn......(123)由於在直線運行時車體的驅動力為車輪驅動力的總和，所以下述表達式保持不變[表達式24]Fxc=n=14Fxn=n=14kdnRnTc......(124)]]>如果對表達式(123)和(124)關於時間求微分，那麼可以獲得下述表達式。此處，假定kdn和Rn瞬間不變。
Fxn=kdnRnTc......(125-1)]]>Fxc=n=14kdnRnTc......(125-2)]]>如果將表達式(125-1)代入表達式(121-1至121-6)，並且添加上表達式(125-2)，那麼得到下述結果[表達式26]kd1R1Tc=1kbnf1MgcosS1......(126-1)]]>kd2R2Tc=1kbnf2MgcosS2......(126-2)]]>kd3R3Tc=1kbnf3MgcosS3......(126-3)]]>kd4R4Tc=1kbnf4MgcosS4......(126-4)]]>Fxc=Mxc......(126-5)]]>f1+f2+f3+f4＝1 ......(126-6)Fxc=n=14kdnRnTc......(126-7)]]>將表達式(126-5)代入表達式(126-7)如下[表達式27]Tc=Fxc/n=14kdnRn=Mxc/n=14kdnRn......(127)]]>如果將表達式(127)代入表達式(126-1)至(126-4)，則聯立方程變為下述表達式[表達式28]
kd1R1Mxc/n=14kdnRn=1kbnf1MgcosS1......(128-1)]]>kd2R2Mxc/n=14kdnRn=1kbnf2MgcosS2......(128-2)]]>kd3R3Mxc/n=14kdnRn=1kbnf3MgcosS3......(128-3)]]>kd4R4Mxc/n=14kdnRn=1kbnf4MgcosS4......(128-4)]]>f1+f2+f3+f4＝1 ......(128-5)如果表達式(128-1)轉換成用μn表示f1的形式，它將變為如下表達式[表達式29]f1=(kd1R1xc/n=14kdnRn)/1kbngcosS1......(129)]]>同樣，對表達式(128-2)至(128-4)進行轉換，從而也可以用μn表示f2至f4。如果將(f1至f4)代入表達式(128-5)，那麼未知量將變得只有μn，從而得出μn。
隨著將得出的μn代入表達式(128-1)至(128-4)，得到車輪之間的載荷分配比f1至f4。由於此處得出的fn是通過假設車輪在道路摩擦係數方面相等而得出，所以進行了幾次測量並取平均值，並且fn在下述表達式中作為常數給定[表達式30]f1=1nn=14f1n......(130-1)]]>f2=1nn=14f2n......(130-2)]]>f3=1nn=14f3n......(130-3)]]>f4=1nn=14f4n......(130-4)]]>
於是，得到fn。
接下來，通過使用fn，從用μ1、μ2、μ3和μ4替換表達式(128-1)至(128-4)中的μn的表達式中得到μ1、μ2、μ3和μ4。
1=kd1R1xc/n=14kdnRn1kbf1cosS1......(131-1)]]>2=kd2R2xc/n=14kdnRn1kbf2gcosS2......(131-2)]]>3=kd3R3xc/n=14kdnRn1kbf3gcosS3......(131-3)]]>4=kd4R4xc/n=14kdnRn1kbf4gcosS4......(131-4)]]>從這些表達式中，可以得出車輪的道路摩擦係數μ1、μ2、μ3和μ4。也就是，如果將f1、f2、f3、f4代入這些表達式將得到該道路摩擦係數。
如上所示，在直線運動時間，通過使用每個車輪的滑差係數Sn、施加在每個車輪上的縱向載荷Fzn和由車體質量M所導致的慣性力Mα可以得出每個車輪的道路摩擦係數μn和每個車輪的驅動力Fxn。
接下來，參照圖10，在曲線運行時間，通過使用加速度傳感器的輸出值αyn、每個車輪的滑差係數Sn、施加在每個車輪上的縱向載荷Fzn和由車體質量所導致的慣性力Mα，可以得出每個車輪的道路摩擦係數μn和驅動力FKn與側力Fyn的合力Fωn，該加速度傳感器在每個車輪的橫向上安裝到車輛的每個軸單元上。
將討論得出在曲線運行時間每個車輪的道路摩擦係數的方法。在曲線運行時間，與直線運動時間相同，每個車輪的滑差係數和驅動力的關係表達式與車輛重心處的運動平衡設置為聯立方程，然後對其求解。為了求解，得出重心處的加速度，並進-步考慮重心處的加速度，並且得出每個車輪的轉彎半徑Rrn(n＝1，2，3，4，c)和重心備用。為了得出轉彎半徑Rrn等，使用了阿克曼理論和圓周運動的公式。該阿克曼理論指出，連接每個車輪和重心及中心O的每條線都垂直於每個車輪和重心的運動方向。
從圓周運動的公式中，下述關係表達式適用於y方向加速度αyn(n＝1，2，3，4，c)、轉彎半徑Rrn(n＝1，2，3，4，c)和每個車輪和重心的x方向地速Vxn(n＝1，2，3，4，c)[表達式32]y1=Vx12/Rr1......(132-1)]]>y2=Vx22/Rr2......(132-2)]]>y3=Vx32/Rr3......(132-3)]]>y4=Vx42/Rr4......(132-4)]]>yc=Vxc2/Rrc......(132-5)]]>從這些關係表達式中，每個車輪的轉彎半徑Rrn(n＝1，2，3，4，c)得出如下[表達式33]Rr1=Vx12/y1......(133-1)]]>Rr2=Vx22/y2......(133-2)]]>Rr3=Vx32/y3......(133-3)]]>Rr4=Vx42/y4......(133-4)]]>此處，αyn由每個車輪的y方向(橫向)上的加速度傳感器221得出，並且Vxn通過對每個車輪的x方向(運動方向)上的加速度傳感器221和轉動傳感器222進行上述計算得出，因此Rrn由表達式(133-1)至(133-4)得出。
接下來，得出重心的轉彎半徑Rrc。如果假設並給定重心位置，則重心的轉彎半徑Rrc用幾何學就能從下面給出的表達式(134)得出。在將在後面描述的直接得出每個車輪上的縱向載荷的方法中，通過計算得出重心位置，而不需要假設。此處，Rr4是轉彎中心和後輪4之間的距離，TrR是中心和後輪之間在橫向上的距離，並且Lr是中心和後輪之間在縱向上的距離。
Rrc=(Rr4+TrR)2+Lr2......(134)]]>從圓周運動的公式中，下述關係表達式適用於y方向的加速度，轉彎半徑Rrn和每個車輪的轉彎旋轉角速度(turning rotation angular speed)ωO及重心[表達式35]y1=Rr102......(135-1)]]>y2=Rr202......(135-2)]]>
y3=Rr302......(135-3)]]>y4=Rr402......(135-4)]]>yc=Rrc02......(135-5)]]>圖中所示的轉彎旋轉角速度ω0是車輪和重心的公共值，並且因此表達式(135-1)至(135-4)變換如下[表達式36]02=y1Rr1=y2Rr2=y3Rr3=y4Rr4......(136)]]>如果將該表達式代入表達式(135-5)，則從下述表達式中可得出重心的y方向加速度αyn[表達式37]yc=RrcRr1y1=RrcRr2y2=RrcRr3y3=RrcRr4y4.....(137-1)]]>yc=n=14(yn/Rrn)Rrc4......(137-2)]]>表達式(137-1)的任何項都可以使用，並且這些項的平均值可以用於表達式(137-2)。
接下來，得出重心的x方向加速度αxc。下述關係表達式適用於x方向的地速Vxn、轉彎旋轉角速度ω0和每個車輪的轉彎半徑Rrn及重心[表達式38]Vx1＝ω0Rr1......(138-1)Vx2＝ω0Rr2......(138-2)Vx3＝ω0Rr3......(138-3)Vx4＝ω0Rr4......(138-4)Vxc＝ω0Rrc......(138-5)如果對這些表達式求微分，那麼將得到下述結果。此處，認為Rrn瞬間不變。
αx1＝ω0′Rr1......(139-1)αx2＝ω0′Rr2......(139-2)αx3＝ω0′Rr3......(139-3)
αx4＝ω0′Rr4......(139-4)αxc＝ω0′Rrc......(139-5)此處，車輪和重心在轉彎旋轉角速度ω0和角加速度(ω0′方面相等，因此表達式(139-1)至(139-4)變成如下表達式[表達式40]0=x1Rr1=x2Rr2=x3Rr3=x4Rr4......(140)]]>如果將ω0′代入表達式(139-5)，那麼重心的x方向加速度得出如下[表達式41]xc=RrcRr1x1=RrcRr2x2=RrcRr3x3=RrcRr4x4......(140-1)]]>xc=Rrcn=14(xn/Rrn)/4......(141-2)]]>此時，表達式(141-1)的任何項都可以使用，並且這些項的平均值可以用於表達式(141-2)。
於是，得出了重心的x方向加速度αxc和y方向加速度αyc。在曲線運行時間，對滑差係數Sn和每個車輪的驅動力Fxn的關係表達式，以及車輛在重心處的運動方程，和圍繞轉彎中心的力矩平衡表達式所添加進去的聯立方程進行求解，因而得出每個車輪的道路摩擦係數。該方法如下在曲線運動時間，下述表達式基本上也適用於作用在每個車輪的x方向上的驅動力Fxn、滑差係數Sn、道路摩擦係數μn、每個車輪的縱向載荷Fxn和道路梯度角β[表達式42]Fx1＝1/kb·μ1Fz1·S1......(142-1)Fx2＝1/kb·μ2Fz2·S2......(142-2)Fx3＝1/kb·μ3Fz3·S3......(142-3)Fx4＝1/kb·μ4Fz4·S4......(142-4)考慮到由車輛重量M所導致的慣性力，車輛重心處的運動方程由下述表達式表示[表達式43]
Fxc＝M(α+g·sinβ) ......(143)如果將空氣阻力的運行阻力等設置為Rw，並添加到運動方程中，那麼該表達式變成如下[表達式44]Fxc＝M(αxc+g·sinβ)+Rw......(144)如果對該表達式進行微分，那麼常數項Rw消失。假定道路梯度角β瞬間不變，那麼重力分量也像下面的表達式中那樣消失[表達式45]Fxc′＝Mαxc′......(145)如果對表達式(142)關於時間微分，那麼它們變為如下表達式。此處，假設μn、Fzn和β瞬間不變。
Fx1′＝1/kb·μ1Fz1·S1′......(146-1)Fx2′＝1/kb·μ2Fz2·S2′......(146-2)Fx3′＝1/kb·μ3Fz3·S3′......(146-3)Fx4′＝1/kb·μ4Fz4·S4′......(146-4)在曲線運行時間，考慮到圍繞轉彎中心的力矩平衡，並將其表達式加入聯立方程。也就是驅動力Fxn和每個車輪的轉彎半徑Rrn的乘積的總數等於車輛的驅動力Fxc和重心的轉彎半徑Rrc的乘積，因此下述表達式保持不變[表達式47]Fx1·Rr1+Fx2·Rr2+Fx3·Rr3+Fx4·Rr4＝Fxc·Rrc......(147)對表達式(147)進行變換。
Fx1Rr1Rrc+Fx2Rr2Rrc+Fx3Rr3Rrc+Fx4Rr4Rrc=Fxc......(148)]]>在表達式(148)中，如果設定Rr1/Rrc＝h1、Rr1/Rrc＝h1、Rr2/Rrc＝h2、Rr3/Rrc＝h3、Rr4/Rrc＝h4，並且設定功率矢量比(power vector ratio)，那麼得出下述表達式[表達式49]h1Fx1+h2Fx2+h3Fx3+h4Fx4＝Fxc......(149)對表達式(149)關於時間進行微分。此處，假定功率矢量比在瞬間不變。
h1Fx1′+h2Fx2′+h3Fx3′+h4Fx4′＝Fxc′ ......(150)在曲線運動時間，除了每個車輪的驅動力Fxn和滑差係數Sn的關係表達式(表達式(146))和重心處的運動方程(表達式(145))之外，如果帶有圍繞轉彎中心的力矩表達式的聯立方程求解如下，那麼將得到每個車輪的道路摩擦係數μn[表達式51]Fx1′＝1/kb·μ1Fz1·S1′ ......(151-1)Fx2′＝1/kb·μ2Fz2·S2′ ......(151-2)Fx3′＝1/kb·μ3Fz3·S3′ ......(151-3)Fx4′＝1/kb·μ4Fz4·S4′ ......(151-4)Fxc′＝Mαxc′......(151-5)h1Fx1′+h2Fx2′+h3Fx3′+h4Fx4′＝Fxc′......(151-6)在下面示出了對表達式(151)進行求解和得出每個車輪的道路摩擦係數μn的方法。
首先，如果假定四個車輪在道路摩擦係數方面相等，並且道路摩擦係數設定為μm，那麼表達式(151)變成如下表達式[表達式52]Fx1′＝1/kb·μmFz1·S1′......(152-1)Fx2′＝1/kb·μmFz2·S2′......(152-2)Fx3′＝1/kb·μmFz3·S3′......(152-3)Fx4′＝1/kb·μmFz4·S4′......(152-4)Fxc′＝Mαxc′ ......(152-5)h1Fx1′+h2Fx2′+h3Fx3′+h4Fx4′＝Fxc′ ......(152-6)接下來，使用每個車輪的道路分配比fn。考慮到該道路分配比在瞬間為常數，並且Fzn＝fnMg·cosβ，因此如下表達式結果為[表達式53]Fx1′＝1/kb·μmf1Mgcosβ·S1′ ......(153-1)Fx2′＝1/kb·μmf2Mgcosβ·S2′ ......(153-2)Fx3′＝1/kb·μmf3Mgcosβ·S3′ ......(153-3)
Fx4′＝1/kb·μmf4Mgcosβ·S4′ ......(153-4)Fxc′＝Mαxc′ ......(153-5)h1Fx1′+h2Fx2′+h3Fx3′+h4Fx4′＝Fxc′ ......(153-6)f1+f2+f3+f4＝1 ......(153-7)使用傳動裝置對車輪的分配力矩Tc的比例的力矩分配比kdn，下述表達式保持不變[表達式54]T1＝kd1Tc......(154-1)T2＝kd2Tc......(154-2)T3＝kd3Tc......(154-3)T4＝kd4Tc......(154-4)kd1+kd2+kd3+kd4＝1 ......(154-5)由於每個車輪的力矩Tn都是驅動力Fxn和每個車輪的輪胎實際半徑R的乘積，所以下述表達式保持不變[表達式55]T1＝Fx1·R1......(155-1)T2＝Fx2·R2......(155-2)T3＝Fx3·R3......(155-3)T4＝Fx4·R4......(155-4)因此，通過使用傳動裝置的力矩Tn，每個車輪的驅動力Fxn表示如下[表達式56]Fx1＝kd1·Tc/R1......(156-1)Fx2＝kd2·Tc/R2......(156-2)Fx3＝kd3·Tc/R3......(156-3)Fx4＝kd4·Tc/R4......(156-4)接下來，對表達式(156)進行微分。此處，假定kdn和Rn瞬間不變。
Fx1′＝kd1/R1·Tc′ ......(157-1)Fx2′＝kd2/R2·Tc′ ......(157-2)Fx3′＝kd3/R3·Tc′ ......(157-3)Fx4′＝kd4/R4·Tc′ ......(157-4)
如果將這些表達式代入表達式(153)的聯立方程，那麼將得到如下結果[表達式58]kd1/R1·Tc′＝1/kb·μmf1Mg·cosβ·S1′......(158-1)kd2/R2·Tc′＝1/kb·μmf2Mg·cosβ·S2′......(158-2)kd3/R3·Tc′＝1/kb·μmf3Mg·cosβ·S3′......(158-3)kd4/R4·Tc′＝1/kb·μmf4Mg·cosβ·S4′......(158-4)Fxc′＝Mαxc′ ......(158-5)Fxc′＝h1·kd1/R1·Tc′+h2·kd2/R2·Tc′+h3·kd3/R3·Tc′+h4·kd4/R4·Tc′......(158-6)f1+f2+f3+f4＝1 ......(158-7)從表達式(158-5)和(158-6)中，Tc』表示如下[表達式59]Tc=Mxc/n=14(hnkdn/Rn)......(159)]]>如果將表達式(159)代入表達式(158-1)至(158-4)的話，那麼車輛重量M在兩側消失，並且聯立方程表示如下[表達式60]kd1/R1xc/n=14(hnkdn/Rn)=1/kbmf1gcosS1......(160-1)]]>kd2/R2xc/n=14(hnkdn/Rn)=1/kbmf2gcosS2......(160-2)]]>kd3/R3xc/n=14(hnkdn/Rn)=1/kbmf3gcosS3......(160-3)]]>kd4/R4xc/n=14(hnkdn/Rn)=1/kbmf4gcosS4......(160-4)]]>f1+f2+f3+f4＝1......(160-5)如果對表達式(160-1)至(160-4)進行變換，那麼fn將表示如下[表達式61]
fn=kdn=/Rnxc/n=14(hnkdn/Rn)/(1/kbmgcosSn)......(161)]]>將它們代入表達式(160-5)得出μm。然後，將μm的得出值代入表達式(161)得出每個車輪的道路分配比fn。將所得出的道路分配比fn代入聯立方程。
由於在下述表達式中的未知量只有μm，所以也可以得出曲線運動時間的每個車輪的道路摩擦係數[表達式62]kd1/R1xc/n=14(hnkdn/Rn)=1/kb1f1gcosS1......(162-1)]]>kd2/R2xc/n=14(hnkdn/Rn)=1/kb2f2gcosS2......(162-2)]]>kd3/R3xc/n=14(hnkdn/Rn)=1/kb3f3gcosS3......(162-3)]]>kd4/R4xc/n=14(hnkdn/Rn)=1/kb4f4gcosS4......(162-4)]]>接下來，將討論每個車輪的驅動力Fxn和滑差係數Sn的關係表達式。在該方法中，為了得出每個車輪的道路摩擦係數，假定每個車輪的驅動力Fxn與滑差係數Sn成正比；然而，實際上，認為驅動力(制動力)Fxn像曲線那樣相對於滑差係數Sn的波動而波動，如圖11所示。當滑差係數Sn為0.1至0.2時，驅動力達到最大值。當滑差係數Sn超過該範圍時，驅動力下降，並且每個車輪都實際開始滑動。隨著滑差係數Sn增大，每個車輪的驅動力Fxn都在每個車輪實際滑動之前幾乎線性增大一點。在該方法中，梯度設定為1/kb，作為由輪胎的橡膠材料、胎面花紋、結構等決定的常數。隨著S變大，梯度只改變了一點；然而，在該方法中，對Fxn和Sn都進行微分，因此認為瞬時得到直線，並且誤差較小。
為了更加精確地得到Fxn和Sn之間的關係，作為備選方法，還存在將驅動力Fxn和滑差係數Sn之間的關係Fxn/Fxnμn＝f(Sn)作為數據存入存儲器的方法。在這種情況下，驅動力Fxn和滑差係數Sn用下述關係表達式表示[表達式63]Fxn＝μnFxnf(sn) ......(163)
同時，在這種情況下，在進行線性近似的情況下，如果進行微分並對聯立方程進行求解，那麼可以得出每個車輪的道路摩擦係數。
Fx1′＝μ1Fz1f′(s1) ......(164-1)Fx2′＝μ2Fz2f′(s2) ......(164-2)Fx3′＝μ3Fz3f′(s3) ......(164-3)Fx4′＝μ4Fz4f′(s4) ......(164-4)Fxc′＝Mαxc′......(164-5)此時，為了得出f(Sn)的微分f(Sn)，得出f(Sn)在微小時間間隔Δt的差Δf(Sn)並除以Δt，例如，用下述表達式表示[表達式65]f(sn)=f(snt+t)-f(snt)t=f(sn)t......(165)]]>最好存儲大量滑差係數Sn的數據所對應的驅動力Fxn；否則，可以進行線性插值或曲線插值，如圖12所示。具體的是，車輪將開始滑動處的滑差係數為大約0.1至0.2，因此滑差係數S分成200至500個點，並且將與每個點相對應的Fx/Fzμ存儲。此時，如果需要兩個字節用於存儲一個點的話，那麼所有數據可以存儲在0.4K至1K字節的存儲器中；可以用小容量存儲器快速得出該精確關係。
接下來，將討論每個車輪的縱向載荷Fzn的波動。
通過假定每個車輪的縱向載荷和重心位置為常數，得出了道路摩擦係數；然而，實際上，縱向載荷會因下述任何一條原因等而波動1.由傾斜所引起的車體的前後縱向載荷移動；2.由搖擺所引起的車體的左右縱向載荷移動；3.由驅動力的反作用力矩所引起的縱向載荷移動；4.當懸架因路面不平而引起的縱向載荷移動。
車輛的重心位置也隨著每個車輪的縱向載荷Fxn的波動而移動，並需要進行校正。然而，在直接測量Fxn(將在後面描述)的方法中不需要校正。
下面示出了縱向載荷和重心位置的校正方法。
考慮到上述每個車輪的縱向載荷的波動經過校正，對載荷分配比進行了校正並在下面再次示出。
對聯立方程求解，得出道路摩擦係數。
(直線運行時)1=kd1/R1xc/n=14(kdn/Rn)1/kbf1gcosS1......(166-1)]]>2=kd2/R2xc/n=14(kdn/Rn)1/kbf2gcosS2......(166-2)]]>3=kd3/R3xc/n=14(kdn/Rn)1/kbf3gcosS3......(166-3)]]>4=kd4/R4xc/n=14(kdn/Rn)1/kbf4gcosS4......(166-4)]]>[表達式67](曲線運行時)1=kd1/R1xc/n=14(hnkdn/Rn)1/kbf1gcosS1......(167-1)]]>2=kd2/R2xc/n=14(hnkdn/Rn)1/kbf2gcosS2......(167-2)]]>3=kd3/R3xc/n=14(hnkdn/Rn)1/kbf3gcosS3......(167-3)]]>4=kd4/R4xc/n=14(hnkdn/Rn)1/kbf4gcosS4......(167-4)]]>由於多次(例如，大約三次)重複進行計算進行收斂，所以可以提高μn的精度。
接下來，對於上述情況，示出了縱向載荷的具體校正方法。
1.由傾斜所引起的車體的前後縱向載荷移動如圖13所示，假定重心高度為Hc，輪距(wheel base)為Wb，對俯仰作出貢獻的加速度為αpc，由力矩平衡，從下述表達式中可得出由俯仰所導致的前後縱向載荷移動ΔFzp。此處，Hc和Wb都是已知值，並且將在後面描述如何得出αpc。
MαpcHc＝ΔFzpWb......(168)表達式(168)變換為[表達式69]ΔFzp＝MαpcHc/Wb......(169)由俯仰所導致的前後載荷分配比的變化量Δfp通過將在表達式(169)中得出的ΔFzp除以車輛重量M而得出，並且因此變為如下表達式[表達式70]Δfp＝ΔFzp/M＝αpcHc/Wb......(170)在加速時間(當αpc為正值時)，將Δfp的絕對值從前輪減去，並加到後輪上，用以校正。相反，在減速時間(當αpc為負值時)，將Δfp的絕對值加到前輪上，並從後輪減去，用以校正。考慮到Δfp的符號，可以根據下述表達式，在加速時間和減速時間作出校正(Fn′為校正前的值。)[表達式71](前輪)f1＝f1′+Δfp......(171-1)f2＝f2′+Δfp......(171-2)(後輪)f3＝f3′+Δfp......(171-3)f4＝f4′+Δfp......(171-4)2.由搖擺所引起的左右縱向載荷移動如圖14所示，假定重心高度為Hc，輪距(wheel red)為Tr，對搖擺作出貢獻的加速度為αrc，從力矩平衡，從下述表達式中可得出由搖擺所引起的左右縱向載荷移動ΔFzr。此處，Hc和Tr都是已知值，並且將在後面描述如何得出αrc。
MαrcHc＝ΔFzrTr......(172)如果對表達式(172)進行變換，那麼將從下述表達式中得出ΔFzr[表達式73]ΔFzr＝MαrcHc/Tr......(173)由搖擺所引起的左右輪的載荷分配比的變化量Δfzr通過將ΔFzr除以車輛重量M得出，並得出為如下表達式 Δfr＝ΔFzr/M＝αrcHc/Tr......(174)如果x和y方向的正和負如圖15那樣確定的話，那麼當車輛向右轉彎時，αrc變為正值，並且Δfzr的絕對值加到左輪1和3上，並從右輪2和4上減去，用以校正。
相反，當車輛向左轉彎時，αrc變為負值，並且Δfzr的絕對值從左輪1和3上減去，並加到右輪2和4上，用以校正。考慮到Δfzr的符號，當車輛向左和向右轉彎時，由搖擺所導致的載荷分配比的變化量可以根據下述表達式得到校正fn′為每個車輪校正前的載荷分配比。
(左輪)f1＝f1′+Δfzr......(175-1)f3＝f3′+Δfzr......(175-2)(右輪)f2＝f2′+Δfzr......(175-3)f4＝f4′+Δfzr......(175-4)3.由驅動力的反作用力矩所引起的前後縱向載荷移動如圖16所示，每個車輪的縱向載荷移動也通過作用在每個車輪上的驅動力的反作用力矩改變。例如，驅動力Fx1的反作用力矩使得車輪1的縱向載荷Fz1減小(ΔF1，1)，作用在車輪3上的驅動力Fx3的反作用力矩使其增大(ΔF1，3)。考慮到力矩平衡，下述表達式在ΔF1，1、ΔF1，3、車輪的實際半徑R1和軸距Wb之間保持不變[表達式76]Fx1·R1＝Wb·ΔF1，1......(176-1)Fx3·R3＝Wb·ΔF1，3......(176-2)如果對表達式(176)進行變換，並使用Fxn＝Mαxn的關係的話，[表達式77]ΔF1，1＝Fx1·R1/Wb＝Mαx1·R1/Wb......(177-1)ΔF1，3＝Fx3·R3/Wb＝Mαx3·R3/Wb......(177-2)從表達式(177)得出的值除以車輛重量M，並在校正之前加到載荷分配比f1′上和從載荷分配比f1′中減去，從而像下述表達式那樣進行基於車輪1的驅動力反作用的前後載荷分配比的校正[表達式78]f1＝f1′+ΔF1，1/M+ΔF1，3/M＝f1′-(αx1·R1-α3·R3)Wb......(178)同樣，像下述表達式那樣進行基於每個車輪的驅動力反作用的前後載荷分配比的校正[表達式79]f1＝f1′+(αx1·R1-αx3·R3)Wb......(179-1)f2＝f2′+(αx2·R2-αx4·R4)Wb......(179-2)f3＝f3′+(αx3·R3-αx1·R1)Wb......(179-3)f4＝f4′+(αx4·R4-αx2·R2)Wb......(179-4)4.懸架因路面不平所引起的縱向載荷的變化如圖17所示，當車輛通過路面上的不平點等時，懸架開始起作用，於是每個車輪的縱向載荷開始波動。在這種情況下，將z方向(縱向)加速度傳感器221安裝到每個車輪上，用於探測由路面上的不平點所導致的z(縱向)方向加速度，並在微小時間內進行兩次積分，以得出每個車輪的z(縱向)方向位移。
ez＝∫∫αzdt2......(180)從表達式(180)得出的位移乘以懸架的剛度常數(spring constant)k，以得出每個車輪的縱向載荷變化量ΔFze，如下述表達式[表達式81]ΔFez＝kez.......(181)將由此得出的ΔFze在校正之前加到每個車輪的縱向載荷上，或從每個車輪的縱向載荷上減去。
接下來，將討論得出對俯仰、搖擺作出貢獻的加速度αrc、αpc的方法。
為了得出由俯仰、搖擺所導致的每個車輪的縱向載荷，重心的運動方向加速度αxc和橫向加速度αyc需要轉換到傾斜和搖擺方向，如圖18所示。此處，重心的加速度根據表達式(137)、表達式(141)等得出。如果轉彎時間角度θc＝0的話，那麼直線運動時間可以認為類似於曲線運動時間。此處，轉彎時間角度θc指的是重心運動方向和車體方向之間的角度差，由下述表達式得出[表達式82]c=tan-1LrRr4+TrR.....(182)]]>此時，傾斜加速度αrc、搖擺加速度αpc由重心加速度αxc、dyc和θc在下述表達式中得出[表達式83]αcp＝αcx·cosθc+αcy·sinθc......(183-1)αcr＝αcy·cosθc+αcx·sinθc......(183-2)將所得出的αrc、αpc代入表達式(170)、(174)，並對由傾斜、搖擺所導致的載荷分配比的變化量進行校正。
接下來，將討論重心位置的校正。
如上所述，得出了經過每個輪的校正的載荷分配比，並因此得出了車輛的重心位置。校正重心位置的方法如下此處，使用重心分配比Ln。該重心分配比與載荷分配比具有如下關係，如圖19所示[表達式84]La1:La2=1f1:1f2......(184-1)]]>La3:La4=1f3:1f4......(184-2)]]>Lb1:Lb3=1f1:1f3......(184-3)]]>Lb2:Lb4=1f2:1f4......(184-4)]]>圖19中的點A、B、C、D由重心分配比Ln得出。連接A和C及B和D的兩條線的交叉點作為(be found as)重心。於是，也可以對重心位置進行校正。
接下來，將討論縱向載荷的測量方法。
到目前為止，每個車輪的縱向載荷用載荷分配比通過計算得出。然而，如果在懸架的底座部分上測量載荷的話，則高精度地得出每個車輪的縱向載荷，從而高精度地得出每個車輪的道路摩擦係數。
(1)在懸架彈簧的盤狀部分(pan section)(它可以是盤形或環形)上測量載荷的方法1.使用測壓元件的測量方法2.將罐子中注滿油，將彈簧接納板(reception plate)放置在該罐子的蓋上，將壓力傳感器連接到該罐子上，並測量油壓的方法3.將彈簧盤狀部分放置在支撐其邊緣的金屬盤的中心，將壓力傳感器的突起抵靠在該金屬板的中心下方的部分上，使該突起移動，並測量壓力的方法4.將壓敏導電橡膠夾在金屬和金屬之間，每個金屬都形成環形，像水平字母U的橫截面的形狀，將彈簧盤狀部分放置在上面，並測量橡膠在電流傳導中的變形的方法(2)測量懸架彈簧的位移的方法1.用與減振器平行放置的滑動電阻位移計測量電阻變化的方法2.將線圈繞在減振器的內側或外側，並測量線圈和進出線圈的活塞杆之間的感應電阻(電感)的變化的方法3.用容納在減振器的活塞杆中的磁性線性編碼器(magnetic linearencoder)測量在孔元件(hole element)中的移動量的方法在測量懸架彈簧的位移的方法中，通過用剛度係數kz乘以所測量的位移ez得到的值就是載荷。
(1)2.尤其在上述每個車輪的縱向載荷的測量方法之中，用壓力傳感器測量縱向載荷的方法如下具體地，如圖20和21所示，在頂部帶有薄膜蓋的環形罐子250中注滿油，壓力傳感器252固定在該罐子的側面上，並且載荷接收板251放置在該罐子上。環形罐子250放置在懸架253的盤狀部分254上，並且可以從壓力傳感器252的輸出值中測出載荷。該環形罐子250帶有固定壓力傳感器的螺紋孔255，並且通過該螺紋孔255將油注入，然後將壓力傳感器252固定。在該載荷測量方法中，載荷接收板251存在於整個周邊上，並且如果具有偏置載荷，則可以測出縱向載荷的總值。如果環形罐子250形成有臺階的話，則載荷接收板251安裝在該臺階上，並變得穩固。假定載荷接收板251的面積為S，壓力傳感器252的測量值為P，那麼縱向載荷Fzsn由如下表達式得出[表達式85]Fzsn＝S·P ......(185)下述任意傳感器都可用作在該方法中使用的壓力傳感器2521.由Nagano keiki kabushikikaisha生產的車載壓力傳感器由Nagano keiki kabushikikaisha生產的該壓力傳感器用於壓敏部件，該壓敏部件通過金屬光闌上穿過絕緣薄膜的等離子CVD，形成有變形計，並且該壓敏部件在耐久性和穩定性上非常出色。該金屬光闌整體焊接到主體上，並且因而安裝用於車載部件。另外，由於該金屬光闌不含有任何移動部件，所以在振動阻尼和耐振強度方面非常出色。也可以使它小型化至最小5毫米，並且價格低廉，並將其用作每個車輪或車輛發動機的制動液壓力測量傳感器。(參考專利文件JP-A-2002-168711)2.由kabushikikaisha Denso生產的壓力傳感器由kabushikikaisha Denso生產的該壓力傳感器使用具有擴散電阻的傳感器元件，該擴散電阻形成在由工作矽(working silicone)形成的薄膜部件上。它是具有-30℃至120℃的寬使用溫度範圍的線性輸出壓力傳感器，含有溫度補償電路，並包括電磁波抵制措施(electromagnetic wavecountermeasure)。該測量壓力範圍是7Mpa，它大於由懸架底座區域所接受的可能最大壓力5Mpa，壓力傳感器安裝到該懸架底座區域上。作為應用於車輛的例子，所以該壓力傳感器用於空調系統的製冷劑壓力測量、懸架系統的壓力測量等。
接下來，示出了從作用在每個懸架的底座區域上的載荷的直接測量值得出每個車輪的縱向載荷的方法。該方法通過用左、右前輪為例子參照圖22示出。
如圖22所示，採用(taken)Trf、Lf和θsf，並且車輪1的懸架盤狀部分上的載荷測量值為Fzs1，車輪2的懸架盤狀部分上的載荷測量值為Fzs2。左右認為是對稱的。此時，作為載荷Fzs1，與作用點之間距離的倒數成比例的載荷分布到由車輪1和2所接受的彈簧載荷(sprung load)Fzb1、Fzb2上。
也就是，該載荷與圖22中的AB∶BD的倒數成正比分布。同樣，作為載荷Fzs2，與AC∶CD的倒數成正比的載荷分布到車輪1和2上，因此根據下述關於θsf的表達式得出圖22中的Fzb1、Fzb2 Fzb1=Fzs1cossfTr,f-LfTr,f+Fzs2cossfLfTr,f......(186-1)]]>Fzb2=Fzs2cossfLfTr,f+Fzs2cossfTr,f-LfTr,f......(186-2)]]>同樣，對於後輪，從下述表達式中也可以得出Fzb3、Fzb4[表達式87]Fzb3=Fzs3cossrTr,r-LrTr,r+Fzs4cossrLrTr,r......(187-1)]]>Fzb4=Fzs4cossrLrTr,r+Fzs4cossrTr,r-LrTr,r......(187-2)]]>另外，加上非彈簧載荷wsin，並且每個車輪的縱向載荷Fzn從下述表達式得出[表達式88]Fz1＝Fzb1+Wsl1……(188-1)Fz2＝Fzb2+Wsl2……(188-2)Fz3＝Fzb3+Wsl3……(188-3)Fz4＝Fzb4+Wsl4……(188-4)作為備選方法，考慮到四個車輪之間的校正，懸架底座區域上的載荷測量值Fzsn和每個車輪的彈簧載荷Fzbn都用使用校正係數Cm，n(m，n＝1，2，3，4)的下述表達式表示[表達式89]Fzb1＝C1，1Fzs1+C2，1Fzs2+C3，1Fzs3+C4，1Fzs4……(189-1)Fzb2＝C1，2Fzs1+C2，2Fzs2+C3，2Fzs3+C4，2Fzs4……(189-2)Fzb3＝C1，3Fzs1+C2，3Fzs2+C3，3Fzs3+C4，3Fzs4……(189-3)Fzb4＝C1，4Fzs1+C2，4Fzs2+C3，4Fzs3+C4，4Fzs4……(189-4)得出此時的校正係數Cm，n的方法在下面參照圖23示出。
首先，在每個車輪只接受車輛重量的載荷的狀態下，將恆定載荷ΔFzsn按照順序加到懸架區域上，並對每個車輪的載荷波動進行測量。例如，當ΔFzsn加到前輪左懸架1上時，如果認為懸架1的載荷為ΔFzs1，則可以相對地認為懸架2，3，4的載荷為0。因此，在表達式(189)中Fzs1＝ΔFzs1並且Fzs2＝Fzs3＝Fzs4＝0，而且得出校正係數C1，1、C1，2、C1，3和C1，4。
同樣，如果將載荷ΔFzsn加到懸架2，3，4上，則得出校正係數cm，n。
為了得出高精度的校正係數，如果將16個不同載荷ΔFzsn適當地加到懸架上，那麼將形成由16個表達式組成的聯立方程，並因此得出l6個校正係數Cm，n。
於是，如果將Cm，n的值存儲的話，那麼就可以從懸架底座區域上的測量載荷ΔFzsn得出每個車輪的彈簧載荷Fzbn，並且進一步加上非彈簧載荷Wsin，則每個車輪的縱向載荷Fzn得出為如下表達式[表達式90]Fz1＝Fzb1+Wsl1……(190-1)Fz2＝Fzb2+Wsl2……(190-2)Fz3＝Fzb3+Wsl3……(190-3)Fz4＝Fzb4+Wsl4……(190-4)如果每個車輪的縱向載荷Fzn都從懸架區域上的測量載荷得出的話，則也可以用所得出的施加在每個車輪上的縱向載荷Fzn、每個車輪的滑差係數Sn和在直線運動時間由車體質量M所導致的慣性力Mα得出每個車輪的道路摩擦係數μn。在曲線運動時間，如果進一步使用由在每個車輪橫向上的加速度傳感器測出的y(橫向)向加速度αvn，那麼可以得出每個車輪的道路摩擦係數。具體地，每個車輪的道路摩擦係數也可以通過解下述聯立方程得出[表達式91]Fx1=1kb1Fz1cosS1......(191-1)]]>Fx2=1kb2Fz2cosS2......(191-2)]]>Fx3=1kb3Fz3cosS3......(191-3)]]>Fx4=1kb4Fz4cosS4......(191-4)]]>F′xc＝Mα′xc……(191-5)
h1F′x1+h2F′x2+h3F′x3+h4F′x4＝F′xc......(191-6)在直線運動時間，表達式(196)中hn的和[表達式92] 變為1。
通過使用實際半徑Rn，每個車輪的驅動力Fxn和扭矩Tn具有下述關係[表達式93]Fxn=TnRn......(192)]]>如果對表達式(192)進行微分，它變為下述表達式[表達式94]Fxn=TnRn......(193)]]>通過使用扭矩分配比kdn，每個車輪的扭矩Tn用傳動裝置的扭矩Tc表示如下[表達式95]Tn＝kdnTc......(194)如果對表達式(189)進行微分，它變為如下表達式[表達式96]T′n＝kdnT′c......(195)從表達式(188)和(190)中，Fxn可以用下述表達式表示[表達式97]Fxn=kdnRnTc......(196)]]>如果將該表達式代入表達式(186-6)，將得到下述表達式[表達式98]n=14kdnhnRnTc=Fxc......(197)]]>因此，[表達式99]
Tc=1/n=14kdnhnRnFxc......(198)]]>如果將該表達式代入表達式(191)，並使用表達式(186-5)的話，每個車輪的Fxn′可以用下述表達式表示[表達式100]Fxn=kdn/Rn/n=14kdnhnRnMaxc......(199)]]>表達式(194)中的M根據下述表達式得出[表達式101]M=n=14Fzn......(200)]]>於是，表達式(186-1)至(186-4)中的未知量只有μn，因此每個車輪的道路摩擦係數在如下表達式中得出[表達式102]n=kdn/Rn/n=14kdnhnRnMaxc/1/kbFzncosSn......(201)]]>如果從懸架區域上的測量載荷得出每個車輪的縱向載荷Fzn的話，則通過使用每個車輪的加速度αxn和加速度αyn，高精確度得出每個車輪的Fxn和Fyn如下[表達式103]Fxn=Fzngaxn......(202-1)]]>Fyn=Fzngayn......(202-1)]]>如果對懸架區域上的載荷進行測量的話，則縱向載荷的波動就包含在測量值中，縱向載荷的波動由搖擺、俯仰和通過計算得出的驅動力的反作用力矩所導致，因此可能高精度地得出道路摩擦係數。另外，在這種情況下，通過用表達式(184)中的fn代替Fzn來對下述表達式求解，總是可能高精度地得出重心位置[表達式104]La1:La2=1Fz1:1Fz2......(202-11)]]>
La3:La4=1Fz3:1Fz4......(202-12)]]>Lb1:Lb3=1Fz1:1Fz3......(202-13)]]>Lb2:Lb4=1Fz2:1Fz4......(202-14)]]>接下來，將討論控制方法。
首先，直線運動時的控制方法如下在直線運動時間，可以得出(預測)極限滑差係數，並且也可以進行ABS等的制動控制和TCS等的驅動力控制。
此處，該極限滑差係數是每個車輪滑動時的滑差係數。
如圖24所示，如果S在Fx-S特性圖中較小，Fx幾乎線性地隨著S增大而增大，然後適度增大，達到最大值，再減小。
當Fx到達最大值時，S為極限滑差係數。如果S大於該極限滑差係數的話，則處於滑動狀態。
於是，對該Fx-S曲線的梯度進行測量並進行控制，從而不會超出極限滑差係數。
具體地，對該Fx-S曲線的梯度進行測量。如果該滑差係數S較小，則該梯度值幾乎為常數；當滑差係數S變大並接近極限滑差係數時，dFx/dS變小。於是，例如，與前述計算值相比，dFx/dS的值的1/2，1/3，1/5，1/10，1/20等是預設的，並且當該值變為設置值時，將制動、發動機節氣門等打開/關閉用於控制。
如果該極限滑差係數非常明顯，那麼可以進行上述控制，從而滑差係數S不會超過極限滑差係數。
接下來，曲線運動時的穩定控制方法如下在曲線運動時間，側力Fgn也作用在車輪的橫向(g)上，從而車輪不會直接受到控制，因此進行推算，並防止每個車輪滑動。
作為該方法，例如，測量作用在每個車輪上的力Fw的時間增加率dFw/dt，並對幾秒鐘內所作用的力進行預測。如果該力大於每個車輪滑動的力，那麼將制動、發動機節氣門等打開/關閉，用於控制。
具體方法如下
首先，示出了摩擦圓定律。該摩擦圓定律對每個車輪保持不變，並說明了每個車輪的驅動力Fxn和側力Fyn的合力Fwn與滑動極限力F1n之間的關係，如圖25所示。也就是，當Fw變得大於半徑為F1n的摩擦圓時，車輪開始滑動。此處，每個車輪開始滑動的力F1n從如下表達式得出[表達式105]F1n＝μnFzn·cosβ＝μnfnMg·cosβ ……(203)另一方面，作用在每個車輪上的力表示如下作用在x方向上的驅動力Fxn從如下表達式得出[表達式106]Fx1=1kb1Fz1S1=1kb1f1MgcosS1......(204-1)]]>Fx2=1kb2Fz2S2=1kb2f2MgcosS2......(204-2)]]>Fx3=1kb3Fz3S3=1kb3f3MgcosS3......(204-3)]]>Fx4=1kb4Fz4S4=1kb4f4MgcosS4......(204-4)]]>作用在每個車輪的y方向的側力Fyn從如下表達式得出[表達式107]Fy1＝f1αy1M ……(205-1)Fy2＝f2αy2M ……(205-2)Fy3＝f3αy3M ……(205-3)Fy4＝f4αy4M ……(205-4)因此，作用在每個車輪上的合力Fwn從如下表達式得出[表達式108]Fam=Fxn2+Fyn2=(1kbnfngcosSn)2+(fnayn)2M......(206)]]>於是，通過使用每個車輪的滑差係數Sn、縱向載荷Fzn和y(橫向)方向加速度αyn得出每個車輪的合力Fwn(驅動力Fxn和側力Fyn的矢量和)。由於在直線運動時間沒有力作用在y方向上，所以合力Fwn和驅動力Fxn變得相等，並且不再需要使用y(橫向)方向加速度αyn。如果αyn恆等於0，則每個車輪的合力Fwn可以用表達式(106)得出。
如從摩擦圓定律中明顯看出的那樣，如果每個車輪上的合力Fwn為Fln或者小於Fln，則該車輪不會滑動。因此，當下述表達式保持不變時，每個車輪都不會打滑[表達式109](1kbngcosSn)2+(ayn)2MfnnfnMgcso......(207)]]>fn和M存在於表達式(202)的兩側，當fn和M消失，並且下述表達式保持不變時，車輪不會滑動[表達式110](1kbngcosSn)2+(ayn)2ngcso......(208)]]>在曲線運行時，進行控制使得表達式(203)保持不變。具體方法如下如圖26所示，對(dFwn/dt)(T1)的測量在時間T1進行，在時間T2的t秒(例如，0.5秒、1秒、2秒)內作用在每個車輪上的力Fwn(T2)用如下表達式推算[表達式111]Fn(T2)=Fn(T1)+(dFamdt)(T1)t......(209)]]>當Fwn(T2)≥F1n時，在時間T1處，對制動、發動機節氣門等進行控制，以防止每個車輪滑動。
參照圖26，對於點a，梯度(dFwn/dt)(T1)較小，於是在時間T2處，Fwn(T2)＜F1n，因此不進行控制；對於點b，梯度(dFwn/dt)(T1)較大，並預測在時間T2′處，Fwn(T2)≥Fln，因此進行上述控制。
接下來，將討論消除主銷(kingpin)角(傾斜)、主銷後傾角(casterangle)、外傾角(camber angle)、橫擺角(yaw angle)的影響。
如果加速度傳感器221的測量值受到車輛的主銷角(傾斜)、主銷後傾角、外傾角、橫擺角等的影響，那麼可以預先存儲實驗值，消除該影響。
如圖27所示，當車輛通過路面上的不平點時，懸架膨脹和收縮，測量值出現誤差，地速、滑差係數等出現誤差。在這種情況下，z方向加速度傳感器221可以安裝到每個車輪的支撐元件(軸單元，也稱為軸單元)上，可以測量出由路面上的不平點所導致的振動，可以對高精度地得出地速和滑差係數進行校正。
如果z方向加速度傳感器221也安裝到車體上，測量出差值，因而可以高精度地消除由路面上的不平點所導致的振動分量。
接下來，將討論在車輪處採用的瞌睡(dozing)警告顯示的概念。(不是每個車輪都必須設置)如圖28和29所示，在直線運動時間、曲線運動時間和S形彎時間，車輛的y(橫向)向加速度變為如圖28所示。然而，認為瞌睡在車輪處變為如圖29所示。
於是在直線運動時和曲線運動時，對於持續恆定時間的近似曲線(直線運動時的直線)，測量出其偏差(deflection)和持續時間(period)，如果在車輪處存在瞌睡的可能性，那麼在車輪處駕駛員可以得到瞌睡警告。
接下來，將討論加速度傳感器221。
基本上，認為車輛的加速度在非常快速的啟動或急制動時變為最大值，它大約為±0.5G。於是，加速度計的測量範圍需要大於該值。在低速時，需要高解析度來處理微小的加速度變化；當車輛高速運行時，需要高響應度。
下面將詳細討論加速度傳感器2211.由Analog Devices kabushiki kaisha生產的ADXL202E該傳感器是兩軸傳感器，具有±2G的測量範圍。它在5伏電壓下工作，輸出數位訊號或放大的模擬信號。數據傳輸速度可以根據連接電容器而在0.01Hz至5KHz範圍內不同。響應度和解析度之間的關係如下60Hz-2mg、20Hz-1mg、5Hz-0.5mg。耐振強度為1000g，耐熱溫度為-65℃至150℃。高速響應是可能的。該傳感器具有5mm×5mm×2mm的較小尺寸，並處於大約500日元的低價位，用於各種領域。如果使用兩個傳感器的話，可以得出x、y方向加速度和繞著x、y軸的角加速度。
2.由Hitachi Kinzoku kabushiki kaisha生產的壓電電阻型三軸加速度傳感器由加速度的作用而產生的力使壓電電阻中發生應力，將加速度探測出。可以裝配三個單軸加速度傳感器和兩個兩軸加速度傳感器，用於同時探測三個軸方向的加速度，也用於探測梯度。該傳感器具有±3G的測量範圍，具有4.8mm×4.8mm×1.25mm的非常小的包裝尺寸。
3.由Hokuriku Denki Kougyou生產的壓電電阻型三軸加速度傳感器像由Hitachi Kinzoku生產的傳感器一樣，該傳感器也能夠同時探測三個軸方向的加速度。該傳感器具有±2G的測量範圍和5.2mm×5.6mm×1.35mm的尺寸。
(相關專利文件) JP-A-2003-240795JP-A-2002-243759根據包括上述加速度傳感器的測量原理，該加速度傳感器221包括壓電電阻型、電容型、壓電型等等。任何加速度傳感器都可以在該方法中使用。
接下來，將討論傳感器的安裝位置。
加速度傳感器221測量每個車輪的動作，因此理想的是安裝到輪胎寬度的中央部分。在直線運動時間，該加速度傳感器可以安裝到軸單元上。在曲線運動時間，如果該加速度傳感器偏離輪胎寬度的中央，那麼所測量的加速度會出現誤差，因而也會在每個車輪的地速Vn和滑差係數Sn中出現誤差。因此，希望的是，加速度傳感器221應當固定在輪胎的輪輞寬度(rim width)內。
通過改變加速度傳感器221的固定位置(輪胎中央和加速度傳感器固定位置之間的距離為偏移量)進行各種仿真，發現加速度傳感器可以固定在從輪胎寬度中央開始的給定寬度範圍內，如圖30所示。偏移效果在車體的內側和外側幾乎相同。
因此，希望的是加速度傳感器221應當安裝在輪胎中央的150毫米之內。如果加速度傳感器221不能安裝在輪胎的輪輞中央或者輪胎中央的150毫米之內的話，也可以像下面示出的那樣使用校正輪胎的轉彎角度的偏移量和得出地速Vn及滑差係數Sn的方法。如果加速度傳感器221固定在輪輞寬度或輪胎中央的150毫米之內，那麼如果進行校正計算的話，可以高精度地得出加速度。
將討論加速度傳感器221安裝到車輪n(n＝1，2，3，4)上離輪胎中央yoff(毫米)的位置處的情況，如圖31所示。
當車輪n在Xn』方向運動，並轉向Xn方向時，從方向盤(steering wheel)的轉角可以得出每個車輪的偏離角(slip angle)θn。此時，在傳感器固定的位置處，在下述表達式中所示的加速度Δα起到與輪胎中央進行比較的作用，因此將其減去，用以校正。
ΔαXn＝yoff·θ″n......(210)[表達式113]ΔαYn＝yoff·(θ′)2......(211)也就是，在該傳感器固定的位置處，加速度通過以輪胎中央位置為圓yoff為半徑的圓周運動發生。由於圓周加速度作用在xn方向上，離心加速度發生在yn方向上，所以將該表達式所得出的加速度從測量值中減去，用以校正。
接下來，將討論加速度傳感器221和轉動傳感器222的精確度。
認為車輛的加速度在快速啟動或急制動時大約為±0.5g，並且每個車輪的加速度都幾乎與車輛的加速度類似。於是，假定將要進行控制的加速度在1g範圍內，需要1/200至1/500的精確度，需要5mg至2mg的解析度。對於車輛來說，加速度在急制動等時快速變化，如果加速度的絕對值較大，則需要較高的響應度，在低速時，則需要較高的精確控制。由AnalogDevices生產的加速度傳感器具有隨著電容器的改變而可在0.01Hz至5Hz範圍內改變的響應度，也具有可以相應改變的解析度。於是，如果所探測的加速度的絕對值較大，則該加速度傳感器需要較高的響應度，因此響應度可以設置成60Hz，此時的解析度變為2mg。該響應度可以進一步升高。當需要較高的精確度時，如果響應度設置為5Hz，則解析度變為0.5mg。
接下來，將討論z方向加速度計(角速度傳感器)。
作為z方向加速度的測量，(1)路面梯度的測量；和(2)由路面的不平點所導致的振動的測量都有進行的可能性。實際上，為了測量路面梯度，將z方向加速度的輸出數據存儲幾次，並進行平均，從而細微的加速度數據消失，輸出了較大的加速度變化值，並且得出了路面梯度。相反，為了測量由路面的不平點所導致的振動，可以跳過平均化處理，或者如果進行平均化處理的話，可以減少數據的數量。可以安裝在將進行平均化的z方向加速度的數據的數量上有所不同的多個加速度計。如果安裝的是三軸角度傳感器、六軸運動傳感器等，則可以以高精度進行控制。
接下來，將討論兩軸驅動(FF，FR)的道路分配比fn的計算方法。
對於兩輪驅動的車輛來說，如FF或FR，道路分配比fn根據下述方法得出在制動時間和空檔時間，也就是當沒有驅動力從車輛的傳動裝置傳送給每個車輪時，每個車輪的制動力Fxn從每個車輪的制動液壓力得出，如圖8所示。下述表達式對於每個車輪的制動力Fxn和滑差係數Sn保持不變[表達式114]Fx1=1kb1Fz1S1......(212-1)]]>Fx2=1kb2Fz2S2......(212-2)]]>Fx3=1kb3Fz3S3......(212-3)]]>Fx4=1kb4Fz4S4......(212-4)]]>如果對該表達式進行變換，則得出下述表達式[表達式115]Fz1=Fx1/1kb1S1......(213-1)]]>Fz2=Fx2/1kb2S2......(213-2)]]>Fz3=Fx3/1kb3S3......(213-3)]]>Fz4=Fx4/1kb4S4......(213-4)]]>此處，暫時認為車輪在摩擦係數方面相等，摩擦係數在下述表達式中為μm[表達式116]
μm＝μ1＝μ2＝μ3＝μ4……(214)如果將該表達式代入聯立方程(213)，[表達式117]Fz1=Fx1/1kbmS1......(215-1)]]>Fz2=Fx2/1kbmS2......(215-2)]]>Fz3=Fx3/1kbmS3......(215-3)]]>Fz4=Fx4/1kbmS4......(215-4)]]>從這些表達式中得出車輪的道路分配比如下[表達式118]f1∶f2∶f3＝Fz1∶Fz2∶Fz3∶Fz4＝Fx1/S1∶Fx2/S2∶Fx3/S3∶Fx4/S4……(216)整個制動力為Fb＝Fx1+Fx2+Fx3+Fx4，車輪的制動力比為bn。
b1＝Fx1/Fb，b2＝Fx2/Fb，b3＝Fx3/Fb，b4＝Fx4/Fb……(217)通過使用該制動力比，道路分配比如下[表達式120]f1∶f2∶f3∶f4＝b1/S1∶b2/S2∶b3/S3∶b4/S4……(218)如果乘以係數k的話，則認為fn＝k(bn/Sn)。將其代入f1+f2+f3+f4＝1。
kb1S1+kb2S2+kb3S3+kb4S4=1......(219)]]>如果對表達式(219)進行整理，則k在下述表達式中得出[表達式122]k(b1S1+b2S2+b3S3+b4S4)=1......(220)]]>[表達式123]
k=1/n=14bnSn......(221)]]>由於得出了k，所以車輪的道路分配比得出如下[表達式124]f1=b1S1/n=14bnSn......(222-1)]]>f2=b2S2/n=14bnSn......(222-2)]]>f3=b3S3/n=14bnSn......(222-3)]]>f4=b4S4/n=14bnSn......(222-4)]]>車輪的道路摩擦係數從下述表達式中得出[表達式125]1=Fx1/1kbf1MgcosS1......(223-1)]]>2=Fx2/1kbf2MgcosS2......(223-2)]]>3=Fx3/1kbf3MgcosS3......(223-3)]]>4=Fx4/1kbf4MgcosS4......(223-4)]]>如果每個車輪制動時的液壓是未知量，則可以假定作用在每個車輪上的制動力相等Fx1＝Fx2＝Fx3＝Fx4＝1/Fxb，可以得出道路分配比和道路摩擦係數。如果車輛的電子系統(電力供給)隨著發動機關閉而斷開，則也將道路分配比的值存儲，以在後面的計算時使用。
接下來，將討論得出滑差係數的備選方法。
下述方法也可以作為得出每個車輪的速度和滑差係數的備選方法存在(1)積分法速度變化量ΔVα由標準加速度(true acceleration)αx得出，標準加速度通過從加速度傳感器221在微小時間Δt內的輸出值中去掉重力影響得出。另一方面，轉動角速度的變化量Δω由轉動傳感器222的輸出值ω得出，每個車輪的有效半徑r由ΔVα和Δω之間的比值得出。首先，在從時間t1至t2的微小時間Δt中的速度變化量ΔVα在下述表達式中由αx得出[表達式126]Va=t1t2axdt......(224)]]>接下來，在從時間t1至t2的微小時間Δt中的轉速變化量Δω在下述表達式中由轉動傳感器222的輸出值ω得出[表達式127]Δω＝ωt2-ωt1......(225)從這兩個表達式的比值中，每個車輪的有效半徑r根據下述表達式得出[表達式128]r=Va/=t1t2xdt/t2-t1......(226)]]>當表達式中的比值r為獨立於時間的常數並且不為0時，從下述表達式中得出每個車輪的地速V[表達式129]V=r=t1t2axdt/(t2-t1)......(227)]]>當比值r開始變化時，如果時間為t1，並且此時的地速為Vt1，則時間t中的地速從下述表達式得出[表達式130]V=Vn+t1t2axdt......(228)]]>在如上所述的車輛空檔狀態下，每個車輪的輪胎實際半徑R從下述表達式中得出[表達式131]R=V......(229)]]>
如上面在表達式(112)中所描述的空檔狀態是當下述表達式保持不變時[表達式132]a+gsni0......(230)]]>通過使用得出的V和R，得出了每個車輪的滑差係數S，並且每個車輪的滑動狀態是已知的。
S＝1-V/Rω......(231)[表達式134]S＝1-Rω/V......(232)表示出了αx和轉動傳感器222的輸出值之間的比值。對於有效半徑r來說，可以從在從t1至t2的微小時間中加速度的兩次積分得出，轉動角度Δθ可以如下述表達式所表示的那樣，從轉動傳感器222的一次積分得出。該轉動角度Δθ可以得出為轉動角度差。
r=L/=t1t2adt2/t1t2dt=t1t2adt2/t2-t1......(233)]]>(2)組合法如果該車輛具有從動輪的話，則從動輪的滑差係數在驅動時為0，因此根據下述方法，每個車輪的滑動狀態是已知的首先，在平地上的直線運動時間，在低速狀態或減速狀態下，四個車輪處於相同的地速，並且每個車輪的地速通過使用實際半徑R從下述表達式中得出[表達式136]Vx1＝Vx2＝Vx3＝Vx4......(234-1)Vx1＝R1ω1......(234-2)Vx2＝R2ω2......(234-3)Vx3＝R3ω3......(234-4)Vx4＝R4ω4......(234-5)此處，假設車輪1和2為從動輪，並將車輪1的實際半徑R用作參照半徑。從這些表達式中，每個車輪的實際半徑R通過下述表達式用R1和轉動角速度ω表示。此處，下標N表示空檔狀態。
R1＝R1......(235-1)R2＝(ω1/ω2)N·R1......(235-2)R3＝(ω1/ω3)N·R1......(235-3)R4＝(ω1/ω4)N·R1......(235-4)從這些表達式中，每個車輪的實際半徑Rn作為R1的比值得出。
接下來，在非上述狀態下的直線運動時間，如果使用每個車輪的有效半徑r，則下述表達式保持不變[表達式138]Vx1＝Vx2＝Vx3＝Vx4......(236-1)Vx1＝r1ω1......(236-2)Vx2＝r2ω2......(236-3)Vx3＝r3ω3......(236-4)Vx4＝r4ω4......(236-5)於是，在直線運動時間，每個車輪的有效半徑r通過使用車輪1的有效半徑r1用如下表達式表示[表達式139]r1＝r1......(237-1)r2＝(ω1/ω2)N·r1......(237-2)r3＝(ω1/ω3)N·r1......(237-3)r4＝(ω1/ω4)N·r1......(237-4)此時，因為滑差係數為0，所以下述表達式對於從動輪1和2的有效半徑保持不變[表達式140]r1＝R1......(238-1)r2＝R2＝(ω1/ω2)N·R1......(238-2)通過使用R1，從下述表達式中得出驅動輪3和4的有效半徑[表達式141]r3＝(ω1/ω3)N·R1......(239-1)r4＝(ω1/ω4)N·R1......(239-2)
於是，如果R1確定了，則從下述表達式中可得出直線運動時間的地速Vn[表達式142]V1＝r1ω1……(240-1)V2＝r2ω2……(240-2)V3＝r3ω3……(240-3)V4＝r4ω4……(240-4)從下述表達式中得出每個車輪的滑差係數Sn[表達式143]S1＝0 ……(241-1)S2＝0 ……(241-2)S3＝1-43/R……(241-3)S4＝1-r4/R4……(241-4)接下來，將討論曲線運動時間。
在曲線運動時間，Vx1＝Vx2＝Vx3＝Vx4不會保持不變，因此用下述方法得出有效半徑。由於從動輪具有為0的滑差係數，所以下述表達式保持不變[表達式144]r1＝R1……(242-1)r2＝R2＝(ω1/ω2)N·R1……(242-2)對於驅動輪3和4來說，如果對加速度求積分，並將其加到積分前的Vx3上，以得出地速V，[表達式145]Vx3=Vx3+t1t2adt......(243-1)]]>Vx4=Vx4+t1t2adt......(243-2)]]>然而，Vxn以R1為基礎，因此並不是實際速度。如果通過微分法、積分法或其它任何方法得出實際半徑R1，則可以以較高的精度得出Vxn。
用每個車輪的地速Vn除以轉動角速度ω，得出有效半徑r。
r3＝Vx3/ω3......(244-1)r4＝Vx4/ω4......(244-2)於是，通過使用每個車輪的實際半徑Rn和有效半徑rn，就可以知道每個車輪的滑動狀態。得出每個車輪的滑差係數的表達式如下[表達式147]S1＝0......(245-1)S2＝0......(245-2)S3＝1-r3/R ......(245-3)S4＝1-r4/R4......(245-4)儘管描述了本發明的第一實施例，但是應當理解，本發明不僅局限於該實施例，當然也可以適當地進行本發明的修改和改進。
例如，對於兩輪驅動來說，在車輛的直線運動時間，從動輪的圓周速度Vcf為車體速度Vd，驅動輪的滑差係數λd由車體速度Vd和驅動輪的圓周速度Vcd得出，從而總是可以實時測得驅動輪的滑差係數。因此，也在驅動時間，可以關閉節氣門，並進行微分控制，用於進行牽引力調節，從而不會超出理想滑差係數。
在上述實施例中，採用了單個車輪的情況作為例子。然而，本發明也可以應用於帶有多個組合車輪的副輪結構(sub-wheel structure)(所謂的雙輪胎等)，如卡車。在這種情況下，加速度傳感器221放置在帶有數個組合車輪的內外輪緣之間的輪輞寬度中。
(應用例子1)使用加速度傳感器和車輪轉動傳感器的車輪滑動測量方法，該傳感器安裝到車輛的每個軸單元上，並對由轉動傳感器所測量的轉數和由加速度傳感器測量的加速度進行組合，以得出軸單元的滑動狀態。
(應用例子2)使用在每個車輪的運動方向上的加速度傳感器，和車輪轉動傳感器的方法，該傳感器安裝到車輛的每個軸單元上，並對由轉動傳感器所測量的轉動角速度ω和由加速度傳感器測量的加速度α進行組合，以根據V＝(α/ω′)·ω得出每個車輪的地速V。
(應用例子3)應用例子2中的方法，其中作為加速度，對於使用由加速度所產生的力並測量加速度的加速度傳感器，實際加速度α使用加速度傳感器的輸出值αa、路面梯度角β和重力加速度g根據α＝αa+gsinβ得出。
(應用例子4)在應用例子2或3中，當α/ω′幾乎為常數時，得出V的方法。
(應用例子5)在應用例子2或3中，當α/ω′幾乎為常數時，根據V＝(α/ω′)·ω得出每個車輪的地速V，當α/ω′不為常數時，根據[表達式148]V=Vt1+t1tadt]]>得出每個車輪的地速V，並根據R＝V/ω得出每個車輪(輪胎)的實際半徑R。
(應用例子6)在應用例子5中，當進入空檔狀態時，也就是，當實際加速度α、重力加速度g和路面梯度角β滿足關係α＝-gsinβ時，得出每個車輪的實際半徑R的方法。
(應用例子7)在應用例子5或6中，在驅動時間根據S＝1-V/(R·ω)得出滑差係數S，和在制動時間根據S＝1-(R·ω)/V得出滑差係數S的方法。
(應用例子8)通過使用每個車輪的滑差係數Sn、施加在每個車輪上的縱向載荷Fz和由車體質量M所導致的慣性力Mα，得出每個車輪的道路摩擦係數μ和每個車輪的驅動力Fx的方法。
(應用例子9)通過使用加速度傳感器的輸出值αy、每個車輪的滑差係數S、施加在每個車輪上的縱向載荷Fz，和在曲線運動時間由車體質量M所導致的慣性力M，得出每個車輪的道路摩擦係數μ，和每個車輪的驅動力Fx與每個車輪的側力的合力Fω的方法，其中該加速度傳感器在每個車輪的橫向上安裝到車輛的每個軸單元上。
(應用例子10)使用加速度傳感器，和車輪的轉動傳感器，並將轉動角速度ω和加速度α進行組合，以根據[表達式149]V=r=t1t2adt/(t2-t1)]]>得出每個車輪的地速V，或者得出[表達式150] 與(ωt1-ωt2)之間的比值，用於控制每個車輪的方法，其中，該加速度傳感器在每個車輪的運動方向上安裝到車輪的每個軸單元上，該轉動角速度ω由轉動傳感器測量得出，該加速度α由加速度傳感器測量得出。
(應用例子11)使用加速度傳感器並組合轉動角速度ω、加速度α、從動輪的實際半徑和從動輪的轉數，以得出每個輪的地速V，和滑差係數S的方法，其中，該加速度傳感器在每個車輪的運動方向上安裝到具有驅動輪的車輪的每個軸單元上，轉動角速度ω由轉動傳感器測量得出，加速度α由該加速度傳感器測量得出。
(應用例子12)一種使用在應用例子1中描述的方法的車輛。
(應用例子13)一種使用在應用例子2中描述的方法的車輛。
(應用例子14)一種使用在應用例子3中描述的方法的車輛。
(應用例子15)一種使用在應用例子4中描述的方法的車輛。
(應用例子16)一種使用在應用例子5中描述的方法的車輛。
(應用例子17)一種使用在應用例子6中描述的方法的車輛。
(應用例子18)一種使用在應用例子7中描述的方法的車輛。
(應用例子19)一種使用在應用例子8中描述的方法的車輛。
(應用例子20)一種使用在應用例子9中描述的方法的車輛。
(應用例子21)一種使用在應用例子10中描述的方法的車輛。
(應用例子22)一種使用在應用例子11中描述的方法的車輛。
(應用例子23)一種軸單元或軸支承的滾動軸承單元，該滾動軸承單元具有加速度傳感器和轉動傳感器，該加速度傳感器用於測量車輪的運動方向上的加速度，該轉動傳感器用於測量車輪的轉動角速度。
(應用例子24)一種應用例子23中所描述的軸單元或軸支承的滾動軸承單元，其中加速度傳感器放置在轉動輪的軸向內側。
(應用例子25)一種應用例子23中所描述的軸單元，其中加速度傳感器放置在車輪的輪輞寬度內。
(應用例子26)一種應用例子23中所描述的軸支承的滾動軸承單元，其中加速度傳感器放置在車輪的輪輞寬度內。
(應用例子27)一種應用例子23中所描述的軸單元，其中加速度傳感器在軸向上放置在離車輪的輪輞寬度的中央(中心線)150毫米內。
(應用例子28)一種應用例子23中所描述的軸支承的滾動軸承單元，其中加速度傳感器放置在軸向上離車輪的輪輞寬度的中央(中央線)150毫米內。
(應用例子29)一種應用例子23中所描述的軸單元，其中當加速度傳感器相對於車輪的輪輞寬度的中央(中央線)偏移安裝時，通過計算對輸出值進行校正。
(應用例子30)
一種應用例子23中所描述的軸支承的滾動軸承單元，其中當加速度傳感器相對於車輪的輪輞寬度的中央(中央線)偏移安裝時，通過計算對輸出值進行校正。
(應用例子31)一種對車輛的每個車輪的轉速測量設備或方法，其特徵在於，對該車輪的轉速測量編碼器的一轉的每個節距誤差(pitch error)都進行存儲，並且得出轉速或轉動角度，同時在測量時對節距誤差進行校正。
(應用例子32)在應用例子31中，設備或方法的特徵在於，該轉速測量編碼器設置有在節距誤差方面有所不同的至少一個參照節距，並且將每個節距誤差存儲到測量設備中，用於以該參照節距為基礎進行校正。
(應用例子33)一種車輛控制設備，該車輛控制設備具有用於測量車輛車輪的加速度的加速度傳感器和用於測量車輪轉數的轉數測量傳感器，用於以由轉數測量傳感器所測量的車輪的轉數和由加速度傳感器所測量的車輪的加速度為基礎得出車輪的地速。
(應用例子34)一種車輛，具有車輪單元，該裝置具有靜止元件、轉動元件、傳感器轉子(sensor rotor)、轉速傳感器、加速度傳感器、觸發信號發生單元、存儲單元、積分單元、計算單元和制動控制單元，該轉動元件可相對於靜止元件轉動，該傳感器轉子安裝到該轉動元件上，該轉速傳感器安裝到靜止元件上，從而與傳感器轉子相對，用於輸出與傳感器轉子的轉速相對應的轉速信號，該加速度傳感器安裝到靜止元件上，用於響應在車輪單元的運動方向上的加速度輸出加速度信號，該觸發信號發生單元用於產生響應於車輛制動的觸發信號，該存儲單元用於在產生觸發信號，或在產生觸發信號之前響應於轉動傳感器的信號時，將車輪的圓周速度存儲為軸的速度，該積分單元用於從測量時間開始，根據加速度傳感器的加速度信號輸出值，對加速度進行積分，以得出輔助軸速(additional axle speed)，該計算單元用於從輔助軸速和車輪的新測量圓周速度計算滑差係數，該制動控制單元用於根據所設置的滑差係數控制制動。
(應用例子35)
一種車輛的控制方法，具有，當產生觸發信號或在產生觸發信號之前響應於轉動傳感器的信號時，將車輪的圓周速度存儲為軸速的步驟；從測量時間開始根據加速度傳感器的加速度信號輸出值對加速度進行積分，以得出輔助軸速的步驟；從輔助軸速和車輪的新測量圓周速度計算滑差係數的步驟；根據所設置的滑差係數控制制動的步驟，該控制方法使用車輪單元，該車輪單元具有靜止元件、轉動元件、傳感器轉子、轉速傳感器、加速度傳感器、觸發信號發生單元，該轉動元件可相對於靜止元件轉動，該傳感器轉子安裝到該轉動元件上，該轉速傳感器安裝到靜止元件上，從而與傳感器轉子相對，用於輸出與傳感器轉子的轉速相對應的轉速信號，該加速度傳感器安裝到靜止元件上，用於輸出與在車輪單元的運動方向上的加速度相對應的加速度信號，該觸發信號發生單元用於產生響應於車輛制動的觸發信號。
(應用例子36)一種車輪單元，具有靜止元件、轉動元件、傳感器轉子、轉速傳感器、加速度傳感器，該轉動元件可相對於靜止元件轉動，該傳感器轉子安裝到該轉動元件上，該轉速傳感器安裝到靜止元件上，從而與傳感器轉子相對，用於輸出與傳感器轉子的轉速相對應的轉速信號，該加速度傳感器安裝到靜止元件上，用於輸出與在車輪單元的運動方向上的加速度相對應的加速度信號，其特徵在於，該加速度傳感器放置在車輪的輪輞寬度中。
(應用例子37)一種用於車輪支承的滾動軸承單元，具有靜止輪、轉動輪、多個滾動元件、傳感器轉子、轉速傳感器、加速度傳感器，該數個滾動元件放置在靜止輪和轉動輪之間，該傳感器轉子安裝到該轉動輪上，該轉速傳感器安裝到靜止輪上，從而與傳感器轉子相對，用於輸出與傳感器轉子的轉速相對應的轉速信號，該加速度傳感器安裝到靜止輪上，用於輸出與在車輪的運動方向上的加速度相對應的加速度信號，其特徵在於，該加速度傳感器放置在車輪的輪輞寬度中。
(應用例子38)一種車輪單元，具有靜止元件、轉動元件、傳感器轉子、轉速傳感器、加速度傳感器，該轉動元件可相對於靜止元件轉動，該傳感器轉子安裝到該轉動元件上，該轉速傳感器安裝到靜止元件上，從而與傳感器轉子相對，用於輸出與傳感器轉子的轉速相對應的轉速信號，該加速度傳感器安裝到靜止元件上，用於輸出與在車輪單元的運動方向上的加速度相對應的加速度信號，其特徵在於，該加速度傳感器放置在車輪的輪輞寬度中，或者在軸向上放置在離車輪的輪輞寬度的中心線150毫米之內。
(應用例子39)一種用於車輪支承的滾動軸承單元，具有靜止輪、轉動輪、多個滾動元件、傳感器轉子、轉速傳感器、加速度傳感器，該數個滾動元件放置在靜止輪和轉動輪之間，該傳感器轉子安裝到該轉動輪上，該轉速傳感器安裝到靜止輪上，從而與傳感器轉子相對，用於輸出與傳感器轉子的轉速相對應的轉速信號，該加速度傳感器安裝到靜止輪上，用於輸出與在車輪的運動方向上的加速度相對應的加速度信號，其特徵在於，該加速度傳感器放置在車輪的輪輞寬度中，或者在軸向上放置在離車輪的輪輞寬度的中心線150毫米之內。
(應用例子40)一種車輪單元，具有車輪單元的靜止元件、轉動元件、傳感器轉子、轉速傳感器、半導體加速度傳感器和加速度信號處理裝置，該靜止元件位於車輛懸架的彈簧下面，該轉動元件可相對於靜止元件轉動，該傳感器轉子安裝到該轉動元件上，該轉速傳感器安裝到靜止元件上，從而與傳感器轉子相對，用於輸出與傳感器轉子的轉速相對應的轉速信號，該加速度傳感器安裝到靜止元件上，用於輸出與在車輪的運動方向上的加速度相對應的加速度信號，該加速度信號處理裝置安裝到車輪單元上，用於處理加速度信號，該加速度信號處於不受線失真影響的形式和將所設置信號輸出給車體控制裝置的形式。
(應用例子41)在車輛的初始運動時間，隨著驅動力或制動力不作用在車輪的輪胎上，測量滑差係數方法，測量車輪的運動方向上的初始運動加速度和車輪的初始轉動角速度，對該初始轉動角速度進行微分，以得出車輪的初始轉動角加速度，從該初始轉動角加速度和初始運動加速度得出車輪的輪胎半徑，然後在車輛的實際運行時間，進一步測量車輪的運動方向上的實際運動加速度和車輪的實際轉動角速度，對該實際轉動角速度進行微分，以得出車輪的實際轉動角加速度，得出外觀輪胎半徑和初始運動時間的輪胎半徑之比，該外觀輪胎半徑通過假定滑差係數為0得出，該初始運動時間的輪胎半徑由實際轉動角加速度和實際運動加速度得出，假定該比值為輪胎的滑差係數。
(應用例子42)在車輛的初始運動時間，隨著驅動力或制動力不作用在車輪的輪胎上，測量滑差係數方法，測量車輪的運動方向上的初始運動加速度和車輪的初始轉動角速度，對該初始轉動角速度進行微分，以得出車輪的初始轉動角加速度，對該初始運動加速度和初始轉動角加速度在每個單位時間內進行積分，從該初始運動速度和初始轉動角速度在每個單位時間內的增量得出車輪的輪胎半徑，然後在車輛的實際運動時間，進一步測量車輪的運動方向上的實際運動加速度和車輪的實際轉動角速度，對該實際轉動角速度進行微分，以得出車輪的實際轉動角加速度，對該實際運動加速度和實際轉動角加速度在每個時間單位中進行積分，得出外觀輪胎半徑和初始運動時間的輪胎半徑之間的比值，該外觀輪胎半徑通過假定滑差係數為0得出，該初始運動時間的輪胎半徑由實際運動速度和實際轉動角速度在每個時間單位中的增量得出，並將該比值提供為輪胎的滑差係數。
(應用例子43)在車輛的初始運動時間，隨著驅動力或制動力不作用在車輪的輪胎上，測量滑差係數方法，以任一從動輪的輪胎半徑和初始轉動角速度為基礎，測量每個從動輪和驅動輪的初始轉動角速度，從初始轉動角速度與不同輪的比中得出不同車輪的輪胎半徑，然後在車輛的實際運行時間，進一步至少測量驅動輪的運動方向上的實際運動加速度和實際轉動角速度，從輪胎半徑和實際轉動角速度得出驅動輪的實際運動速度，從實際運動加速度測量車輛的行為變化，以產生觸發信號，至少對驅動輪的實際運動加速度從觸發信號的產生時間開始積分，加到實際運動速度上，得出在行為變化發生時，驅動輪在非穩定時間的非穩定運動速度，得出外觀輪胎半徑和初始運動時間的輪胎半徑之比，該外觀輪胎半徑通過假定滑差係數為0得出，該初始運動時間的輪胎半徑由實際轉動角速度和非穩定運動速度得出，提供該比值為輪胎的滑差係數。
(應用例子44)通過使用應用例子41至43中任意一個所描述的滑差係數測量方法，來計算滑差係數的每單位時間的滑動變化率，並控制車輛的制動的車輛控制方法，從而該滑動變化率等於或小於預定值。
(應用例子45)滑動傳感器具有設置在車輪上的加速度傳感器和轉速傳感器，使用應用例子41至43中任一個所描述的滑差係數測量方法或在應用例子44中所描述的車輛的控制方法。
(應用例子46)滑動傳感器軸承包括在應用例子45中所描述的滑動傳感器。
(應用例子47)滑動控制系統，用於通過使用應用例子41至43中任意一個所描述的滑差係數測量方法，或權利要求44中所描述的車輛控制方法來控制車輛的運動狀態。
(應用例子48)車輪支承的滾動軸承單元，與應用例子33中所描述的車輛控制設備共同使用的加速度傳感器和圈數測量傳感器安裝到該車輪支承上。
(應用例子49)使用加速度傳感器和車輪的轉動傳感器的方法，和將轉動角速度ω與加速度α組合，以根據V＝(a/ω′)·ω得出車體的地速V的方法，該加速度傳感器在車體的運動方向上安裝到車輛的車體上，該轉動角速度ω由轉動傳感器測出，該加速度α由加速度傳感器測出。
(應用例子50)應用例子49中的方法，其中對於使用由加速度所產生的力並測量加速度的加速度傳感器來說，作為加速度，真正的加速度α根據使用加速度傳感器的輸出值αa、路面梯度角β和重力加速度g的α＝αa+gsinβ得出。
(應用例子51)在應用例子49或50中，當α/ω′幾乎恆定時，得出V的方法。
(應用例子52)在應用例子49或50中，當α/ω′幾乎恆定時，根據V＝α/ω′ω得出車體的地速V的方法，當α/ω′幾乎不恆定時，根據 V=Vt1+t1tadt]]>得出車體的地速V的方法，和根據R＝V/ω得出每個車輪(輪胎)的實際半徑R的方法。
(應用例子53)在應用例子52中，當進入空檔狀態時，也就是，當實際加速度(realacceleration)α、重力加速度g和路面梯度角β變成α＝-gsinβ關係時，得出每個車輪的實際半徑R的方法。
(應用例子54)使用在車體的運動方向上的加速度傳感器和車輪的轉動傳感器並將由轉動傳感器探測的轉動角速度ω與由加速度傳感器探測的加速度α組合，以根據[表達式152]V=r=t1t2adt/(t2-t1)]]>得出車體的地速V，或者得出[表達式153] 和(ωt1-ωt2)之間的比值，用於控制每個車輪的方法，其中，該加速度傳感器安裝到車輪的車體上。
(應用例子55)一種方法，使用在車體的運動方向上的加速度傳感器和車輪的轉動傳感器，並組合由轉動傳感器探測的轉動角速度ω與由加速度傳感器探測的加速度α、從動輪的實際半徑及從動輪的轉數，以得出車體的地速V和每個車輪的滑差係數S，該加速度傳感器安裝在車輪的車體上，該車輪具有從動輪。
(1)在描述中可變量名稱如下車輪速度Vw為輪胎的圓周速度Vθ，滑差係數λ為滑差係數S，並且參照車輪速度VT為地速V。
(2)該描述的符號只對該描述有效。
首先，將以圖36為基礎討論帶有轉動速度傳感器的用於車輪支承的滾動軸承單元。如圖36所示，該帶有轉動速度傳感器的車輪支承的滾動軸承單元支撐著輪轂2，該輪轂2與轉動軸承環相對應，該轉動軸承環在使用時與安裝到外座圈1的內徑側上的車輪共同轉動，該外座圈與固定的軸承環相對應，該軸承環在懸架上處於支撐狀態時不轉動。安裝到輪轂2的一部分上的傳感器轉子3的轉速可以用轉速測量傳感器裝置5測出，該轉速測量傳感器支撐在安裝到外座圈1上的罩4上。在該圖所示的例子中，如轉速測量傳感器裝置5，在整個圓周上使用了與傳感器轉子3相反的環形傳感器裝置。為了支撐輪轂2轉動，外座圈1形成在帶有數排外滾道6、6的內周表面上，該外滾道6、6與固定軸承環相對應。對應於轉動軸承環的內滾道9、9可以設置在輪轂2的外周表面上，並且內軸承座圈8的外周表面外安裝到輪轂2上，在內軸承座圈8連接並利用螺母7安裝到輪轂2上的狀態下，與輪轂2一起形成轉動軸承環。放置有數個滾動元件10、10，用於在每條內滾道9、9和每條外滾道6、6之間滾動，它們處於通過保持架11、11固定，用於將輪轂2和內軸承座圈8支撐在外座圈1內部進行轉動的狀態。
安裝軸的凸緣12在輪轂2的外端部中，在軸向上從外座圈1的外端部向外設置在突出部分中(在圖36中的左端部，以裝配到車輛中的狀態，在寬度方向上向外的端部)。用於將外座圈1安裝到懸架上的固定部分13設置在外座圈1的內端部中(在圖36中的右端部，以裝配到車輛中的狀態，在寬度方向的中央處的端部)。外座圈1的外端開口與輪轂2的中間部分外周表面之間的間隙用密封圈14封閉。對於重型車輛的滾動軸承單元來說，和滾動元件10、10的數量一樣，圓錐滾子可以用於替換滾珠，如圖中所示。
為了使用如上所示的帶有轉速傳感器的車輪支承的滾動軸承單元，安裝到外座圈1的外周表面上的固定部分13通過螺栓(未示出)連接並安裝到懸架上，並且車輪安裝到凸緣12上，該凸緣利用雙頭螺栓22安裝到輪轂2的外周表面上，該雙頭螺栓設置在凸緣12上，從而支撐車輪，用於懸架(未示出)的旋轉。如果車輪以這種狀態旋轉，形成在測量圓柱部件15中的通孔17、17以及存在於圓周方向上相鄰的通孔之間的支柱部件(未示出)交替通過轉速傳感器裝置5的測量部分的端面附近。於是，流過轉速傳感器裝置5的磁通量的密度發生變化，並且轉速傳感器裝置5的輸出值發生變化。該轉速傳感器裝置5的輸出值變化的頻率與車輪的轉數成正比。因此，如果將該轉速傳感器裝置5的輸出值傳送至控制器50，則可以適當地控制ABS和TCS。
接下來，將參照圖33、34和35討論根據本發明第二實施例的車輛控制設備。圖33是該車輛控制設備的剖視圖，圖34是沿著圖33中的線II-II的剖視圖。
如圖33和34所示，形成轉數測量裝置的轉速傳感器裝置5包括加速度傳感器51(用於測量Z(例如，垂直)方向的加速度)、加速度傳感器52(用於測量Y(例如，水平的前後)方向的加速度)，和加速度傳感器53(用於測量X(例如，水平的左右)方向的加速度，如圖34所示，從而它們的軸線彼此交叉。加速度傳感器51至53都連接到控制器50上。該加速度傳感器能夠使用例如壓電元件輸出電子信號，該電子信號與沿著軸線的加速度值相對應。該加速度傳感器的結構是公知的，因此下面將不再詳細討論。
圖35是本實施例的控制器50所進行的不同控制操作的流程圖。該實施例中的不同操作將參照圖35進行討論。
如圖35所示，在步驟S201，控制器50對車輛的制動實時作出響應，接收到信號輸出值，在步驟S202，觀察輸出信號是否超過閾值(通過實驗等預先設定並存儲的值)。例如，如果制動單元B在安裝有本實施例中用於軸支承的制動單元的車輛中工作，從用於測量Y方向加速度的加速度傳感器的輸出值超過閾值。於是，控制器50確定在將進行制動的車輛中發生預定狀態變化，並在步驟S203產生觸發信號。
控制器50不斷將來自轉速傳感器裝置5的當前車輪速度輸出值存儲到存儲器中，確定在產生觸發信號(在預定的參照時間)之前，來自轉速傳感器裝置5的車輪速度輸出值為響應於產生觸發信號的參照速度(參照車體(車輪)速度)，並將該速度存儲在存儲器中(步驟S204)。如果車輛以恆定速度運行，則認為車輪速度與車體速度相一致，因此可以得出表達式中所示的滑差係數，該表達式在下面以車輪速度作為參照車體(車輪)速度。
當繼續減速時，加速度傳感器53連續測量減速度G，並且控制器50對輸出信號進行積分，因而可以得知從參照車體(車輪)速度進行了多少減速(步驟205)。隨著將減速度值從參照車體(車輪)速度中減去，可以估計出當前車體(車輪)速度，從而可以從估計的車體(車輪)速度和當前車輪速度得出滑差係數。如果可以高精確地得出該滑差係數，則可以高精確地進行ABS和TCS的控制。進行該滑差係數的計算，直到在步驟S207中確定該車輛制動控制不必要為止(例如，車輛速度在減速中達到0)。然後，在步驟208中，重新設定存儲在存儲器中的參照速度。
於是，如果在車輛的起動或制動時間產生觸發信號，並且對前後方向的加速度進行積分，則可以計算出精確的車體(車輪)速度，也可以實現對滑差係數的精確計算。也就是，在產生觸發信號之前，車輪速度和車體速度變為相等，因此用觸發信號產生之前的車輪速度作為參照車體速度，在產生觸發信號之後進行積分的前後方向的加速度從參照車體速度中減去，因而可以得出精確的車體速度VB。另一方面，假定來自編碼器的車輪圓周速度為VW，則可以根據下述計算表達式得出滑差係數λλ＝(VB-VW)/VB如果對制動單元B進行操作，從而滑差係數λ變為0.1至0.3，則可以將制動距離抑制在較短距離。
由於在車輛的轉彎時間車輪在方向和速度上不同，所以有必要更精確地得出每個車輪的滑差係數。為了做到這一點，建議在每個軸承單元中都包含有加速度傳感器。在這樣做的過程中，可以得出每個車輪的精確參照車輪速度(VT)，而不是簡單的車體速度(VB)，並且每個車輪的滑差係數λT可以從下述表達式中得出λT＝(VT-VW)/VT本實施例的車輛控制設備具有觸發裝置和位移測量裝置，該觸發裝置用於響應於車輛的姿態變化而輸出觸發信號，該位移測量裝置用於測量軸支承的滾動軸承單元中轉動軸承環和固定軸承環的位移量，該軸支承用於支撐軸，並且得出通過車輪接收的來自路面的至少其中一個反饋，和方向，該方向以通過位移測量裝置在預定參照時間和參照時間之後所測量的位移為基礎，該預定參照時間是基於觸發裝置或者在參照時間之前或者在參照時間之後產生觸發信號的時間來定義的。於是，例如即使在形成該位移測量裝置的位移傳感器中發生溫度漂移等，如果對在參照時間所測量的位移和參照時間之前或之後所測量的位移之間進行比較的話，在忽略溫度漂移的情況下，可以高精度地推導出負載變化，該負載變化與使得產生觸發信號的的車輛狀態變化相對應，因此可能得出通過車輪所接收的來自路面的反饋和方向。如果響應於車輛的狀態變化得出通過車輪接收的來自路面的該反饋和方向，以穩定車輛的狀態，則可以進行控制，從而對個車輪施加不同的制動力，或者在某些情況下施加驅動力。
本實施例的車輛控制設備具有加速度傳感器和轉數測量裝置，該加速度傳感器用於測量車體或車輛的車輪的加速度，該轉數測量裝置用於測量車輪的轉數，並且例如以由轉數測量裝置測量的車輪的轉數和由加速度傳感器測量的車體或車輪的加速度為基礎，能夠對當前車體速度和加速度的積分值進行加/減，以得出車體的速度。於是，可以從所得出的車體速度和車輪速度推導出滑差係數，從而可能以高精度控制車輛。
(1)描述中變量的名稱如下車輪轉速Vw為輪胎圓周速度Vθ，車輪速度Vt(VT)為地速V，軸加速度At為x方向加速度αx，滑差係數λ為滑差係數S，並且軸轉動加速度Aw為軸角加速度ω』。
(2)該描述的符號只對該描述有效。
接下來，將參照圖37至41對本發明第三實施例所述的軸支承的滾動裝置進行描述。圖37是本發明的該實施例所述的軸支承的滾動軸承單元的剖視圖。該軸支承的滾動軸承單元和控制器組成了車輛的控制設備，當安裝在車輛中時，它們變為車輛的一部分。圖38是沿著圖37中線II-II的剖視圖，並且圖39是圖37中箭頭所示部分的放大視圖。
本實施例的特徵結構在於，在圖37至39中，得出了施加在車輪(未示出)上的負載的方向和大小，該車輪安裝到輪轂2上，並且可以適當控制ABS和TCS，還在於由於包含有加速度傳感器，所以可以適當控制ABS和TCS。於是，在該例子中，不僅可以測量施加在輪轂2上的載荷，而且可以測量輪轂2的轉速和加速度。
在用於測量徑向位移和推力方向位移的位移測量元件(轉速傳感器)27a和27b(四個中的每一個都以圓周方向等間距放置)的例子中，用於測量徑向位移的位移測量元件27a使得測量轉速和徑向位移成為可能。也就是，在該例子中，大量通孔51、51相對於圓周方向等間距形成在與位移測量元件27a相對的部分中，該位移測量元件27a用於測量所測量圓柱部分(傳感器轉子)50的一部分中的徑向位移，該通孔起到厚度削減部分的作用。每個通孔51、51都加工成在軸向較長的類似於切口的形狀。在圓周方相上相鄰的通孔51、51之間的部分形成為支柱部分(pillar part)，該支柱部分起到填充部分的作用。
當具有通孔51、51的所測量圓柱部分50轉動時，位移測量元件27a的輸出值(在進行波形整形之後)如圖40中實線所示變化。也就是，當所測量圓柱部分50的每個通孔51、51和位移測量元件27a彼此面對，位移測量元件27a的輸出值減小；當位移測量元件27a面對通孔51和51之間的部分的每個支柱部分時，位移測量元件27a的輸出值增大。由於位移測量元件27a的輸出值變化的頻率與車輪的轉速成正比，所以如果輸出信號(轉速信號)通過導線輸入到控制器60中，則可以得出車輪的轉速。
圖41是本實施例中執行控制器60的車輛控制方法的流程圖。控制器60具有觸發信號發生器60a、存儲單元60b、積分單元60c、計算單元60d和制動控制單元60e。
將參照圖41談論本實施例中的各種操作。在圖41中的步驟S101中，控制器60接收信號輸出，該信號輸出與車輛制動實時響應，並且在步驟S 102中，觀察輸出信號是否超出閾值(通過實驗等預先設定和存儲的值)。例如，如果在安裝有本實施例的軸支承的軸承單元的車輛中操作制動單元B，則來自加速度傳感器63的輸出信號將超過閾值，該加速度傳感器用於測量Y方向的加速度。於是，控制器60的觸發信號發生器60a確定，在將進行制動的車輛中發生預定狀態變化，並在步驟S103中產生觸發信號。然而，與駕駛員的動作相聯繫的制動信號輸出可以直接用作觸發信號，該駕駛員踩在制動踏板上用於打開制動燈。
控制器60的存儲單元60b不斷地對當前車輪轉速進行存儲，該當前車輪轉速以位移測量元件27a的信號輸出值為基礎進行確定。控制器60從車輪轉速Vω0得出軸速，該車輪轉速以位移測量元件27a在觸發信號產生時間或觸發信號產生時間之前(制動參照時間)響應於觸發信號所產生的輸出值為基礎進行確定，並且存儲單元60b將軸速存儲為參照軸速Vt0(步驟S104)。
在繼續減速時，加速度傳感器63連續測量運動方向上的減速度G，並且控制器60的積分單元60c將輸出信號積分，以得出積分值(輔助軸速)At，並且計算單元60d將該輔助軸速At從所存儲的參照軸速Vt0中減去，因而計算出當前軸速(地速)Vt(步驟S105)。如果使用從車輪轉速得出的當前圓周速度Vω，該車輪轉速以位移測量元件27a的信號輸出為基礎實時確定，則計算單元60d根據下述表達式計算出滑差係數λ(步驟S106)λ＝(Vt-Vω)/Vt進而，控制器60的制動控制單元60e控制該制動單元B，以向制動踏板施加合適的壓力，因而控制每個車輪的制動，從而滑差係數S變為0.1至0.2(步驟S107)。進行滑差係數的計算，直到在步驟S108中確定不再需要車輛制動控制(例如，車速達到0或者減速度接近0)為止。然後，在步驟S109中，重新設定存儲在存儲器中的參照速度。
優選的是，對每個車輪都測量加速度。普通加速度傳感器如果只傾斜一點就會受到重力的影響，因此易於受到安裝方向或位置的影響，輸出與之對應的信號。於是，該加速度傳感器在運動時間或制動之前的輸出特性曲線最好以車輪轉速為基礎進行校正，並且預先存儲在控制器60的存儲器中。進而，如果車輛運動的路面從前向後或者從一側向另一側傾斜，如果車體在制動時向前傾斜，或者如果車體在轉彎時間從一側向另一側傾斜，則該加速度傳感器相應地受到影響。於是，需要從每個車輪、車體的四個角的垂直加速度得出傾斜的變化量，並且加速度傳感器和轉速傳感器的輸出信號需要以該變化量為基礎進行校正。根據該校正，可以從輸出觸發信號的點及時得出正確的車體速度。在控制中，在運動方向和垂直方向兩個方向上測量加速度是非常重要的。如果在這兩個方向加上左右方向的三個方向上測量加速度的話，隨著對左右方向的加速度進行積分，得出車輪橫向上的偏差速度，並且如果對制動踏板壓力進行調整，使得該偏差速度儘可能減小的話，則可以控制該corning force。
於是，如果在車輛起動或制動時產生觸發信號，並對前後方向的加速度進行積分的話，可以計算出精確的車體(車輪)速度，也可以實現滑差係數的精確計算。也就是，在產生觸發信號之前，車輪速度和車體速度變為相等，因此在用觸發信號產生之前的車輪速度作為參照車體速度的情況下，將在觸發信號產生之後經過積分的前後方向的加速度從參照車體速度中減去，因而可以得出精確的軸速Vt。
由於車輛轉彎時各車輪在方向和速度上都不相同，所以有必要更精確地得出每個車輪的滑差係數。為了做到這一點，建議在每個軸承單元中都包含有加速度傳感器。在做的過程中，可以得出每個車輪的精確參照車輪速度(VT)，而不是簡單的軸速度(Vt)，並且可以從下述表達式中得出每個車輪的滑差係數λTλT＝(VT-VW)/VT接下來，將參照圖42討論本發明的第四實施例所述軸支承的滾動裝置。圖42是本發明第四實施例所述軸支承的滾動軸承單元的剖視圖。在該實施例中，將主要討論與圖37中的實施例不同的部分，並且與圖37中的實施例類似的部件用相同附圖標記表示，將不再討論。在圖42中外座圈1的右端處，固定有外蓋元件(cover member)104，當前車輪轉速以位移測量元件27a的信號輸出值為基礎確定。在圖42中輪轂2的右端處，固定有盤形傳感器轉子129b，該傳感器轉子形成有在圓周方向上等間距的開口。
轉速傳感器127a安裝到該外蓋元件104上，從而面對傳感器轉子129b的開口。加速度傳感器163也安裝到該外蓋元件104上。轉速傳感器127a和加速度傳感器163連接到圖42中未示出的控制器上，該轉速傳感器用於測量車輪轉速和輸出響應於所測量速度的信號，該加速度傳感器用於測量車輛的運動方向上的加速度和輸出響應於所測量加速度的信號。
通過在本實施例中使用軸支承的滾動軸承單元，該控制器(未示出)執行圖41中所示的控制操作。
圖43是通過使用圖37、圖42中所示用於軸支承的滾動軸承單元，執行該控制器的車輛控制方法的流程圖。在圖43中的步驟201中，控制器60接收實時響應於車輛制動的信號輸出值，並且在步驟S202中，觀察輸出信號是否超出閾值(通過實驗等預先確定和存儲的值)。例如，如果在安裝有本實施例中軸支承的軸承單元的車輛中操作制動單元B，則用於測量運動方向加速度的加速度傳感器63(163)的輸出信號將超過閾值。於是，控制器60確定在將進行制動的車輛中發生預定的狀態變化，並在步驟S203中產生觸發信號。
在觸發信號產生時間或觸發信號產生時間之前，控制器60繼續對軸速度Vω進行微分，以得出微分值Aω(步驟S204)，該軸速度由當前車輪速度確定，當前車輪速度以位移測量元件27a的輸出信號和車輪半徑為基礎確定。進而，控制器根據加速度傳感器63(163)的輸出信號確定軸加速度At(步驟S205)，並以微分值Aω和加速度At為基礎實現每個車輪的制動操作(步驟S206)。
於是，可以以較高的精度控制ABS和TCS。進行滑差係數的計算，直到在步驟S207中確定不需要車輛制動控制(例如，車輛速度在減速度上達到0)為止。然後，在步驟S208中，對存儲器中存儲的參照速度進行重新設定。
接下來，將參照圖44討論本發明第五實施例所述軸支承的滾動裝置。圖44是本發明第五實施例所述轉向節單元(knuckle unit)和車輪單元的剖視圖。在本實施例中，包含有圖37中的實施例所述的軸承單元，因此將主要討論與圖37中實施例不同的部件，與圖37中的實施例類似的部件用相同附圖標記表示，並且將不再討論。
在圖44中，在滾動軸承單元100的輪轂2的左側，車輪102通過雙頭螺栓22連接，並用輪胎螺母101緊固。滾動軸承單元100的外座圈1與轉向節元件103一起形成靜止元件，並安裝到轉向節元件103的內周表面上，用於支撐安裝到車體(未示出)上的懸架。加速度傳感器163和轉速傳感器129b安裝到該轉向節元件103上，該加速度傳感器用於測量車輛運動方向和車輛的上下左右方向上的加速度。該轉速傳感器129b與傳感器轉子129b相對，用於測量輪轂2即車輪的轉數，該傳感器轉子安裝到內座圈2A上，該內座圈安裝到滾動軸承單元100(輪轂2和內座圈2A組成了轉動元件)的輪轂2上。具有轉速傳感器129b的滾動軸承單元100、具有加速度傳感器163的轉向節元件(也就是轉向節單元)103，和車輪組成了車輪單元110。
本實施例中的轉向節元件163和車輪單元110可以用於執行圖41、圖43中所示的車輛控制方法。
使用根據本實施例的用於軸支承的滾動裝置的車輛控制方法，例如，當響應於車輛的制動而產生觸發信號時，將車輪的圓周速度存儲為軸速度，該軸速度響應於轉速傳感器在觸發信號產生時或產生之前所測量的信號，對以加速度傳感器的加速度信號輸出值為基礎的加速度從測量時間開始積分，以得出輔助軸速度，從該輔助軸速度和新測量的車輪的圓周速度計算出滑差係數，並且可以以所提供的滑差係數為基礎控制制動。於是，與只根據車輪轉速估計滑差係數的相關現有技術相比，可以以較高的精度得出滑差係數，從而可以以較高的精度控制車輛的制動。響應於轉速傳感器在觸發信號的產生時間的制動參照時間或在產生時間之前或之後所測量的信號，可能存儲車輪的圓周速度，該觸發信號響應於車輛的制動產生，以加速度傳感器的加速度信號輸出值為基礎從制動參照時間開始對加速度進行積分，並在進行積分的加速度和所存儲的車輪圓周速度之間進行比較，以得出車輪的滑差係數。於是，與只根據車輪轉速估計滑差係數的相關現有技術相比，可以以較高準確性得出滑差係數，從而可以以較高的準確性控制車輛的制動。
(1)在本描述中可改變的名字如下角加速度Aθ為軸角加速度ω』，加速度a為加速度α，傾斜角θ為路面梯度β，運動加速度At為加速度αx，加速度Vθ為軸角加速度，車輪半徑R為有效半徑r。
(2)本描述的附圖標記只對本描述有效。
接下來，將參照圖45討論本發明第六實施例中使用的加速度傳感器。圖45是示出加速度傳感器的設置的剖視圖。在本實施例中，將主要討論與圖33中的實施例不同的部件，與圖33中的實施例類似的部件用相同附圖標記表示，並將不再討論。
優選的是，對每個車輪的加速度都進行測量。如果只傾斜一點的話，普通加速度傳感器就會受到重力影響，因此容易受到安裝方向或位置的影響，並輸出與之對應的信號。於是，最好對加速度傳感器在運動時間或制動之前的輸出特性曲線以車輪轉速為基礎進行校正，並預先存儲在控制器60的存儲器中。
此外，如果車輛運動的路面前後或者左右傾斜，如果車體在制動時向前傾斜，或者如果車體在轉彎時左右傾斜，該加速度傳感器會因此受到影響。例如，在進行制動之後，轉速傳感器的輸出值不能用於校正車體的傾斜或者路面在加速度傳感器中的影響，除非可以精確得出滑差係數。然後，希望角速度傳感器應當固定在軸的附近由傾斜所導致的加速度傳感器和轉速傳感器的輸出誤差應當以所測量的角速度為基礎進行校正，該角速度傳感器用於測量軸角速度。根據該校正，當隨著制動開關打開而輸出觸發信號時，或者在輸出觸發信號之前，可能精確地以加速度傳感器的信號為基礎對加速度進行積分。
在該控制中，足以得出車輪的轉速、運動方向的加速度和軸角速度；如果使用能夠測量橫向和垂直方向的加速度的三軸加速度傳感器，或者能夠測量橫向和垂直方向的軸角速度的三軸角速度傳感器，則也可能進行以車體的轉動和傾斜為基礎的控制。
例如，如果對相對於運動方向的橫向加速度進行積分，則得出車輪的橫向偏差速度。由於制動壓力受到控制，從而儘可能減小橫向速度，所以也可以控制轉彎力。
進而，當隨著制動開關打開而輸出觸發信號時，或者在輸出觸發信號之前，為了對加速度進行積分，至於由車體或路面的前後或左右方向的傾斜所導致的誤差的校正，可以根據設置在每個車輪和車體的四個角中的垂直加速度傳感器的信號得出車體或路面的傾斜，並且加速度傳感器或轉速傳感器的信號也可以以該傾斜為基礎進行校正。
如圖45中所示，兩個比較廉價的加速度傳感器IC放置得離中心軸X的距離為d，並且得出軸向加速度a，角加速度Aθ可以從下述表達式中得出Aθ＝(加速度差a-(-a))/d＝2a在這種情況下，可以將軸向平行運動和傾斜運動(圍繞垂直於圖紙面的軸)彼此區別開。可以對角加速度Aθ進行積分，以得出角速度Vθ，並且如果對角速度Vθ進行積分，可以得出傾斜角度θ。重力加速度g的傾斜角正分量變為g·sin gθ。
於是，如果在車輛的啟動或制動時間產生觸發信號，並且對前後方向的加速度進行積分的話，可以計算出車體(車輪)的精確速度，也可以實現滑差係數的精確計算。也就是，在產生觸發信號之前，車輪速度和車體速度變為相等，因此用觸發信號產生之前的車輪速度作為參照車體速度，將在產生觸發信號之後經過積分的前後方向的加速度從該參照車體速度中減去，因而可以得出精確的軸速度Vt。
由於在車輛的轉彎時間各車輪在方向和速度上有所不同，所以需要更精確地得出每個車輪的滑差係數。為了做到這一點，建議在每個軸承單元中都包含有加速度傳感器。在做的過程中，可以得出每個車輪的精確參照車輪速度(VT)，而不是簡單的軸速度(Vt)，並且每個車輪的滑差係數λT都可以從如下表達式中得出
λT＝(VT-VC)/VT此處，將討論如何得出車輪半徑R。由於在軸速增量ΔVt和車輪轉速增量ΔVθ之間進行了比較，所以可以實時測量車輪半徑R，同時車輛運行如下首先，軸速增量ΔVt和軸運動加速度At具有如下關係[表達式154]Vt=t1t2(At)dt]]>此處，t1和t2為任意時間。
軸速增量ΔVt、車輪轉速增量ΔVθ和車輪半徑R用如下表達式表示R＝ΔVt/ΔVθ也就是，軸運動加速度At和車輪轉速增量ΔVθ可以用於得出車輪半徑。
儘管也可以根據如下表達式從車輛運動加速度At和車輪轉動角速度Aθ直接得出車輪半徑R，當At＝0、Aθ＝0時，無法得出下述表達式的解，因此最好以當給定的或更高的加速度發生時的所測量值為基礎進行計算。優選的是，在上述滑動較小的範圍內測量加速度。尤其是，建議將數個測量值計算結果進行平均，以避免滑差係數的影響。
R＝At/Aθ進而，將討論得出車輪半徑R的另一種方法。由於在軸移動距離增量ΔLt和車輪轉動角度增量ΔLθ之間進行比較，所以可以如下測量車輪半徑R首先，軸移動距離增量ΔLt和軸運動加速度At具有如下關係[表達式155]Lt=t1t2(At)dtdt]]>進而，軸移動距離增量ΔLt、車輪轉動角增量ΔLθ和車輪半徑T用如下表達式表示R＝ΔVt/ΔLθ即，軸運動加速度At和車輪轉動角增量ΔLθ可以用於得出車輪半徑R。
例如，最好在既不供給動力也不進行制動的情況下，對車輪半徑R重複進行計算並存在存儲器中，在停止時間，將停止時間之前存儲的車輪半徑R用於得出滑差係數λ。當傾斜為五度時，由加速度傳感器的傾斜所導致的誤差為0.4％，並用於所需的校正。安裝到車體上的加速度傳感器或安裝到每個車輪上的加速度傳感器都可用作加速度傳感器。
由於可以實時得出車輪半徑R精確的運動速度Vt和運動距離Lt可以用如下表達式由車輪轉動速度Vθ得出Vt＝RVθLt＝RLθ進而，如果可以得出車輪半徑R，就可確定車輪的氣壓是否正常。例如，當氣壓正常時，將車輪半徑R事先存儲在存儲器中，並與運動期間實時得出的車輪半徑R進行比較。當比較結果低於閾值時，如果給出警告，則駕駛員可以得知車輪的氣壓降低，防止了爆胎。例如，當車輪半徑為300毫米並且輪輞半徑為178毫米時，認為由車輪的氣壓下降所導致的車輪半徑變化大約為5％。
不僅來自製動開關的信號，而且車輪加速度At或車輪圓周加速度Ac的變化也可以用作觸發信號。例如，當車輪加速度At和車輪圓周加速度Ac之間的差別變為給定值以上時，如果對變速點及時進行返回，並且該點及時用作及時觸發點，則消除了使用制動信號的需要，因此可以用下述表達式形成得出運動時間滑差係數λd的觸發信號λd＝1-(Vc/Vt)可以對車輪圓周速度Vc進行微分，以得出圓周加速度Ac，然後可以將該圓周加速度Ac與車輪加速度At進行比較，用於控制每個車輪的制動壓力。在這種情況下，可以通過對(Ac/At)進行積分，並用1減去該結果(λ＝1-∫(Ac/At)-1)得出滑差係數λ，並且駕駛時的滑差係數λd可以通過對(Ac/At)進行積分並從結果中減去1得出(λd＝∫(Ac/At)-1)。
根據本實施例，簡單的加速度傳感器只安裝在每個車輪附近，從而在不受懸架等影響的情況下，可以按照上述表達式對每個車輪進行精確控制。由於該控制技術類似於現有技術，所以可以使用相關現有技術中的系統。
接下來，將參照圖46討論本發明的第七實施例。圖46是本發明第七實施例所述軸支承的滾動軸承單元的剖視圖。在本實施例中，將主要討論與圖46中所示實施例不同的部分，與圖46中實施例相類似的部件用相同附圖標記表示，並將不再討論。在圖46中外座圈1的右端，固定有外蓋元件204。在與輪轂2整體轉動的內座圈2A的右端，安裝有圓柱形傳感器轉子129b，該傳感器轉子形成有圓周方向等距間隔的開口。
具有在水平方向延伸的測量部件的轉速傳感器127安裝到該外蓋元件204上，從而在徑向從內側面對傳感器轉子129b的開口。一對加速度傳感器163也安裝到外蓋元件204上，從而像圖45中所示的排列那樣，關於軸變得對稱。轉速傳感器127a和加速度傳感器163連接到圖46中未示出的控制器上，該轉速傳感器用於測量車輪轉速並輸出響應於所測量速度的信號，該加速度傳感器用於測量車輛運動方向上的加速度並輸出響應於所測量加速度的信號。
(1)本描述中變量名稱如下運動加速度Ax為加速度αx、圓周加速度Ac為車輪角加速度ω』、圓周速度Vc為車輪角速度ω、滑差係數λ(λd)為滑差係數S，並且速度Vx為地速V。
(2)本描述的附圖標記只對本描述有效。
接下來，將討論本發明的第八實施例。在本實施例中，如圖47至49所示，形成轉速測量裝置的轉速測量傳感器5包含有加速度傳感器61(用於測量Z(例如，垂直)方向的加速度)、加速度傳感器62(用於測量Y(例如，水平前後)方向的加速度)和加速度傳感器63(用於測量X(例如，水平左右)方向的加速度)，從而它們的軸彼此交叉。加速度傳感器61至63連接到控制器60上。
此處，在本實施例中，每個加速度傳感器61至63都放置在車輪30中的輪輞32的輪輞寬度W內，從而可以有力地抑制加速度傳感器的測量誤差，尤其是在車輛轉彎時間，並且可以獲得滑差係數的高測量準確性。
也就是，只在直線運動時間，每個加速度傳感器61至63都可以安裝到軸支承的滾動軸承單元的任何一部分上，也就是，在轉彎時間，需要安裝到軸支承的滾動軸承單元的特殊部分上，以防止滑差係數的測量誤差。
當然，理想的是，每個加速度傳感器61至63放置在車輪30的中央；然而，實際上車輪支承部分、輪轂等等都放置在車輪30的中央位置處，並且每個加速度傳感器61至63都偏置固定，而不是如圖47所示安裝到車輪的中央。將加速度傳感器安裝到車輪的中央，尤其是在像卡車那樣將兩個車輪組合在一起的副輪結構中是非常困難的。
因此，設置用於測量每個車輪30的行為的每個加速度傳感器61至63都固定在車輪30的輪輞寬度內，從而可以有力地抑制車輛轉彎時的測量誤差，可以得到滑差係數的高測量精度。
每個加速度傳感器61至63都能夠輸出與加速度沿著軸的值相對應的電信號，並且可以使用壓電元件。該加速度傳感器的結構是一致的，因此在下面將不詳細討論。
不僅是來自製動開關的信號，而且在車輪(軸)的運動方向上加速度At或者車輪圓周加速度Ac的變化可以用作觸發信號。例如，當車輪運動方向的加速度At和車輪圓周加速度Ac變為給定值以上，如果對變速點及時進行返回，並且該點及時用作及時觸發點，則消除了使用制動信號的需要，因此可以用下述表達式形成得出運動時間滑差係數λd的觸發信號λd＝1-(Vc/Vx)可以對車輪圓周速度Vc進行微分，以得出圓周加速度Ac，然後可以將該圓周加速度與車輪運動方向的加速度At進行比較，用於控制每個車輪的制動壓力。在這種情況下，可以通過對(Ac/Ax)進行積分並從1(λ＝1-∫(Ac/At)-1)中減去該結果得出滑差係數，並且駕駛時間的滑差係數可以通過對(Ax/Ac)進行積分並從1(λd＝∫(Ac/At)-1)中減去該結果得出。
根據本發明，只安裝簡單的加速度傳感器，從而將其放置在每個車輪的輪輞寬度內，因而在不受懸架等的影響的情況下，可以按照上述表達式進行每個車輪的精確控制。由於該控制技術與現有技術中的相類似，所以可以使用現有技術中的系統。
圖50是本發明第九實施例所述的軸支承的滾動軸承單元的剖視圖。在該第九實施例中，將主要討論與圖47中所示第八實施例不同的部分，與第八實施例相類似的部件用相同附圖標記表示，並將不再討論。
在圖50中外座圈1的右端，安裝有外蓋元件104。在圖50中輪轂2的右端，安裝有盤形傳感器轉子129b，該傳感器轉子形成有在圓周方向等距間隔的開口。
轉速傳感器127a安裝到該外蓋元件104上，從而面對傳感器轉子129b的開口。加速度傳感器163也安裝到該外蓋元件104上。轉速傳感器127a和加速度傳感器163都連接到控制器60(未示出)上，該轉速傳感器用於測量車輪30的轉速並輸出響應於所測量速度的信號，該加速度傳感器用於測量車輪30的運動方向上的加速度並輸出響應於所測量加速度的信號。
此外，加速度傳感器163放置在車輪30中輪輞32的輪輞寬度W內。
通過使用第九實施例中軸支承的滾動軸承單元，控制器60(未示出)執行圖49中所示的控制操作。
圖51是通過使用圖47、圖50中所示用於軸支承的滾動軸承單元，來執行控制器60的不同車輛控制方法的流程圖。
在圖51的步驟S201中，控制器60實時接收到響應於車輛制動的信號輸出值，並且在步驟S202中，觀察輸出信號是否超過閾值(通過實驗等預先確定和存儲的值)。例如，如果在安裝有上述每個實施例中所述的用於軸支承的軸承單元的車輛中操作制動單元B，則用於測量車輪30運動方向上的加速度的加速度傳感器62(163)超過閾值。於是，控制器60確定在將進行制動的車輛中發生了預定幅度的變化，並在步驟S203中產生觸發信號。
在觸發信號產生時間或在觸發信號產生時間之前，控制器60連續對軸速度Vω和車輪圓周速度Vc進行微分，以得出微分值(車輪圓周加速度)Ac(步驟S204)，該軸速度由當前車輪轉速確定，當前車輪轉速以位移測量元件27a的輸出信號為基礎進行確定。
此外，控制器從加速度傳感器62(163)的輸出信號確定軸的運動方向上的加速度Ax(步驟S205)，並以微分值Ac和運動方向的加速度Ax為基礎控制每個車輪的制動(步驟S206)。
於是，對每個車輪都進行制動控制，因而可以以較高的精度對ABS和TCS進行控制。進行滑差係數的計算，直到在步驟S207中確定不再需要車輛制動控制(例如，車速在減速度方面達到0)為止。然後，在步驟S208中，對存儲在存儲器中的參照速度重新設定。
圖52是本發明第十實施例所述轉向節單元和車輪單元的剖視圖。在該第十實施例中，將主要討論與圖47中所示第八實施例所述軸承單元不同的部分，與軸承單元類似的部件用相同附圖標記表示，並將不再討論。
在圖52中，在圖中滾動軸承單元的輪轂2的左側，車輪30的輪盤部分31通過雙頭螺栓22與盤形轉子35安裝，在它們之間形成了制動單元的一部分，並且車輪的輪盤部分使用輪胎螺母101進行安裝。
滾動軸承單元100的外座圈1與轉向節元件103一起形成靜止元件，並且該外座圈安裝到轉向節元件103的內周表面上，用於支撐安裝到車體(未示出)上的懸架(未示出)。
加速度傳感器163安裝到該轉向節元件103的孔內側上，該加速度傳感器用於測量車輛的運動方向與車輛的上下和左右方向上的加速度，並且轉速傳感器129b安裝到該轉向節元件103的內周表面上。
轉速傳感器129b與安裝到內座圈2A上的傳感器轉子127A相對，用於測量輪轂2即車輪30的轉數，該內座圈安裝在滾動軸承單元100的輪轂2上(輪轂2和內座圈2A組成轉動元件)。
車輪單元110由具有轉速傳感器129b的滾動軸承單元100、具有加速度傳感器163的轉向節元件(即，轉向節單元)103、含有盤形轉子35的制動單元和車輪30組成。進而，加速度傳感器163放置在車輪30中輪輞32的輪輞寬度W內。
也就是，第十實施例中的轉向節元件103和車輪單元110可以用於執行圖49或圖51所示的車輛控制方法。
圖53是本發明第十一實施例所述軸支承的滾動軸承單元的剖視圖。
在該第十一實施例中，將主要討論與圖47中所示第八實施例不同的部分，與第八實施例類似的部件用相同附圖標記表示，並且將不再討論。
在圖53中外座圈1的右端，安裝有外蓋元件204。在可與輪轂2整體轉動的內座圈2A的右端，安裝有圓柱形傳感器轉子129b，該傳感器轉子形成有在圓周方向等距間隔的開口。
具有在水平方向延伸的測量部件的轉速傳感器127a安裝到外蓋元件204上，從而在徑向上從內側面對傳感器轉子129b的開口。一對加速度傳感器163和163也安裝到該外蓋元件204上，從而關於軸變得對稱。
轉速傳感器127a和加速度傳感器163連接到控制器60(未示出)上，該轉速傳感器用於測量車輪30的轉速並輸出響應於所測量轉速的信號，該加速度傳感器用於測量車輛運動方向上的加速度並輸出響應於所測量加速度的信號。加速度傳感器163放置在車輪30中輪輞32的輪輞寬度W內。
儘管已經參照實施例對本發明進行了描述，但是應當理解的是，本發明不僅局限於具體實施例，當然可以適當地在本發明中作出變化和改進。
例如，對於兩輪驅動，在車輛的直線運動時間，從動輪的圓周速度Vcf為車體速度Vd，並且驅動輪的滑差係數λd從該車體速度Vd和驅動輪的圓周速度Vcd得出，因而總是可以實時測量驅動輪的滑差係數。因此，也在駕駛時間，可以關閉節氣門，並進行微分控制，用於進行驅動輪加載調節，從而理想的滑差係數不會超出。
另一方面，在車輛轉彎時，如果左右從動輪之間的圓周速度差超過給定值，則對0點及時返回，並且該點及時用作及時返回觸發點。此時左右從動輪的軸速存儲在存儲器中，並且通過使用安裝到每個從動輪上的加速度傳感器的輸出值進行計算(積分)得出從該及時點開始的每個車輪的軸速，因而可以隨時得出每個軸的絕對速度，並且隨時可以從該絕對速度和每個輪的圓周速度測量出每個輪的滑差係數。
在上述實施例中，採用單個輪的情況作為例子。然而，本發明也可以應用於像卡車那樣用數個車輪組合起來的副輪結構(所謂的雙輪胎等)。在這種情況下，加速度傳感器放置在用數個車輪組合起來的內外輪輞之間的輪輞寬度中。
根據本實施例的軸支承的滾動軸承單元，加速度傳感器放置在車輪的輪輞寬度內，從而可以抑制車輛轉彎時每個車輪中的滑差係數的測量誤差，並使得滑差係數的測量精度更高。
本描述的符號只對本描述有效。
在本發明第十二實施例所述軸支承的滾動軸承單元中，每個加速度傳感器61至63都放置在車輪30中輪輞32的輪輞寬度W內，如圖54所示。在第二實施例中，每個加速度傳感器61至63都放置在車體側面(圖55中的右側)上，從車輪30中輪輞32的輪輞寬度的中心線O沿著軸向150毫米(正150毫米內的偏置量)內，如圖55所示。
於是，可以有力地抑制尤其是車輛轉彎時的加速度傳感器的測量誤差，並且滑差係數可以具有高測量精度。
也就是，只在直線運動時，每個加速度傳感器61至63都可以安裝到用於軸支承的滾動軸承單元的任何部分上，也就是，在轉彎時，需要安裝到軸支承的滾動軸承單元的特殊部分上，以防止出現滑差係數的測量誤差。
當然，理想的是，每個加速度傳感器61至63放置在車輪30的中心線30上；然而，實際上車輪支承部分、輪轂等等都放置在車輪30的中央位置處，並且每個加速度傳感器61至63都偏置固定，而不是如圖54和55所示安裝到車輪的中央。將加速度傳感器安裝到車輪的中央，尤其是在像卡車那樣將兩個車輪組合在一起的副輪結構中是非常困難的。
因此，設置用於測量每個車輪30的行為的每個加速度傳感器61至63都如第一實施例所示的那樣固定在車輪30的輪輞寬度W內，因而可以有力地抑制車輛轉彎時間的測量誤差，並且滑差係數具有較高的測量精度。
發明人等在加速度傳感器固定位置變化更加詳細的情況下推導了各種仿真模型，並發現如果固定在距離車輪30的中心線O給定的範圍內，而不是安裝到車輪30的中央的話，每個加速度傳感器都可以用於實踐水準。
下面給出的表1列出了轉彎時間的滑差係數誤差與加速度傳感器的固定位置從車輪30的輪輞寬度(200毫米)的中心線O沿著軸向變化的偏置量的比較。在表1中，雙圓表示最小誤差，圓表示次於雙圓的較小誤差，三角形表示次於圓的較小誤差，它在滑差係數誤差的允許範圍內，並且X表示誤差超過允許範圍。
如從表1中看出的那樣，可以肯定，通過將加速度傳感器放置在外側和車體側面上從車輪30的中心線O沿著軸向的150毫米內(也就是，負偏移量和正偏移量都在150毫米內)，可以將滑差係數誤差控制在允許範圍內。
進而，在不同實施例中，加速度傳感器163放置在車輪30中輪輞32的輪輞W內。在第十四實施例中，每個加速度傳感器61至63都如圖56中所示，從車輪30中輪輞32的輪輞寬度的中心線O沿著軸向在車體側面(圖56中的右側)上放置在150毫米內(在150毫米內的正偏置量)。
通過使用第十四實施例中的軸支承的滾動軸承單元，控制器60(未示出)執行圖57中所示的控制操作。
進而，在第十五實施例中，每個加速度傳感器61至63都如圖57中所示，從車輪30中輪輞32的輪輞寬度的中心線O沿著軸向在車體側面(圖57中的右側)上放置在150毫米內(在150毫米內的正偏置量)。
也就是，第五和第六實施例中的轉向節元件103和車輪單元110可以用於執行車輛控制方法。
在第十六實施例中，每個加速度傳感器61至63都如圖58中所示，從車輪30中輪輞32的輪輞寬度的中心線O沿著軸向在車體側面(圖58中的右側)上放置在150毫米內(在150毫米內的正偏置量)。
根據本實施例的用於軸支承的滾動軸承單元，加速度傳感器放置在車輪的輪輞寬度內或在軸向上離車輪的輪輞寬度的中心線150毫米的範圍內，從而可以抑制在車輛轉彎時間每個車輪中的滑差係數的測量誤差，並且滑差係數的測量精度可以更高。
本描述的符號只對本描述有效。
圖59是本發明第十七實施例所述的軸支承的滾動軸承單元的剖視圖，並且圖60是圖59中箭頭III所示部分的放大視圖。
在該第十七實施例中，類似的部件用相同附圖標記表示，並將不再討論。
在第十七實施例中，如圖59和60中所示，形成轉數測量裝置的轉速測量傳感器裝置5包含有加速度傳感器61(用於測量Z(例如，垂直)方向的加速度)、加速度傳感器62(用於測量Y(例如，水平前後)方向的加速度)和加速度傳感器63(用於測量X(例如，水平左右)方向的加速度)，從而它們的軸彼此交叉。每個使用壓電元件的加速度傳感器都用作加速度傳感器61至63。
也就是，可以通過加速度傳感器61至63測量的速度變化非常微小，並且需要準確，因此希望應當使用高精度的半導體加速度傳感器，如使用壓力元件或壓電元件的加速度傳感器或電容型加速度傳感器。
然而，如果導線從車體的控制器60延伸到加速度傳感器61至63所固定的懸架彈簧下面的車輛裝置，則無論何時車輛擺動或轉彎，隨著導線移動，電容或導線電阻都會受到影響(失真、噪音等)，並且從每個加速度傳感器61至63輸出到車體控制器60的加速度信號偏移(displaced)。
然後，在第十七實施例中，加速度信號處理器61A至63A都與加速度傳感器61至63一起安裝到車輪單元上，將加速度傳感器61至63的加速度信號處理成不受導線變形影響的信號形式，然後將所得信號輸出給車體的控制器60。
通過使用第十七實施例中的車輪單元，控制器60能夠執行車體控制方法。
也就是，在第十七實施例中來自加速度傳感器62，經過相對應的加速度信號處理器62A(未示出)處理的加速度信號和輸出至車體控制器60的信號，不受當車輛擺動或轉彎時由導線的運動(偏擺)所引起的電容或導線電阻變化等的影響(失真、噪音等)，並且可以更加準確地測量在每個車輪30的運動方向上的加速度。例如，隨著加速度信號從加速度傳感器61至63輸出，模擬信號可以轉換成數位訊號，或者可以在發送它之前，將其進行放大。
加速度信號處理器61A至63A能夠對加速度傳感器61至63的加速度信號進行放大處理、保溫電路、輪胎微振去除濾波器、數位化處理等，因而不但進行轉換成不受導線運動影響的形式的處理，而且還進行轉換成不受發動機的電磁噪音、溫度變化等任何其他影響的形式的處理。
加速度信號處理器61A至63A也可以構造成利用無線電設備將經過處理的信號傳送至車體的控制器60。
進而，加速度信號處理器61A至63A的處理電源可以從車體供給或者由車輪轉動的電力產生供給。
根據本發明的第十七實施例，加速度傳感器和加速度信號處理器僅僅安裝到車輛懸架的彈簧下面的車輪單元的靜止元件上，因而在不受懸架的影響等情況下，可以按照上述表達式對每個車輪單元進行精確控制。由於該控制技術類似於現有技術，所以可以使用現有技術中的系統。
圖61是本發明第十八實施例所述車輪單元的剖視圖。
在該第十八實施例中，將主要討論與圖60中所示的第十七實施例不同的部分，與第十七實施例類似的部件用相同附圖標記表示，並將不再討論。
在圖61中，在該圖中滾動軸承單元100的輪轂2的左側，車輪30的輪盤部分31通過雙頭螺栓22與盤形轉子35安裝，在它們之間形成了制動單元的一部分，並且車輪的輪盤部分使用輪胎螺母101進行安裝。
滾動軸承單元100的外座圈1與轉向節元件103一起形成靜止元件，並且該外座圈安裝到轉向節元件103的內周表面上，用於支撐安裝到車體(未示出)上的懸架(未示出)彈簧的底部。
加速度傳感器163安裝到該轉向節元件103的孔內側上，該加速度傳感器用於測量車輛的運動方向與車輛的上下和左右方向上的加速度，並且轉速傳感器127a安裝到該轉向節元件103的內周表面上。
轉速傳感器127a與安裝到內座圈2A上的傳感器轉子129b相對，用於測量輪轂2即車輪30的轉數，該內座圖安裝在滾動軸承單元100的輪轂2上(輪轂2和內座圈2A組成轉動元件)。
車輪單元110由具有轉速傳感器127a的滾動軸承單元100、具有加速度傳感器163的轉向節元件(即，轉向節單元)103、含有盤形轉子35的制動單元和車輪30組成。
進而，在第十八實施例中，如圖61中所示，加速度信號處理器163A與加速度傳感器163一起安裝到轉向節元件103的孔內側上，並將加速度傳感器163的加速度信號處理成不受導線變形影響的形式的信號，然後將所得到的信號輸出至車體的控制器60(未示出)。
通過使用第十八實施例中的車輪單元100，也可以執行車輛控制方法。
也就是，在第十八實施例中來自加速度傳感器163，經過相對應的加速度信號處理器163A處理的加速度信號和輸出至車體控制器60的信號，不受當車輛擺動或轉彎時由導線的運動(偏擺)所引起的電容或導線電阻變化等的影響(失真、噪音等)，並且可以更加準確地測量在每個車輪30的運動方向上的加速度與車輛的上下和左右方向的加速度。
加速度信號處理器163A能夠對加速度傳感器163的加速度信號進行放大處理、保溫電路、輪胎微振去除濾波器、數位化處理等，因而不但進行轉換成不受導線運動影響的形式的處理，而且還進行轉換成不受發動機的電磁噪音、溫度變化等任何其他影響的形式的處理。
加速度信號處理器163A也可以構造成利用無線電設備將經過處理的信號傳送至車體的控制器60。
此外，加速度信號處理器163A的處理電源可以從車體供給或者由車輪轉動的電力產生供給。
根據本實施例的軸支承的滾動軸承單元，從半導體加速度傳感器輸出的加速度信號處理成不受導線變形影響的形式的信號，然後通過加速度信號處理器與加速度傳感器一起輸出至車體的控制器，該加速度信號處理器安裝到車輛懸架的彈簧下面的車輪單元的靜止元件上。
也就是，儘管如使用壓力元件或壓電元件的加速度傳感器或電容型加速度傳感器之類的高精度半導體加速度傳感器安裝到位於隨時移動的車輛懸架的彈簧下面的車輪單元的靜止元件上，但是輸出至車體控制器的信號不受當車輛擺動或轉彎時由導線的運動(偏移)所引起的電容或導線電阻變化(失真、噪音等)影響，並且可以精確測量每個車輪的運動方向上的加速度。
加速度信號處理器能夠對加速度信號進行放大處理、保溫電路、輪胎微振去除濾波器、數位化處理等，因而不但進行轉換成不受導線運動影響的形式的處理，而且還進行轉換成不受發動機的電磁噪音、溫度變化等任何其他影響的形式的處理。
(1)本描述中變量的名稱如下運動速度Vx為地速V、輪胎半徑R為輪胎實際半徑R、輪胎半徑r為有效半徑r、轉動角速度Vθ為車輪角速度ω、運動加速度Ax為加速度αx、轉動角加速度Aθ為車輪角加速度ω′、滑差係數λ為滑差係數S。
(2)本描述的符號只對本描述有效。
接下來，將討論本發明所述滑差係數測量方法和車輛控制方法的實施例。
首先，將討論滑差係數測量方法。
當車輪的輪胎緊緊抓住路面並轉動時，在輪胎表面和路面之間發生蠕變。於是，即使當不發生實際滑動時，隨著輪胎轉動的圓周速度也高於駕駛時間的車體的運動速度，並且低於制動時間的車體的運動速度該速度差由蠕變引起。
通常，如果該速度差在大約±20％範圍內的話，輪胎抓住路面。也就是，當滑差係數為基本只由蠕變比所導致的大約0.2的值時，驅動力或制動力從輪胎傳遞至路面，並且形成抓緊。如果滑差係數超過該值，則發生實際滑動，難以穩定控制車輛。
在本發明中，以滑差係數由蠕變比和實際滑差係數組成這一觀點為基礎，提出三種測量方法。在本說明書中，這三種測量方法稱為(1)微分法，(2)積分法和(3)為了方便起見，稱為組合法，將在下面按照順序討論這三種方法。為了執行這些方法，最好使用至少一個車輪單元，該車輪單元包括如上所述的加速度傳感器和每個車輪的轉動傳感器(這兩個傳感器統稱為滑動傳感器)、軸支承的滾動軸承單元(稱為滑動傳感器軸承)或車輛(稱為滑動控制系統)。
(1)微分法首先，在不發生蠕變和實際滑動，也就是滑差係數基本為0的狀態下，得出每個車輪的輪胎半徑。也就是，在車輛的初始運動時間，由於驅動力或制動力不作用在車輪中的輪胎上，通過使用基本表達式「通過將輪胎半徑R與輪胎轉動角速度Vθ相乘得出車輪運動速度Vx」，也就是，下面給出的表達式(246)，和表達式(247)「通過將輪胎半徑R與輪胎轉動角加速度Aθ相乘得出車輪運動加速度Ax」，得出輪胎半徑R。
此處，最好車輛的初始運動例如為車輛在路面梯度為-4度至+2度的平地上，以4千米/小時以下的低速，0.05G以下的低加速度運動的狀態。
Vx＝RVθ ......(246)[表達式157]Ax＝RAθ ......(247)在表達式(246)和(247)中，對初始運動時間的初始運動加速度Ax和初始轉動角速度Vθ進行測量，並從安裝到車輪上的加速度傳感器和轉動傳感器得出。進而，通過對表達式(246)中的初始轉動角速度Vθ進行微分得出初始轉動角加速度Aθ。於是，在表達式(247)中，確定了初始運動加速度Ax和初始轉動角加速度Aθ，並得出精確的輪胎半徑R。此處得出的輪胎半徑R臨時存儲在存儲器中(例如，圖59中所示的存儲單元)。
進而，可以將輪胎半徑R和初始轉動角速度Vθ代入表達式(246)，以得出精確的初始運動速度Vx。
在初始運動時間得出了輪胎半徑R之後，隨著驅動力或制動力實際作用在輪胎上，在實際運動時間得出通過假定滑差係數為0而得出的有效半徑r，並且從有效半徑r和在初始運動時間得出的輪胎半徑R之間的比值r/R得出車輪滑差係數。
速度差發生在隨著輪胎轉動的圓周速度和實際運動時間的車體的運動速度之間。如果用0替換該速度差(也就是，滑差係數為0)並且假定輪胎半徑改變的話，假定表達式(246)和(247)中的輪胎半徑R為有效輪胎半徑r，可以使用下述表達式(248)和(249)得出有效半徑r[表達式158]Vx＝rVθ......(248)[表達式159]Ax＝rAθ......(249)在表達式(248)和(249)中，從安裝到車輪上的加速度傳感器和轉動傳感器測量和得出實際運動時間的實際運動加速度Ax和實際轉動角速度Vθ。進而，通過對表達式(248)中的實際轉動角速度Vθ進行微分得出實際轉動角加速度Aθ。於是，在表達式(249)中，確定了實際運動加速度Ax和實際轉動角加速度Aθ，並得出有效輪胎半徑r。
此外，可以將輪胎半徑r和實際轉動角速度Vθ代入表達式(248)，以得出精確的實際運動速度Vx。
初始運動時間得出的有效輪胎半徑r和輪胎半徑R之間的比值表示了輪胎轉速和車體速度之間的差別程度，也就是，表示滑動程度(塑性變形加實際滑動)。因此，根據下述表達式(250)得出滑差係數λ[表達式160]r/R＝1±λ......(250)根據上述微分法，在直線運動時間、轉彎時間、加速時間、減速時間、上坡時間或高速時間中的任何時間都可以實時對每個車輪進行測量，不論是前輪、後輪、驅動輪、從動輪或者車輛的轉向輪，並且可以得出高精度的滑差係數。因此，可以保持車輛的穩定運行。
(2)積分法首先，通過使用上述表達式(246)和(247)，並進一步使用積分表達式(247)每個單位時間的下述表達式(251)，得出車輛初始運動時間的輪胎半徑R[表達式161]ΔVx＝RΔVθ ......(251)
此處，如在上述微分法中那樣，從安裝到車輪上的加速度傳感器和轉動傳感器測量和得出初始運動時間的初始運動加速度Ax和初始轉動角速度Vθ。進而，通過對表達式(246)中的初始轉動角速度Vθ進行微分，得出初始轉動角加速度Aθ。於是，將得出的初始運動加速度Ax和初始轉動角加速度Aθ代入表達式(247)，並進行積分，因而計算出表達式(251)中所示的初始運動速度的增量ΔVx和初始轉動角速度的增量ΔVθ，因而得出精確的輪胎半徑R。由於此處得出的輪胎半徑R從單位時間Δ內的積分值計算得出，所以在積分單位時間Δ內的數據變化的誤差得到平均。此處得出的輪胎半徑R臨時存儲在存儲器中。
進而，可以將輪胎半徑R和初始轉動角速度Vθ代入表達式(246)，以得出精確的初始運動速度Vx。
如在上述微分法中那樣，在車輪輪胎半徑R在初始運動時間得出之後，通過假定滑差係數為0得出的有效輪胎半徑r在實際運動時間得出，並且車輪滑差係數λ從有效輪胎半徑r和初始運動時間得出的輪胎半徑R之間的比值r/R得出。
在該積分法中，通過使用上述表達式(248)和(249)，及積分表達式(249)每單位時間Δ的下述表達式(251)得出有效輪胎半徑r[表達式162]ΔVx＝rΔVθ ......(252)此處，如上述積分法中那樣，從安裝到車輪上的加速度傳感器和轉動傳感器，探測並得出在實際運動時的實際運動加速度Ax和實際轉動角速度Vθ。進而，通過對表達式(248)中的實際轉動角速度Vθ進行積分，得出實際轉動角加速度Aθ。於是，將得出的實際運動加速度Ax和實際轉動角加速度Aθ代入表達式(249)，並進行積分，因而計算出表達式(252)中所示的實際運動速度的增量ΔVx和實際轉動角速度的增量ΔVθ，因而得出有效輪胎半徑r。由於此處得出的有效輪胎半徑r從單位時間Δ內的積分值計算得出，所以在積分單位時間Δ內的數據變化的誤差得到平均。
進而，可以將有效半徑r和實際轉動角速度Vθ代入表達式(248)，以得出精確的實際運動速度Vx。
如在微分法中那樣，可以將所得出的有效輪胎半徑r和在初始運動時間所得出的輪胎半徑R代入表達式(250)，以得出滑差係數λ。
根據上述積分法，在直線運動時間、轉彎時間、加速時間、減速時間、上坡時間或高速時間中的任何時間都可以實時對每個車輪進行測量，不論是前輪、後輪、驅動輪、從動輪或者車輛的轉向輪，並且可以得出高精度的滑差係數。因此，可以保持車輛的穩定運行。由於輪胎半徑R和有效輪胎半徑r的變化誤差得到平均，所以可以更精確地得出每單位時間的滑差係數。
(3)組合法當車輛具有從動輪時，最好使用該組合法。此處，將討論使用具有兩個從動輪和兩個驅動輪的車輛的情況。
假定其中一個從動輪為i，另一個從動輪為ii，其中一個驅動輪為iii，另一個驅動輪為iv，用從上述給出的表達式(245)得出的下述表達式(253)表示初始運動時間的每個車輪的初始運動速度Vx[表達式163]Vx＝RiVθi＝RiiVθii＝RiiiVθiii＝RivVθiv......(253)從該表達式(253)中，假定從動輪的輪胎半徑Ri、其他車輪的輪胎半徑Rii、Riii、Riv得出為如下表達式(254)，其中Vθi、Vθii、Vθiii、Vθiv為輪胎的初始轉動角速度[表達式164]Ri＝參考半徑Rii＝Ri(Vθi/Vθii)Riii＝Ri(Vθi/Vθiii)Riv＝Ri(Vθi/Vθiv) ......(254)將得出的輪胎半徑Ri、Rii、Riii、Riv臨時存儲在存儲器中。
接下來，通過使用車輛的實際運動時間的有效輪胎半徑ri、rii、riii、riv得出車輪轉動速度差。
通過使用上面給出的表達式(248)，用下述表達式(255)表示實際運動時間的車輪的實際運動速度Vxi、Vxii、Vxiii、Vxiv。通過安裝到車輪上的轉動傳感器，可以測量出輪胎的轉動角速度Vθi、Vθii、Vθiii、Vθiv。
Vi＝riVθiVii＝riiVθii
Viii＝riiiVθiiiViv＝rivVθiv......(255)由於從動輪不包括除了制動時間之外的任何時間的滑動，所以有效半徑ri和rii不會改變。也就是，從動輪的有效半徑ri和rii等於上面給出的表達式(254)中的輪胎半徑Ri和Rii。
ri＝Ririi＝Rii......(256)在車輛的直線運動時間，車輪在實際運動速度方面相等。因此，從上面給出的表達式(255)中，驅動輪的有效半徑riii和riv得出為如下表達式(257)[表達式167]riii＝Vxi/Vθiii＝riVθi/Vθiii＝RiVθi/Vθiiiriv＝Vxi/Vθiv＝riVθi/Vθiv＝RiVθi/Vθiv......(257)在車輛的運行時間，各車輪在實際運動速度方面不同，因此表達式(257)不再成立。
至於從動輪，表達式(256)成立，並且因此可以從表達式(255)中得出轉彎時間的實際運動速度。
至於驅動輪，將實際運動加速度Axiii、Axiv從轉彎起始時間開始積分，並將結果加到轉彎起始時間之前的直線運動時間的實際運動速度(等於Vxi)上，以計算出轉彎時間的實際運動速度(非固定運動速度)Vxiii、Vxiv，如下述表達式(258)所示[表達式168]Vxiii＝Vxi+∫AxiiiVxiv＝Vxi+∫Axiv......(258)作為轉彎起始時間，對通過對車輪的實際轉動角速度進行積分所得出的實際轉動速度進行觀察，並且當發生在左、右輪之間的速度差超過初始值時的時間確定轉彎開始。在轉彎起始時間，可以產生轉彎觸發信號，並且可以在觸發信號的產生時間開始對實際運動加速度Axiii、Axiv的積分。
從上述給出的表達式(255)、(256)和(258)中，根據下述表達式(259)得出轉彎時間的驅動輪的有效輪胎半徑riii和riv[表達式169]riii＝Vxiii/Vθiiiriv＝Vxiv/Vθiv......(259)於是，用實際運動時間的有效輪胎半徑r除以偶爾發生滑動(塑性變形)的初始運動時間的輪胎半徑R，因而得出車輪之間表示滑動差的轉速差。從動輪比值為r/R＝1。
考慮到車輪和車體之間彈性連接，如果車輪在運動加速度方面變得不同，則也可以在車輛的直線運動時間進行類似於轉彎時間的處理。
在車輛的制動時間，制動力也作用在從動輪上，並且發生塑性變形，有效半徑變小。因此，在不使用從動輪作為參照的情況下，每個軸的運動加速度從制動觸發時間開始積分，並且可以將結果加到軸的先前運動加速度上，以得出軸的非固定運動速度。
對每個軸的運動加速度在一個接一個的一秒鐘的時間內(以串聯方式)進行積分，例如，任意時間以0.1秒鐘的間隔，並且將該結果加到積分開始前的每個軸的運動加速度上，以得出此時的非固定運動速度，如果用作參照的從動輪的非固定運動速度與從動輪的非固定圓周速度之間的差變為給定值或以上，則積分開始的時間點可以作為制動觸發點。對於每個軸來說，從積分開始的時間點開始的積分連續進行，並且使用由該積分得出的軸的非固定運動速度。然後，如果用作參照的從動輪的非固定運動速度與從動輪的非固定圓周速度之間的差變為給定值以下，則狀態恢復為先前狀態。於是，觀察有效輪胎半徑和實際輪胎半徑R之間的比值r/R，因而確定轉動差的程度，並且確定滑動的程度(滑差係數)。
根據上述組合法，在直線運動時間、轉彎時間、加速時間、減速時間、上坡時間或高速時間中的任何時間都可以實時對每個車輪進行測量，不論是前輪、後輪、驅動輪、從動輪或者車輛的轉向輪，並且可以得出高精度的滑差係數。因此，可以保持車輛的穩定運行。在該組合法中，通過將從動輪用作參照，可以得出驅動輪的輪胎半徑，從而在不特別使用高解析度的傳感器的情況下，可以得出高精度的滑差係數等。
使用(1)微分法、(2)積分法或(3)組合法中的任意一種，由此可以從有效輪胎半徑和實際輪胎半徑之間的比值得出考慮到每個車輪的塑性變形的精確滑差係數。
在上述方法中，都可以檢測出輪胎半徑比r/R小於1還是大於1，因而可以確定車輪是處於加速狀態還是減速狀態。如果該輪胎半徑比r/R小於1，則車輪處於減速狀態(制動狀態)；如果輪胎半徑比r/R大於1，則車輪處於加速狀態(駕駛狀態)。
接下來，將討論使用滑差係數控制車輛制動的車輛控制方法。
蠕變比達到最大值的滑差係數(稱為極限滑差係數)基本上為大約0.2(20％)。然而，該值根據與路面的接觸狀態變化，並不必須是20％。較大的蠕變比意味著車輪和路面的抓力因此起作用的狀態，於是以蠕變比儘可能大，提供較大制動力的狀態制動。然後，如果實際滑動將要發生過度蠕變的話，則由於制動力受到控制，所以滑差係數總是變為小於和接近於蠕變比最大值的值，可以防止發生實際滑動，並且可以提供最大制動力。
例如，當車輛突然制動時，較大減速的加速度作用在每個車輪上。此時，如果隨著減速的加速度「增大」，車輪的滑差係數也「增大」的話，車輪也捲入到減速中。然而，如果任何車輪實際開始滑動的話，則與減速的加速度相反，滑差係數會「突然增大」，或者與減速的加速度「減小」相反，滑差係數會「增大」。車輪對於制動不再起到任何作用。從這種狀態中，稍微釋放一點車輪的制動，提高制動力。
為了進行該控制，在滑差係數突然增大之前的滑差係數適合於作為極限滑差係數，並且以該滑差係數進行制動控制。由於稍微釋放了一點制動，所以滑差係數減小，可以保持抓力，從而不會發生實際滑動。作為確定極限滑差係數的方法，隨時計算出滑差係數的每單位時間的滑差變化率，並且將滑差係數突然增大，也就是，滑差變化率超過預期變化率變大時的時間確定為車輪開始滑動的時間。此時，如果車輪的滑差係數「減小」開始與減速的加速度「減小」相關聯的話，制動力增大。此處，可以預先通過實驗等得出用作確定材料的預期變化率。
因此，車輪可以在任何路面上以最短的制動距離停住。
同樣，為了防止側滑，如果以極限滑差係數進行制動控制的話，也可以使滑差係數最小。
作為具體例子，假定最小滑差係數為10％，最大滑差係數為25％，用該範圍內的最大值25％作為目標值，從制動觸發時間開始檢測滑差係數λ與每個車輪的運動距離Ax之比，λ/Ax或者變化率dλ/dAx。確定λ/Ax的突然增大，例如，10％、20％、50％等和dλ/dAx的突然增大，例如兩倍、五倍、十倍、二十倍等。
該滑差係數也可以用於估計路面反作用力。
路面反作用力Fx為在運動方向上施加到軸上的力，與滑差係數λ成正比，如下述表達式(259)所示[表達式170]Fx＝Ke·μ·F2·λ ......(260)Ke幾乎取決於輪胎的表面性質，基本上為大約0.2。
根據表達式(259)，如果車輪在道路摩擦係數和施加在路面上的垂直載荷方面相同，則可以從滑差係數估計出每個車輪的路面反作用力Fx的程度。
假定路面摩擦係數和車體載荷不變，每個車輪施加在路面上的垂直載荷通過車體上的前後、左右、上下加速度傳感器得出，因而可以從滑差係數估計出「加速」、「減速」、「突然加速」、「突然減速」、「轉彎」時每個車輪的路面反作用力的程度。
在這種情況下，如果用每個路面反作用力Fx乘以每個輪胎半徑，則可以估計出每個車輪的驅動扭矩的程度。
該滑差係數也可以用於進行穩定控制。
由於可以防止每個車輪發生滑動，並且車輪自身可以保持在不會發生實際滑動的狀態，所以上述車輛控制方法對於防止在曲面和易於發生滑動的路面上滑動傾斜和車輪空轉的穩定控制也是有效的。
例如，將G(加速度)傳感器設置在車體上，並且得出橫向G(加速度)、傾角和轉角。如果它們中任何一個變為非正常狀態的話，則關閉(打開)發動機節氣門，施加(釋放)每個車輪都需要的制動，分離(連接)離合器，並且對有效懸掛進行調節，用於進行狀態控制。此時，可以控制節氣門、制動和離合器，從而從每個車輪的加速度傳感器和轉動傳感器所測量的滑差係數不會超過極限滑差係數(其中發生實際滑動)。
由於在到達極限之前總是可以知道每個車輪的滑差係數，所以可以預測到達極限之前存在多少公差，因此可以較早控制加速度或減速度。
由於滑差係數在達到極限滑差係數之前與路面反作用力幾乎成正比，所以可以將動力(驅動扭矩)控制成與滑差係數的公差量匹配。因此，可以基本消除輪胎的實際滑動，從而可以抑制車體的非正常傾斜。該滑差係數的公差量是已知的，並且可以預先進行最佳動力控制。
該滑差係數也可以用於測量嚴重不平的路面。
例如，可以將用於測量縱向振動的振動傳感器放置在軸上，與車輪轉速對比觀察振動的波形(寬度和高度)，估計輪胎的痕跡距離，從軌跡速度(trace speed)和輪胎圓周速度中得出滑差係數，並且可以在極限滑差係數的範圍內進行制動控制、發動機節氣門控制、速度控制等，用於防止發生非正常運行狀態。
為了使用上述滑差係數測量方法，如果輪胎的實際半徑發生變化，如果停止加速，則有效輪胎半徑不會恢復。於是，可以確定輪胎的實際半徑發生變化，或者輪胎半徑僅僅由於塑性變形而發生變化。如果恢復有效輪胎半徑，則可以確定輪胎半徑由於蠕變而發生變化。
當有效輪胎半徑變化非常劇烈時(當輪胎半徑進入非正常區域時)，就有輪胎爆裂的可能性，於是確定輪胎爆裂，並且可以進行控制，從而關閉加速器節氣門。儘管關閉了節氣門，但是如果有效輪胎半徑未恢復到先前狀態(當它未從輪胎半徑非正常區域中退出時)，發出警告，並進入低速、恆速駕駛，並且提示駕駛員停止駕駛車輛。此處，輪胎半徑非正常區域指的是，任何一個車輪的有效輪胎半徑減小率(1-r/R)大於另一個車輪的有效輪胎半徑減小量的區域。例如，在2至5秒鐘之內為10％以上，在5至20秒鐘之內為5％以上等。或者輪胎半徑非正常區域指的是，任何單個車輪的有效輪胎半徑減小量(1-r/R)較大的區域。例如，60秒種以上的時間內為5％以上。
如果較長時期(例如，5分鐘以上、10分鐘以上等)，有效輪胎半徑減小率為3％以上，則假定輪胎半徑減小由所施加的載荷、顯示等的變化引起，並可以再次測量實際半徑。然而，應當在等到測量條件完全之後再進行測量。
當加速度變化時(當Ax或A改變給定量以上時)，車輪滑差係數變化，並且有效輪胎半徑r也變化。於是，適合於從前述速度開始對加速度傳感器的輸出值進行積分，以得出速度，並從該速度得出有效輪胎半徑r。
在上述微分法和積分法中，通過使用高解析度的加速度傳感器可以更精確地得出滑差係數。作為高解析度的加速度傳感器，可以使用解析度高的傳感器(例如，該解析度為最大測量值的1/10000)或者可以使用兩個最大測量值不同的正常解析度的傳感器(例如，解析度為最大測量值的1/1000)，並且如果具有較小最大測量值的傳感器超出測量範圍的話，可以將該傳感器轉換成最大測量值較大的傳感器使用(解析度為1mG以下，最好是0.5mG，0.2mG以下)。
此處所用的加速度傳感器為能夠測量從1000Hz以下或100Hz以下的頻率到在固定加速時間幾乎沒有振動的頻率的加速度，以得出汽車的速度的傳感器，它不象常規振動傳感器那樣測量振動。
對于振動噪音濾波器，當加速度較大時，作出快速的響應；當加速度較小時，響應較小。例如，當加速度為0.1G以上時，響應可以是50Hz，20ms以上；當加速度為0.1G以下時，響應可以是10Hz，100ms以下。
作為所使用的高解析度的轉動傳感器，用於測量帶有霍爾元件的磁性編碼器的主動式傳感器適合於車輪。作為磁性編碼器，最好是使用具有小節距誤差(1.0％以下，0.5％以下，最好是0.1％以下)的磁性編碼器。為了做到這一點，儘管可以使用磁性橡膠，但是優選使用以高精度加工或以高精度磁化的塑料加工磁體(鐵鉻鈷磁體)、金屬磁體(錳鋁碳磁體等)、塑料磁體(使鐵素體和釹Nd-Fe-B混合到塑料中的磁體)等等。
如果難以達到高精度(鐵素體橡膠磁體編碼器等)，則將一個轉數的節距誤差預先存儲到存儲器中，並在進行誤差校正時使用，因而可以確保高精度。為了在運動初始時間進行校正，對幾個轉數的數據進行平均或者從模式識別進行校正。此時，節距已經移位，例如只在一點處10％或50％，並且如果以該點作為參照進行校正的話，則易於處理。
該鐵素體橡膠磁體編碼器的非測量面加工成圓柱體或盤形的形狀，並且磁化為20至60脈衝(NS＝一個脈衝)，象圓周方向上的NSNS。鐵素體橡膠磁體非常便宜，但是難以提供磁性精度。然而，可以使得節距不等，從而提供較高的精度。用於測量汽車的車輪轉速的非等節距編碼器如下(1)粘結有鐵素體粉末的橡膠磁體。
(2)烘烤成磁性板。
(3)澆鑄成制動時在垂直磁場上各向同性。
(4)澆鑄之後，垂直地交替磁化成NSNS那樣。
(5)具有至少一個參照節距(校驗節距用參照節距作為參照進行校驗)。
(6)具有多個校驗節距。
(7)每個校驗節距離中心值的誤差為節距的2％以下。
(8)參照節距從校驗節距的中心值偏移節距的5％以上。
使這樣製作的非等節距編碼器旋轉，以離參照值的時滯為基礎讀出每個校驗節距的誤差，並進行存儲。當使用該編碼器時，以使用的誤差為基礎進行校正。
該磁性編碼器可以用安裝到後面的磁性板進行加強。優選的是，該磁性編碼器安裝到固定器的圓柱部分的內部，該固定器用於支撐，以防止製作和校整不當。進而，固定器可以是模壓鐵板，該鐵板在橫截面上具有L形部件，用於防止變形。塑料磁體可以是耐油(油脂)的並經過防水處理，並且該鐵素體磁體可以在垂直方向上各向同性(得到加強的)，並垂直地經過磁化。
作為安裝到軸上的加速度傳感器，優選使用與轉動傳感器整合在一起的複合傳感器。圖62至68示出優選實施例，其中複合傳感器安裝到軸上。
在圖62至68中所示的每個例子中，複合傳感器130安裝到內座圈轉動輪轂型軸承單元的外座圈側上，並且傳感器轉子129b設置在與複合傳感器130相對的內座圈2A側面上的部件處。
在圖67和68中所示的每個例子中，複合傳感器130安裝到外座圈轉動輪轂型的軸承單元的外座圈的外側上，並且傳感器轉子129b設置在與該複合傳感器130相對的外座圈的側面上的部件處。
圖69示出了複合傳感器130的優選實施例。
該複合傳感器130為包含有加速度傳感器的轉動傳感器，並且是外傳感器裝置。將主動式轉動傳感器和加速度傳感器組成一個組件，以形成該複合傳感器130。轉動傳感器的霍爾元件131、GMR元件和加速度傳感器132都用磁性板133進行磁性屏蔽，並且用加速度傳感器的外蓋134對電磁噪音進行屏蔽，並進行信號處理，該外蓋134起到用於使加速度傳感器132不受噪音幹擾的磁性材料的作用。該信號處理可以通過電纜(例如，USB標準)135進行，該電纜由兩根5伏、12伏、24伏等供電線加上一根加速度信號線，再加上一根轉動脈衝信號線組成，或者由兩根供電線加上一根加速度和轉動脈衝混合的信號線組成。如果該加速度信號線和轉動脈衝信號線是分開的信號線，則將一個系統用在軸側上，該系統將加速度輸出值轉換成模擬信號或數位訊號，並以轉動脈衝信號在前用分開的線將該信號傳送至車體。複合傳感器130安裝到軸承的外側上。在該外部傳感器中，霍爾元件131覆蓋有非磁性SUS外蓋136，以測量磁性。對於包含有BRG的類型，也進行類似屏蔽。該複合傳感器130在鄰近霍爾元件131的位置處包括磁體137，並使信號處理電路138放置在磁性板133和加速度傳感器132之間，並且還具有絕緣套管139和磁性外殼140。也可以使用不設有磁體137的這種類型的複合傳感器。
加速度傳感器輸出的加速度信號可以處理成處於不受導線變形影響的形式的信號，然後可以通過安裝到車輪單元的靜止元件上的加速度信號處理器輸出至車體的控制器，該靜止元件與加速度傳感器一起位於車輛懸架的彈簧下面。
也就是，儘管如使用壓力元件或壓電元件的加速度傳感器或電容型加速度傳感器之類的高精度半導體加速度傳感器安裝到位於隨時移動的車輛懸架的彈簧下面的車輪單元的靜止元件上，但是輸出至車體控制器的信號不受當車輛擺動或轉彎時由導線的運動(偏擺)所引起的電容或導線電阻變化等的影響(失真、噪音等)，並且可以更精確地測量每個車輪的運動方向上的加速度。
該加速度信號處理器能夠對加速度傳感器的加速度信號進行放大處理、保溫電路、輪胎微小振動去除濾波器、數位化處理等，從而不但進行轉換成不受導線運動影響的形式的處理，而且進行轉換成不受發動機的電磁噪音、溫度變化等任何其他影響的形式的處理。
該加速度信號處理器可以構造使得將處理過的信號通過無線電傳送給車體控制器。
進而，加速度信號處理器的處理電源可以由車體供給，或者由車輪轉動的電力產生供給。
下面將討論用於防止車輛轉彎時側滑的措施運動方向的力Fx(＝1/λmμFzλ)(此處極限滑差係數λm＝0.15，並且施加在輪胎上的垂直載荷為Fz)幾乎正比於滑差係數，直到實際滑動前的一個點為止(例如，λ＞0.1)，並且因此通過該滑差係數確定路面阻力的程度。
因此，可以參照路面阻力的程度控制駕駛和制動。
Fx可以從表達式Fx＝(Fz/g)Ax(此處，g為重力加速度)中得出。
直到實際滑動之前的一個點為止，由於路面摩擦係數μ幾乎為(0.15/g)(A/λ)，所以它總是從加速度和滑差係數之間的比值得出(它可以從傾斜角度或變化率得出)。
對於作為路面固定值的摩擦係數，將在實際滑動(例如，λ＜0.1)之前得出的幾乎線性的摩擦係數進行存儲，並且先前道路摩擦係數μ在λ＞0.1的範圍中使用。
對於作為路面和輪胎之間的相互關係的摩擦係數，道路摩擦係數得出為加速度和滑差係數(0.15/g)(Ax/λ)自身之間的比值。
然而，上面給出的Fx的表達式在非驅動時間的制動時間保持不變。
在制動時間，考慮到同樣的制動力Fx作用在每個車輪上，從下述表達式(264)[表達式171]Fx＝1/0.2·μ·Fz·λ......(261)各車輪的Fzi、Fzii、Fziii和Fziv的比例分布變為此時滑差係數的倒數1/λi、1/λii、1/λiii和1/λiv的比例分布，於是變為下述表達式(262)[表達式172]Fzn＝(1/λn)/∑(1/λn) ......(262)例如，[表達式173]fi＝(1/λi)/((1/λ)+(2/λ)+(3/λ)+(4/λ))......(263)該表達式(262)存儲為每個車輪的負載係數。車輪的Fzi、Fzii、Fziii和Fziv的總和為車體總重量W，並且因此可以在後面用作Fzi＝Wfi。
對於上述表達式Fx＝(Fz/g)Ax，在兩輪驅動的加速時，如果正好在加速時(the right)，Fz計算為Fz在加速時刻之前和之後的總和。例如，[表達式174]Fxi＝((Fzi+Fziii)g)Ax......(264)從該表達式(264)和下述表達式(265)中，進一步得出下述表達式(266) Fxi＝1/0.2·μ·Fziλ ......(265)[表達式176]μi＝((Fzi+Fziii)/g)Ax/(1/0.2·μ·Fziλ......(266)＝0.2((fi+fiii)/fig)·Ax/λi實際上，將μn的平均值作為μ。
因此，也得出Fzi、Fz1和μ，並且於是Fx得出為W的比值。
在轉彎時間，從設置在軸上的角度傳感器測量轉彎開始，就計算與車體的加速度傳感器的Y方向(橫向)相關的加速度和與每個軸的加速度傳感器的每個軸的Y方向(橫向)相關的加速度，並且對加速度差進行兩次積分，以通過計算得出軸和車體之間的差。當該差(差/μ)過多考慮根據上述方法得出的道路摩擦係數時，減小速度以降低離心力(或者反作用於該離心力的corning force)，用於防止側滑，並同時防止X方向(運動方向)的滑差係數達到極限滑差係數。
從轉向輪的角度傳感器與非轉向輪之間的差得出轉彎角。
當該轉彎角增加或者運動速度差在左右軸之間出現時，車輛整在轉彎，並且離心力在起作用。通過計算得出離心加速度，並且得出輪胎之間的橫向分配。如果過多考慮摩擦係數，則可以降低速度。
在轉彎時，如果與轉彎角度差的速度變化或者離心加速度變化相比，在軸的Y方向上的加速度傳感器突然增大，則確定車輪開始側滑，並降低速度。此時，如果發生前輪向外的側滑，則可以抑制驅動力矩，並且可以對後內輪進行(很大)制動，用於確保車輛的跟蹤能力。如果發生後輪向外的側滑，則可以對前外輪進行制動，用於確保車輛的跟蹤能力(traceability)。
工業實用性如上所述，根據滑差係數測量方法和車輛控制方法，以及本發明所述的滑動傳感器、滑動傳感器軸承和滑動控制系統，在車輛直線運動時間和轉彎時間，也可以得出每個車輪的精確滑差係數。從各方法提供的有效輪胎半徑和車輪轉動角速度，可以得出每個車輪的精確運動速度。
進而，不考慮車輛的駕駛狀態如何，可以無縫地測量出滑差係數和運動速度，並且可以保持車輛的穩定運動狀態。
權利要求
1.一種車輪運動狀態測量方法，其中使用在每個車輪的運動方向上的加速度傳感器，和車輪轉動傳感器，該加速度傳感器和車輪轉動傳感器安裝到車輛的每個軸單元上。
2.一種車輪運動狀態測量方法，其中使用在每個車輪的運動方向上安裝到車輛的每個軸單元上的加速度傳感器、在每個車輪的橫向上的加速度傳感器，和車輪轉動傳感器。
3.一種車輪運動狀態測量方法，其中使用每個車輪的運動方向上的加速度傳感器和車輪轉動傳感器，該加速度傳感器安裝到車輛的每個軸單元上，該軸單元具有車輛的驅動輪。
4.一種使用如權利要求1所述方法的車輛。
5.一種使用如權利要求2所述方法的車輛。
6.一種使用如權利要求3所述方法的車輛。
7.一種用於軸支承的軸單元或滾動軸承單元，包括加速度傳感器，用於測量車輪運動方向上的加速度，及轉動傳感器，用於測量車輪的轉動角速度。
8.一種車輛控制設備，使用每個車輪的加速度傳感器和車輪轉動傳感器，該車輛控制設備安裝到車輛的每個軸單元上。
9.一種用於軸支承的滾動軸承單元，包括如權利要求8所述的加速度傳感器和轉動傳感器。
10.一種車輪單元，包括靜止元件，轉動元件，可相對於該靜止元件轉動，傳感器轉子，安裝到該轉動元件上，轉速傳感器，安裝到該靜止元件上，從而與傳感器轉子相對，用於對傳感器轉子的轉速作出響應而輸出轉速信號，及加速度傳感器，安裝到該靜止元件上，用於對車輪單元的運動方向上的加速度作出響應而輸出加速度信號。
11.一種車輪單元，包括靜止元件，轉動元件，可相對於該靜止元件轉動，傳感器轉子，安裝到該轉動元件上，轉速傳感器，安裝到該靜止元件上，從而與傳感器轉子相對，用於對傳感器轉子的轉速作出響應而輸出轉速信號，及加速度傳感器，安裝到該靜止元件上，用於對車輪的運動方向上的加速度作出響應而輸出加速度信號。
12.一種用於車輪支承的滾動軸承單元，包括轉動輪，靜止輪，多個滾動元件，放置在靜止輪和轉動輪之間，傳感器轉子，安裝到該轉動輪上，轉速傳感器，安裝到該靜止輪上，從而與傳感器轉子相對，用於對傳感器轉子的轉速作出響應而輸出轉速信號，及加速度傳感器，安裝到靜止輪上，用於對車輪的運動方向上的加速度作出響應而輸出加速度信號。
13.一種車輪單元，包括車輪單元的靜止元件，位於車輛懸架的彈簧下方，轉動元件，可相對於該靜止元件轉動，傳感器轉子，安裝到該轉動元件上，轉速傳感器，安裝到該靜止元件上，從而與傳感器轉子相對，用於對傳感器轉子的轉速作出響應而輸出轉速信號，及半導體加速度傳感器，安裝到該靜止元件上，用於對車輪運動方向的加速度作出響應而輸出加速度信號。
14.一種車輛控制方法，使用每個車輪的運動方向上的加速度傳感器，和車輪轉動傳感器，該傳感器安裝到車輛的每個軸單元上。
15.一種傳感器，包括加速度傳感器和轉速傳感器，它們設置在車輪上，使用如權利要求1所述的測量方法，或如權利要求14所述的車輛控制方法。
16.一種包括如權利要求15所述傳感器的軸承。
17.一種用於控制車輛運動狀態的控制系統，使用如權利要求1所述的測量方法，或如權利要求14所述的車輛控制方法。
全文摘要
一種軸單元(210)，具有滑動傳感器(211)，該軸單元包括安裝到車輪支承元件的轉向節上的滾動軸承單元，該滑動傳感器包括成為一體的加速度傳感器和轉動傳感器。該滑動傳感器(211)使轉動傳感器放置在基準面上，並且該轉動傳感器面向編碼器(213)放置，該編碼器安裝到轉動元件(212)上。在車輛運動時，對車輪的運動方向上的運動加速度進行測量，並且得出車輛運動時的每個車輪的地速、每個車輪的輪胎半徑和每個車輪的滑差係數。
文檔編號G01P3/42GK1738738SQ200380108950
公開日2006年2月22日 申請日期2003年11月14日 優先權日2002年11月18日
發明者石川寬明, 中込義史 申請人:日本精工株式會社