車両積載量検出装置
【課題】構成の簡素化及び低コスト化を図りつつ、車両の積載量を正確に検出することができる車両積載量検出装置を提供すること。
【解決手段】車両１は、ホイール２に対する制動力を制御するＡＢＳ１００と、タイヤ５の内部空気圧を検出するタイヤ状態監視装置２００とを備えている。ＡＢＳ１００の回転センサユニット１４０からの信号に基づきタイヤ５の動半径を求めるとともに、このタイヤ５の動半径とタイヤ状態監視装置２００によって検出されたタイヤ５の内部空気圧とに基づき、車両１の積載量が求められる。積載量の算出に際しては、タイヤ５の内部空気圧とタイヤ５の動半径と車両１の積載量との関係を予め設定した積載量判定マップが用いられる。
【解決手段】車両１は、ホイール２に対する制動力を制御するＡＢＳ１００と、タイヤ５の内部空気圧を検出するタイヤ状態監視装置２００とを備えている。ＡＢＳ１００の回転センサユニット１４０からの信号に基づきタイヤ５の動半径を求めるとともに、このタイヤ５の動半径とタイヤ状態監視装置２００によって検出されたタイヤ５の内部空気圧とに基づき、車両１の積載量が求められる。積載量の算出に際しては、タイヤ５の内部空気圧とタイヤ５の動半径と車両１の積載量との関係を予め設定した積載量判定マップが用いられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されているＡＢＳ及びタイヤ状態監視装置を用いて車両の積載量を検出する車両積載量検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び特許文献２は、車両の総重量又は車両の積載量を検出する車両重量検出装置を開示している。
特許文献１の重量検出装置では、車両のホイールには、タイヤの内部空気圧を検知する空気圧センサと、タイヤの内部温度を検知する温度センサと、検知された内部空気圧及び内部温度を示す信号を無線送信する送信機とが装着されている。一方、車両の車体には、前記送信機からの信号を受信する受信機と、受信機で受信された信号に基づき積載量を求める計測装置とが設けられている。計測装置は、タイヤの内部空気圧とタイヤにかかる荷重との関係を設定したテーブルデータを予め記憶している。計測装置は、受信機で受信された信号からタイヤの内部空気圧及び内部温度を把握すると共に、内部温度に基づいて内部空気圧を補正して補正空気圧を求める。そして、計測装置は、この補正空気圧に基づき、前記テーブルデータを用いて車両の総重量及び積載量を求める。
【０００３】
特許文献２の重量検出装置では、車両のホイールのリムと同リムに装着されるタイヤとの間に荷重センサが設けられている。荷重センサは、リムからタイヤにかかる荷重（タイヤ荷重）に対応する大きさの電圧を発生する。また、ホイールには、タイヤの内部空気圧を検知する空気圧センサと、タイヤの内部温度を検知する温度センサとを有する送信機ユニットが装着されており、前記荷重センサはこの送信機ユニットに接続されている。送信機ユニットは、前記空気圧センサ及び温度センサでそれぞれ検知された内部空気圧及び内部温度を示す信号を無線送信するとともに、荷重センサで発生した電圧の値を示す信号を無線送信する。一方、車両の車体には、前記送信機からの信号を受信すると共に受信された信号に基づき積載量を求める受信機ユニットが設けられている。受信機ユニットは、荷重センサの出力電圧値とタイヤ荷重との関係をタイヤの内部空気圧毎に設定したマップデータを予め記憶している。受信機ユニットは、受信された信号からタイヤの内部空気圧及び内部温度を把握すると共に、内部温度に基づいて内部空気圧を補正して補正空気圧を求める。また受信機ユニットは、受信された信号から荷重センサの出力電圧値を把握すると共に、その出力電圧値と前記補正空気圧とに基づき、前記マップデータを用いてタイヤ荷重を求め、このタイヤ荷重に基づき車両の総重量を求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５７８３１１号公報
【特許文献２】特開２００５−１４０５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の装置では、タイヤの内部空気圧とタイヤにかかる荷重との関係を設定したテーブルデータを用いて、検知されたタイヤの内部空気圧に基づき、車両の総重量及び積載量が求められる。すなわち、同特許文献１の装置では、タイヤにかかる荷重の変化に応じてタイヤの内部空気圧が変化するという前提の基に、車両の総重量及び積載量がタイヤの内部空気圧に基づき求められる。しかしながら、タイヤにかかる荷重の変化に対するタイヤの内部空気圧の変化は非常に微小であるので、タイヤの内部空気圧とタイヤにかかる荷重との関係から車両の総重量及び積載量を正確に求めることは現実的には難しい。
よって、特許文献１の装置は実用性に欠ける。
【０００６】
一方、上記特許文献２の装置では、タイヤ荷重を検知するために荷重センサを設ける必要があるので、装置の構成が複雑になると共にコストが上昇する。加えて、ホイールのリムとタイヤとの間に荷重センサを設ける場合には、リムとタイヤとの間から空気漏れが生じるおそれが増大するだけでなく、ホイールに対するタイヤの装着作業が極めて煩雑になる。しかも、特に車両走行時には、荷重センサに対して急激且つ大きな動荷重が作用するので、そのような過酷な使用環境下で荷重センサを使用することは耐久性の観点からも好ましくない。
【０００７】
本発明の目的は、構成の簡素化及び低コスト化を図りつつ、車両の積載量を正確に検出することができる車両積載量検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本願発明は、車両のホイールに装着されたタイヤの内部空気圧を検出するタイヤ状態監視装置と、前記ホイールに対する制動力を制御するアンチロック・ブレーキシステムであって、前記ホイールの回転速度に比例した周波数を有する回転信号を発生する回転検出器を備えるアンチロック・ブレーキシステムと、前記回転信号に基づき前記タイヤの動半径を求めるとともに、この動半径と、前記タイヤ状態監視装置によって検出されたタイヤの内部空気圧とに基づき車両の積載量を求める積載量算出部と、を備える車両積載量検出装置を提供する。
【０００９】
本願発明者は、タイヤの内部空気圧が車両の積載量の変化に対して殆ど変化しない一方、タイヤの動半径が車両の積載量の変化に対してほぼ比例して変化するとともにタイヤの内部空気圧の変化に対してほぼ比例して変化することを見出した。そこで本願発明では、車両に備えられているアンチロック・ブレーキシステム（ＡＢＳ）及びタイヤ状態監視装置を用いてタイヤの動半径及び内部空気圧を検出し、この動半径及び内部空気圧に基づき車両の積載量を求めるようにしている。そのため、積載量を検出するために荷重センサ等の部品を新たに追加するという必要がなく、構成の簡素化及び低コスト化を図りつつ、積載量を正確に検出することができる。
【００１０】
本発明の一態様において、前記積載量算出部は、前記回転信号に基づき、車両が所定距離走行する間におけるタイヤの回転量を求めるとともに、この所定距離及びタイヤの回転量に基づき前記タイヤの動半径を求める。
【００１１】
上記構成によれば、車両が所定距離走行する間におけるタイヤの回転量を求めることにより、タイヤの動半径を容易且つ正確に求めることができる。
本発明の一態様において、前記積載量算出部は、タイヤの内部空気圧とタイヤの動半径と車両の積載量との関係を設定した積載量判定データを予め記憶しており、同積載量算出部は、積載物を搭載した車両におけるタイヤの内部空気圧とタイヤの動半径とに基づき、前記積載量判定データを用いて車両の積載量を求める。
【００１２】
上記構成によれば、タイヤの内部空気圧とタイヤの動半径と車両の積載量との関係を設定した積載量判定データを予め準備しておくことにより、積載量を容易且つ正確に求めることができる。
【００１３】
本発明の一態様において、前記積載量判定データには、異なる複数の内部空気圧のそれぞれに対応して、タイヤの動半径と車両の積載量との関係が設定されている。
上記のように構成された積載量判定データを用いることにより、タイヤの内部空気圧に対するタイヤの動半径及び積載量の関係を一層正確に把握することが可能となり、積載量
を一層正確に求めることができる。
【００１４】
本発明の一態様では、前記積載量判定データにおいて、タイヤの内部空気圧は所定の標準温度での圧力として設定されており、前記タイヤ状態監視装置は、前記タイヤの内部空気及びタイヤの内部温度の双方を検出するように構成され、前記積載量算出部は、前記タイヤ状態監視装置によって検出されたタイヤの内部空気圧及びタイヤの内部温度に基づき、検出されたタイヤの内部空気圧を前記標準温度での圧力に換算するとともに、この換算後の圧力を用いて車両の積載量を求める。
【００１５】
このように構成すれば、タイヤの内部温度に起因する内部空気圧の変化の影響を排除して、積載量を一層正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両積載量検出装置が搭載された車両を示す概略構成図。
【図２】（ａ）は図１の回転センサユニットを示す概略構成図、（ｂ）は回転センサユニットのピックアップコイルが発生する交流電圧を示すグラフ、（ｃ）は図２（ｂ）の交流電圧から生成されるパルス信号列を示すグラフ。
【図３】図１の送信機の回路構成を示すブロック図。
【図４】図１の受信機の回路構成を示すブロック図。
【図５】積載量判定マップ作成手順を示すフローチャート。
【図６】積載量判定マップ作成手順を示すフローチャート。
【図７】積載量判定マップを示すグラフ。
【図８】積載量検出手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明を具体化した一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、車両１には、ＡＢＳ（アンチロック・ブレーキシステム）１００及びタイヤ状態監視装置２００が搭載されている。
【００１８】
先ず前記ＡＢＳ１００について説明すると、同ＡＢＳ１００は、ＡＢＳコントローラ１１０と、油圧装置１２０と、車両１の４つのホイール２にそれぞれ対応するブレーキユニット１３０と、４つのホイール２にそれぞれ対応する回転センサユニット１４０とを備えている。各ブレーキユニット１３０は、油圧装置１２０から供給される作動油によって、対応するホイール２を制動する。ＡＢＳコントローラ１１０はＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを含むマイクロコンピュータ等よりなり、前記回転センサユニット１４０からの信号に基づき各ホイール２の回転速度を求めると共に、この回転速度とホイール２に装着されたタイヤ５の半径とに基づき路面に対する各ホイール２の移動速度を求める。タイヤ５の半径は標準値として予めＡＢＳコントローラ１１０のＲＯＭに記憶されている。ＡＢＳコントローラ１１０はまた、車両のブレーキペダル（図示せず）が踏み込まれたとき、各タイヤ５のスリップ率を求め、このスリップ率が所定の許容値を超えないように油圧装置１２０を通じて各ブレーキユニット１３０を制御して、各ホイール２に対する制動力を調整する。スリップ率Ｓは、例えば以下の式により求められる。
【００１９】
Ｓ＝（Ｖ−Ｖｒ）／Ｖ
上記式において、Ｖは車速、Ｖｒはホイール２の移動速度である。車速Ｖは例えば４つのホイール２の移動速度Ｖｒの平均値として求められる。例えば、過剰な制動力によってある一つのホイール２がロックした場合、同ホイール２の移動速度Ｖｒはゼロとして算出され、スリップ率Ｓは１００％となる。そのため、スリップ率が許容値以下に低下するよう同ホイール２の制動力が弱められる。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、回転検出器としての前記各回転センサユニット１４０は、ホイール２と一体回転するセンサロータ１４０ａと、センサロータ１４０ａの外周面に対向するように配置されたピックアップコイル１４０ｂとを含む。センサロータ１４０ａの外周面には複数の歯が等角度間隔置きに設けられている。ホイール２と共にセンサロータ１４０ａが回転すると、ピックアップコイル１４０ｂは図２（ｂ）に示すように、センサロータ１４０ａの回転速度、つまりホイール２の回転速度に比例した周波数を有する交流電圧信号（回転信号）を発生する。図２（ｃ）に示すように、前記ＡＢＳコントローラ１１０は、各ピックアップコイル１４０ｂからの交流電圧信号を波形成形してパルス信号列を生成する。そして、ＡＢＳコントローラ１１０は、単位時間当たりのパルス信号の数に基づき、各ホイール２の回転速度を求める。
【００２１】
次に前記タイヤ状態監視装置２００について説明すると、図１に示すように、同タイヤ状態監視装置２００は、前記ホイール２にそれぞれ装着される４つの送信機３と、車両１の車体に設けられる１つの受信機４とを備えている。各送信機３は、タイヤ５の内部に配置されるように、そのタイヤ５が装着されたホイール２に対して固定されている。各送信機３は、対応するタイヤ５の状態（内部空気圧及び内部温度等）を計測して、計測によって得られたタイヤ状態を示すデータを含む信号、即ちタイヤ状態検知信号を無線電波に乗せて送信する。
【００２２】
前記受信機４は、車体の所定箇所に設置され、例えば車両１のバッテリ（図示せず）からの電力によって動作する。受信機４は少なくとも１つの受信アンテナ８を備えている。受信機４は、各送信機３から送信された信号をその受信アンテナ８を通じて受信して、同受信信号を処理する。
【００２３】
図３に示すように、前記各送信機３は、圧力センサ１１、温度センサ１２、送信機コントローラ１４、ＲＦ送信回路１６を備えている。センサ１１，１２、送信機コントローラ１４、及びＲＦ送信回路１６は、送信機３に内蔵された電池１８から供給される電力によって駆動される。
【００２４】
圧力センサ１１は、対応するタイヤ５の内部空気圧を計測して、その計測によって得られた空気圧データを送信機コントローラ１４に出力する。温度センサ１２は、対応するタイヤ５の内部温度を計測して、その計測によって得られた温度データを送信機コントローラ１４に出力する。送信機コントローラ１４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭを含むマイクロコンピュータ等よりなり、ＲＡＭには固有の識別情報であるＩＤコードが登録されている。このＩＤコードは、各送信機３を受信機４において識別するために使用される情報である。送信機コントローラ１４は、空気圧データ、温度データ及びＩＤコードを含むデータを、ＲＦ送信回路１６に出力する。ＲＦ送信回路１６は、送信機コントローラ１４からのデータを変調して変調信号を生成し、変調信号を送信アンテナ１９から無線送信する。
【００２５】
図４に示すように、前記受信機４は、ＲＦ受信回路５１及び受信機コントローラ５３を備えている。ＲＦ受信回路５１は、各送信機３からの送信信号を、ＲＦ受信アンテナ５２を介して受信して復調する。ＲＦ受信回路５１は、受信信号を復調することによって得られたデータを、受信機コントローラ５３に送信する。受信機コントローラ５３はＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを含むマイクロコンピュータ等よりなり、ＲＦ受信回路５１からのデータに基づき、発信元の送信機３に対応するタイヤ５の内部空気圧及び内部温度を把握する。
【００２６】
受信機コントローラ５３はまた、前記内部空気圧及び内部温度に関する情報等を表示器５４に表示させる。表示器５４は、車室内等、車両１の搭乗者の視認範囲に配置される。
受信機コントローラ５３はさらに、内部空気圧及び内部温度の異常を警報器（報知器）５５にて報知させる。警報器５５としては、例えば、異常を音によって報知する装置や、異常を光によって報知する装置が適用される。なお、タイヤ５の内部空気圧及び内部温度の異常を、報知器としての表示器５４に表示させてもよい。
【００２７】
前記受信機４はさらに、設定キー５６及び測定キー５７を含む各種入力キーを備えている。これら設定キー５６及び測定キー５７の機能については後述する。また、受信機コントローラ５３は図１に示す前記ＡＢＳコントローラ１１０と相互通信可能に接続されている。
【００２８】
本願発明者は、タイヤ５の内部空気圧が車両１の積載量の変化に対して殆ど変化しない一方、タイヤ５の動半径が車両１の積載量の変化に対してほぼ比例して変化するとともにタイヤ５の内部空気圧の変化に対してほぼ比例して変化することを見出した。そこで本実施形態では、前記ＡＢＳ１００及び前記タイヤ状態監視装置２００を用いてタイヤ５の動半径及び内部空気圧を検出し、この動半径及び内部空気圧に基づき車両１の積載量を検出するようにしている。本実施形態において、前記ＡＢＳ１００及び前記タイヤ状態監視装置２００は車両積載量検出装置を構成し、ＡＢＳコントローラ１１０及び受信機コントローラ５３は積載量算出部を構成する。
【００２９】
以下に、ＡＢＳ１００及びタイヤ状態監視装置２００を用いて車両１の積載量を検出する手順について、図５〜図８に従って説明する。
図５及び図６は、積載量の検出に際して用いられる積載量判定マップ（図７参照）を作成するための手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示す手順は、前記受信機４に設けられた前記設定キー５６が操作されるのに伴い開始される。
【００３０】
図５に示すように、先ずステップＳ１０１において、受信機コントローラ５３は、各送信機３からの受信信号に基づき、各タイヤ５の内部空気圧及び内部温度を読み込む。次にステップＳ１０２において、受信機コントローラ５３は読み込んだ空気圧が設定値（設定空気圧）であるか否か判定する。本実施形態において、設定値は例えば１７５ｋＰａ、２５０ｋＰａ及び３２５ｋＰａの何れかである。２５０ｋＰａはタイヤ５の基準空気圧であり、１７５ｋＰａはその基準空気圧より３０％高い空気圧、３２５ｋＰａは基準空気圧より３０％低い空気圧である。作業者は、各タイヤ５の内部空気圧が設定値となるように、各タイヤ５の内部空気圧を調整する。なお、ここでは各タイヤ５の内部空気圧が先ず１７５ｋＰａに調整されたものとする。
【００３１】
各タイヤ５の内部空気圧が設定値であると判定された場合、ステップＳ１０３において、受信機コントローラ５３は読み込んだ前記各内部空気圧Ｐ１（ゲージ圧）を、ボイル・シャルルの法則に基づく以下の式に従い、標準温度Ｔ０（例えば２０℃）での圧力Ｐｋ（ゲージ圧）、すなわち標準空気圧Ｐｋに換算する。以下の式において、Ｐ０は大気圧、Ｔ１はステップＳ１０１で読み込んだ各内部温度である。
【００３２】
（Ｐ１＋Ｐ０）／（Ｔ１＋２７３）＝（Ｐｋ＋Ｐ０）／（Ｔ０＋２７３）
Ｐｋ＝（Ｐ１＋Ｐ０）×（Ｔ０＋２７３）／（Ｔ１＋２７３）−Ｐ０
各タイヤ５についての標準空気圧Ｐｋを算出した後、ステップＳ１０４において、作業者は所定重量の積載物を車両１に搭載する。本実施形態において、所定重量（積載量）は０ｋｇ、１００ｋｇ、２００ｋｇ及び３００ｋｇの何れかである。なお、ここでは０ｋｇの積載物が車両１に搭載された、すなわち積載物が車両１に搭載されなかったものとする。
【００３３】
続くステップＳ１０５において、ＡＢＳコントローラ１１０は車両１の走行が開始され
たか否かを判定する。ＡＢＳコントローラ１１０は、例えば、各回転センサユニット１４０から電圧信号（図２（ｂ）参照）の入力が開始されたときに、車両１の走行が開始されたと判定する。
【００３４】
車両１の走行開始を判定すると、ステップＳ１０６において、ＡＢＳコントローラ１１０は前記各回転センサユニット１４０からの電圧信号に基づき、各タイヤ５に対応するパルス信号（図２（ｃ）参照）の数をカウントする。ＡＢＳコントローラ１１０は、ステップＳ１０７において、車両１が所定距離Ｄ走行したか否かを判定し、車両１が所定距離Ｄ（例えば２００ｍ）走行するまで、パルス信号の数のカウントを継続する。なお、車両１は平坦な路面を低速（例えば２ｋｍ／ｈ）で走行するのが好ましい。
【００３５】
前記ＡＢＳコントローラ１１０は、例えば運転者が車両１を実際に所定距離Ｄだけ走行させて停止させるのに伴い各回転センサユニット１４０から電圧信号の入力が停止されたときに、車両１が所定距離Ｄ走行したと判定する。この所定距離Ｄは車両１に設けられたトリップメータ上の距離ではなく、実際の距離である。或いは、ＧＰＳを備えたカーナビゲーションシステムが車両１に搭載されている場合には、ＧＰＳを通じて検出される車両１の移動距離に基づき、車両１が所定距離Ｄ走行したか否かを判定するようにしてもよい。
【００３６】
車両１が所定距離Ｄ走行したことを判定すると、ＡＢＳコントローラ１１０は各タイヤ５に対応するパルス信号の数（以下、パルス数Ｎｃとする）を受信機コントローラ５３に伝達し、従ってステップＳ１０８において、受信機コントローラ５３は各タイヤ５に対応するパルス数Ｎｃを読み込む。このパルス数Ｎｃは、車両１が所定距離Ｄ走行する間におけるホイール２の回転量（つまり、タイヤ５の回転量）に相当する。
【００３７】
続くステップＳ１０９において、受信機コントローラ５３は、前記所定距離Ｄ及び前記パルス数Ｎｃに基づき、以下の式を用いて各タイヤ５の動半径ｒを算出する。以下の式において、Ｎは回転センサユニット１４０におけるセンサロータ１４０ａの歯の数であり、Ｎｃ／Ｎは車両１が所定距離Ｄ走行する間における各センサロータ１４０ａの回転回数（言い換えれば、各タイヤ５の回転回数）である。
【００３８】
（Ｎｃ／Ｎ）×２πｒ＝Ｄ
ｒ＝（Ｄ×Ｎ）／（２π×Ｎｃ）
続く図６のステップＳ１１０において、受信機コントローラ５３は現在の設定空気圧での積載量と各タイヤ５の動半径ｒとの関係をＲＡＭに記憶する。例えば、現在の設定空気圧が１７５ｋＰａであり、積載物の重量（積載量）が０ｋｇである場合、０ｋｇの値と各タイヤ５の動半径ｒの値とが１７５ｋＰａの設定空気圧（正確には１７５ｋＰａを標準空気圧Ｐｋに変換した値）に関連づけられて記憶される。
【００３９】
次にステップＳ１１１において、受信機コントローラ５３は、現在の設定空気圧でのデータの取り込みが完了したか否かを判定する。つまり、例えば現在の設定空気圧が１７５ｋＰａである場合、この１７５ｋＰａの設定空気圧について、０ｋｇ、１００ｋｇ、２００ｋｇ及び３００ｋｇという全ての積載量に対応する動半径ｒのデータが取得されたか否かが判定される。
【００４０】
現在の設定空気圧でのデータの取り込みが完了していない場合、図５のステップＳ１０４に戻って異なる重量の積載物が車両１に搭載され、ステップＳ１０５〜ステップＳ１１１の処理が再度行われる。このようにして、現在の設定空気圧について、０ｋｇ、１００ｋｇ、２００ｋｇ及び３００ｋｇという全ての積載量に対応する動半径ｒのデータが取得されるまで、ステップＳ１０４〜ステップＳ１１１の処理が繰り返される。
【００４１】
上記ステップＳ１１１において現在の設定空気圧でのデータの取り込みが完了したと判定した場合、受信機コントローラ５３は図６のステップＳ１１２において、全データの取り込みが完了したか否かを判定する。つまり、０ｋｇ、１００ｋｇ、２００ｋｇ及び３００ｋｇという全ての積載量に対応する動半径ｒのデータが、１７５ｋＰａ、２５０ｋＰａ及び３２５ｋＰａという全ての設定空気圧のそれぞれについて取得されたか否かが判定される。
【００４２】
全データの取り込みが完了していない場合、図５のステップＳ１０１に戻って各タイヤ５の内部空気圧が異なる設定空気圧に調整される。そしてこの異なる設定空気圧について、前述したのと同様の処理が行われる。
【００４３】
全データの取り込みが完了した場合、図６のステップＳ１１３において、受信機コントローラ５３は、ＲＡＭに記憶された取得データに基づき図７に示すような積載量判定マップを作成するとともに、これをＲＡＭに記憶し、本手順を終了する。図７に示すように、積載量判定データとしての積載量判定マップには、１７５ｋＰａ、２５０ｋＰａ及び３２５ｋＰａという設定空気圧（正確には、設定空気圧を基準空気圧Ｐｋに変換した値）のそれぞれについて、積載量と動半径ｒとの関係が設定される。なお、この積載量判定マップは、全てのタイヤ５それぞれに対応する複数のマップとして作成することもできるし、全タイヤ５の動半径ｒの平均値を示す単一のマップとして作成することもできる。
【００４４】
図８は、上記のようにして作成された積載量判定マップを用いて車両１の積載量を検出するための手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示す手順は、前記受信機４に設けられた前記測定キー５７が操作されるのに伴い開始される。
【００４５】
先ずステップＳ２０１において、受信機コントローラ５３は、各送信機３からの受信信号に基づき、各タイヤ５の内部空気圧及び内部温度を読み込む。次にステップＳ２０２において、受信機コントローラ５３は、図５の前記ステップＳ１０３での処理と同様にして、読み込んだ各内部空気圧を、標準温度（例えば２０℃）での圧力、すなわち標準空気圧に換算する。
【００４６】
続くステップＳ２０３において、受信機コントローラ５３は、換算後の空気圧、すなわち標準空気圧が基準範囲内であるか否かを判定する。基準範囲は、例えば、図５の前記ステップＳ１０２で説明した設定空気圧の範囲、つまり１７５ｋＰａから３２５ｋＰａまでの範囲である。換算後の空気圧が基準範囲から外れている場合、受信機コントローラ５３はステップＳ２０４において、表示器５４及び警報器５５の少なくとも一方を通じて作業者に警告を行い、本手順を終了する。この場合、作業者は、各タイヤ５の内部空気圧を調整した後、測定キー５７を再度操作して図８の手順を再開させる。
【００４７】
一方、換算後の空気圧が基準範囲内である場合、ＡＢＳコントローラ１１０はステップＳ２０５において車両１の走行が開始されたか否かを判定する。なお、ステップＳ２０５〜ステップＳ２０９の処理は図５の前記ステップＳ１０５〜ステップＳ１０９の処理と同様なので、その説明を省略する。
【００４８】
ステップＳ２０９において各タイヤ５の動半径ｒを算出した後、受信機コントローラ５３はステップＳ２１０において、図７の積載量判定マップを用い、例えば補間演算等を通じて車両１の積載量を算出する。例えば、ステップＳ２０２で算出された全タイヤ５の換算後の空気圧の平均値と、ステップＳ２０９で算出された全タイヤ５の動半径ｒの平均値とに基づき、全タイヤ５の動半径ｒの平均値を示す単一の積載量判定マップを用い、車両１の積載量が算出される。ステップＳ２０２で算出された全タイヤ５の換算後の空気圧の
平均値が、図７の積載量判定マップ上の３つの特性線に対応する空気圧値と異なる場合には、その異なる空気圧値に対応する積載量と動半径ｒとの関係が、マップ上の３つの特性線を用いた補間演算等を通じて求められる。
【００４９】
なお、全てのタイヤ５それぞれに対応する複数の積載量判定マップを作成した場合、ステップＳ２０２で算出された各タイヤ５の換算後の空気圧と、ステップＳ２０９で算出された各タイヤ５の動半径ｒとに基づき、各タイヤ５に対応する積載量判定マップを用いて、車両１に対する積載物の偏り具合を判定することも可能となる。
【００５０】
続くステップＳ２１０において、受信機コントローラ５３は算出された積載量の値を前記表示器５４に表示させる。ステップＳ２１１において、受信機コントローラ５３は算出された積載量が車両１に対して定められた基準値を超過しているか否かを判定する。積載量が基準値を超過している場合、受信機コントローラ５３はステップＳ２１３において、表示器５４及び警報器５５の少なくとも一方を通じて作業者に警告を行い、本手順を終了する。積載量が基準値を超過していない場合、受信機コントローラ５３は本手順をそのまま終了する。
【００５１】
以上詳述した本実施形態は、下記の利点を有する。
（１） 本実施形態では、ホイール２に対する制動力を制御するＡＢＳ１００とタイヤ５の内部空気圧を検出するタイヤ状態監視装置２００とを備えた車両１において、このＡＢＳ１００とタイヤ状態監視装置２００とを用いてタイヤ５の動半径及び内部空気圧を検出し、この動半径及び内部空気圧に基づき車両１の積載量を求めるようにしている。そのため、積載量を検出するために荷重センサ等の部品を新たに追加するという必要がなく、構成の簡素化及び低コスト化を図りつつ、積載量を正確に検出することができる。
【００５２】
（２） 回転センサユニット１４０から得られる交流電圧信号（回転信号）に基づき、車両１が所定距離Ｄ走行する間におけるパルス信号の数Ｎｃ（タイヤ５の回転量）を求めるとともに、この所定距離Ｄ及びパルス信号の数Ｎｃに基づきタイヤ５の動半径を求めるようにしている。これにより、タイヤ５の動半径を容易且つ正確に求めることができる。
【００５３】
（３） 受信機コントローラ５３は、タイヤ５の内部空気圧とタイヤ５の動半径と車両１の積載量との関係を設定した積載量判定マップ（積載量判定データ）を予め記憶している。そして、積載物を搭載した車両１におけるタイヤ５の内部空気圧とタイヤ５の動半径とを求め、それらに基づき、前記積載量判定マップを用いて車両１の積載量を求めるようにしている。このような積載量判定マップを予め準備しておくことにより、積載量を容易且つ正確に求めることができる。
【００５４】
（４） 前記積載量判定マップには、異なる複数の内部空気圧のそれぞれに対応して、タイヤ５の動半径と車両１の積載量との関係が設定されている。このような積載量判定マップを用いることにより、タイヤ５の内部空気圧に対する動半径及び積載量の関係を一層正確に把握することが可能となり、積載量を一層正確に求めることができる。
【００５５】
（５） 前記積載量判定マップにおいて、タイヤ５の内部空気圧は所定の標準温度での圧力として設定されている。そして、タイヤ状態監視装置２００によって検出されたタイヤ５の内部空気圧及び内部温度に基づき、検出された内部空気圧を前記標準温度での圧力に換算するとともに、この換算後の圧力を用いて積載量を求めるようにしている。そのため、タイヤ５の内部温度に起因する内部空気圧の変化の影響を排除して、積載量を一層正確に求めることができる。
【００５６】
なお、上記実施形態は以下のように変更することも可能である。
・積載量判定マップにおいて、異なる複数の内部空気圧のそれぞれに対応してタイヤ５の動半径と車両１の積載量との関係を設定するのに代えて、ある特定の内部空気圧にのみ対応してタイヤ５の動半径と車両１の積載量との関係を設定してもよい。
【００５７】
・積載量判定データとして、図７に示すような積載量判定マップに代えて、タイヤ５の内部空気圧とタイヤ５の動半径と車両１の積載量との関係を設定した関係式を用いてもよい。
【００５８】
・積載量判定データはシミュレーションによって作成するようにしてもよい。
・積載量の検出に係る処理を、ＡＢＳコントローラ１１０のみで行うようにしてもよいし、受信機コントローラ５３のみで行うようにしてもよいし、これらのコントローラ１１０，５３が適宜分担して行うようにしてもよいし、或いは、これらのコントローラ１１０，５３とは別に設けられた車載ＥＣＵで行うようにしてもよい。
【００５９】
上記実施形態から把握される技術的思想について、以下に記載する。
（１） 前記回転検出器は、前記ホイールと一体回転するセンサロータと、センサロータに対向配置されたピックアップコイルとを含み、前記センサロータの外周面には複数の歯が等角度間隔置きに設けられている請求項１に記載の車両積載量検出装置。
【符号の説明】
【００６０】
１…車両、２…ホイール、５…タイヤ、５３…積載量算出部を構成する受信機コントローラ、１００…ＡＢＳ、１１０…ＡＢＳコントローラ、１４０…回転検出器としての回転センサユニット、２００…タイヤ状態監視装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されているＡＢＳ及びタイヤ状態監視装置を用いて車両の積載量を検出する車両積載量検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び特許文献２は、車両の総重量又は車両の積載量を検出する車両重量検出装置を開示している。
特許文献１の重量検出装置では、車両のホイールには、タイヤの内部空気圧を検知する空気圧センサと、タイヤの内部温度を検知する温度センサと、検知された内部空気圧及び内部温度を示す信号を無線送信する送信機とが装着されている。一方、車両の車体には、前記送信機からの信号を受信する受信機と、受信機で受信された信号に基づき積載量を求める計測装置とが設けられている。計測装置は、タイヤの内部空気圧とタイヤにかかる荷重との関係を設定したテーブルデータを予め記憶している。計測装置は、受信機で受信された信号からタイヤの内部空気圧及び内部温度を把握すると共に、内部温度に基づいて内部空気圧を補正して補正空気圧を求める。そして、計測装置は、この補正空気圧に基づき、前記テーブルデータを用いて車両の総重量及び積載量を求める。
【０００３】
特許文献２の重量検出装置では、車両のホイールのリムと同リムに装着されるタイヤとの間に荷重センサが設けられている。荷重センサは、リムからタイヤにかかる荷重（タイヤ荷重）に対応する大きさの電圧を発生する。また、ホイールには、タイヤの内部空気圧を検知する空気圧センサと、タイヤの内部温度を検知する温度センサとを有する送信機ユニットが装着されており、前記荷重センサはこの送信機ユニットに接続されている。送信機ユニットは、前記空気圧センサ及び温度センサでそれぞれ検知された内部空気圧及び内部温度を示す信号を無線送信するとともに、荷重センサで発生した電圧の値を示す信号を無線送信する。一方、車両の車体には、前記送信機からの信号を受信すると共に受信された信号に基づき積載量を求める受信機ユニットが設けられている。受信機ユニットは、荷重センサの出力電圧値とタイヤ荷重との関係をタイヤの内部空気圧毎に設定したマップデータを予め記憶している。受信機ユニットは、受信された信号からタイヤの内部空気圧及び内部温度を把握すると共に、内部温度に基づいて内部空気圧を補正して補正空気圧を求める。また受信機ユニットは、受信された信号から荷重センサの出力電圧値を把握すると共に、その出力電圧値と前記補正空気圧とに基づき、前記マップデータを用いてタイヤ荷重を求め、このタイヤ荷重に基づき車両の総重量を求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５７８３１１号公報
【特許文献２】特開２００５−１４０５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の装置では、タイヤの内部空気圧とタイヤにかかる荷重との関係を設定したテーブルデータを用いて、検知されたタイヤの内部空気圧に基づき、車両の総重量及び積載量が求められる。すなわち、同特許文献１の装置では、タイヤにかかる荷重の変化に応じてタイヤの内部空気圧が変化するという前提の基に、車両の総重量及び積載量がタイヤの内部空気圧に基づき求められる。しかしながら、タイヤにかかる荷重の変化に対するタイヤの内部空気圧の変化は非常に微小であるので、タイヤの内部空気圧とタイヤにかかる荷重との関係から車両の総重量及び積載量を正確に求めることは現実的には難しい。
よって、特許文献１の装置は実用性に欠ける。
【０００６】
一方、上記特許文献２の装置では、タイヤ荷重を検知するために荷重センサを設ける必要があるので、装置の構成が複雑になると共にコストが上昇する。加えて、ホイールのリムとタイヤとの間に荷重センサを設ける場合には、リムとタイヤとの間から空気漏れが生じるおそれが増大するだけでなく、ホイールに対するタイヤの装着作業が極めて煩雑になる。しかも、特に車両走行時には、荷重センサに対して急激且つ大きな動荷重が作用するので、そのような過酷な使用環境下で荷重センサを使用することは耐久性の観点からも好ましくない。
【０００７】
本発明の目的は、構成の簡素化及び低コスト化を図りつつ、車両の積載量を正確に検出することができる車両積載量検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本願発明は、車両のホイールに装着されたタイヤの内部空気圧を検出するタイヤ状態監視装置と、前記ホイールに対する制動力を制御するアンチロック・ブレーキシステムであって、前記ホイールの回転速度に比例した周波数を有する回転信号を発生する回転検出器を備えるアンチロック・ブレーキシステムと、前記回転信号に基づき前記タイヤの動半径を求めるとともに、この動半径と、前記タイヤ状態監視装置によって検出されたタイヤの内部空気圧とに基づき車両の積載量を求める積載量算出部と、を備える車両積載量検出装置を提供する。
【０００９】
本願発明者は、タイヤの内部空気圧が車両の積載量の変化に対して殆ど変化しない一方、タイヤの動半径が車両の積載量の変化に対してほぼ比例して変化するとともにタイヤの内部空気圧の変化に対してほぼ比例して変化することを見出した。そこで本願発明では、車両に備えられているアンチロック・ブレーキシステム（ＡＢＳ）及びタイヤ状態監視装置を用いてタイヤの動半径及び内部空気圧を検出し、この動半径及び内部空気圧に基づき車両の積載量を求めるようにしている。そのため、積載量を検出するために荷重センサ等の部品を新たに追加するという必要がなく、構成の簡素化及び低コスト化を図りつつ、積載量を正確に検出することができる。
【００１０】
本発明の一態様において、前記積載量算出部は、前記回転信号に基づき、車両が所定距離走行する間におけるタイヤの回転量を求めるとともに、この所定距離及びタイヤの回転量に基づき前記タイヤの動半径を求める。
【００１１】
上記構成によれば、車両が所定距離走行する間におけるタイヤの回転量を求めることにより、タイヤの動半径を容易且つ正確に求めることができる。
本発明の一態様において、前記積載量算出部は、タイヤの内部空気圧とタイヤの動半径と車両の積載量との関係を設定した積載量判定データを予め記憶しており、同積載量算出部は、積載物を搭載した車両におけるタイヤの内部空気圧とタイヤの動半径とに基づき、前記積載量判定データを用いて車両の積載量を求める。
【００１２】
上記構成によれば、タイヤの内部空気圧とタイヤの動半径と車両の積載量との関係を設定した積載量判定データを予め準備しておくことにより、積載量を容易且つ正確に求めることができる。
【００１３】
本発明の一態様において、前記積載量判定データには、異なる複数の内部空気圧のそれぞれに対応して、タイヤの動半径と車両の積載量との関係が設定されている。
上記のように構成された積載量判定データを用いることにより、タイヤの内部空気圧に対するタイヤの動半径及び積載量の関係を一層正確に把握することが可能となり、積載量
を一層正確に求めることができる。
【００１４】
本発明の一態様では、前記積載量判定データにおいて、タイヤの内部空気圧は所定の標準温度での圧力として設定されており、前記タイヤ状態監視装置は、前記タイヤの内部空気及びタイヤの内部温度の双方を検出するように構成され、前記積載量算出部は、前記タイヤ状態監視装置によって検出されたタイヤの内部空気圧及びタイヤの内部温度に基づき、検出されたタイヤの内部空気圧を前記標準温度での圧力に換算するとともに、この換算後の圧力を用いて車両の積載量を求める。
【００１５】
このように構成すれば、タイヤの内部温度に起因する内部空気圧の変化の影響を排除して、積載量を一層正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両積載量検出装置が搭載された車両を示す概略構成図。
【図２】（ａ）は図１の回転センサユニットを示す概略構成図、（ｂ）は回転センサユニットのピックアップコイルが発生する交流電圧を示すグラフ、（ｃ）は図２（ｂ）の交流電圧から生成されるパルス信号列を示すグラフ。
【図３】図１の送信機の回路構成を示すブロック図。
【図４】図１の受信機の回路構成を示すブロック図。
【図５】積載量判定マップ作成手順を示すフローチャート。
【図６】積載量判定マップ作成手順を示すフローチャート。
【図７】積載量判定マップを示すグラフ。
【図８】積載量検出手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明を具体化した一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、車両１には、ＡＢＳ（アンチロック・ブレーキシステム）１００及びタイヤ状態監視装置２００が搭載されている。
【００１８】
先ず前記ＡＢＳ１００について説明すると、同ＡＢＳ１００は、ＡＢＳコントローラ１１０と、油圧装置１２０と、車両１の４つのホイール２にそれぞれ対応するブレーキユニット１３０と、４つのホイール２にそれぞれ対応する回転センサユニット１４０とを備えている。各ブレーキユニット１３０は、油圧装置１２０から供給される作動油によって、対応するホイール２を制動する。ＡＢＳコントローラ１１０はＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを含むマイクロコンピュータ等よりなり、前記回転センサユニット１４０からの信号に基づき各ホイール２の回転速度を求めると共に、この回転速度とホイール２に装着されたタイヤ５の半径とに基づき路面に対する各ホイール２の移動速度を求める。タイヤ５の半径は標準値として予めＡＢＳコントローラ１１０のＲＯＭに記憶されている。ＡＢＳコントローラ１１０はまた、車両のブレーキペダル（図示せず）が踏み込まれたとき、各タイヤ５のスリップ率を求め、このスリップ率が所定の許容値を超えないように油圧装置１２０を通じて各ブレーキユニット１３０を制御して、各ホイール２に対する制動力を調整する。スリップ率Ｓは、例えば以下の式により求められる。
【００１９】
Ｓ＝（Ｖ−Ｖｒ）／Ｖ
上記式において、Ｖは車速、Ｖｒはホイール２の移動速度である。車速Ｖは例えば４つのホイール２の移動速度Ｖｒの平均値として求められる。例えば、過剰な制動力によってある一つのホイール２がロックした場合、同ホイール２の移動速度Ｖｒはゼロとして算出され、スリップ率Ｓは１００％となる。そのため、スリップ率が許容値以下に低下するよう同ホイール２の制動力が弱められる。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、回転検出器としての前記各回転センサユニット１４０は、ホイール２と一体回転するセンサロータ１４０ａと、センサロータ１４０ａの外周面に対向するように配置されたピックアップコイル１４０ｂとを含む。センサロータ１４０ａの外周面には複数の歯が等角度間隔置きに設けられている。ホイール２と共にセンサロータ１４０ａが回転すると、ピックアップコイル１４０ｂは図２（ｂ）に示すように、センサロータ１４０ａの回転速度、つまりホイール２の回転速度に比例した周波数を有する交流電圧信号（回転信号）を発生する。図２（ｃ）に示すように、前記ＡＢＳコントローラ１１０は、各ピックアップコイル１４０ｂからの交流電圧信号を波形成形してパルス信号列を生成する。そして、ＡＢＳコントローラ１１０は、単位時間当たりのパルス信号の数に基づき、各ホイール２の回転速度を求める。
【００２１】
次に前記タイヤ状態監視装置２００について説明すると、図１に示すように、同タイヤ状態監視装置２００は、前記ホイール２にそれぞれ装着される４つの送信機３と、車両１の車体に設けられる１つの受信機４とを備えている。各送信機３は、タイヤ５の内部に配置されるように、そのタイヤ５が装着されたホイール２に対して固定されている。各送信機３は、対応するタイヤ５の状態（内部空気圧及び内部温度等）を計測して、計測によって得られたタイヤ状態を示すデータを含む信号、即ちタイヤ状態検知信号を無線電波に乗せて送信する。
【００２２】
前記受信機４は、車体の所定箇所に設置され、例えば車両１のバッテリ（図示せず）からの電力によって動作する。受信機４は少なくとも１つの受信アンテナ８を備えている。受信機４は、各送信機３から送信された信号をその受信アンテナ８を通じて受信して、同受信信号を処理する。
【００２３】
図３に示すように、前記各送信機３は、圧力センサ１１、温度センサ１２、送信機コントローラ１４、ＲＦ送信回路１６を備えている。センサ１１，１２、送信機コントローラ１４、及びＲＦ送信回路１６は、送信機３に内蔵された電池１８から供給される電力によって駆動される。
【００２４】
圧力センサ１１は、対応するタイヤ５の内部空気圧を計測して、その計測によって得られた空気圧データを送信機コントローラ１４に出力する。温度センサ１２は、対応するタイヤ５の内部温度を計測して、その計測によって得られた温度データを送信機コントローラ１４に出力する。送信機コントローラ１４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭを含むマイクロコンピュータ等よりなり、ＲＡＭには固有の識別情報であるＩＤコードが登録されている。このＩＤコードは、各送信機３を受信機４において識別するために使用される情報である。送信機コントローラ１４は、空気圧データ、温度データ及びＩＤコードを含むデータを、ＲＦ送信回路１６に出力する。ＲＦ送信回路１６は、送信機コントローラ１４からのデータを変調して変調信号を生成し、変調信号を送信アンテナ１９から無線送信する。
【００２５】
図４に示すように、前記受信機４は、ＲＦ受信回路５１及び受信機コントローラ５３を備えている。ＲＦ受信回路５１は、各送信機３からの送信信号を、ＲＦ受信アンテナ５２を介して受信して復調する。ＲＦ受信回路５１は、受信信号を復調することによって得られたデータを、受信機コントローラ５３に送信する。受信機コントローラ５３はＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを含むマイクロコンピュータ等よりなり、ＲＦ受信回路５１からのデータに基づき、発信元の送信機３に対応するタイヤ５の内部空気圧及び内部温度を把握する。
【００２６】
受信機コントローラ５３はまた、前記内部空気圧及び内部温度に関する情報等を表示器５４に表示させる。表示器５４は、車室内等、車両１の搭乗者の視認範囲に配置される。
受信機コントローラ５３はさらに、内部空気圧及び内部温度の異常を警報器（報知器）５５にて報知させる。警報器５５としては、例えば、異常を音によって報知する装置や、異常を光によって報知する装置が適用される。なお、タイヤ５の内部空気圧及び内部温度の異常を、報知器としての表示器５４に表示させてもよい。
【００２７】
前記受信機４はさらに、設定キー５６及び測定キー５７を含む各種入力キーを備えている。これら設定キー５６及び測定キー５７の機能については後述する。また、受信機コントローラ５３は図１に示す前記ＡＢＳコントローラ１１０と相互通信可能に接続されている。
【００２８】
本願発明者は、タイヤ５の内部空気圧が車両１の積載量の変化に対して殆ど変化しない一方、タイヤ５の動半径が車両１の積載量の変化に対してほぼ比例して変化するとともにタイヤ５の内部空気圧の変化に対してほぼ比例して変化することを見出した。そこで本実施形態では、前記ＡＢＳ１００及び前記タイヤ状態監視装置２００を用いてタイヤ５の動半径及び内部空気圧を検出し、この動半径及び内部空気圧に基づき車両１の積載量を検出するようにしている。本実施形態において、前記ＡＢＳ１００及び前記タイヤ状態監視装置２００は車両積載量検出装置を構成し、ＡＢＳコントローラ１１０及び受信機コントローラ５３は積載量算出部を構成する。
【００２９】
以下に、ＡＢＳ１００及びタイヤ状態監視装置２００を用いて車両１の積載量を検出する手順について、図５〜図８に従って説明する。
図５及び図６は、積載量の検出に際して用いられる積載量判定マップ（図７参照）を作成するための手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示す手順は、前記受信機４に設けられた前記設定キー５６が操作されるのに伴い開始される。
【００３０】
図５に示すように、先ずステップＳ１０１において、受信機コントローラ５３は、各送信機３からの受信信号に基づき、各タイヤ５の内部空気圧及び内部温度を読み込む。次にステップＳ１０２において、受信機コントローラ５３は読み込んだ空気圧が設定値（設定空気圧）であるか否か判定する。本実施形態において、設定値は例えば１７５ｋＰａ、２５０ｋＰａ及び３２５ｋＰａの何れかである。２５０ｋＰａはタイヤ５の基準空気圧であり、１７５ｋＰａはその基準空気圧より３０％高い空気圧、３２５ｋＰａは基準空気圧より３０％低い空気圧である。作業者は、各タイヤ５の内部空気圧が設定値となるように、各タイヤ５の内部空気圧を調整する。なお、ここでは各タイヤ５の内部空気圧が先ず１７５ｋＰａに調整されたものとする。
【００３１】
各タイヤ５の内部空気圧が設定値であると判定された場合、ステップＳ１０３において、受信機コントローラ５３は読み込んだ前記各内部空気圧Ｐ１（ゲージ圧）を、ボイル・シャルルの法則に基づく以下の式に従い、標準温度Ｔ０（例えば２０℃）での圧力Ｐｋ（ゲージ圧）、すなわち標準空気圧Ｐｋに換算する。以下の式において、Ｐ０は大気圧、Ｔ１はステップＳ１０１で読み込んだ各内部温度である。
【００３２】
（Ｐ１＋Ｐ０）／（Ｔ１＋２７３）＝（Ｐｋ＋Ｐ０）／（Ｔ０＋２７３）
Ｐｋ＝（Ｐ１＋Ｐ０）×（Ｔ０＋２７３）／（Ｔ１＋２７３）−Ｐ０
各タイヤ５についての標準空気圧Ｐｋを算出した後、ステップＳ１０４において、作業者は所定重量の積載物を車両１に搭載する。本実施形態において、所定重量（積載量）は０ｋｇ、１００ｋｇ、２００ｋｇ及び３００ｋｇの何れかである。なお、ここでは０ｋｇの積載物が車両１に搭載された、すなわち積載物が車両１に搭載されなかったものとする。
【００３３】
続くステップＳ１０５において、ＡＢＳコントローラ１１０は車両１の走行が開始され
たか否かを判定する。ＡＢＳコントローラ１１０は、例えば、各回転センサユニット１４０から電圧信号（図２（ｂ）参照）の入力が開始されたときに、車両１の走行が開始されたと判定する。
【００３４】
車両１の走行開始を判定すると、ステップＳ１０６において、ＡＢＳコントローラ１１０は前記各回転センサユニット１４０からの電圧信号に基づき、各タイヤ５に対応するパルス信号（図２（ｃ）参照）の数をカウントする。ＡＢＳコントローラ１１０は、ステップＳ１０７において、車両１が所定距離Ｄ走行したか否かを判定し、車両１が所定距離Ｄ（例えば２００ｍ）走行するまで、パルス信号の数のカウントを継続する。なお、車両１は平坦な路面を低速（例えば２ｋｍ／ｈ）で走行するのが好ましい。
【００３５】
前記ＡＢＳコントローラ１１０は、例えば運転者が車両１を実際に所定距離Ｄだけ走行させて停止させるのに伴い各回転センサユニット１４０から電圧信号の入力が停止されたときに、車両１が所定距離Ｄ走行したと判定する。この所定距離Ｄは車両１に設けられたトリップメータ上の距離ではなく、実際の距離である。或いは、ＧＰＳを備えたカーナビゲーションシステムが車両１に搭載されている場合には、ＧＰＳを通じて検出される車両１の移動距離に基づき、車両１が所定距離Ｄ走行したか否かを判定するようにしてもよい。
【００３６】
車両１が所定距離Ｄ走行したことを判定すると、ＡＢＳコントローラ１１０は各タイヤ５に対応するパルス信号の数（以下、パルス数Ｎｃとする）を受信機コントローラ５３に伝達し、従ってステップＳ１０８において、受信機コントローラ５３は各タイヤ５に対応するパルス数Ｎｃを読み込む。このパルス数Ｎｃは、車両１が所定距離Ｄ走行する間におけるホイール２の回転量（つまり、タイヤ５の回転量）に相当する。
【００３７】
続くステップＳ１０９において、受信機コントローラ５３は、前記所定距離Ｄ及び前記パルス数Ｎｃに基づき、以下の式を用いて各タイヤ５の動半径ｒを算出する。以下の式において、Ｎは回転センサユニット１４０におけるセンサロータ１４０ａの歯の数であり、Ｎｃ／Ｎは車両１が所定距離Ｄ走行する間における各センサロータ１４０ａの回転回数（言い換えれば、各タイヤ５の回転回数）である。
【００３８】
（Ｎｃ／Ｎ）×２πｒ＝Ｄ
ｒ＝（Ｄ×Ｎ）／（２π×Ｎｃ）
続く図６のステップＳ１１０において、受信機コントローラ５３は現在の設定空気圧での積載量と各タイヤ５の動半径ｒとの関係をＲＡＭに記憶する。例えば、現在の設定空気圧が１７５ｋＰａであり、積載物の重量（積載量）が０ｋｇである場合、０ｋｇの値と各タイヤ５の動半径ｒの値とが１７５ｋＰａの設定空気圧（正確には１７５ｋＰａを標準空気圧Ｐｋに変換した値）に関連づけられて記憶される。
【００３９】
次にステップＳ１１１において、受信機コントローラ５３は、現在の設定空気圧でのデータの取り込みが完了したか否かを判定する。つまり、例えば現在の設定空気圧が１７５ｋＰａである場合、この１７５ｋＰａの設定空気圧について、０ｋｇ、１００ｋｇ、２００ｋｇ及び３００ｋｇという全ての積載量に対応する動半径ｒのデータが取得されたか否かが判定される。
【００４０】
現在の設定空気圧でのデータの取り込みが完了していない場合、図５のステップＳ１０４に戻って異なる重量の積載物が車両１に搭載され、ステップＳ１０５〜ステップＳ１１１の処理が再度行われる。このようにして、現在の設定空気圧について、０ｋｇ、１００ｋｇ、２００ｋｇ及び３００ｋｇという全ての積載量に対応する動半径ｒのデータが取得されるまで、ステップＳ１０４〜ステップＳ１１１の処理が繰り返される。
【００４１】
上記ステップＳ１１１において現在の設定空気圧でのデータの取り込みが完了したと判定した場合、受信機コントローラ５３は図６のステップＳ１１２において、全データの取り込みが完了したか否かを判定する。つまり、０ｋｇ、１００ｋｇ、２００ｋｇ及び３００ｋｇという全ての積載量に対応する動半径ｒのデータが、１７５ｋＰａ、２５０ｋＰａ及び３２５ｋＰａという全ての設定空気圧のそれぞれについて取得されたか否かが判定される。
【００４２】
全データの取り込みが完了していない場合、図５のステップＳ１０１に戻って各タイヤ５の内部空気圧が異なる設定空気圧に調整される。そしてこの異なる設定空気圧について、前述したのと同様の処理が行われる。
【００４３】
全データの取り込みが完了した場合、図６のステップＳ１１３において、受信機コントローラ５３は、ＲＡＭに記憶された取得データに基づき図７に示すような積載量判定マップを作成するとともに、これをＲＡＭに記憶し、本手順を終了する。図７に示すように、積載量判定データとしての積載量判定マップには、１７５ｋＰａ、２５０ｋＰａ及び３２５ｋＰａという設定空気圧（正確には、設定空気圧を基準空気圧Ｐｋに変換した値）のそれぞれについて、積載量と動半径ｒとの関係が設定される。なお、この積載量判定マップは、全てのタイヤ５それぞれに対応する複数のマップとして作成することもできるし、全タイヤ５の動半径ｒの平均値を示す単一のマップとして作成することもできる。
【００４４】
図８は、上記のようにして作成された積載量判定マップを用いて車両１の積載量を検出するための手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示す手順は、前記受信機４に設けられた前記測定キー５７が操作されるのに伴い開始される。
【００４５】
先ずステップＳ２０１において、受信機コントローラ５３は、各送信機３からの受信信号に基づき、各タイヤ５の内部空気圧及び内部温度を読み込む。次にステップＳ２０２において、受信機コントローラ５３は、図５の前記ステップＳ１０３での処理と同様にして、読み込んだ各内部空気圧を、標準温度（例えば２０℃）での圧力、すなわち標準空気圧に換算する。
【００４６】
続くステップＳ２０３において、受信機コントローラ５３は、換算後の空気圧、すなわち標準空気圧が基準範囲内であるか否かを判定する。基準範囲は、例えば、図５の前記ステップＳ１０２で説明した設定空気圧の範囲、つまり１７５ｋＰａから３２５ｋＰａまでの範囲である。換算後の空気圧が基準範囲から外れている場合、受信機コントローラ５３はステップＳ２０４において、表示器５４及び警報器５５の少なくとも一方を通じて作業者に警告を行い、本手順を終了する。この場合、作業者は、各タイヤ５の内部空気圧を調整した後、測定キー５７を再度操作して図８の手順を再開させる。
【００４７】
一方、換算後の空気圧が基準範囲内である場合、ＡＢＳコントローラ１１０はステップＳ２０５において車両１の走行が開始されたか否かを判定する。なお、ステップＳ２０５〜ステップＳ２０９の処理は図５の前記ステップＳ１０５〜ステップＳ１０９の処理と同様なので、その説明を省略する。
【００４８】
ステップＳ２０９において各タイヤ５の動半径ｒを算出した後、受信機コントローラ５３はステップＳ２１０において、図７の積載量判定マップを用い、例えば補間演算等を通じて車両１の積載量を算出する。例えば、ステップＳ２０２で算出された全タイヤ５の換算後の空気圧の平均値と、ステップＳ２０９で算出された全タイヤ５の動半径ｒの平均値とに基づき、全タイヤ５の動半径ｒの平均値を示す単一の積載量判定マップを用い、車両１の積載量が算出される。ステップＳ２０２で算出された全タイヤ５の換算後の空気圧の
平均値が、図７の積載量判定マップ上の３つの特性線に対応する空気圧値と異なる場合には、その異なる空気圧値に対応する積載量と動半径ｒとの関係が、マップ上の３つの特性線を用いた補間演算等を通じて求められる。
【００４９】
なお、全てのタイヤ５それぞれに対応する複数の積載量判定マップを作成した場合、ステップＳ２０２で算出された各タイヤ５の換算後の空気圧と、ステップＳ２０９で算出された各タイヤ５の動半径ｒとに基づき、各タイヤ５に対応する積載量判定マップを用いて、車両１に対する積載物の偏り具合を判定することも可能となる。
【００５０】
続くステップＳ２１０において、受信機コントローラ５３は算出された積載量の値を前記表示器５４に表示させる。ステップＳ２１１において、受信機コントローラ５３は算出された積載量が車両１に対して定められた基準値を超過しているか否かを判定する。積載量が基準値を超過している場合、受信機コントローラ５３はステップＳ２１３において、表示器５４及び警報器５５の少なくとも一方を通じて作業者に警告を行い、本手順を終了する。積載量が基準値を超過していない場合、受信機コントローラ５３は本手順をそのまま終了する。
【００５１】
以上詳述した本実施形態は、下記の利点を有する。
（１） 本実施形態では、ホイール２に対する制動力を制御するＡＢＳ１００とタイヤ５の内部空気圧を検出するタイヤ状態監視装置２００とを備えた車両１において、このＡＢＳ１００とタイヤ状態監視装置２００とを用いてタイヤ５の動半径及び内部空気圧を検出し、この動半径及び内部空気圧に基づき車両１の積載量を求めるようにしている。そのため、積載量を検出するために荷重センサ等の部品を新たに追加するという必要がなく、構成の簡素化及び低コスト化を図りつつ、積載量を正確に検出することができる。
【００５２】
（２） 回転センサユニット１４０から得られる交流電圧信号（回転信号）に基づき、車両１が所定距離Ｄ走行する間におけるパルス信号の数Ｎｃ（タイヤ５の回転量）を求めるとともに、この所定距離Ｄ及びパルス信号の数Ｎｃに基づきタイヤ５の動半径を求めるようにしている。これにより、タイヤ５の動半径を容易且つ正確に求めることができる。
【００５３】
（３） 受信機コントローラ５３は、タイヤ５の内部空気圧とタイヤ５の動半径と車両１の積載量との関係を設定した積載量判定マップ（積載量判定データ）を予め記憶している。そして、積載物を搭載した車両１におけるタイヤ５の内部空気圧とタイヤ５の動半径とを求め、それらに基づき、前記積載量判定マップを用いて車両１の積載量を求めるようにしている。このような積載量判定マップを予め準備しておくことにより、積載量を容易且つ正確に求めることができる。
【００５４】
（４） 前記積載量判定マップには、異なる複数の内部空気圧のそれぞれに対応して、タイヤ５の動半径と車両１の積載量との関係が設定されている。このような積載量判定マップを用いることにより、タイヤ５の内部空気圧に対する動半径及び積載量の関係を一層正確に把握することが可能となり、積載量を一層正確に求めることができる。
【００５５】
（５） 前記積載量判定マップにおいて、タイヤ５の内部空気圧は所定の標準温度での圧力として設定されている。そして、タイヤ状態監視装置２００によって検出されたタイヤ５の内部空気圧及び内部温度に基づき、検出された内部空気圧を前記標準温度での圧力に換算するとともに、この換算後の圧力を用いて積載量を求めるようにしている。そのため、タイヤ５の内部温度に起因する内部空気圧の変化の影響を排除して、積載量を一層正確に求めることができる。
【００５６】
なお、上記実施形態は以下のように変更することも可能である。
・積載量判定マップにおいて、異なる複数の内部空気圧のそれぞれに対応してタイヤ５の動半径と車両１の積載量との関係を設定するのに代えて、ある特定の内部空気圧にのみ対応してタイヤ５の動半径と車両１の積載量との関係を設定してもよい。
【００５７】
・積載量判定データとして、図７に示すような積載量判定マップに代えて、タイヤ５の内部空気圧とタイヤ５の動半径と車両１の積載量との関係を設定した関係式を用いてもよい。
【００５８】
・積載量判定データはシミュレーションによって作成するようにしてもよい。
・積載量の検出に係る処理を、ＡＢＳコントローラ１１０のみで行うようにしてもよいし、受信機コントローラ５３のみで行うようにしてもよいし、これらのコントローラ１１０，５３が適宜分担して行うようにしてもよいし、或いは、これらのコントローラ１１０，５３とは別に設けられた車載ＥＣＵで行うようにしてもよい。
【００５９】
上記実施形態から把握される技術的思想について、以下に記載する。
（１） 前記回転検出器は、前記ホイールと一体回転するセンサロータと、センサロータに対向配置されたピックアップコイルとを含み、前記センサロータの外周面には複数の歯が等角度間隔置きに設けられている請求項１に記載の車両積載量検出装置。
【符号の説明】
【００６０】
１…車両、２…ホイール、５…タイヤ、５３…積載量算出部を構成する受信機コントローラ、１００…ＡＢＳ、１１０…ＡＢＳコントローラ、１４０…回転検出器としての回転センサユニット、２００…タイヤ状態監視装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のホイールに装着されたタイヤの内部空気圧を検出するタイヤ状態監視装置と、
前記ホイールに対する制動力を制御するアンチロック・ブレーキシステムであって、前記ホイールの回転速度に比例した周波数を有する回転信号を発生する回転検出器を備えるアンチロック・ブレーキシステムと、
前記回転信号に基づき前記タイヤの動半径を求めるとともに、この動半径と、前記タイヤ状態監視装置によって検出されたタイヤの内部空気圧とに基づき車両の積載量を求める積載量算出部と、
を備える車両積載量検出装置。
【請求項２】
前記積載量算出部は、前記回転信号に基づき、車両が所定距離走行する間におけるタイヤの回転量を求めるとともに、この所定距離及びタイヤの回転量に基づき前記タイヤの動半径を求める請求項１に記載の車両積載量検出装置。
【請求項３】
前記積載量算出部は、タイヤの内部空気圧とタイヤの動半径と車両の積載量との関係を設定した積載量判定データを予め記憶しており、同積載量算出部は、積載物を搭載した車両におけるタイヤの内部空気圧とタイヤの動半径とに基づき、前記積載量判定データを用いて車両の積載量を求める請求項１又は２に記載の車両積載量検出装置。
【請求項４】
前記積載量判定データには、異なる複数の内部空気圧のそれぞれに対応して、タイヤの動半径と車両の積載量との関係が設定されている請求項３に記載の車両積載量検出装置。
【請求項５】
前記積載量判定データにおいて、タイヤの内部空気圧は所定の標準温度での圧力として設定されており、
前記タイヤ状態監視装置は、前記タイヤの内部空気及びタイヤの内部温度の双方を検出するように構成され、
前記積載量算出部は、前記タイヤ状態監視装置によって検出されたタイヤの内部空気圧及びタイヤの内部温度に基づき、検出されたタイヤの内部空気圧を前記標準温度での圧力に換算するとともに、この換算後の圧力を用いて車両の積載量を求める請求項３又は４に記載の車両積載量検出装置。
【請求項１】
車両のホイールに装着されたタイヤの内部空気圧を検出するタイヤ状態監視装置と、
前記ホイールに対する制動力を制御するアンチロック・ブレーキシステムであって、前記ホイールの回転速度に比例した周波数を有する回転信号を発生する回転検出器を備えるアンチロック・ブレーキシステムと、
前記回転信号に基づき前記タイヤの動半径を求めるとともに、この動半径と、前記タイヤ状態監視装置によって検出されたタイヤの内部空気圧とに基づき車両の積載量を求める積載量算出部と、
を備える車両積載量検出装置。
【請求項２】
前記積載量算出部は、前記回転信号に基づき、車両が所定距離走行する間におけるタイヤの回転量を求めるとともに、この所定距離及びタイヤの回転量に基づき前記タイヤの動半径を求める請求項１に記載の車両積載量検出装置。
【請求項３】
前記積載量算出部は、タイヤの内部空気圧とタイヤの動半径と車両の積載量との関係を設定した積載量判定データを予め記憶しており、同積載量算出部は、積載物を搭載した車両におけるタイヤの内部空気圧とタイヤの動半径とに基づき、前記積載量判定データを用いて車両の積載量を求める請求項１又は２に記載の車両積載量検出装置。
【請求項４】
前記積載量判定データには、異なる複数の内部空気圧のそれぞれに対応して、タイヤの動半径と車両の積載量との関係が設定されている請求項３に記載の車両積載量検出装置。
【請求項５】
前記積載量判定データにおいて、タイヤの内部空気圧は所定の標準温度での圧力として設定されており、
前記タイヤ状態監視装置は、前記タイヤの内部空気及びタイヤの内部温度の双方を検出するように構成され、
前記積載量算出部は、前記タイヤ状態監視装置によって検出されたタイヤの内部空気圧及びタイヤの内部温度に基づき、検出されたタイヤの内部空気圧を前記標準温度での圧力に換算するとともに、この換算後の圧力を用いて車両の積載量を求める請求項３又は４に記載の車両積載量検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１６７８６５（Ｐ２０１０−１６７８６５Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１３８７（Ｐ２００９−１１３８７）
【出願日】平成２１年１月２１日（２００９．１．２１）
【出願人】（０００２０４０３３）太平洋工業株式会社 (143)
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２１日（２００９．１．２１）
【出願人】（０００２０４０３３）太平洋工業株式会社 (143)
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