(57)【要約】【課題】車両の走行中においても、車両に装着されている空気入りタイヤの変形状態を検出することができるタイヤ状態検出装置を提供する。【解決手段】タイヤ状態検出装置は、空気入りタイヤを介して路面上を移動可能な車両の少なくとも一部に設けられ、前記路面にレーザ光を照射する射出部及び該路面で反射した前記レーザ光を受光する受光部を有するレーザ装置と、前記受光部の受光データに基づいて、前記空気入りタイヤの変形状態を検出するデータ処理部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気入りタイヤを介して路面上を移動可能な車両の少なくとも一部に設けられ、前記路面にレーザ光を照射する射出部及び前記路面で反射した前記レーザ光を受光する受光部を有するレーザ装置と、
前記受光部の受光データに基づいて、前記空気入りタイヤの変形状態を検出するデータ処理部と、
を備えるタイヤ状態検出装置。
【請求項２】
前記レーザ装置は、前記レーザ装置と前記路面との相対距離を検出し、
前記空気入りタイヤの変形状態は、前記空気入りタイヤの空気圧状態を含み、
前記データ処理部は、前記相対距離が閾値以下であるとき、前記空気圧状態が異常であると判定する、
請求項１に記載のタイヤ状態検出装置。
【請求項３】
前記レーザ装置は、前記相対距離を規定期間検出し、
前記データ処理部は、前記規定期間における前記相対距離の平均値に基づいて、前記空気圧状態が異常であるか否かを判定する、
請求項２に記載のタイヤ状態検出装置。
【請求項４】
前記空気入りタイヤは、回転軸を中心に回転するホイールに装着され、
前記レーザ装置の下端部は、前記回転軸よりも前記路面に近い前記ホイールのリムの下端部よりも上方に配置される、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のタイヤ状態検出装置。
【請求項５】
前記レーザ装置は、前記車両の互いに異なる位置に設けられた複数の前記射出部及び複数の前記受光部を有し、
前記データ処理部は、複数の前記受光部に取得された複数の前記受光データを互いに比較して、前記空気入りタイヤの変形状態を検出する、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のタイヤ状態検出装置。
【請求項６】
前記射出部及び前記受光部の少なくとも一方に付着した異物を除去する異物除去装置を備える、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のタイヤ状態検出装置。
【請求項７】
前記空気入りタイヤの変形状態が異常であると判定されたとき、前記車両の運転室に設けられている警報装置を作動する警報制御部を備える、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のタイヤ状態検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ状態検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤは、路面に接触するトレッド部と、タイヤ幅方向においてトレッド部の両側に配置されるサイド部とを有する。例えば、空気入りタイヤの空気圧が低下したとき、空気入りタイヤがパンクしたとき、空気入りタイヤが凹凸を有する路面を走行したとき、及び空気入りタイヤが旋回したときの少なくとも一つにおいて、空気入りタイヤのサイド部は変形する。空気入りタイヤの変形に伴って、車体と路面との間の相対距離が変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２４９７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両に装着されている空気入りタイヤの変形状態を車両の走行中に検出する技術は確立されていない。運転者は、例えばステアリングホイールから伝わる違和感又は車両の傾きを感じ取ることにより、空気入りタイヤがパンクしたことを認識する。車両の走行中に空気入りタイヤがパンクしたことを運転者が早期に認識できない場合、空気入りタイヤはパンクした状態で走行し続けることとなる。その結果、予期せぬ事態が発生する可能性が高くなる。
【０００５】
本発明の態様は、車両の走行中においても、車両に装着されている空気入りタイヤの変形状態を検出することができるタイヤ状態検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様に従えば、空気入りタイヤを介して路面上を移動可能な車両の少なくとも一部に設けられ、前記路面にレーザ光を照射する射出部及び前記路面で反射した前記レーザ光を受光する受光部を有するレーザ装置と、前記受光部の受光データに基づいて、前記空気入りタイヤの変形状態を検出するデータ処理部と、を備えるタイヤ状態検出装置が提供される。
【０００７】
本発明の態様において、前記レーザ装置は、前記レーザ装置と前記路面との相対距離を検出し、前記空気入りタイヤの変形状態は、前記空気入りタイヤの空気圧状態を含み、前記データ処理部は、前記相対距離が閾値以下であるとき、前記空気圧状態が異常であると判定してもよい。
【０００８】
本発明の態様において、前記レーザ装置は、前記相対距離を規定期間検出し、前記データ処理部は、前記規定期間における前記相対距離の平均値に基づいて、前記空気圧状態が異常であるか否かを判定してもよい。
【０００９】
本発明の態様において、前記空気入りタイヤは、回転軸を中心に回転するホイールに装着され、前記レーザ装置の下端部は、前記回転軸よりも前記路面に近い前記ホイールのリムの下端部よりも上方に配置されてもよい。
【００１０】
本発明の態様において、前記レーザ装置は、前記車両の互いに異なる位置に設けられた複数の前記射出部及び複数の前記受光部を有し、前記データ処理部は、複数の前記受光部に取得された複数の前記受光データを互いに比較して、前記空気入りタイヤの変形状態を検出してもよい。
【００１１】
本発明の態様において、前記射出部及び前記受光部の少なくとも一方に付着した異物を除去する異物除去装置を備えてもよい。
【００１２】
本発明の態様において、前記空気入りタイヤの変形状態が異常であると判定されたとき、前記車両の運転室に設けられている警報装置を作動する警報制御部を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の態様によれば、本発明の態様は、車両の走行中においても、車両に装着されている空気入りタイヤの変形状態を検出することができるタイヤ状態検出装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、第１実施形態に係る車両の一例を下方から見た模式図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る車両の一例を後方から見た模式図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る空気入りタイヤの一例を示す断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る空気入りタイヤの一部を拡大した断面図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係るタイヤ状態検出装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図６】図６は、第１実施形態に係るタイヤ状態検出装置の一例を示す機能ブロック図である。
【図７】図７は、タイヤの変形状態と空気圧状態との関係を模式的に示す図である。
【図８】図８は、第１実施形態に係るタイヤ状態検出方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、第１実施形態に係る受光部から出力される受光データの一例を示す図である。
【図１０】図１０は、第１実施形態に係る受光部から出力される受光データの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、第２実施形態に係るタイヤ状態検出装置の一例を示す模式図である。
【図１２】図１２は、第３実施形態に係るタイヤ状態検出装置の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができるし、一部の構成要素を用いないことができる。
【００１６】
＜第１実施形態＞
［車両］
第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る車両１０の一例を下方から見た模式図である。図２は、本実施形態に係る車両１０の一例を後方から見た模式図である。空気入りタイヤ１が車両１０に装着される。以下の説明においては、空気入りタイヤ１を適宜、タイヤ１、と称する。
【００１７】
車両１０は、タイヤ１が装着される走行装置１２と、走行装置１２に支持される車体１４と、車両１０の進行方向を変更可能な操舵装置１６と、操舵装置１６を操作するステアリングホイール２０と、タイヤ１の変形状態を検出するタイヤ状態検出装置５０と、警報を発生可能な警報装置８０とを備える。
【００１８】
車両１０は、四輪車両である。車両１０は、２つの前輪１２Ｆと、２つの後輪１２Ｒとを有する。タイヤ１は、前輪１２Ｆの前タイヤ１Ｆと、後輪１２Ｒの後タイヤ１Ｒとを含む。
【００１９】
車両１０は、運転者が搭乗する運転室を有する。ステアリングホイール２０は、運転室に配置される。ステアリングホイール２０は、運転者に操作される。
【００２０】
操舵装置１６は、ラックアンドピニオン機構を含み、ステアリングホイール２０の操作により前タイヤ１Ｆを含む前輪１２Ｆの向きを変更可能である。操舵装置１６により前輪１２Ｆの向きが変更されることによって、車両１０の進行方向が変更される。操舵装置１６は、直進状態及び非直進状態の一方から他方に変化するように車両１０の進行方向を変更可能である。
【００２１】
車両１０は、操舵装置１６の操舵角を検出する操作角センサ１８を有する。操舵角センサ１８の検出データが０［°］を示す場合、操舵角は０［°］であり、車両１０は直進する。操舵角センサ１８の検出データが０［°］とは異なるα［°］を示す場合、操舵角はα［°］であり、車両１０は旋回する。
【００２２】
タイヤ状態検出装置５０は、路面Ｒにレーザ光を照射するレーザ装置６０と、制御装置７０とを有する。レーザ装置６０は、車両１０の少なくとも一部に設けられる。車両１０のローカル座標系において、レーザ装置６０の位置は固定される。本実施形態において、レーザ装置６０は、車体１４に設けられる。レーザ装置６０は、例えば車体１４の下面に設けられてもよい。なお、レーザ装置６０は、タイヤ１と一緒に回転又は旋回しなければよく、走行装置１２の一部に設けられてもよい。
【００２３】
警報装置８０は、車両１０の運転室に設けられる。警報装置８０は、画像及び音の一方又は両方を使って、運転者に警報を発生する。
【００２４】
［タイヤ］
図３は、本実施形態に係るタイヤ１の一例を示す断面図である。図４は、本実施形態に係るタイヤ１の一部を拡大した断面図である。
【００２５】
タイヤ１は、回転軸ＡＸを中心に回転可能である。以下の説明においては、回転軸ＡＸと平行な方向を適宜、タイヤ幅方向、と称し、回転軸ＡＸを中心とするタイヤ１の回転方向を適宜、タイヤ周方向、と称し、回転軸ＡＸに対する放射方向を適宜、タイヤ径方向、と称する。
【００２６】
図３及び図４はそれぞれ、タイヤ１の回転軸ＡＸを通る子午断面を示す。タイヤ１の回転軸ＡＸは、タイヤ１の赤道面ＣＬと直交する。赤道面ＣＬは、タイヤ幅方向においてタイヤ１の中心を通る仮想面である。
【００２７】
タイヤ１は、カーカス部２と、ベルト層３と、ベルトカバー４と、ビード部５と、トレッド部７と、サイド部９とを備える。トレッド部７は、トレッドゴム６を含む。サイド部９は、サイドゴム８を含む。カーカス部２、ベルト層３、及びベルトカバー４のそれぞれは、コードを含む。コードは、補強材である。コードを、ワイヤと称してもよい。カーカス部２、ベルト層３、及びベルトカバー４のような補強材を含む層をそれぞれ、コード層と称してもよいし、補強材層と称してもよい。
【００２８】
カーカス部２は、タイヤ１の骨格を形成する強度部材である。カーカス部２は、コードを含む。カーカス部２のコードを、カーカスコードと称してもよい。カーカス部２は、タイヤ１に空気が充填されたときの圧力容器として機能する。カーカス部２は、ビード部５に支持される。ビード部５は、タイヤ幅方向においてカーカス部２の一側及び他側のそれぞれに配置される。カーカス部２は、ビード部５において折り返される。カーカス部２は、有機繊維のカーカスコードと、そのカーカスコードを覆うゴムとを含む。なお、カーカス部２は、ポリエステルのカーカスコードを含んでもよいし、ナイロンのカーカスコードを含んでもよいし、アラミドのカーカスコードを含んでもよいし、レーヨンのカーカスコードを含んでもよい。
【００２９】
ベルト層３は、タイヤ１の形状を保持する強度部材である。ベルト層３は、コードを含む。ベルト層３のコードを、ベルトコードと称してもよい。ベルト層３は、カーカス部２とトレッドゴム６との間に配置される。ベルト層３は、例えばスチールなどの金属繊維のベルトコードと、そのベルトコードを覆うゴムとを含む。なお、ベルト層３は、有機繊維のベルトコードを含んでもよい。本実施形態において、ベルト層３は、第１ベルトプライ３Ａと、第２ベルトプライ３Ｂとを含む。第１ベルトプライ３Ａと第２ベルトプライ３Ｂとは、第１ベルトプライ３Ａのコードと第２ベルトプライ３Ｂのコードとが交差するように積層される。
【００３０】
ベルトカバー４は、ベルト層３を保護し、補強する強度部材である。ベルトカバー４は、コードを含む。ベルトカバー４のコードを、カバーコードと称してもよい。ベルトカバー４は、タイヤ１の中心軸ＡＸに対してベルト層３の外側に配置される。ベルトカバー４は、例えばスチールなどの金属繊維のカバーコードと、そのカバーコードを覆うゴムとを含む。なお、ベルトカバー４は、有機繊維のカバーコードを含んでもよい。
【００３１】
ビード部５は、カーカス部２の両端を固定する強度部材である。ビード部５は、タイヤ１をリムに固定させる。ビード部５は、スチールワイヤの束である。なお、ビード部５が、炭素鋼の束でもよい。
【００３２】
トレッドゴム６は、カーカス部２を保護する。トレッド部７は、トレッドゴム６の表面を含む。トレッド部７は、路面と接触する接地面を含む。トレッドゴム６には、周方向主溝及びラグ溝などの複数の溝が設けられる。
【００３３】
サイドゴム８は、カーカス部２を保護する。サイドゴム８は、タイヤ幅方向においてトレッドゴム６の一側及び他側のそれぞれに配置される。サイド部９は、サイドゴム８の表面を含む。サイド部９は、タイヤ幅方向においてトレッド部７の一側及び他側のそれぞれに配置される。
【００３４】
タイヤ１がリムに装着された状態で、タイヤ１の内部に空気が充填される。タイヤ１の空気圧が正規空気圧になるように、タイヤ１の内部に空気が充填される。
【００３５】
［タイヤ状態検出装置］
図５は、本実施形態に係るタイヤ状態検出装置５０のハードウェア構成の一例を示す図である。タイヤ状態検出装置５０は、レーザ装置６０と、アンプ６３と、定電圧電源６４と、ＤＣ／ＡＣアダプタ６５と、バッテリ６６と、制御装置７０とを備える。タイヤ状態検出装置５０は、車両１０に設けられ、その車両１０（自車両）に装着されているタイヤ１の変形状態を検出する。
【００３６】
レーザ装置６０は、半導体レーザと受光器とが一体化されたレーザセンサを含む。本実施形態においては、レーザ装置６０として、ＫＥＹＥＮＣＥ社製ＬＶ−Ｈ３２を用いる。レーザ装置６０は、車両１０が走行する路面Ｒにレーザ光を照射する射出部６１と、路面Ｒで反射したレーザ光を受光する受光部６２とを有する。
【００３７】
レーザ装置６０は、射出部６１からレーザ光を射出して、路面Ｒで反射したレーザ光を受光部６２で受光して、レーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離を検出可能である。本実施形態においては、波長６５０［ｎｍ］のレーザ光が射出部６１から射出される。
【００３８】
アンプ６３は、レーザ装置６０と接続される。本実施形態においては、アンプ６３として、ＫＥＹＥＮＣＥ社製ＬＶ−２０Ａ・ＦＳ−ＲＳ１を用いる。
【００３９】
制御装置７０は、コンピュータシステムを含む。制御装置７０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）のようなプロセッサと、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random  Access  Memory）のような揮発性メモリを含む記憶装置と、入出力インターフェース装置とを有する。
【００４０】
レーザ装置６０の受光部６２の受光データは、制御装置７０に出力される。受光部６２の受光データは、規定の周期でレーザ装置６０から制御装置７０に転送される。受光部６２の受光データは、例えば０．００１［秒］以上１０［秒］以下の周期でレーザ装置６０から制御装置７０に転送される。
【００４１】
タイヤ１は、回転軸ＡＸを中心に回転するホイール３０に装着される。ホイール３０は、車両１０に設けられているドライブシャフトに支持される。ホイール３０は、リム（リムフランジ）３１を有する。レーザ装置６０の下端部は、回転軸ＡＸよりも路面Ｒに近いホイール３０のリム３１の下端部３２よりも上方に配置される。また、レーザ装置６０の下端部は、回転軸ＡＸよりも下方に配置される。
【００４２】
図６は、本実施形態に係るタイヤ状態検出装置５０の一例を示す機能ブロック図である。図６に示すように、制御装置７０は、レーザ装置６０の受光部６２の受光データに基づいて、タイヤ１の変形状態を検出するデータ処理部７１と、記憶部７２と、データ処理部７１においてタイヤ１の変形状態が異常であると判定されたとき、車両１０の運転室に設けられている警報装置８０を作動する警報制御部７３とを備える。
【００４３】
データ処理部７１は、受光部６２の受光データに基づいて、タイヤ１の変形状態を検出する。タイヤ１の変形状態は、タイヤ１の空気圧状態を含む。
【００４４】
図７は、タイヤ１の変形状態と空気圧状態との関係を模式的に示す図である。図７の（Ａ）は、正規空気圧で空気が充填されているタイヤ１が路面を走行したときのタイヤ１の変形状態を示す模式図である。図７の（Ｂ）は、正規空気圧よりも低い空気圧で空気が充填されているタイヤ１が路面を走行したときのタイヤ１の変形状態を示す模式図である。以下の説明においては、正規空気圧を適宜、正規圧、と称し、正規空気圧よりも低い空気圧を適宜、低圧、と称する。また、以下の説明では、タイヤ１のタイヤ径方向における変形量を単に、変形量と称する場合がある。
【００４５】
図７の（Ａ）に示すように、正規圧のタイヤ１が車両１０に装着された状態で走行したとき、タイヤ１のタイヤ径方向における変形量は小さい。一方、図７の（Ｂ）に示すように、低圧のタイヤ１が車両１０に装着された状態で走行したとき、タイヤ１はつぶれるように変形する。すなわち、走行時において、タイヤ１の空気圧が高いほどタイヤ１の変形量は小さく、タイヤ１の空気圧が低いほどタイヤ１の変形量は大きい。このように、タイヤ１の空気圧と、タイヤ１の変形量とは、相関する。
【００４６】
上述のように、車両１０のローカル座標系において、レーザ装置６０は、路面Ｒとの相対位置を検出する。したがって、タイヤ１が変形した場合、レーザ装置６０は路面Ｒに近付くように変位する。換言すれば、タイヤ１が変形した場合、路面Ｒとレーザ装置６０との相対距離は短くなる。走行時において、タイヤ１の空気圧が高いほどタイヤ１の変形量は小さくなり、タイヤ１の空気圧が低いほどタイヤ１の変形量は大きくなる。したがって、タイヤ１の空気圧が高いほど路面Ｒとレーザ装置６０との相対距離は長くなり、タイヤ１の空気圧が低いほど路面Ｒとレーザ装置６０との相対距離は短くなる。このように、タイヤ１の空気圧と、路面Ｒとレーザ装置６０との相対距離とは、相関する。
【００４７】
すなわち、タイヤ１の空気圧と、タイヤ１の変形量と、路面Ｒとレーザ装置６０との相対距離とは、相関する。したがって、低圧のタイヤ１が装着されている場合の路面Ｒとレーザ装置６０との相対距離は、正規圧のタイヤ１が装着されている場合の路面Ｒとレーザ装置６０との相対距離よりも短い。
【００４８】
レーザ装置６０は、路面Ｒとの相対距離を検出する。タイヤ１の空気圧と、タイヤ１の変形量と、路面Ｒとレーザ装置６０との相対距離との関係を示す相関データが、記憶部７２に記憶されている。相関データは、車両１０の重量及びタイヤ１の物性などに基づいて導出可能な既知データである。相関データは、車両１０の重量及びタイヤ１の物性などに基づいて模擬実験により導出されてもよいし、実際の実験により導出されてもよい。
【００４９】
データ処理部７１は、受光部６２の受光データに基づいて、レーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離を算出する。データ処理部７１は、レーザ装置６０によって検出されたレーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離と、記憶部７２に記憶されている相関データとに基づいて、レーザ装置６０の受光部６２の受光データから、タイヤ１の空気圧及びタイヤ１の変形量を推定する。
【００５０】
また、記憶部７２には、レーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離についての閾値が記憶されている。データ処理部７１は、レーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離が閾値以下であるとき、タイヤ１の空気圧状態が異常であると判定する。すなわち、データ処理部７１は、レーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離が短く閾値以下であると判定したとき、タイヤ１が異常な低圧状態又はパンク状態であると判定する。
【００５１】
本実施形態において、操舵角センサ１８の検出データは、データ処理部７１に出力される。データ処理部７１は、操舵角センサ１８の検出データに基づいて、車両１０が直進状態であるか否かを判定する。データ処理部７１は、車両１０が直進状態であると判定された期間において取得された受光部６２の受光データに基づいて、タイヤ１の変形状態を検出する。
【００５２】
操舵装置１６が操舵され、車両１０がカーブを走行したり旋回したりするとき、タイヤ１は大きく変形する。すなわち、非直進状態（旋回状態）におけるタイヤ１の変形量は、直進状態におけるタイヤ１のサイド部９の変形量よりも大きい。そのため、タイヤ１の空気圧が一定でも、タイヤ１が旋回状態のときにレーザ装置６０で検出されるレーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離と、タイヤ１が直進状態のときにレーザ装置６０で検出されるレーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離とは異なる。また、正規圧のタイヤ１が旋回したときのレーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離と、低圧のタイヤ１が直進したときのレーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離とが等しくなる可能性もある。そのため、本実施形態においては、レーザ装置６０がレーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離を検出するときの検出条件が同一になるように、直進状態におけるレーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離が検出される。データ処理部７１は、タイヤ１の向きを変更可能な操舵装置１６の操舵角を検出する操舵角センサ１８の検出データに基づいて車両１０が直進状態であるか否かを判定し、直進状態であると判定された期間において取得された受光部６２の受光データに基づいて、タイヤ１の変形状態を検出する。
【００５３】
また、レーザ装置６０は、路面Ｒとの相対距離を規定期間検出する。本実施形態において、レーザ装置６０は、少なくともタイヤ１が走行している期間においては、路面Ｒとの相対距離をモニタし続ける。
【００５４】
データ処理部７１は、規定期間におけるレーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離の平均値に基づいて、タイヤ１の空気圧状態が異常であるか否かを判定する。
【００５５】
タイヤ１が走行する路面の凹凸の大きさにより、レーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離が変化する可能性がある。凹凸が大きい路面を走行したとき、レーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離は大きく変化する。すなわち、凹凸が大きい路面を走行したときのタイヤ１の変形量は、凹凸が小さい路面を走行したときのタイヤ１の変形量よりも大きい。そのため、タイヤ１の空気圧が一定でも、凹凸が大きい路面をタイヤ１が走行したときにレーザ装置６０で検出されるレーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離と、凹凸が小さい路面をタイヤ１が走行したときにレーザ装置６０で検出されるレーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離とは異なる。また、凹凸が大きい路面を正規圧のタイヤ１が走行したときのレーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離と、凹凸が小さい路面を低圧のタイヤ１が走行したときのレーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離とが等しくなる可能性もある。そのため、本実施形態においては、路面の凹凸の大きさがレーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離に与える影響を小さくするために、規定期間において検出されたレーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離の平均値が算出される。データ処理部７１は、規定期間におけるレーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離の平均値に基づいて、タイヤ１の空気圧状態が異常であるか否かを判定する。
【００５６】
本実施形態においては、規定のサンプリング周期（例えば１秒毎）でレーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離が検出される。データ処理部７１は、規定期間（例えば１０秒間）における相対距離の平均値を算出する。データ処理部７１は、時間経過に伴って、規定期間よりも過去にサンプリングされた相対距離を消去し、常に最新の規定期間においてサンプリングされた相対距離の平均値を算出する。換言すれば、データ処理部７１は、規定期間よりも過去にサンプリングされた相対距離を消去し、最新の規定期間においてサンプリングされた相対距離の平均値を更新し続ける。例えば、サンプリング周期が１［秒］で、規定期間が１００［秒］である場合、相対距離のサンプリング数は１００である。データ処理部７１は、最新の規定期間である１００［秒］において取得された１００の相対距離の平均値を算出し、算出された平均値に基づいて、タイヤ１の空気圧状態が異常か否かを判定する。
【００５７】
警報制御部７３は、データ処理部７１によりタイヤ１の変形状態が異常であると判定されたとき、車両１０の運転室に設けられている警報装置８０を作動する。警報装置８０がカーナビゲーションシステムの表示装置を含む場合、警報制御部７３は、その表示装置に、タイヤ１の変形状態が異常であることを示す画像データ又は文字データを表示させる。警報装置８０がカーナビゲーションシステムの音声出力装置を含む場合、警報制御部７３は、その音声出力装置に、タイヤ１の変形状態が異常であることを示す音声データを出力させる。
【００５８】
［タイヤ状態検出方法］
次に、本実施形態に係るタイヤ状態検出方法について説明する。図８は、本実施形態に係るタイヤ状態検出方法の一例を示すフローチャートである。
【００５９】
タイヤ１が装着された車両１０が走行を開始する。タイヤ状態検出装置５０は、レーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離の検出を開始する。タイヤ状態検出装置５０は、レーザ装置６０の射出部６１からレーザ光を射出して、路面Ｒにレーザ光を照射する（ステップＳ１０）。本実施形態においては、少なくとも車両１０が走行している期間において、路面Ｒにレーザ光が規定の期間、照射される。
【００６０】
路面Ｒに照射されたレーザ光の少なくとも一部は、路面Ｒで反射して、レーザ装置６０の受光部６２に到達する。レーザ装置６０の受光部６２は、路面Ｒで反射したレーザ光を受光する（ステップＳ２０）。受光部６２は、射出部６１からレーザ光が射出されている期間において、路面Ｒで反射したレーザ光を受光し続ける。
【００６１】
受光部６２は、レーザ光の受光データを制御装置７０に出力する（ステップＳ３０）。受光部６２は、例えば０．００１［秒］以上１０［秒］以下の規定周期で受光データを制御装置７０に出力する。
【００６２】
制御装置７０のデータ処理部７１は、受光部６２の受光データに基づいて、タイヤ１の変形状態を検出する。データ処理部７１は、受光部６２の受光データに基づいて、タイヤ１の変形状態が異常か否かを判定する（ステップＳ４０）。
【００６３】
タイヤ１の変形状態は、タイヤ１の空気圧状態を含む。データ処理部７１は、受光部６２の受光データに基づいて、規定期間におけるレーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離の平均値を算出する。本実施形態において、データ処理部７１は、操舵角センサ１８の検出データに基づいて車両１０が直進状態であるか否かを判定し、直進状態であると判定された規定期間（例えば１００［秒］）において取得されたレーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離の平均値を算出する。データ処理部７１は、レーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離の平均値に基づいて、タイヤ１の空気圧状態が異常か否かを判定する。
【００６４】
ステップＳ４０において、タイヤ１の変形状態が正常であると判定された場合、すなわち、タイヤ１の空気圧状態が正規圧状態であると判定された場合（ステップＳ４０：Ｎｏ）、ステップＳ１０に戻り、タイヤ１の変形状態のモニタが継続される。
【００６５】
ステップＳ４０において、タイヤ１の変形状態が異常であると判定された場合、すなわち、タイヤ１の空気圧状態が低圧状態又はパンク状態であると判定された場合（ステップＳ４０：Ｙｅｓ）、警報制御部７３は、車両１０の運転室に設けられている警報装置８０を作動する（ステップＳ５０）。これにより、車両１０の走行中において、運転者は、タイヤ１の変形状態が異常であること、すなわち、タイヤ１が低圧状態又はパンク状態であることを早期に認識することができる。これにより、運転者は、例えば、車両１０の走行速度を低下させたり、車両１０の走行を停止したりするなど、適切な処置を講ずることができる。
【００６６】
図９及び図１０は、本実施形態に係る受光部６２から出力される受光データの一例を示す図である。受光部６２から出力される受光データは、運転室に設けられている表示装置に表示される。
【００６７】
図９は、車両１０の４つのタイヤ１である右前タイヤ１Ｆ、左前タイヤ１Ｆ、右後タイヤ１Ｒ、左後タイヤ１Ｒの全てが正規圧状態であるときの受光データの波形の一例を示す。図９に示すように、正規圧状態である場合、受光部６２の受光データはほぼ一定値に維持される。
【００６８】
図１０は、車両１０の４つのタイヤ１である右前タイヤ１Ｆ、左前タイヤ１Ｆ、及び右後タイヤ１Ｒが正規圧状態であり、左後タイヤ１Ｒがパンク状態なったときの受光データの波形の一例を示す。図１０に示すように、パンク状態になった場合、受光部６２の受光データは大きく変動する。
【００６９】
［作用及び効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、路面Ｒにレーザ光を照射するレーザ装置６０を有するタイヤ状態検出装置５０が車両１０に設けられる。これにより、タイヤ１の変形状態が光学的に検出される。タイヤ１の外部から路面Ｒにレーザ光が照射されるため、例えばタイヤ１に歪みゲージや圧力センサを設ける方式に比べて、タイヤ１の回転を阻害したり、タイヤ１の重量を増大させたりすることなく、タイヤ１の変形状態を円滑に検出することができる。また、本実施形態によれば、タイヤ状態検出装置５０は、タイヤ１に接触することなくタイヤ１の変形状態を検出することができる。したがって、タイヤ１が損傷したり、レーザ装置６０が損傷したりすることが抑制される。このように、本実施形態においては、タイヤ状態検出装置５０は、車両１０の走行中において、タイヤ１の走行を阻害することなく、タイヤ１の変形状態を円滑に検出することができる。
【００７０】
また、本実施形態においては、タイヤ状態検出装置５０は、レーザ光を使ってタイヤ１の変形状態を瞬時に検出することができる。したがって、タイヤ１の変形状態が異常になったとき、タイヤ１の変形状態が異常であることを運転者に早期に認識させることができる。
【００７１】
また、本実施形態においては、タイヤ１の変形状態は、タイヤ１の空気圧状態を含み、タイヤ状態検出装置５０は、レーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離を導出して、タイヤ１の空気圧状態が異常か否かを判定する。本実施形態によれば、タイヤ１の空気圧と、タイヤ１の変形状態と、レーザ装置６０と路面Ｒとの相対距離とが相関することに着目したことにより、レーザ装置６０の受光部６２の受光データに基づいて、タイヤ１の空気圧状態を精度良く推定することができる。
【００７２】
また、本実施形態によれば、レーザ装置６０は、路面Ｒとの相対距離を規定期間検出し、データ処理部７１は、規定期間における相対距離の平均値に基づいて、タイヤ１の空気圧状態が異常であるか否かを判定する。これにより、上述したように、路面の凹凸の大きさがタイヤ１の変形量に与える影響を小さくして、タイヤ１の空気圧状態が異常であるか否かを精度良く判定することができる。
【００７３】
また、タイヤ１がパンクして車両１０の重みにより完全につぶれてしまったとき、車両１０はホイール３０を介して路面Ｒに支持される。本実施形態によれば、レーザ装置６０の下端部は、ホイール３０のリム３１の下端部３２よりも上方に配置されている。そのため、タイヤ１が完全につぶれてしまっても、レーザ装置６０と路面Ｒとの接触が抑制される。したがって、レーザ装置６０の損傷が抑制される。
【００７４】
また、本実施形態によれば、データ処理部７１は、タイヤ１の向きを変更可能な操舵装置１６の操舵角を検出する操舵角センサ１８の検出データに基づいて車両１０が直進状態であるか否かを判定し、車両１０の直進状態であると判定された期間において取得された受光部６２の受光データに基づいて、タイヤ１の変形状態を検出する。上述したように、非直進状態におけるタイヤ１の変形量と、直進状態におけるタイヤ１の変形量とは異なる。直進状態におけるタイヤ１の変形状態が検出されることにより、タイヤ１の変形状態を検出するときの検出条件を同一にすることができる。したがって、タイヤ１の変形状態は精度良く検出される。
【００７５】
また、本実施形態によれば、タイヤ１の変形状態が異常であると判定されたとき、車両１０の運転室に設けられている警報装置８０を作動する警報制御部７３が設けられる。これにより、車両１０の走行中において、運転者は、タイヤ１の変形状態が異常であること、すなわち、タイヤ１が低圧状態又はパンク状態であることを早期に認識することができる。したがって、運転者は、例えば、車両１０の走行速度を低下させたり、車両１０の走行を停止したりするなど、適切な処置を講ずることができる。
【００７６】
＜第２実施形態＞
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【００７７】
図１１は、本実施形態に係るタイヤ状態検出装置５０Ｂの一例を示す模式図である。図１１に示すように、タイヤ状態検出装置５０Ｂは、複数のレーザ装置６０を有する。具体的には、タイヤ状態検出装置５０Ｂは、第１レーザ装置６０Ａと、第２レーザ装置６０Ｂとを有する。第１レーザ装置６０Ａと第２レーザ装置６０Ｂとは、車両１０の車幅方向において互いに離間した位置にそれぞれ設けられている。第１レーザ装置６０Ａは、車両１０の車幅方向一方側に設けられて、路面Ｒ上における第１領域９Ａにレーザ光を照射する第１射出部６１Ａと、路面Ｒ上の第１領域９Ａで反射したレーザ光を受光する第１受光部６２Ａと、を有する。第２レーザ装置６０Ｂは、車両１０の車幅方向他方側に設けられて、路面Ｒ上における第２領域９Ｂにレーザ光を射出する第２射出部６１Ｂと、第２領域９Ｂで反射したレーザ光を受光する第２受光部６２Ｂと、を有する。
【００７８】
データ処理部７１（図１１には不図示）は、第１受光部６２Ａの受光データ及び第２受光部６２Ｂの受光データを比較して、タイヤ１の変形状態が異常か否かを判定する。
【００７９】
図１１の（Ａ）は、車幅方向における両側のタイヤ１が正規圧であるときのタイヤ１の変形状態がタイヤ状態検出装置５０Ｂで検出されている状態を示す模式図である。図１１の（Ｂ）は、車幅方向における一方側のタイヤ１が低圧であるときのタイヤ１の変形状態がタイヤ状態検出装置５０Ｂで検出されている状態を示す模式図である。
【００８０】
図１１の（Ａ）に示すように、正規圧のタイヤ１が車両１０に装着された状態で走行したとき、第１領域９Ａと第１レーザ装置６０Ａとの相対距離と、第２領域９Ｂと第２レーザ装置６０Ｂとの相対距離との差分は小さい。一方、図１１の（Ｂ）に示すように、一方側のタイヤ１のみが低圧の状態で走行したとき、第１領域９Ａと第１レーザ装置６０Ａとの相対距離と、第２領域９Ｂと第２レーザ装置６０Ｂとの相対距離との差分は大きい。
【００８１】
第１領域９Ａ側のタイヤ１は、低圧状態又はパンク状態において、大きく変形し、第１領域９Ａとレーザ装置６０Ａとの相対距離は短くなる。一方、第２領域９Ｂ側のタイヤ１は、低圧状態又はパンク状態においても、ほぼ変形していない。低圧状態又はパンク状態のときの第２領域９Ｂとレーザ装置６０Ｂとの相対距離は、正規圧状態のときの第２領域９Ｂとレーザ装置６０Ｂとの相対距離と実質的に同一である。
【００８２】
本実施形態においては、空気圧が変化しても変形量が実質的に変化していない第２領域９Ｂと第２レーザ装置６０Ｂとの相対距離をリファレンスとして、第１領域９Ａと第１レーザ装置６０Ａとの相対距離との比較が行われる。これにより、タイヤ１の変形状態はより精度良く検出される。
【００８３】
＜第３実施形態＞
第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【００８４】
図１２は、本実施形態に係るタイヤ状態検出装置５０Ｃの一例を示す模式図である。図１２に示すように、タイヤ状態検出装置５０Ｃは、射出部６１及び受光部６２の少なくとも一方に付着した異物を除去する異物除去装置９０を備える。本実施形態において、異物除去装置９０は、射出部６１及び受光部６２の少なくとも一方に付着した異物を拭うワイパ装置を含む。なお、異物除去装置９０は、射出部６１及び受光部６２の少なくとも一方にガスを吹き付けて異物を除去するブロワ装置を含んでもよい。異物除去装置９０は、車両１０が走行する期間において、常時作動してもよいし、一定の時間間隔で作動してもよい。
【００８５】
例えば車両１０が路面を走行することにより、路面から巻き上げられた異物又はタイヤ１から発生した異物がレーザ装置６０の射出部６１及び受光部６２の少なくとも一方に付着する可能性がある。異物が射出部６１に付着すると、路面Ｒに照射されるレーザ光の強度が減衰してしまう。また、異物が受光部６２に付着すると、受光部６２に受光されるレーザ光の強度が減衰してしまう。レーザ光の強度が減衰すると、タイヤ１の変形状態の検出精度が低下する。本実施形態によれば、異物除去装置９０により、射出部６１及び受光部６２の少なくとも一方に付着した異物が除去されるので、タイヤ１の変形状態の検出精度の低下が抑制される。
【符号の説明】
【００８６】
１  タイヤ（空気入りタイヤ）
１Ｆ  前タイヤ
１Ｒ  後タイヤ
２  カーカス部
３  ベルト層
４  ベルトカバー
５  ビード部
６  トレッドゴム
７  トレッド部
８  サイドゴム
９  サイド部
９Ａ  第１領域
９Ｂ  第２領域
１０  車両
１２  走行装置
１２Ｆ  前輪
１２Ｒ  後輪
１４  車体
１６  操舵装置
１８  操舵角センサ
２０  ステアリングホイール
５０，５０Ｂ，５０Ｃ  タイヤ状態検出装置
６０  レーザ装置
６１  射出部
６２  受光部
６３  アンプ
６４  定電圧電源
６５  ＤＣ／ＡＣアダプタ
６６  バッテリ
７０  制御装置
７１  データ処理部
７２  記憶部
７３  警報制御部
８０  警報装置
９０  異物除去装置
ＡＸ  回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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