(57)【要約】【課題】過渡せん断力を迅速且つ正確に検出する。【解決手段】せん断力検出システム１０は、センサユニット２００及び通電装置３００を備える。センサユニット２００を構成するセンサ２１０は、センサ素子２１０Ａ及び２１０Ｂを備え、相互に対向し且つ一部が接触した形でタイヤに内蔵される。センサ２１０にせん断力Ｆが作用した場合、当該センサ素子間の接触面積が増加するが、各センサ素子を構成する材料は接触面積と電気抵抗値とが反比例する電気特性を備えており、せん断力Ｆの増加に伴い、センサ２１０の電気抵抗値たるセンサ抵抗値は低下する。一方、センサ抵抗値の変化は、センサユニット２００の出力電圧Ｖの変化として電圧計２２０により検出される。この際、センサ抵抗値の変化が大きい、総じて絶対値の小さい過渡せん断力に対しては、出力電圧Ｖは大きく変化する。即ち、センサ２１０の検出感度が向上する。【選択図】図９
2008107292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の検出面を有する第１の素子及び該第１の検出面と少なくとも一部が対向し且つ接触する第２の検出面を有する第２の素子を備え、所定の検出方向へのせん断力の増加に伴い前記第１及び第２の検出面相互間の接触面積が増加するように車両のタイヤに内蔵されると共に前記接触面積と電気抵抗値とが反比例する電気特性を備えた少なくとも一つのセンサと、
前記第１及び第２の素子を介して前記センサに通電することが可能な通電手段と
を具備することを特徴とするタイヤのせん断力検出装置。
【請求項２】
前記通電がなされた際に前記電気抵抗値に応じて変化する電圧を検出する検出手段を更に具備する
ことを特徴とする請求項１に記載のタイヤのせん断力検出装置。
【請求項３】
前記検出された電圧に基づいて前記せん断力の作用状態を特定する特定手段を更に具備する
ことを特徴とする請求項２に記載のタイヤのせん断力検出装置。
【請求項４】
前記検出方向は、前記車両の車幅方向に沿って設定される
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のタイヤのせん断力検出装置。
【請求項５】
前記第１の検出面は、長方形をなす第１の面部分と、該第１の面部分における長手方向の一端部に連接し、前記長手方向と交わる方向の長さが徐々に増加しつつ前記長手方向に伸長する第２の面部分とを含み、
前記第２の検出面は、初期状態において一部が前記一端部近傍を含む前記第１の面部分と接触し、且つ前記長手方向と交わる方向の長さが前記第１面部分における前記長手方向と交わる方向の長さよりも長い第３の面部分を備え、
前記第１及び第２の素子は、前記長手方向へのせん断力に応じて前記長手方向に相対移動する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のタイヤのせん断力検出装置。
【請求項６】
複数の前記センサを備え、
該複数のセンサの各々は、前記検出方向が前記長手方向に沿って相互に逆の方向となるように前記長手方向において相互に対向する
ことを特徴とする請求項５に記載のタイヤのせん断力検出装置。
【請求項７】
前記第１の素子は、少なくとも前記第１の検出面において粒状に成形された前記電気特性を有する材料が中央部から長手方向の両端部にかけて前記材料の粒径が小さくなるように相互に密接して配列してなる略方体状の部位を含み、
前記第２の検出面は、初期状態において一部が前記中央部と接触し、
前記第１及び第２の素子は、前記長手方向へのせん断力に応じて前記長手方向に相対移動する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のタイヤのせん断力検出装置。
【請求項８】
前記センサは、前記タイヤの周方向に複数設置される
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のタイヤのせん断力検出装置。
【請求項９】
前記センサは、前記タイヤの周方向に所定の間隔を隔てて複数設置される
ことを特徴とする請求項８に記載のタイヤのせん断力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両においてタイヤに作用するせん断力を検出するタイヤのせん断力検出装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、タイヤトレッドの変形量を検出するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されたトレッド変形測定手段を備えたタイヤおよびタイヤトレッドの変形検出方法（以下、「従来の技術」と称する）によれば、タイヤトレッドの幅方向に間隔を空けて埋設された陽極電極及び負極電極に電圧負荷を与え、係る電極間のタイヤトレッドゴムの電気抵抗を測定することにより、タイヤトレッドの変形量を検出することが可能であるとされている。
【０００３】
尚、加圧に応じて抵抗値を連続的に可変制御する感圧導電ゴムを、分布接触センサに用いることにより、最小５グラムからの検出を可能とする技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、せん断応力を検出する触覚センサにおいて、垂直応力２つを感圧素子にて検出し、その応力の差をとることにより、せん断応力を検出する技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−０５４２２８号公報
【特許文献２】特開昭６２−８０５２８号公報
【特許文献３】特開２００５−００３６４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
タイヤの挙動は車両の挙動に直結する要素であり、車両の挙動をより安全に制御するためには、せん断力が作用し始めた時点近傍或いはせん断力が変化し始めた時点近傍、即ち言わば過渡的な期間における微小なせん断力（以下、このようなせん断力を包括する概念として適宜「過渡せん断力」なる言葉を使用する）の検出精度が重要となる。このような過渡せん断力を精度良く検出するためには、微小な過渡せん断力に対する検出感度を高める必要が生じるが、上述した従来の技術では、タイヤに作用するせん断力とリニアな関係を有する電極間の抵抗値に基づいてせん断力が検出されるため、過渡せん断力の検出感度は、作用或いは変化し始めてより相応の時間経過を経た時点における比較的大きなせん断力の検出感度と同等であり、過渡せん断力の絶対値が小さいことに鑑みれば、その検出精度は相対的にみて低下し易い。即ち、従来の技術には、車両の挙動制御に際し重要となる過渡せん断力を迅速且つ正確に検出することが困難であるという技術的な問題点がある。
【０００７】
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、タイヤに作用する過渡せん断力を迅速且つ正確に検出することが可能なタイヤのせん断力検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するため、本発明に係るタイヤのせん断力検出装置は、第１の検出面を有する第１の素子及び該第１の検出面と少なくとも一部が対向し且つ接触する第２の検出面を有する第２の素子を備え、所定の検出方向へのせん断力の増加に伴い前記第１及び第２の検出面相互間の接触面積が増加するように車両のタイヤに内蔵されると共に前記接触面積と電気抵抗値とが反比例する電気特性を備えた少なくとも一つのセンサと、前記第１及び第２の素子を介して前記センサに通電することが可能な通電手段とを具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るタイヤのせん断力検出装置は、相互に対向し且つ一部が接触する第１及び第２検出面を夫々有する第１及び第２の素子を備えたセンサを少なくとも一つ備える。このセンサを構成する個々の素子は、例えばランタン−ストロンチウム亜マンガン等の多結晶体で構成され、検出面相互間の接触面積と電気抵抗値とが反比例する電気的特性を有しており、所定の検出方向へのせん断力の増加に伴い、当該接触面積が増加するように車両のタイヤに内蔵される。即ち、本発明に係るセンサにおいては、せん断力の増加に伴い電気抵抗値が低下する。
【００１０】
この際、係る反比例関係が担保される限りにおいて、センサを構成する各素子における検出面の形状或いは各素子の三次元的な形状は何ら限定されない。尚、センサを構成する各素子は、相互に同種の電気的特性を有する複数の素子から構成されていてもよい。
【００１１】
尚、せん断力の性質に鑑みれば、せん断力の作用方向は第１及び第２の素子について相互に逆の方向である。従って、本発明に係る「所定の検出方向」とは、第１及び第２の素子の各々について相互に逆向きの方向を表す。但し、検出方向は、一のセンサについて必ずしも一方向に限定されない。
【００１２】
一方、本発明に係るタイヤのせん断力検出装置は、例えば電源装置、電圧供給用の配線部材及び各種電気的素子等を適宜含み得る通電手段を備える。通電手段を介してセンサに通電がなされると、センサには、その電気抵抗値に応じた電圧が生じる。
【００１３】
尚、通電手段とは、第１の素子及び第２の素子を介してセンサに通電可能な手段を包括する概念であり、例えば、比較的簡素な構成の一として、例えば第１の素子及び第２の素子を夫々所定の電源装置と電気的に接続するための電極、端子又は配線部材のみであってもよい。即ち、本発明に係るタイヤのせん断力検出装置は、それ自体に電源を内包せずともよい趣旨、即ち自発的に駆動可能であるか否かは問われない趣旨である。
【００１４】
ここで特に、タイヤのスリップ、ロック、車両のロール、ステアリング振動、或いはヨー振動等といった、車両の挙動を悪化せしめ得る要素をより早期に且つ正確に収束させるには、せん断力が全く作用していない状態或いは初期値又は定常値とみなし得る一定又は不定の比較的小さなせん断力が作用している状態から上述した車両の挙動を悪化せしめ得る外乱要因によるせん断力が作用し始めた時点近傍に作用する、上述した過渡せん断力の検出精度が重要となる。
【００１５】
ここで、本発明に係るタイヤのせん断力検出装置によれば、センサの電気抵抗値は検出面相互間の接触面積、即ちせん断力の大きさに反比例するから、過渡せん断力の作用期間において、センサに生じる電圧の変化の度合いは、車両の挙動悪化を顕在化させ得る比較的大きなせん断力が作用している期間における当該変化の度合いと比較して、相対的に大きくなる。従って、本発明に係るタイヤのせん断力検出装置によれば、過渡せん断力に対する検出感度が相対的に高められることになり、過渡せん断力を、迅速に且つ正確に検出することが可能となるのである。
【００１６】
本発明に係るタイヤのせん断力検出装置の一の態様では、前記通電がなされた際に前記電気抵抗値に応じて変化する電圧を検出する検出手段を更に具備する。
【００１７】
この態様によれば、例えば電圧計や電圧検出用のセンサ等を適宜含み得る検出手段により、センサに生じる電圧を含む、センサの電気抵抗値に応じて変化する電圧が検出される。従って、この態様によれば、せん断力の変化を電圧の変化として代替的に取得することが可能となり、車両の挙動をより綿密に制御することが可能となる。
【００１８】
尚、「電気抵抗値に応じて変化する電圧」とは、センサに生じる電圧の変化に応じて変化する電圧を包括する概念であり、必ずしもセンサに生じる電圧そのものでなくてもよい。従って、検出手段により検出される電圧は、検出手段の物理的、機械的又は電気的な構成に応じて、当該電気抵抗値の減少に応じて減少する特性を有していてもよいし、反対に増加する特性を有していてもよい。
【００１９】
尚、この態様では、前記検出された電圧に基づいて前記せん断力の作用状態を特定する特定手段を更に具備してもよい。
【００２０】
この場合、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成され得る特定手段により、検出手段によって検出された電圧に基づいてタイヤにおけるせん断力の作用状態が特定される。ここで、「せん断力の作用状態」とは、せん断力が作用しているか否かといった二値的な状態を含み、タイヤに作用しているせん断力の値やその作用方向或いはタイヤ表面又はタイヤ内部におけるせん断力の分布等、何らかの指標値により規定される定量的又は具体的な状態、或いは作用しているせん断力が大きいのか小さいのかといった定性的に規定される状態等、少なくともタイヤに作用するせん断力と幾らかなりとも対応関係を有する状態を含んでなる広い概念である。
【００２１】
この際、特定手段は、例えば、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて実践上不利益が生じない程度の信頼性を担保し得るものとして得られた演算式やアルゴリズム等に、検出された電圧の値、センサの物理形状や通電状態を規定する各種指標値、及び各種物理定数等を適宜代入すること等によって実行される各種数値演算や論理演算の結果として、例えば所定方向に作用するせん断力の値として当該作用状態を特定する。或いは特定手段は、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて与えられた、当該電圧とせん断力との対応関係に従って、例えば、然るべき記憶手段に記憶されるマップ等から適切な数値を選択すること等により、例えば所定方向に作用するせん断力の値として当該作用状態を特定する。また、このように予め当該電圧とせん断力との対応関係が既知である場合には、当該作用状態の特定態様の一として、実践上何らかの挙動制御を要する程度のせん断力が作用しているか否かの判断が、或いは挙動制御に係る制御量をどの程度に設定すべきであるかの判断が、せん断力の値自体を取得することなくなされてもよい。
【００２２】
尚、第１及び第２の素子の物理形状或いは位置関係又は配置態様等により、検出方向が一方向に限定される場合には、せん断力の作用方向は当該電圧の変化により一意に決定され得る。また、一のセンサに対しせん断力の検出方向が複数設定される場合であっても、例えばその時点における車両の動作状態、例えば、車輪速、前後加速度、横加速度、ヨーレート、操舵角、操舵トルク、タイヤの接地荷重、ロール角又はロール速度等に基づいて総合的にせん断力の作用方向を推定することが可能である。
【００２３】
このような特定手段が備わることにより、本発明に係るセンサにより迅速且つ正確に検出され得る過渡せん断力に応じて、例えばＡＢＳ（Antilock Braking System）、ＶＳＣ（Vehicle Stability Control）、ＴＲＣ（TRaction Control）或いはスタビライザ等といった、車両の挙動を安定化せしめ得る各種システムを効率的且つ効果的に作動せしめることが可能となり、車両の挙動安定化に係る高い利益を享受することが可能となる。
【００２４】
本発明に係るタイヤのせん断力検出装置の一の態様では、前記検出方向は、前記車両の車幅方向に沿って設定される。
【００２５】
検出方向が車幅方向に沿って設定される場合、第１又は第２の素子において車幅方向右側に、又は車幅方向左側に、或いはその双方に生じるせん断力の作用状態を迅速且つ正確に特定することが可能となるため、タイヤのスリップ、ロック、車両のロール、ステアリング振動、或いはヨー振動等といった車両の挙動を悪化せしめる事態の発生をより迅速に且つ正確に検出することが可能となる。
【００２６】
本発明に係るタイヤのせん断力検出装置の他の態様では、前記第１の検出面は、長方形をなす第１の面部分と、該第１の面部分における長手方向の一端部に連接し、前記長手方向と交わる方向の長さが徐々に増加しつつ前記長手方向に伸長する第２の面部分とを含み、前記第２の検出面は、初期状態において一部が前記一端部近傍を含む前記第１の面部分と接触し、且つ前記長手方向と交わる方向の長さが前記第１面部分における前記長手方向と交わる方向の長さよりも長い第３の面部分を備え、前記第１及び第２の素子は、前記長手方向へのせん断力に応じて前記長手方向に相対移動する。
【００２７】
この態様によれば、第１の検出面は第１の面部分及び第２の面部分を含み（即ち、第１の検出面が第１及び第２の面部分のみによって規定されずともよい）、第２の検出面は第３の面部分を含む（即ち、第２の検出面は第３の面部分のみにより規定されずともよい）。第１の面部分は長方形をなし、第２の面部分は、第１の面部分における長手方向の一端部に連接し、当該長手方向と交わる方向の長さが徐々に増加しつつ当該長手方向に伸長する、例えば台形状或いは扇状をなす。一方、第３の面部分は、当該長手方向と交わる方向の長さが第１の面部分における当該長手方向と交わる方向の長さよりも長く成形された例えば長方形状をなす。
【００２８】
ここで、第３の面部分は、初期状態、例えばせん断力が全く作用していない状態或いは初期値又は定常値とみなし得る一定又は不定の比較的小さなせん断力が作用している状態において、一部が上述した一端部近傍、好適には当該一端部を含む第１の面部分と接触している。このような構成を有する第１及び第２の素子は、当該長手方向へのせん断力に応じて、当該長手方向に相対移動、即ち、第１の素子のみが、第２の素子のみが、或いは第１及び第２の素子双方が相互に逆方向に、移動する。
【００２９】
従って、第１の素子について当該長手方向に沿って第２の面部分から第１の面部分に向かう方向にせん断力が作用した場合、即ち、相対的に第２の素子について当該長手方向に沿って第１の面部分から第２の面部分に向かう方向にせん断力が作用した場合、第２の検出面における前述した第３の面部分は、初期状態における接触位置から上述した第１の面部分の一端部を越え、第２の面部分の一部と接触し始める。ここで、第２の面部分は、当該一端部から徐々に広がった形状を有しているから、また第３の面部分は、第１の面部分の長手方向と交わる方向の長さ（好適には、第３の面部分における長手方向の長さ）が第１の面部分における長手方向と交わる方向の長さと較べて長いから、接触面積は、せん断力の増加に伴って徐々に増加することとなる。即ち、本発明に係る上述した効果を好適に得ることが可能となる。一方で、係る方向と逆方向へ作用するせん断力に対しては、第３の面部分は常に第１の面部分と接触した状態を保ちつつ、第１の面部分の長手方向に沿って相対移動するから、接触面積は変化しない。
【００３０】
即ち、この場合、検出方向は、第１の素子について、第１の面部分の長手方向に沿って第２の面部分から第１の面部分に向かう方向であり、また第２の素子について、係る長手方向に沿って第１の面部分から第２の面部分に向かう方向となる。即ち、検出方向が一意に規定される。従って、この態様によれば、せん断力の作用方向を特定する必要が生じず実践上有益である。
【００３１】
尚、この態様では、複数の前記センサを備え、該複数のセンサの各々は、前記検出方向が前記長手方向に沿って相互に逆の方向となるように前記長手方向において相互に対向してもよい。
【００３２】
この態様では、上述したように検出方向が一意に規定される。然るに、一般的にみれば、タイヤに作用するせん断力の方向には、例えばそれが車幅方向であれば顕著に指向性はないから、場合によっては、せん断力の検出が不十分となりかねない。そのような場合に備え、複数のセンサを、夫々検出方向が前述した第１の面部分に沿って相互に逆の方向となるように、当該長手方向において相互に対向させることにより、せん断力を双方向に検出することが可能となる。特に、第２の面部分に対応する部位同士が対向するように双方を配置する場合、各々のセンサにおけるせん断力の検出部位を、実質的に同一とみなし得る程度に近接させることが可能であり、例えば、せん断力の分布等を解析するに際して誤差の発生が抑制され実践上極めて有益である。
【００３３】
本発明に係るタイヤのせん断力検出装置の他の態様では、前記第１の素子は、少なくとも前記第１の検出面において粒状に成形された前記電気特性を有する材料が中央部から長手方向の両端部にかけて前記材料の粒径が小さくなるように相互に密接して配列してなる略方体状の部位を含み、前記第２の検出面は、初期状態において一部が前記中央部と接触し、前記第１及び第２の素子は、前記長手方向へのせん断力に応じて前記長手方向に相対移動する。
【００３４】
この態様によれば、第１の素子が、少なくとも第１の検出面において中央部から長手方向の両端部にかけて徐々に粒径が小さくなるように相互に密接して配列してなる粒状の材料の集合体として略方体状に成形される。一方で、第２の検出面は、初期状態において一部が当該中央部と接触し、当該長手方向のせん断力に応じて当該長手方向に相対移動可能に構成される。
【００３５】
従って、当該長手方向にせん断力が作用した場合、第１の検出面と第２の検出面との接触面積は、第１の検出面に露出した粒状材料の粒径が小さくなることに伴い増加する（即ち、この態様における第１の検出面とは、第１の素子において第２の素子と対面する仮想的な平面に重なる、微視的にみて離散した複数の部位を指す）。即ち、この態様によれば、第１及び第２の素子において当該長手方向のいずれにせん断力が作用しても、せん断力の増加に応じて接触面積が増加するため、一のセンサで双方向のせん断力を検出することが可能となる。また、接触面積を変化が、粒子径により付与されることに鑑みれば、第１及び第２の素子の物理形状を、例えば方体或いは柱体等比較的簡素な形状とすることが可能であり、少なくともセンサの設置性に関し、この態様は明らかに有利である。
【００３６】
本発明に係るタイヤのせん断力検出装置の他の態様では、前記センサは、前記タイヤの周方向に複数設置される。
【００３７】
過渡せん断力の検出要求は、基本的にタイヤが回転駆動される車両の走行時に顕著に発生し易い。一方、せん断力は、タイヤの接地部位において顕著に発生する。従って、センサの配置態様によっては、タイヤに生じるせん断力を検出し得ない事態が発生しかねない。この態様によれば、タイヤの周方向、即ち、タイヤの回転方向にセンサが複数設置される。従って、車両の走行時におけるせん断力の検出機会が増加し、例えば、常時いずれかのセンサによってせん断力を検出することが可能となり得る。
【００３８】
尚、この態様では、前記センサは、前記タイヤの周方向に所定の間隔を隔てて複数設置されてもよい。
【００３９】
この場合、タイヤの周方向に所定の間隔を隔ててセンサが設置されるから、タイヤが回転駆動されている状態においても、せん断力の検出精度に偏りが生じることがなく、過渡せん断力の作用状態をより正確に特定することが可能となる。また、センサが所定間隔で配列せしめられることに鑑みれば、例えば上述した特定手段が備わる場合には、作用状態の一として、せん断力の分布を高精度に特定することも可能となる。尚、センサを配列させる間隔（即ち、所定の間隔）は、予め実験的に、経験的に、理論的に或いはシミュレーション等に基づいて、タイヤのどの部位が接地していても少なくとも一のセンサにより好適にせん断力の検出を行えるように決定されていてもよい。
【００４０】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な各種実施形態について説明する。
【００４２】
＜第１実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、せん断力検出システム１０の構成について説明する。ここに、図１は、せん断力検出システム１０の構成を概念的に表してなる摸式図である。
【００４３】
図１において、せん断力検出システム１０は、車両１に搭載されるシステムであり、車両１に備わる左前タイヤＦＬ、右前タイヤＦＲ、左後タイヤＲＬ及び右後タイヤＲＲの夫々（即ち、本発明に係る「タイヤ」の一例）に作用するせん断力を検出することが可能な、本発明に係る「タイヤのせん断力検出装置」の一例である。
【００４４】
図１において、せん断力検出システム１０は、ＥＣＵ１００、センサユニット２００及び通電装置３００を備える。
【００４５】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、本発明に係る「特定手段」の一例として機能するように構成された電子制御ユニットである。
【００４６】
センサユニット２００は、個々のタイヤに夫々複数設置され（図１には図面の煩雑化を防ぐ目的から一のセンサユニットのみが示される）、センサユニット毎に、設置箇所に作用するせん断力に応じて変化する、後述する出力電圧Ｖを表すセンサ信号を出力することが可能に構成されている。このセンサ信号はタイヤ毎に集約され、左前タイヤＦＬ、右前タイヤＦＲ、左後タイヤＲＬ及び右後タイヤＲＲの各々に対応する図示センサ信号ＳＦＬ、ＳＦＲ、ＳＲＬ及びＳＲＲとしてＥＣＵ１００に入力される構成となっている。従って、ＥＣＵ１００は、車両１に備わる全てのセンサユニット２００について、そのセンサ信号を把握することが可能に構成される。尚、センサユニット２００の詳細については図２及び図３を参照する形で後述する。
【００４７】
通電装置３００は、電源ユニット３１０及び供給ライン３２０を備え、センサユニット２００に対し通電を行うことが可能に構成された、本発明に係る「通電手段」の一例である。
【００４８】
電源ユニット３１０は、センサユニット２００に負荷電圧を加えるための電源装置である。電源ユニット３１０は、車両１に備わる不図示の車載用バッテリと電気的に接続されてなる２次電源装置であり、当該車載用バッテリから供給される、例えば１２Ｖ程度の直流１次電圧をセンサユニット２００に印加すべき数ボルト程度の直流２次電圧に降圧し、後述する入力電圧Ｅとしてセンサユニット２００に供給することが可能に構成されている。尚、係る構成は一例であり、例えば電源ユニット３１０は、当該車載用バッテリそのものであってもよい。
【００４９】
供給ライン３２０は、電源ユニット３１０とセンサユニット２００とを電気的に接続する電気配線部材である。電源ユニット３１０から供給される入力電圧Ｅは、この供給ライン３２０を介して各センサユニット２００に供給される構成となっている。
【００５０】
次に、図２を参照し、個々のタイヤにおけるセンサユニット２００の配置態様について説明する。ここに、図２は、図１におけるＡ−Ａ’線視断面を模式的に表してなる模式断面図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。尚、図２には、車両１における左前タイヤＦＬの下部（相対的にみて路面側）の図示車幅方向に沿った断面が示される。尚、本実施形態において、個々のタイヤにおける、センサユニット２００の物理的、機械的及び電気的な構成並びに各センサユニット相互間の三次元的な配置態様は相互に等しく、ここでは左前タイヤＦＬについてのみ説明することとする。
【００５１】
センサユニット２００は、センサ２１０及び電圧計２２０を含んでなるせん断力の検出ユニットである。
【００５２】
センサ２１０は、ランタン−ストロンチウム亜マンガン多結晶体で構成され、左前タイヤＦＬにおいて図示車幅方向に所定の間隔で４個配列した状態で内蔵されてなる、本発明に係る「センサ」の一例である。
【００５３】
電圧計２２０は、本発明に係る「検出手段」の一例たる電圧測定用の計測機器であり、左前タイヤＦＬの内周部分（即ち、図２における左前タイヤＦＬの上部）に装着された左前タイヤ用ホイール２ＦＬに設置されている。電圧計２２０は、個々のセンサ２１０に対応付けられる形で複数備わっている。
【００５４】
次に、図３を参照し、センサユニット２００の詳細な構成について説明する。ここに、図３は、センサユニット２００の構成を表す模式図である。尚、同図において、図１及び図２と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００５５】
図３において、センサユニット２００における一のセンサ２１０は、センサ素子２１０Ａ及びセンサ素子２１０Ｂから構成される。センサ素子２１０Ａ及び２１０Ｂは、車幅方向に直交する方向に対向し且つ物理的に接触してなる、本発明に係る「第１の素子」及び「第２の素子」の一例である。即ち、センサ素子２１０Ａにおいてセンサ素子２１０Ｂと対向する面は、本発明に係る「第１の検出面」の一例であり、センサ素子２１０Ｂにおいてセンサ素子２１０Ａと対向する面は、本発明に係る「第２の検出面」の一例である。
【００５６】
供給ライン３２０は、センサ素子２１０Ａ及び２１０Ｂと電気的に接続されており、センサ２１０には、センサ素子２１０Ａ及び２１０Ｂを介し負荷電圧として前述した入力電圧Ｅが供給される構成となっている。また、電圧計２２０は、センサ２１０に負荷される入力電圧Ｅに対しセンサ２１０に生じる電圧（以下、適宜「センサ電圧」と称する）分だけ低下する出力電圧Ｖを検出することが可能に構成されている。
【００５７】
図４は、図３において矢線Ｂ方向へ見たセンサ２１０の構成を概念的に表してなる模式図である。尚、図４において図３と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００５８】
図４において、センサ素子２１０Ａは、センサ素子２１０Ｂと対向する面が、車幅方向に伸長する長方形状の第１面部分２１０Ａａ（本発明に係る「第１の面部分」の一例）、及び第１面部分２１０Ａａの車幅方向一端部に連接し、同じく車幅方向に伸長しつつ、車幅方向と直交する方向（タイヤの回転状態に応じて、車両１の前後方向や上下方向等適宜変化する）への長さ（以下、適宜「幅」と称する）が徐々に増加した概略台形状をなす第２面部分２１０Ａｂ（本発明に係る「第２の面部分」の一例）により構成されている。即ち、本実施形態では、車幅方向が、本発明に係る「第１の面部分における長手方向」と一致するように、各素子の配置態様が決定されている。
【００５９】
一方、図４において、センサ素子２１０Ｂは、車幅方向と直交する方向に長辺が伸長する長方形状をなし、センサ素子２１０Ａと対向する面（図示される面に対向する反対側の面であり、図４では隠れている）の中央付近の一部において、上述した第１面部分２１０Ａａと接触している。即ち、本実施形態では、センサ素子２１０Ａと対向する面（第２の検出面）の全てが、本発明に係る「第３の面部分」となっている。
【００６０】
＜実施形態の動作＞
以下、適宜図面を参照して、本実施形態の動作について説明する。
【００６１】
始めに、図５を参照し、せん断力検出システム１０におけるせん断力検出の基本原理について、センサ２１０よりも簡素な物理形状を有するセンサ２１０’を備えたセンサユニット２００’を例に説明する。ここに、図５は、センサユニット２００’の模式図である。尚、同図において、図３と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００６２】
図５において、センサ２１０’は、センサ素子２１０Ａの代わりにセンサ素子２１０Ａ’を、またセンサ素子２１０Ｂの代わりにセンサ素子２１０Ｂ’を備える点においてセンサ２１０と相違する。センサ素子２１０Ａ’及び２１０Ｂ’は、相互に同一の物理形状を有し、平板状をなしている。即ち、個々のセンサ素子におけるタイヤの径方向（図５における上下方向）の長さ（以下、適宜「厚み」と称する）はｔであり、前述した幅がＬｗとなっている。
【００６３】
一方、センサ２１０’において各センサ素子同士の接触部分における図示車幅方向の長さ（以下、適宜「接触長」と称する）はＸである。センサ２１０’においては、センサ素子２１０Ａ’及びセンサ素子２１０Ｂ’相互間の接触面積Ｓは、せん断力Ｆが車幅方向に沿った方向（図示太矢線参照）に作用するのに伴い変化する。即ち、接触面積Ｓは、せん断力Ｆに応じた接触長Ｘの変化により変化する。
【００６４】
ここで、図６を参照し、当該接触面積Ｓと、センサ２１０’の電気抵抗値（即ち、センサ２１０の電気抵抗値であり、以下適宜「センサ抵抗値」と称する）Ｒとの関係について説明する。ここに、図６は、センサ抵抗値Ｒと接触面積Ｓとの関係を概念的に表してなる模式図である。
【００６５】
図６において、縦軸及び横軸に夫々センサ抵抗値Ｒ及び接触面積Ｓが表される。各センサ素子を構成するランタン−ストロンチウム亜マンガン多結晶体は、接触面積Ｓと電気抵抗値とが反比例する電気特性を有しており、センサ抵抗値Ｒは、図示する通り接触面積Ｓの増加に伴って減少する。
【００６６】
図５に戻り、センサユニット２００’において、せん断力Ｆが図示の方向に作用した場合、接触面積Ｓは増加する。この際、電圧計２２０により検出される出力電圧Ｖと、せん断力Ｆとの関係は、下記（１）〜（７）式に従って導かれる下記（８）式により算出することができる。
【００６７】
始めに、電圧計２２０により検出される出力電圧Ｖは、入力電圧Ｅ（Ｖ）、センサ抵抗値Ｒ（Ω）、及びセンサ２１０’に生じる電流Ｉ（Ａ）を用いて（１）式によって表される。
【００６８】
Ｖ＝Ｅ−Ｒ×Ｉ・・・（１）
ここで、センサ抵抗値Ｒは、センサ２１０’の抵抗率ρ（Ω・ｍ）、個々のセンサ素子の厚みｔ（ｍ）及び接触面積Ｓ（ｍ２）を用いて（２）式によって表される。
【００６９】
Ｒ＝ρ×２ｔ／Ｓ・・・（２）
ここで、抵抗率ρは、伝導率γ（Ω−１・ｍ−１）と（３）式の関係を有する。
【００７０】
ρ＝１／γ・・・（３）
ここで、伝導率γは、絶対温度Ｔ０（Ｋ）における伝導率γ０、固有伝導の活性エネルギΔＷ（Ｊ）、及びソルツソン定数ｋ（Ｊ／Ｋ）を用いて（４）式によって表される。
【００７１】
γ＝γ０ｅｘｐ（−ΔＷ／２ｋＴ）・・・（４）
一方、接触面積Ｓは、接触長Ｘ（ｍ）及び幅Ｌｗ（ｍ）を用いて（５）式によって表される。
【００７２】
Ｓ＝Ｘ×Ｌｗ・・・（５）
また、せん断力Ｆ（Ｎ）は、タイヤのせん断バネ定数Ｋｓ（Ｎ／ｍ）及び接触長Ｘを用いて（６）式によって表される。尚、（６）式を変形することにより、接触長Ｘが（７）式によって表される。
【００７３】
Ｆ＝Ｋｓ×Ｘ・・・（６）
Ｘ＝Ｆ／Ｋｓ・・・（７）
ここで、（１）式に、（２）式、（５）式及び（７）式を代入することにより、出力電圧Ｖが（８）式の如く導かれる。
【００７４】
Ｖ＝Ｅ−Ｒ×Ｉ＝Ｅ−ρ×２ｔ／Ｓ×Ｉ
＝Ｅ−ρ×２ｔ×Ｉ／（Ｘ×Ｌｗ）＝Ｅ−｛ρ×２ｔ×Ｉ／Ｌｗ｝／Ｘ
＝Ｅ−｛ρ×２ｔ×Ｉ／Ｌｗ｝×Ｋｓ／Ｆ＝Ｅ−｛ρ×２ｔ×Ｉ×Ｋｓ／Ｌｗ｝／Ｆ
＝Ｅ−Ｃ／Ｆ・・・（８）  （但し、Ｃ＝ρ×２ｔ×Ｉ×Ｋｓ／Ｌｗ）
（８）式から明らかなように、出力電圧Ｖは、せん断力Ｆの増加に伴って上昇する。ここで、図７を参照し、出力電圧Ｖの特性について説明する。ここに、図７は、出力電圧Ｖとせん断力Ｆとの関係を概念的に表してなる模式図である。
【００７５】
図７において、縦軸及び横軸に、夫々出力電圧Ｖ及びせん断力Ｆが表される。出力電圧Ｖは、せん断力Ｆが比較的小さい領域において傾きが大きく、且つせん断力Ｆが比較的大きい領域において傾きが緩やかであり、せん断力Ｆの増加に伴い、入力電圧Ｅに漸近する。
【００７６】
一方、本実施形態におけるセンサ２１０は、各センサ素子の形状においてセンサ２１０’と相違している。従って、せん断力Ｆが作用した際の接触面積の変化態様が、センサ２１０’と相違する。ここで、図８を参照し、センサ２１０における接触面積の変化態様について説明する。ここに、図８は、図４と同方向から見たセンサ２１０の平面図である。従って、同図において、図４と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００７７】
図８において、センサ素子２１０Ａにおける第１面部分２１０Ａａの幅はＬ０である。また、第２面部分２１０Ａｂについては、車幅方向に沿った長さがＬｓ２であり、また車幅方向における、第１面部分２１０Ａａと連接しない側の端部の幅はＬｗ２となっている。一方、センサ素子２１０Ｂにおける車幅方向に沿った長さはＬｓ１となっており、センサ素子２１０Ｂは、図示太破線で示される初期位置（この状態を初期状態とする）から、図示せん断力Ｆの作用を受けて第１面部分２１０Ａａから第２面部分２１０Ａｂの方向へセンサ素子２１０Ａに対し相対移動する。図８では、図示実線で示される位置までセンサ素子２１０Ｂが移動した様子が表されている。
【００７８】
ここで、センサ素子２１０Ａとセンサ素子２１０Ｂとの接触面積をＳｘとすると、上記（８）式により、センサユニット２００における出力電圧Ｖは下記（９）式によって与えられる。
【００７９】
Ｖ＝Ｅ−Ｒ×Ｉ＝Ｅ−ρ×２ｔ／Ｓｘ×Ｉ・・・（９）
図８に示すように、センサ素子２１０Ａとセンサ素子２１０Ｂとの接触面積Ｓｘは、初期状態においてＳ０であり、せん断力Ｆが図示方向に作用するのに伴い増加する。但し、センサ２１０’の場合と異なり、接触面積Ｓｘは図示辺ＡＢ、辺ＢＤ、辺ＤＣ及び辺ＣＡによって囲まれる略台形状をなすため、接触面積Ｓｘの算出式は上記（５）式と異なったものとなる。即ち、接触面積Ｓｘは、下記（１０）式によって表される。
【００８０】
Ｓｘ＝Ｌｓ１／２×（辺ＡＢ＋辺ＤＣ）
＝Ｌｓ１／２×｛Ｌｗ２×（Ｘ−Ｌｓ１）／Ｌｓ２＋Ｌｗ２×Ｘ／Ｌｓ２｝
＝Ｌｓ１／２×Ｌｗ２／Ｌｓ２×（２Ｘ−Ｌｓ１）・・・（１０）
また、接触長Ｘは上記（７）式によって記述されるから、結局センサ２１０における接触面積Ｓｘは下記（１１）式により与えられる。
【００８１】
Ｓｘ＝Ｌｓ１／２×Ｌｗ２／Ｌｓ２×（２×Ｆ／Ｋｓ−Ｌｓ１）・・・（１１）
このように、本実施形態に係るセンサユニット２００では、出力電圧Ｖが接触面積Ｓｘの増加に伴って増加し、接触面積Ｓｘは図示する方向へのせん断力Ｆと比例する。この際、ＥＣＵ１００は、一定の周期でタイヤ毎のセンサ信号を取得し、各センサユニットにおける出力電圧Ｖの値を把握する。
【００８２】
ここで、図９及び図１０を参照し、本実施形態の効果について説明する。ここに、図９は、上記（９）式及び（１１）式により導かれる出力電圧Ｖとせん断力Ｆとの関係を概念的に表してなる模式図である。また、図１０は、本発明の比較例に係る出力電圧Ｖとせん断力Ｆとの関係を概念的に表してなる模式図である。尚、同図において、図７と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００８３】
図９において、出力電圧Ｖは、図７に既に示した如く、せん断力Ｆに対し非線形な関係で上昇する。出力電圧Ｖの特性は、図示座標点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４を通る曲線として表される。即ち、せん断力Ｆ１、Ｆ２（Ｆ２＞Ｆ１）、Ｆ３（Ｆ３＞Ｆ２）及びＦ４（Ｆ４＞Ｆ３）に対し、夫々出力電圧がＶ１、Ｖ２（Ｖ２＞Ｖ１）、Ｖ３（Ｖ３＞Ｖ２）及びＶ４（Ｖ４＞Ｖ３）となる。
【００８４】
ここで、座標点Ｐ１からＰ２への変化における出力電圧Vの変位量は、Ｖ２−Ｖ１であり、出力電圧Ｖの傾きは、（Ｖ２−Ｖ１）／ΔＦとなる。一方で、座標点Ｐ３からＰ４への変化における出力電圧Vの変位量は、Ｖ４−Ｖ３であり、これは図示するとおり明らかにＶ２−Ｖ１よりも小さい。一方で、せん断力の変位量は、Ｆ４−Ｆ３であり、これはΔＦと等しくなっている。即ち、センサユニット２００における出力電圧Ｖは、せん断力Ｆが小さい領域でより傾きが大きくなる。
【００８５】
従って、センサユニット２００によれば、せん断力の検出感度が、せん断力の小さい領域で高くなる。言い換えれば、過渡せん断力の作用期間において、せん断力の検出に係る分解能が上昇する。また、例えば電圧計２２０による検出が可能となる最低電圧をＶｔｈとした場合、或いはセンサユニット２００から出力される各センサ信号に応じて駆動される何らかの電気的な駆動素子の閾電圧をＶｔｈとした場合、当該Ｖｔｈに対応する、比較的小さなせん断力Ｆｔｈが作用した時点で、その検出が或いは駆動素子の駆動が可能となる。即ち、センサユニット２００によれば、車両１の挙動制御に際し重要となる過渡せん断力を、迅速に且つ正確に検出することが可能となるのである。
【００８６】
一方、図１０において、出力電圧Ｖは、せん断力Ｆに対し線形な関係を保って上昇する。出力電圧Ｖの特性は、図示座標点Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７及びＰ８を通過する直線として表される。即ち、せん断力Ｆ１、Ｆ２（Ｆ２＞Ｆ１）、Ｆ３（Ｆ３＞Ｆ２）及びＦ４（Ｆ４＞Ｆ３）に対し、夫々出力電圧はＶ５、Ｖ６（Ｖ６＞Ｖ５）、Ｖ７（Ｖ７＞Ｖ８）及びＶ８（Ｖ８＞Ｖ７）となる。ここで、図９と同様に、座標点Ｐ５からＰ６及び座標点Ｐ７からＰ８への変化（即ち、いずれもせん断力の変位がΔＦとなる変化）を見ると、夫々Ｖ６−Ｖ５、及びＶ８−Ｖ７であり、いずれも図示ΔＶで等しい。このように、比較例によれば、せん断力の検出感度は、せん断力の作用範囲において変化しない。従って、過渡せん断力の検出精度は、本実施形態に係る検出精度と比較して明らかに低下する。また、図９と同様に最低電圧或いは閾電圧をＶｔｈとした場合、対応するせん断力はＦｔｈ’（Ｆｔｈ’＞＞Ｆｔｈ）であり、明らかにその検出が或いは駆動素子の駆動が遅延する。
【００８７】
本実施形態において、ＥＣＵ１００は、センサユニット２００から出力される各センサ信号（即ち、各電圧計２２０により検出される出力電圧Ｖを表す信号）と、予めＲＯＭに記憶されるセンサ２１０の物性値（例えば、ρ、ｔ、Ｉ、Ｌｓ１、Ｌｗ２、Ｌｓ２及びＫｓ等）とに基づいて、（９）式及び（１１）式に従って最終的にせん断力Ｆを演算する。この結果、各タイヤにおける各センサユニット２００の設置部位におけるせん断力Ｆの値、及び各タイヤの接地面（せん断力が発生するのは、好適にはタイヤの接地面に近い部位である）におけるせん断力の分布等を取得する。
【００８８】
このようにせん断力の値やその分布を、絶対的に小さい値である過渡せん断力に対し取得可能であることにより、車両１において、例えばＥＣＵ１００が、ＡＢＳ、ＶＳＣ、ＴＲＣ或いはスタビライザ等といった車両の挙動安定化に供される各種システムを、車両１の挙動悪化が顕在化する前に、或いは挙動が悪化し始めてから極めて短い時間で、適切に制御することが可能となる。
【００８９】
尚、ＥＣＵ１００は、このような数値演算を経ることなく、予めＲＯＭに出力電圧Ｖとせん断力Ｆとを相互に一対一に対応付けてなるマップ（即ち、図９の特性と概念的に等しいマップ）を記憶し、センサユニット２００から出力される各センサ信号（即ち、各電圧計２２０により検出される出力電圧Ｖを表す信号）に基づいて、係るマップから対応するせん断力Ｆの値を選択することにより、各タイヤにおける各センサユニット２００の設置部位におけるせん断力Ｆの作用状態を特定してもよい。
【００９０】
次に、図１１及び１２を参照し、本実施形態に係るせん断力の検出方向について説明する。ここに、図１１は、検出方向にせん断力Ｆが作用した場合のセンサ２１０の模式図であり、図１２は、非検出方向にせん断力Ｆが作用した場合のセンサ２１０の模式図である。尚、これら各図において、図８と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００９１】
図１１において、センサ素子２１０Ｂに対し、車幅方向において第１面部分２１０Ａａから第２面部分２１０Ａｂに向かう方向（図示右方向）にせん断力Ｆが作用した場合、センサ素子２１０Ｂの検出面は、第１面部分２１０Ａａから第２面部分２１０Ａｂへと徐々に移動し、接触面積Ｓｘは、例えば初期状態におけるＳ０から図示Ｓ１に変化する。即ち、せん断力Ｆの大きさに応じて接触面積Ｓｘが増加する。
【００９２】
一方、図１２において、センサ素子２１０Ｂに対し、車幅方向において第２面部分２１０Ａｂから第１面部分２１０Ａａに向かう方向（図示左方向）にせん断力Ｆが作用した場合、センサ素子２１０Ｂの検出面は、第１面部分２１０Ａと接触したままであり、接触面積Ｓｘは、初期状態におけるＳ０のまま変化しない。即ち、センサ２１０は、この方向に対しせん断力Ｆを検出することはできない。このように、センサ２１０は、そのせん断力Ｆの検出方向が、センサ素子２１０Ａについては、車幅方向において第２面部分２１０Ａｂから第１面部分２１０Ａａに向かう方向であり、センサ素子２１０Ａｂについては、車幅方向において第１面部分２１０Ａａから第２面部分２１０Ａｂに向かう方向である。せん断力Ｆは、作用対象を貫通する軸線をずらすべく作用する力であり、このように検出方向は、各センサ素子について相互に逆方向となる。
【００９３】
このように、本実施形態に係るセンサ２１０では、せん断力Ｆの検出方向が一意に規定される。従って、検出される電圧に変化が生じたか否かによって、せん断力の作用方向を特定するための特別な構成を必要とすることなくせん断力の作用方向が特定され、好適である。
【００９４】
＜第２実施形態＞
第１実施形態に係るセンサユニット２００は、各タイヤにおいて適切に配置することにより、せん断力の検出をより効率的に行うことができる。そのような本発明の第２実施形態について説明する。
【００９５】
始めに、図１３及び図１４を参照し、センサユニット２００の配置態様について説明する。ここに、図１３は、車両の前後方向に沿った左前タイヤＦＬの断面構造を模式的に表してなる模式断面図である。尚、同図において、第１実施形態の各部と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。尚、係る断面構造は、車両１の各タイヤにおいて相互に同等であるとする。
【００９６】
図１３において、左前タイヤＦＬには、図示周方向に等間隔に計１６個のセンサ２１０が配設されている。
【００９７】
図１４は、図１３を前後方向へ見た場合の模式断面図である。尚、同図において、図１３と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００９８】
図１４において、左前タイヤＦＬには既に述べた如く、周方向にａ行、ｂ行、・・・、ｏ行及びｐ行の１６行に夫々沿って、等間隔に（平面図のため、上端部及び下端部近傍では夫々不等間隔に図示される）配列しており、車幅方向にはＡ列、Ｂ列、Ｃ列及びＤ列の４列に沿って等間隔に配列している。即ち、左前タイヤＦＬにおいて、センサ２１０は１６行×４列の計６４個配設されている。
【００９９】
次に、図１５及び図１６を参照し、初期状態における左前タイヤＦＬのせん断力の作用状態について説明する。ここに、図１５は、路面から上方へ見た左前タイヤＦＬの断面構造を模式的に表してなる模式断面図である。尚、同図において、図１４と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１００】
図１５において、車両が停止している或いは直進定常走行中であるような、左前タイヤＦＬに横力が加わっていない状況が初期状態として示される。係る初期状態において、左前タイヤＦＬは接地面ＧＮＤにおいて路面と接触しており、当該接地面ＧＮＤ近傍のセンサ２１０には、左前タイヤＦＬに予め付与されたアライメント（例えば、オフセットのキャンバー角やトーイン等）に応じて、車幅方向に無視し得る初期値としてのせん断力Ｆ（不図示）が作用している。
【０１０１】
図１６は、初期状態におけるセンサユニット２００の出力電圧Ｖの状態を表す模式図である。
【０１０２】
図１６において、センサ２１０の配置態様に対応付けて、接地面ＧＮＤに対応する４行×４列、計１６個のセンサ２１０の出力電圧Ｖが示される。図示の通り、初期状態においては、ｃ行及びｄ行のセンサ２１０に対応する出力電圧Ｖは、ゼロ（ゼロとみなし得る程度に小さい）であり、ａ行及びｂ行に対応する計８個のセンサ２１０に対応する出力電圧Ｖは、夫々無視し得る小さい値となっている。
【０１０３】
次に、図１７及び図１８を参照し、過渡状態における左前タイヤＦＬのせん断力の作用状態について説明する。ここに、図１７は、過渡状態における、図１５と同様の左前タイヤＦＬの摸式断面図である。尚、同図において、図１５と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１０４】
図１７において、例えば左前タイヤＦＬに、操舵に起因する、或いは路面状況に起因する横力が作用し始めた過渡状態において、接地面ＧＮＤは、図示するように初期状態と較べて大きく歪む。そのような状況では、左前タイヤＦＬの各部には不均一に横力が加わり、タイヤ内部に車幅方向のせん断力Ｆ（図示白抜き矢線参照）が生じる。
【０１０５】
図１８は、過渡状態における、図１６と同様のセンサユニット２００の出力電圧Ｖの状態を表す模式図である。尚、同図において、図１６と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１０６】
図１８において、出力電圧Ｖの状態は、図１６に示す初期状態と大きく異なり、例えば、接地面ＧＮＤの中央部に対応するｂ行Ｃ列のセンサ２１０における出力電圧Ｖが最大となっており、係る中央部において最も大きいせん断力が作用している。また、その周囲に位置する各センサ２１０に対応する出力電圧Ｖも相応に大きくなっている。従って、本実施形態によれば、一のタイヤについて、例えば図示一点鎖線で囲まれた、最も大きいせん断力が生じている領域、及び図示鎖線で囲まれた、二番目に大きなせん断力が作用している領域といったように、せん断力Ｆの分布を好適に取得することが可能となる。
【０１０７】
本実施形態によれば、このようなせん断力の分布が過渡せん断力について迅速に且つ正確に得られるため、車両の挙動制御を、例えば挙動の悪化が顕在化する前に、即ち、挙動の悪化を顕在化させないようにアクティブに実行することが可能となり、車両の挙動制御への貢献が大きいものとなる。
【０１０８】
＜第３実施形態＞
次に、図１９を参照し、本発明の第３実施形態として、せん断力を双方向に検出し得るセンサ４００の構成について説明する。ここに、図１９は、センサ４００の平面図である。尚、同図において、図１１及び図１２と重複刷る箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１０９】
図１９において、センサ４００は、第１及び第２実施形態に係るセンサ２１０と置換され得るセンサであり、センサ２１０が二個、第２面部分２１０Ａｂの端部に相当する部位が相互に対向するように配置された構成を有する一対のセンサである。既に述べたように、センサ２１０によるせん断力の検出方向は一方向であり、当該一方向と逆方向へのせん断力の検出は困難である。そこで、このように第２面部分２１０Ａｂの端部に対応する部位同士を相互に対向せしめた場合、検出方向は隣接するセンサ２１０同士で相互に逆方向となり、本発明に係る過渡せん断力の迅速且つ正確な検出効果を、車幅方向の双方向について得ることが可能となる。即ち、第３実施形態によれば、せん断力の検出方向に指向性が無くなり、実践上極めて有益である。
【０１１０】
尚、第２面部分２１０Ａｂの端部に対応する部位同士を対向させる代わりに、第１面部分２１０Ａａの端部に対応する部位同士を対向させても同種の効果が得られるが、第２面部分２１０Ａｂの端部に対応する部位同士を対向配置させた場合には、せん断力の作用点が相対的に近接することになるから、実質的に同一とみなし得る程度に近接した箇所に生じるせん断力を検出することが可能となり、より有益である。
【０１１１】
また、第１面部分２１０Ａａの端部に対応する部位同士を対向配置する構成により得られる効果は、予めセンサ素子２１０Ｂの長さＬｓ１と同程度の長さとなるように長さが変更された第１面部分２１０Ａａの両端部に第２面部分２１０Ａｂを連接させてなる一のセンサによっても等しく得ることができる。この場合、検出方向が相互に逆となるように二個のセンサを配置せしめる必要はなく有益である。
【０１１２】
＜第４実施形態＞
次に、図２０を参照し、本発明の第４実施形態に係るセンサ５００の構成について説明する。ここに、図２０は、センサ５００の断面構成を概念的に表してなる模式断面図である。尚、同図において、図３と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１１３】
図２０において、センサ５００は、センサ素子５１０及びセンサ素子２１０Ｂを備える。センサ素子５１０は、粒状に成形されたランタン−ストロンチウム亜マンガン多結晶体５１１が相互に密接してなる概略直方体状をなしており、その粒子径は、中央部から車幅方向両端部にかけて徐々に小さくなっている。
【０１１４】
このような構成の下、センサ素子２１０Ｂは、初期状態においてセンサ素子５１０の中央部付近（図示初期位置）に接触しており、車幅方向（図２０では右方向）へのせん断力Ｆの作用により、センサ素子５１０の一端部付近（図示最大変位位置）までセンサ素子５１０に対し相対移動可能である。
【０１１５】
ここで、ランタン−ストロンチウム亜マンガン多結晶体５１１の粒子径は、既に述べた如くセンサ素子５１０の両端部において最も小さくなっており、必然的にセンサ素子５１０とセンサ素子２１０Ｂとの接触面積は、図示初期位置において最小且つ図示最大変位位置において最大となる。従って、上述した各種実施形態と同様に、せん断力の増加に伴い接触面積が増加し、好適な出力電圧を得ることが可能となる。即ち、過渡せん断力を迅速且つ正確に検出することが可能となる。
【０１１６】
この際特にセンサ５００は、上述した各実施形態の如く各センサ素子が複雑な物理形状（例えば、第１及び第２面部分によって規定される形状）を有する必要がない。また、図から明らかな通り、センサ５００におけるせん断力の検出方向は、車幅方向において双方向である。従って、センサ５００は、設置性の面で顕著に有利である。
【０１１７】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うタイヤのせん断力検出装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るせん断力検出システムの構成を概念的に表してなる模式図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ’線視断面を模式的に表してなる模式断面図である。
【図３】図１のせん断力検出システムにおけるセンサユニットの構成を表す模式図である。
【図４】図３において矢線Ｂ方向へ見たセンサの構成を概念的に表してなる模式図である。
【図５】せん断力検出の基本原理に係るセンサユニットの模式図である。
【図６】センサ抵抗値と接触面積との関係を概念的に表してなる模式図である。
【図７】センサユニットの出力電圧とせん断力との関係を概念的に表してなる模式図である。
【図８】接触面積の変化態様を表すセンサの平面図である。
【図９】本実施形態の効果に係り、出力電圧とせん断力との関係を概念的に表してなる模式図である。
【図１０】本発明の比較例に係り、出力電圧とせん断力との関係を概念的に表してなる模式図である。
【図１１】せん断力の検出方向にせん断力が作用した場合のセンサの模式図である。
【図１２】せん断力の非検出方向にせん断力が作用した場合のセンサの模式図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係り、車両の前後方向に沿ったタイヤの断面構造を模式的に表してなる模式断面図である。
【図１４】図１３を前後方向へ見た場合の摸式断面図である。
【図１５】路面から上方へ見たタイヤの断面構造を模式的に表してなる模式断面図である。
【図１６】初期状態におけるセンサユニットの出力電圧の状態を表す模式図である。
【図１７】過渡状態におけるタイヤの断面構造を模式的に表してなる模式断面図である。
【図１８】過渡状態におけるセンサユニットの出力電圧の状態を表す模式図である。
【図１９】本発明の第３実施形態に係るセンサの平面図である。
【図２０】本発明の第４実施形態に係るセンサの断面構成を概念的に表してなる模式断面図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１…車両、１０…せん断力検出システム、１００…ＥＣＵ、２００…センサユニット、２１０…センサ、２１０Ａ…センサ素子、２１０Ａａ…第１面部分、２１０Ａｂ…第２面部分、２１０Ｂ…センサ素子、２２０…電圧計、３００…通電装置、３１０…電源ユニット、３２０…供給ライン。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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