JP2015137851A - 過荷重判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両における過荷重を判定するための部品に掛かる荷重を抑制することができるとともに、車両における過荷重の判定精度を高めることができる過荷重判定装置を提供する。【解決手段】複数の車輪１〜４のそれぞれには、タイヤ６の空気圧を検出する圧力センサ１６と、ホイール部５とタイヤ６のトレッド部との距離を検出するＲＦセンサ１５とが備えられている。圧力センサ１６によって検出されたタイヤの空気圧が低下していないが、ＲＦセンサ１５によって検出されたホイール部５とタイヤ６のトレッド部との距離が短縮されている場合に、車両１０における過荷重が判定される。【選択図】図１

Description

本発明は、車両における過荷重を判定する過荷重判定装置に関する。

従来より、車両の過荷重を判定するための過荷重判定装置として各種の装置が提案されている。例えば、特許文献１に開示の輪荷重検出装置においては、車体と車軸との間に取り付けられるサスペンション装置のショックアブソーバに荷重センサが配設されており、この荷重センサによって車両の荷重が検出される。また、車両の荷重が過荷重であるか否かが判定され、車両の荷重が過荷重である場合に警告が行われる装置もある。

特開２００７−２４５５０号公報

しかしながら、このような装置においては、車両の荷重が集中するサスペンション装置に荷重センサが設けられているので、大きな荷重が荷重センサに加わるおそれがあり、長期に亘って荷重センサの耐久性を確保することは容易ではなかった。

また、車両の荷重が掛かるタイヤの撓みから間接的に車両における荷重が演算される過荷重判定装置が知られているものの、単にタイヤが減圧した場合であっても車両における過荷重を検出してしまうおそれがあった。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、車両における過荷重を判定するための部品に掛かる荷重を抑制することができるとともに、車両における過荷重の判定精度を高めることができる過荷重判定装置を提供することにある。

上記問題点を解決する過荷重判定装置は、ホイール部にタイヤを装着した複数の車輪を備える車両に設けられ、前記車両における過荷重を判定する過荷重判定装置であって、前記複数の車輪のそれぞれには、前記タイヤの空気圧を検出する圧力検出部と、前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離を検出する距離検出部とが備えられ、前記圧力検出部によって前記タイヤの空気圧の低下が検出されていないが、前記距離検出部によって前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離の短縮が検出された場合に、前記車両における過荷重を判定する判定部を備えたことを要旨とする。

これによれば、車両の荷重が集中する箇所に車両の荷重を検出するための検出部を備えなくても、タイヤの空気圧と、ホイール部とタイヤのトレッド部との距離とから間接的に車両における過荷重が判定可能となり、車両における過荷重を判定するための部品に掛かる荷重を抑制することができる。更には、タイヤの空気圧が単に低下していない場合に、車両における過荷重が判定されるので、車両における過荷重の判定精度を高めることができる。

上記過荷重判定装置について、前記距離検出部は、電波の発信及び受信によって前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離を検出する構成としてもよい。
上記過荷重判定装置について、前記圧力検出部による検出結果と、前記距離検出部による検出結果と、前記車両において過荷重と判定されるか否かと、が対応付けられたテーブルが記憶されているテーブル記憶部を備える構成としてもよい。

これによれば、タイヤの空気圧を検出する検出結果と、ホイール部とタイヤのトレッド部との距離を検出する検出結果とが特定できれば、テーブルが参照されることによって、車両において過荷重と判定されるか否かが特定し易くなる。

本発明によれば、車両における過荷重を判定するための部品に掛かる荷重を抑制することができるとともに、車両における過荷重の判定精度を高めることができる。

実施形態のタイヤ状態監視装置が搭載された車両を示す概略構成図。 タイヤ、ホイール部及びタイヤセンサユニットを示す断面図。 タイヤセンサユニットの回路構成を示す図。 判定テーブルを示す図。 タイヤ、ホイール部及びタイヤセンサユニットを示す断面図。

以下、図１〜図４を用いて車輪位置判定装置を具体化した一実施形態について説明する。
図１に示すように、車両１０は、タイヤ状態監視装置３０を搭載している。車両１０の４つの車輪１〜４は、ホイール部５と同ホイール部５に装着されるタイヤ６とから構成されている。

次に、タイヤ状態監視装置３０について説明する。
タイヤ状態監視装置３０は、車両１０の４つの車輪１〜４にそれぞれ取り付けられる４つのタイヤセンサユニット１３と、車両１０の車体に設置される受信機ユニット３１とを備えている。

図２に示すように、ホイール部５には、タイヤバルブ８と一体的にタイヤセンサユニット１３が配設されている。このタイヤセンサユニット１３は、タイヤ６内の圧力（タイヤ６の空気圧）及び温度を検出するとともに、ホイール部５のホイールリム５ａとタイヤ６のトレッド部７との距離Ｄを検出し、各種の検出結果に関する情報を含む送信信号（検出結果情報）を無線送信する。詳しくは、タイヤセンサユニット１３は、タイヤ６の径方向に沿ったホイール部５のホイールリム５ａとタイヤ６のトレッド部７との直線的な距離を検出する。なお、本実施形態において、発明の理解を容易とするために、タイヤセンサユニット１３やトレッド部７の厚み等による距離Ｄの誤差についての説明を省略する。

図３に示すように、各タイヤセンサユニット１３は、センサユニットコントローラ１４、ＲＦセンサ１５、圧力センサ１６、温度センサ１７、及び電池２０を備える。タイヤセンサユニット１３は、電池２０からの電力供給によって動作する。

ＲＦセンサ１５は、同じ周波数帯（本実施形態では２．４ＧＨｚ）の電波を用いて各種の機能を兼用するセンサである。ＲＦセンサ１５は、空間に放射する電波と対象物で反射した電波との位相差から対象物との距離を検出する距離検出機能１５ａと、受信機ユニット３１に対する送信データを出力するデータ通信機能１５ｂとを兼ね備えていたセンサである。

圧力検出部としての圧力センサ１６は、タイヤセンサユニット１３に取り込まれたタイヤ６の空気圧を検出するためのセンサであり、検出された圧力データをセンサユニットコントローラ１４に出力する。

温度検出部としての温度センサ１７は、タイヤセンサユニット１３に取り込まれたタイヤ６の内部空気の温度を検出するためのセンサであり、検出された温度データをセンサユニットコントローラ１４に出力する。

センサユニットコントローラ１４は、ＣＰＵ１４ａ及び記憶部１４ｂ（ＲＡＭやＲＯＭ等）を含むマイクロコンピュータ等よりなる。センサユニットコントローラ１４の記憶部１４ｂには、タイヤセンサユニット１３の動作を統括的に制御する統括プログラムが記憶されている。

センサユニットコントローラ１４は、車輪１〜４（タイヤ６）が一回転する間（一定期間の間）に、複数回に亘って、ＲＦセンサ１５に検知信号を出力させ、ＲＦセンサ１５にホイール部５のホイールリム５ａとタイヤ６のトレッド部７との距離Ｄを検出させる。よって、センサユニットコントローラ１４には、一定期間の間に複数の距離データが入力され、それら複数の距離データは記憶部１４ｂに記憶される。

ＲＦセンサ１５は、センサユニットコントローラ１４からの信号の入力により、電波を放射するとともにタイヤ６のトレッド部７に埋設されたスチールワイヤによって反射された電波を検知する。ＲＦセンサ１５は、それら電波の位相差から、ホイール部５のホイールリム５ａとタイヤ６のトレッド部７との距離Ｄを検出して、その検出によって得られた距離データをセンサユニットコントローラ１４に出力する。なお、本実施形態において、トレッド部７において、タイヤセンサユニット１３によって距離Ｄが検出される箇所を測定部７ａと示す。

センサユニットコントローラ１４は、圧力センサ１６によって検出されたタイヤ６の圧力データを受け取る。よって、センサユニットコントローラ１４には、所定周期毎に圧力データが入力され、その圧力データは記憶部１４ｂに記憶される。

センサユニットコントローラ１４は、温度センサ１７によって検出されたタイヤ６内の温度データを受け取る。よって、センサユニットコントローラ１４には、所定周期毎に温度データが入力され、その温度データは記憶部１４ｂに記憶される。

センサユニットコントローラ１４は、圧力データと温度データとからタイヤ６の空気圧が低下しているか否かを判定する。具体的に、センサユニットコントローラ１４の記憶部１４ｂには、温度データと圧力データの下限となる閾値とが対応付けられたテーブルが記憶されている。この閾値は、タイヤ６の種類固有の値として規定されている。センサユニットコントローラ１４は、このテーブルから温度データに対応する閾値を読み出し、検出された圧力データが閾値以下であると判定した場合に、タイヤ６の空気圧が低下していると判定する。一方、センサユニットコントローラ１４は、検出された圧力データが閾値より大きいと判定した場合に、タイヤ６の空気圧が低下していない正常な状態であると判定する。

また、センサユニットコントローラ１４は、距離データから、ホイール部５のホイールリム５ａとタイヤ６のトレッド部７との距離Ｄが短縮されているか否かを判定する。具体的に、センサユニットコントローラ１４の記憶部１４ｂには、距離Ｄの下限となる閾値が記憶されている。この閾値も、タイヤ６の種類固有の値として規定されている。センサユニットコントローラ１４は、この閾値を読み出し、検出された距離データが閾値以下であると判定した場合に、タイヤ６の距離Ｄが短縮されていると判定する。一方、センサユニットコントローラ１４は、検出された距離データが閾値より大きいと判定した場合に、タイヤ６の距離Ｄが短縮されていない正常な状態であると判定する。

そして、センサユニットコントローラ１４は、記憶部１４ｂに記憶された図４に示す判定テーブルを参照して、タイヤ６の空気圧が低下しているか否かと、タイヤ６の距離Ｄが短縮されているか否かと、に基づいて、車両において過荷重であるか否か、タイヤ６自体が減圧されているか否かを判定する。よって、本実施形態では、センサユニットコントローラ１４の記憶部１４ｂが、テーブル記憶部を構成する。

図４に示すように、センサユニットコントローラ１４は、タイヤ６の空気圧が低下しておらず、更にタイヤ６の距離Ｄが短縮されていないと判定された場合には、タイヤ６の空気圧が正常であり、車両において過荷重ではない正常な状態であると判定する。また、センサユニットコントローラ１４は、タイヤ６の空気圧が低下しており、更にタイヤ６の距離Ｄが短縮されていると判定された場合には、タイヤ６自体が減圧されていると判定する。センサユニットコントローラ１４は、タイヤ６の空気圧が低下していないが、タイヤ６の距離Ｄが短縮されていると判定された場合には、車両において過荷重であると判定する。

車輪側制御部としてのセンサユニットコントローラ１４は、タイヤ６自体が減圧されていると判定した場合には、タイヤ６の減圧を示すタイヤ減圧警告信号を生成し、ＲＦセンサ１５に送信させる。センサユニットコントローラ１４は、車両において過荷重であると判定した場合には、車両における過荷重を示す過荷重警告信号を生成し、ＲＦセンサ１５に送信させる。なお、本実施形態において、センサユニットコントローラ１４は、タイヤ６自体が減圧されていないと判定し、車両において過荷重ではないと判定した場合には、警告信号を生成させない。よって、本実施形態では、ＲＦセンサ１５が、ホイール部５とタイヤ６のトレッド部７との距離Ｄを検出する距離検出部を構成する。また、センサユニットコントローラ１４が、車両１０における過荷重を判定する判定部を構成する。

図１に示すように、受信機ユニット３１は、受信機ユニットコントローラ３３を備えるとともに、受信回路としてのＲＦ受信回路３５を備えている。受信機ユニット３１の受信機ユニットコントローラ３３には、表示器３８が接続されている。受信機ユニットコントローラ３３はＣＰＵ及び記憶部（ＲＯＭやＲＡＭ等）を含むマイクロコンピュータ等よりなり、記憶部には受信機ユニット３１の動作を統括的に制御するプログラムが記憶されている。ＲＦ受信回路３５は、各タイヤセンサユニット１３からＲＦ受信アンテナ３２を通じて受信されたＲＦ信号を復調して、受信機ユニットコントローラ３３に送る。

受信機ユニットコントローラ３３は、ＲＦ受信回路３５からのＲＦ信号に基づき、送信元のタイヤセンサユニット１３に対応するタイヤ６の状態（タイヤ６の空気圧や車両１０における過荷重）を特定する。受信機ユニットコントローラ３３は、タイヤ６の状態に関する情報等を表示器３８に表示させる。表示器３８は、車室内等、車両１０の搭乗者の視認範囲に配置され、受信機ユニットコントローラ３３により特定されたタイヤ６の状態を表示（報知）する。

具体的に、受信機ユニットコントローラ３３は、ＲＦ受信回路３５からの減圧警告信号に基づき、タイヤ６の空気圧が低下していることを表示器３８に表示させる。また、受信機ユニットコントローラ３３は、ＲＦ受信回路３５からの過荷重警告信号に基づき、車両において過荷重となっていることを表示器３８に表示させる。したがって、本実施形態における過荷重判定装置としてのタイヤ状態監視装置３０は、タイヤセンサユニット１３のＲＦセンサ１５、圧力センサ１６、温度センサ１７、電池２０及びセンサユニットコントローラ１４と、受信機ユニット３１のＲＦ受信回路３５及び受信機ユニットコントローラ３３とから構成されている。

次に、本実施形態の過荷重判定装置の作用について説明する。
本実施形態では、タイヤセンサユニット１３によって、タイヤ６内の圧力及びタイヤ６内の温度だけでなく、ホイール部５のホイールリム５ａとタイヤ６のトレッド部７との距離Ｄが検出される。そして、距離Ｄが閾値以下である場合において、タイヤ６の空気圧が低下しているときには、タイヤセンサユニット１３によって、タイヤ６自体の減圧として判定され、減圧警告信号が受信機ユニット３１に出力される。一方、距離Ｄが閾値以下である場合において、タイヤ６の空気圧が低下していないときには、タイヤセンサユニット１３によって、車両における過荷重として判定され、過荷重警告信号が受信機ユニット３１に出力される。受信機ユニット３１においては、各種警告信号の入力に基づく状態が表示器３８に表示される。

したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）複数の車輪１〜４のそれぞれにおいて、タイヤ６の空気圧を検出する圧力センサ１６と、ホイール部５とタイヤ６のトレッド部７との距離Ｄを検出するＲＦセンサ１５とが備えられている。そして、タイヤ６の空気圧の低下が検出されていないが、距離Ｄの短縮が検出された場合に、車両１０における過荷重が判定される。このため、車両１０の荷重が集中するサスペンション装置などの箇所に車両１０の荷重を検出するための荷重センサ等の検出部を備えなくても、タイヤ６の空気圧と、ホイール部５とタイヤ６のトレッド部７との距離Ｄから間接的に車両１０における過荷重が判定可能となる。したがって、車両１０における過荷重を判定するための部品に掛かる荷重を抑制することができる。更には、タイヤ６の空気圧が単に低下していない場合に、車両１０における過荷重が判定されるので、車両１０における過荷重の判定精度を高めることができる。

（２）タイヤ６の空気圧と、ホイール部５とタイヤ６のトレッド部７との距離Ｄと、車両１０において過荷重と判定されるか否かと、が対応付けられた判定テーブルが記憶されている。このため、タイヤ６の空気圧と、ホイール部５とタイヤ６のトレッド部７との距離Ｄとが特定できれば、判定テーブルが参照されることによって、車両１０において過荷重と判定されるか否かが特定し易くなる。

（３）ＲＦセンサ１５は、ホイール部５とタイヤ６のトレッド部７との距離Ｄを電波の発信及び受信によって検出する機能と、その検出された検出結果に基づく検出結果情報を電波の発信によって送信する機能とを兼ね備えている。このため、ホイール部５とタイヤ６のトレッド部７との距離Ｄを検出するための検出部と検出結果情報を送信する送信部との両方をそれぞれ設ける必要がない。したがって、大型化することなく車両における過荷重を判定することができる。

（４）タイヤセンサユニット１３がホイール部５側に配設されている。このため、タイヤセンサユニット１３をタイヤバルブ８に一体的に構成することができる。
なお、実施形態は以下のように変更してもよい。

・ 図５に示すように、例えば、タイヤセンサユニット１３がタイヤ６のトレッド部７の内周面７ｂに取り付けられてもよい。これによって、タイヤセンサユニット１３に内蔵されたＲＦセンサ１５は、タイヤ６のトレッド部７側に配設され、電波の反射率が高い金属板で形成されたホイール部５のホイールリム５ａでＲＦセンサ１５から発信された電波を反射させることとなり、反射された電波の検知精度を高めることができる。また、タイヤ６固有の識別情報がタイヤセンサユニット１３に記憶されることによって、例えばホイール部５とタイヤ６との組み合わせを変更するときにタイヤ６固有の識別情報を入力する手間を省くことができるなど、利便性を向上させることができる。

・ タイヤ６の空気圧、ホイール部５とタイヤ６のトレッド部７との距離Ｄについての閾値として、車両１０における過荷重を判定するための第１閾値と、タイヤ６自体の減圧を判定するための第２閾値とが異なる値で規定されていてもよい。

・ タイヤ６の空気圧、ホイール部５とタイヤ６のトレッド部７との距離Ｄについて、閾値が規定されておらず、以前の距離と現在の距離との変化量によって、タイヤ６の空気圧の低下、距離Ｄの短縮を特定してもよく、これらの組み合わせであってもよい。

・ 距離データ、圧力データ、温度データを示す送信信号がタイヤセンサユニット１３から受信機ユニット３１に出力され、受信機ユニット３１は、車両１０における過荷重を判定してもよい。この場合、タイヤの種類を特定可能とする特定情報や、その特定情報に対応する閾値、判定テーブル等が受信機ユニット３１の記憶部に記憶されていてもよく、センサユニットコントローラ１４に記憶されていてタイヤセンサユニット１３から受信機ユニット３１に出力されてもよい。

・ 判定テーブルが記憶されていなくても、演算によって車両１０における過荷重が判定できればよい。
・ タイヤ６内の温度が検出されなくても問題ない。

・ タイヤ状態監視装置３０は、４輪の車両１０におけるタイヤ６への適用に限定されるものではなく、２輪や３輪、４輪以上など４輪以外の車両におけるタイヤに適用してもよい。

・ タイヤセンサユニット１３の送信機は、ＲＦ信号を生成するＲＦセンサ１５ではなく、ＬＦ信号を生成する送信回路であってもよい。また、例えば、ＲＦセンサ１５は、距離Ｄを測定する機能と送信信号を出力する機能とを兼用しなくてもよい。また、距離検出部は、電波を用いなくても、赤外線、超音波、静電容量等、他の要素を計測する計測手段を用いたものでもよい。

・ タイヤセンサユニット１３に、受信機ユニット３１との通信以外に、操作装置との間で通信可能な回路（例えばＬＦトリガ回路など）を備えてもよい。例えば、このような通信によって、タイヤの種類を示す情報、タイヤの状態を監視する周期を示す情報、タイヤの状態の監視を開始させるための情報など、各種の情報が入力されてもよい。また、ＲＦ信号であっても、低周波の信号であってもよい。

・ 受信機ユニット３１の受信回路は、ＲＦ受信回路３５ではなく低周波の受信回路であってもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握することのできる技術的思想について以下に追記する。

（イ）前記距離検出部は、前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離を電波の発信及び受信によって検出する機能と、前記圧力検出部による検出結果と前記距離検出部による検出結果とに基づく検出結果情報を電波の発信によって受信機に送信する機能とを兼用することを特徴とする。

（ロ）前記圧力検出部によって前記タイヤの空気圧の低下が検知されており、前記距離検出部によって前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離の短縮が検知された場合に、前記タイヤの減圧を判定することを特徴とする。

（ハ）前記複数の車輪のそれぞれには、前記タイヤ内の温度を検出する温度検出部がそれぞれ備えられたことを特徴とする。

１〜４…車輪、５…ホイール部、６…タイヤ、７…トレッド部、１０…車両、１３…タイヤセンサユニット、１４…センサユニットコントローラ、１５…ＲＦセンサ、１６…圧力センサ、１７…温度センサ、２０…電池、３０…タイヤ状態監視装置、３３…受信機ユニットコントローラ、３５…ＲＦ受信回路。

Claims (3)

1. ホイール部にタイヤを装着した複数の車輪を備える車両に設けられ、前記車両における過荷重を判定する過荷重判定装置であって、
   前記複数の車輪のそれぞれには、前記タイヤの空気圧を検出する圧力検出部と、前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離を検出する距離検出部とが備えられ、
   前記圧力検出部によって検出された前記タイヤの空気圧が低下していないが、前記距離検出部によって検出された前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離が短縮されている場合に、前記車両における過荷重を判定する判定部を備えた過荷重判定装置。
2. 前記距離検出部は、電波の発信及び受信によって前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離を検出する請求項１に記載の過荷重判定装置。
3. 前記圧力検出部による検出結果と、前記距離検出部による検出結果と、前記車両において過荷重と判定されるか否かと、が対応付けられたテーブルが記憶されているテーブル記憶部を備える請求項１又は請求項２に記載の過荷重判定装置。