(57)【要約】【課題】  荷重センサを備えたホイールと、過積載や過負荷に対する警告を可能とした車両の負荷監視装置とを提供する。【解決手段】  監視装置本体９は、車体側アンテナ６が接続する入力インタフェース９１と、入力インタフェース９１からの入力信号に基づき総重量を推定する総重量推定部９２と、総重量推定部９２が推定した総重量に基づき重量超過判定を行う重量超過判定部９３と、重量超過判定部９３の判定結果に基づき警告指令を出力する警告信号生成部９４と、警告機器８（警告灯８１および警告ブザー８２）が接続する出力インタフェース９５とから構成されている。【選択図】      図２
2005140503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のハブに取り付けられるホイールディスクと、
当該ホイールディスクの外周側に設けられ、タイヤが装着されると共に、当該タイヤとともに空気室を形成するリムと、
前記リムにおける前記タイヤの装着部に取り付けられ、当該リムから当該タイヤに印加された荷重を検出する荷重センサと
を備えたことを特徴とする車両用ホイール。
【請求項２】
前記リムに取り付けられ、前記空気室の内圧を検出して外部に検出結果を発信する空気圧センサを更に備え、
前記荷重センサの検出結果が当該空気圧センサによって外部に発信されることを特徴とする、請求項１に記載の車両用ホイール。
【請求項３】
前記荷重センサが感圧導電性エラストマセンサであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の車両用ホイール。
【請求項４】
前記荷重センサが環状を呈することを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両用ホイール。
【請求項５】
前記荷重センサが前記空気圧センサと機械的に結合されていることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車両用ホイール。
【請求項６】
車両の各ホイールに装着され、タイヤに印加された荷重を検出し、その検出結果を外部に送信する荷重検出手段と、
前記車両の車体に設けられ、前記荷重検出手段の検出結果を受信する受信手段と、
前記荷重検出手段の検出結果に基づき、運転者に対する警告を行う警告手段と
を備えたことを特徴とする車両の負荷監視装置。
【請求項７】
車両の各ホイールに設けられ、当該ホイールに装着されたタイヤの空気圧を検出し、その検出結果を外部に送信する空気圧センサを更に備え、
前記荷重検出手段の検出結果が当該空気圧センサによって外部に発信されることを特徴とする、請求項６に記載の車両の負荷監視装置。
【請求項８】
車両の各ホイールに設けられ、当該ホイールに装着されたタイヤの空気圧を検出し、その検出結果を外部に送信する空気圧センサと、
前記車両の車体に設けられ、前記空気圧センサの検出結果を受信する受信手段と、
前記タイヤに印加された荷重を検出する荷重検出手段と、
前記空気圧センサの検出結果と前記荷重検出手段の検出結果とに基づき前記タイヤの負荷率を推定する負荷率推定手段と、
この負荷率推定手段の推定した負荷率が所定の過負荷判定閾値以上となったことをもって、前記タイヤの負荷率が過大であると判定する過負荷判定手段と、
この過負荷判定手段の判定結果に基づき、運転者に対する警告を行う警告手段と
を備えたことを特徴とする車両の負荷監視装置。
【請求項９】
前記荷重検出手段が前記ホイールと前記タイヤとの間に介装された感圧導電性エラストマセンサであることを特徴とする、請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の車両の負荷監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過積載や過負荷の監視に供される車両用ホイールと車両の負荷監視装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の操縦安定性は、懸架装置や操舵装置の構造等の他に、路面との接点であるタイヤの空気室の内圧（タイヤ空気圧）に大きく依存する。例えば、タイヤ空気圧が低下したタイヤでは、剛性の低下や接地面積、接地長の増大が避けられないため、操舵に対する追従性が著しく低下する。また、タイヤ空気圧の低下は、高速走行時におけるタイヤの温度上昇やスタンディングウェーブの原因となる他、走行燃費が悪化する要因ともなるため、安定性や経済性の面からも厳に防止する必要がある。従来、自動車の運転者や運行管理者は、ガソリンスタンド等のエアチャージャ（エアゲージ）により、タイヤ空気圧を確認・管理することが多かった。
【０００３】
ところで、タイヤ空気圧の低下は、タイヤが走行中に釘やガラス片等を踏んでトレッドに孔が明いた場合等にも生じるが、近年のチューブレスタイヤでは、タイヤのビードとホイールのリムとの間から空気が徐々に漏洩するスローリークの割合が多い。スローリークにおいては、操縦安定性の悪化等が極めて緩慢に進行するため、運転者が走行中にタイヤ空気圧の低下を早期に気付くことは難しかった。
【０００４】
そこで、走行中にタイヤ空気圧の低下を監視すべく、歪ゲージや送信機、バッテリ等からなる空気圧センサを各ホイールに取り付け、この空気圧センサから出力された電波信号を車両側の受信アンテナで受信してタイヤ空気圧や空気温度を検出する、タイヤ空気圧監視装置（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）等のために設けられた車輪速センサの検出値を用い、車両の速度域に応じてＲＯＭ等に記憶されている正常空気圧時の値に対してタイヤ振動周波数スペクトルのピーク値が低下あるいはシフト（周波数軸上での移動）することをもって、タイヤ空気圧の低下を判定する、タイヤ空気圧監視装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。更に、製品コストの低減や性能の向上等を図るべく、特許文献１の方式（以下、センサ方式と記す）と特許文献２の方式（以下、ＡＢＳ方式と記す）とを組み合わせ、例えば、空気圧センサを一輪あるいは２輪のみ備えるようにした、ハイブリッド方式のタイヤ空気圧監視装置も提案されている。
【０００５】
一方、大型トラック等では、荷台に規定量以上の貨物を積む過積載が常態的に行われ、このことに起因する道路の損傷や追突事故等が問題となっている。過積載の防止や取締りを行うための装置としては、車両の各軸重を載荷板とロードセルとにより計測し、計測した軸重を和して総重量を算出する軸重計測装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００３−２９１６１５号公報（段落００１１〜００１４、第1図）
【特許文献２】特許第２８３６６５２号明細書（請求項１、図４）
【特許文献３】特開２００２−９０２１４号公報（段落００１９、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記のタイヤ空気圧監視装置は、タイヤ空気圧（特許文献１ではタイヤ空気圧および空気温度）のみに基づいて運転者に警告を行うものであるため、タイヤの負荷率を正確に判定することができなかった。
周知のように、自動車のタイヤには車体や乗員、積載物の重量が荷重として作用し、この荷重が大きくなるにつれて、高速走行時等におけるタイヤの変形量および発熱量が増大する。タイヤの変形や発熱を許容範囲に抑えられる最大の荷重（限界荷重）は、タイヤ空気圧の値により変化し、サイドウォールやトレッドの変形が少なくなることから、タイヤ空気圧が高いほど大きくなる。前記の負荷率は、実荷重を限界荷重で除した値であり、自動車では操縦安定性や乗り心地等を勘案して通常７０〜８０％程度に設定されている。ところが、従来のタイヤ空気圧監視装置では、タイヤに作用する荷重を検出していないため、大荷重が作用することを前提にタイヤ空気圧低下の警告を行わざるを得ず、負荷率が小さくなる軽荷重時に不必要な警告がなされる問題があった。そして、過積載により負荷率が１００％を超えた場合、タイヤ空気圧の低下量が警告範囲外であっても、タイヤの変形や発熱に起因する不具合が発生する場合がある。
【０００７】
尚、前記のタイヤ空気圧監視装置のうち、センサ方式のものでは、過大な衝撃等によって空気圧センサがホイール内で脱落した場合、タイヤ内を動き回る空気圧センサによってタイヤの内面が傷付けられる虞があった。また、ＡＢＳ方式のものでは、タイヤ空気圧を直接検出していないため、タイヤの負荷に応じた警告が更に難しい。そして、ハイブリッド方式のものでは、空気圧センサの個数を削減した場合にＡＢＳ方式と同様の問題が生じる。
【０００８】
一方、前記の軸重計測装置は、大型トラックの車幅より大きな載荷板等を構成部材とするため、大掛かりかつ大重量のものとなり、製造に多くの日数とコストとを要する他、設置可能な施設も限られてしまう問題を有していた。また、この軸重計測装置では、工事現場でダンプカーに土砂を積み込む際等に重量計測を行うことはできなかった。
【０００９】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、荷重センサを備えたホイールと、過積載や過負荷に対する警告を可能とした車両の負荷監視装置と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】
【００１０】
請求項１の発明に係る車両用ホイールは、車両のハブに取り付けられるホイールディスクと、当該ホイールディスクの外周側に設けられ、タイヤが装着されると共に、当該タイヤとともに空気室を形成するリムと、前記リムにおける前記タイヤの装着部に取り付けられ、当該リムから当該タイヤに印加された荷重を検出する荷重センサとを備えたことを特徴とする。
請求項１の車両用ホイールでは、例えば、４輪自動車の各ホイールのタイヤ荷重が各荷重センサにより検出される。
【００１１】
また、請求項２の発明に係る車両用ホイールは、請求項１に記載の車両用ホイールにおいて、前記リムに取り付けられ、前記空気室の内圧を検出して外部に検出結果を発信する空気圧センサを更に備え、前記荷重センサの検出結果が当該空気圧センサによって外部に発信されることを特徴とする。
請求項２の車両用ホイールでは、荷重センサの検出結果と空気圧センサの検出結果とが空気圧センサの有する送信手段から送信され、車体側のアンテナにより受信される。
【００１２】
また、請求項３の発明に係る車両用ホイールは、請求項１または請求項２に記載の車両用ホイールにおいて、前記荷重センサが感圧導電性エラストマセンサであることを特徴とする。
請求項２の車両用ホイールでは、リムからタイヤに荷重が印加されると、感圧導電性エラストマセンサが荷重に応じて撓んでその電気抵抗やインピーダンスが変化する。
【００１３】
また、請求項４の発明に係る車両用ホイールは、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両用ホイールにおいて、前記荷重センサが環状を呈することを特徴とする。
請求項４の車両用ホイールでは、タイヤがどの回転位置にあっても荷重センサの一部が撓む。
【００１４】
また、請求項５の発明に係る車両用ホイールは、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車両用ホイールにおいて、前記荷重センサが前記空気圧センサと機械的に結合されていることを特徴とする。
請求項５の車両用ホイールでは、空気圧センサがホイールだけでなく荷重センサによっても保持される。
【００１５】
また、請求項６の発明に係る車両の負荷監視装置は、車両の各ホイールに装着され、タイヤに印加された荷重を検出し、その検出結果を外部に送信する荷重検出手段と、
前記車両の車体に設けられ、前記荷重検出手段の検出結果を受信する受信手段と、
前記荷重検出手段の検出結果に基づき、運転者に対する警告を行う警告手段と
を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項６の車両の負荷監視装置では、例えば、各荷重検出手段が検出した各輪のタイヤ荷重を受信手段が受信し、これらタイヤ荷重を合算した値が所定値を超えた場合に、過重量判定手段は車両総荷重が過大であると判定し、この判定結果をうけた警告手段が視覚警告や聴覚警告を運転者に対して発する。
【００１７】
また、請求項７の発明に係る車両の負荷監視装置は、請求項６に記載の車両の負荷監視装置において、車両の各ホイールに設けられ、当該ホイールに装着されたタイヤの空気圧を検出し、その検出結果を外部に送信する空気圧センサを更に備え、前記荷重検出手段の検出結果が当該空気圧センサによって外部に発信されることを特徴とする。
請求項７の車両の負荷監視装置では、荷重検出手段の検出結果と空気圧センサの検出結果とが空気圧センサの有する送信手段から送信され、車体側のアンテナにより受信される。
【００１８】
また、請求項８の発明に係る車両の負荷監視装置は、車両の各ホイールに設けられ、当該ホイールに装着されたタイヤの空気圧を検出し、その検出結果を外部に送信する空気圧センサと、前記車両の車体に設けられ、前記空気圧センサの検出結果を受信する受信手段と、前記タイヤに印加された荷重を検出する荷重検出手段と、前記空気圧センサの検出結果と前記荷重検出手段の検出結果とに基づき前記タイヤの負荷率を推定する負荷率推定手段と、この負荷率推定手段の推定した負荷率が所定の過負荷判定閾値以上となったことをもって、前記タイヤの負荷率が過大であると判定する過負荷判定手段と、この過負荷判定手段の判定結果に基づいて警告を行う警告手段とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項８の車両の負荷監視装置では、例えば、空気圧センサが検出したタイヤ空気圧およびタイヤ内温度と、荷重検出手段が検出したタイヤ荷重とを受信手段が受信し、これらタイヤ空気圧、タイヤ内温度およびタイヤ荷重から負荷率推定手段がタイヤの負荷率を推定し、この負荷率が所定値以上となった場合に、過負荷判定手段はタイヤの負荷率が過大であると判定し、この判定結果をうけた警告手段が視覚警告や聴覚警告を運転者等に対して発する。
【００２０】
また、請求項９の発明に係る車両の負荷監視装置は、請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の車両の負荷監視装置において、前記荷重検出手段が前記ホイールと前記タイヤとの間に介装された感圧導電性エラストマセンサであることを特徴とする。
請求項９の車両の負荷監視装置では、リムからタイヤに荷重が印加されると、感圧導電性エラストマセンサが荷重に応じて撓むことにより、感圧導電性エラストマセンサの電気抵抗やインピーダンスが変化する。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載の車両用ホイールによれば、例えば、ホイール単体でタイヤ荷重が検出できるため、工事現場等でも車両の総重量を随時確認することが可能となる。また、請求項２に記載の車両用ホイールによれば、荷重センサに独立した送信手段を設ける必要がなくなり、その構成の簡略化や製造コストの低減を図ることができる。また、請求項３に記載の車両用ホイールによれば、荷重センサの形状および設置の自由度が高いため、既存のホイールやタイヤを使用しやすくなる。また、請求項４に記載の車両用ホイールによれば、タイヤの回転位置に拘わらず荷重が検出される。また、請求項５に記載の車両用ホイールによれば、ホイールから空気圧センサが脱落し難くなる。また、請求項６に記載の車両の負荷監視装置によれば、例えば、車両に対して設定された車両総重量を超過したことを運転者に認識させることで、運行の安全を確保できる。また、請求項７に記載の車両の負荷監視装置によれば、荷重センサに独立した送信手段を設ける必要がなくなり、その構成の簡略化や製造コストの低減を図ることができる。また、請求項８に記載の車両の負荷監視装置によれば、警告手段がタイヤ負荷率に応じて警告を行うため、軽荷重時に過剰な警告が行われることや、過積載時に警告が行われないことが無くなる。また、請求項９に記載の車両の負荷監視装置によれば、荷重センサの形状および設置の自由度が高く、既存のホイールやタイヤを使用しやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る車両の負荷監視装置の二つの実施形態を説明する。両実施形態の車両の負荷監視装置は共に、４輪自動車の各ホイールにタイヤ空気圧センサ（以下、空気圧センサユニットと記す）と荷重センサ（以下、荷重センサユニットと記す）とを取り付け、空気圧センサユニットによってタイヤ空気圧を検出する一方で荷重センサユニットによってタイヤ荷重を検出する機械的構成をとっている。そして、第１実施形態のものは、各荷重センサユニットの検出結果等から車両総重量を推定し、この車両総重量が重量超過判定閾値を超えた場合に運転者に対して警告を行う。また、第２実施形態のものは、空気圧センサユニットの検出結果から限界荷重を推定し、更に荷重センサユニットの検出結果から得られた推定荷重をこの限界荷重で除して負荷率を推定し、この負荷率が過負荷判定閾値以上となった場合に運転者に対して警告を行う。
【００２３】
≪第１実施形態≫
図１は第１実施形態に係る車両の装置構成を示す平面図であり、図２は第１実施形態に係る監視装置本体の構成を示すブロック図であり、図３は第１実施形態に係るホイールを示す斜視図であり、図４は図３中のＡ部拡大断面図である。
【００２４】
＜車両の装置構成＞
まず、図１を参照して、第１実施形態に係る車両の装置構成について説明する。説明にあたり、４本のホイールおよびそれらに対応して配置された部材、すなわち、タイヤ、空気圧センサユニット、荷重センサユニット、アンテナについては、それぞれ数字の符号によって総称するとともに、個々の部材については、配設位置に応じて、ｆｌ（左前）、ｆｒ（右前）、ｒｌ（左後）ｒｒ（右後）の添字を用いることによって識別する。また、総称するときは、例えば、「ホイール３」と記し、個々の部材を示すときは、例えば、「ホイール３ｆｒ」と記す。
【００２５】
図１に示すように、車両（本実施形態では乗用車）１はタイヤ２が装着された４本のホイール３を備えており、各ホイール３にはタイヤ空気圧およびタイヤ内温度を測定する空気圧センサユニット４とタイヤ荷重を検出する荷重センサユニット（荷重検出手段）５とが装着されている。空気圧センサユニット４と荷重センサユニット５とは電気的かつ機械的に接続されており、タイヤ空気圧およびタイヤ内温度の検出信号とタイヤ荷重の検出信号とが空気圧センサユニット４から電波信号として出力される。
【００２６】
車両１には、各ホイール３の近傍に４個の車体側アンテナ（受信手段）６が設置され、車室内に車載ＥＣＵ（Electronic Control Unit）７および警告機器８（警告灯８１および警告ブザー８２）（警告手段）が設置されている。車載ＥＣＵ７は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、通信回線（本実施形態では、ＣＡＮ（Controller Area Network））を介して車体側アンテナ６や警告機器８と接続されている。第１実施形態の場合、警告機器８は、タイヤ空気圧の低下時における警告と、過積載時や過負荷時の警告とに共用される。そして、警告灯８１は、その前後左右に計４個のランプを有しており、タイヤ空気圧の低下したタイヤ２の位置を示すことができる。
【００２７】
＜監視装置本体の構成＞
次に、図２を参照して、車載ＥＣＵ７に内蔵された第１実施形態に係る監視装置本体の構成について説明する。
第１実施形態の監視装置本体９は、車体側アンテナ６が接続する入力インタフェース９１と、入力インタフェース９１からの入力信号に基づき総重量を推定する総重量推定部９２と、総重量推定部９２が推定した総重量に基づき重量超過判定を行う重量超過判定部９３と、重量超過判定部９３の判定結果に基づき警告指令を出力する警告信号生成部９４と、警告機器８（警告灯８１および警告ブザー８２）が接続する出力インタフェース９５とから構成されている。
【００２８】
＜ホイールの構成＞
次に、図３，図４を参照して、ホイールの構成について説明する。ホイール３は、アルミニウム合金を素材とするダイキャスト成形品（いわゆる、アルミホイール）であり、図３に示すように、車両のハブ（図示せず）に取り付けられるホイールディスク３１と、ホイールディスク３１の外周側に形成されたリム３２とからなっている。本実施形態のリム３２には、タイヤ２の他、空気圧センサユニット４と荷重センサユニット５とが装着されている。
【００２９】
図４（図３中のＡ部拡大断面図）に示すように、リム３２には、その外周にタイヤ２とともに空気室２１を形成する環状壁３３が形成される一方、ホイールディスク３１側に向けてバルブ孔３４が穿設されている。バルブ孔３４には空気圧センサユニット４に一体化されたタイヤバルブ４１が嵌挿されており、このタイヤバルブ４１がナット４９によりリム３２に締結されている。図４中の符号２２は、リム３２に嵌着されるタイヤ２のビードを示す。
【００３０】
図５に示すように、空気圧センサユニット４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４２と、タイヤ空気圧に応じた出力を生成する圧力センサ４３と、タイヤ内温度（空気室２１内の温度）に応じた出力を生成する温度センサ４４とを備えている。圧力センサ４３および温度センサ４４の出力は、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換回路（図示せず）を介してデジタル値に変換され、ＣＰＵ４２に入力される。
【００３１】
空気圧センサユニット４には電源（リチウム電池等）４５が内装されており、この電源４５がＣＰＵ４２等の作動源として機能する。また、空気圧センサユニット４は送受信機能を有するセンサ側アンテナ４６を備えており、このセンサ側アンテナ４６を介して、車載ＥＣＵ７（図１参照）から送信された起動信号や制御信号を受信する一方、圧力センサ４３および温度センサ４４の検出信号を前記の車体側アンテナ６（図１参照）を介して車載ＥＣＵ７（図１参照）に送信する。図５中、符号４８で示す部材は空気圧センサユニット４に付設されたコネクタであり、このコネクタ４８にＣＰＵ４２（信号ＳＩＧ）および電源４５（Ｖｃｃ）、アース（ＧＮＤ）が結線されている。
【００３２】
空気圧センサユニット４のセンサ側アンテナ４６からは、例えば、３１５ＭＨｚのＰＣＭ（Pulse Code Modulation）デジタル電波信号が送信される。また、図示は省略するが、電源４５とＣＰＵ４２との間の電源回路には電圧センサが設けられ、電源４５の出力電圧に応じた信号を出力する。電圧センサの出力もＡ／Ｄ変換され、ＣＰＵ４２に入力される。
【００３３】
一方、図３，図４に示した荷重センサユニット５は、弾性体（本実施形態では、ゴム）に導電粒子を配合してなる感圧導電性エラストマセンサであり、荷重によりゴムが変形することで内部に導電粒子のパスが生成され、これにより体積抵抗が変化する特性を有している。荷重センサユニット５は、図６に示すように環状に成形されており、図３，図４に示すようにその弾性によってリム３２に外嵌・緊着しているが、粘着材や接着剤により強固に固定するようにしてもよい。尚、荷重センサユニット５には内側（図６中、左方）にコネクタ５１が形成されており、このコネクタ５１が空気圧センサユニット４に形成されたコネクタ４８と結合する。
【００３４】
図７に示すように、コネクタ５１には電源電圧ＶｃｃおよびアースＧＮＤ、信号ＳＩＧの各端子が形成されており、空気圧センサユニット４のコネクタ４８と結合することにより、空気圧センサユニット４から荷重センサユニット５に電力が供給される一方、荷重センサユニット５から空気圧センサユニット４にタイヤ荷重の検出信号が送られる。尚、両コネクタ５１，４８は、差し込みにより結合されてもよいが、強固な結合を図るべくスクリュー等の締結手段により締結されてもよい。
【００３５】
＜第１実施形態の作用＞
運転者が車両１のイグニッションキーをＯＮ状態にすると、所定の検出インターバルをもって、空気圧センサユニット４内では、圧力センサ４３がタイヤ空気圧Ｐを検出する一方で、温度センサ４４がタイヤ内温度Ｔを検出する。また、荷重センサユニット５は、図８に示すように、ホイール３からタイヤ２に印加された実荷重Ｆｗｒに応じた荷重検出電圧（以下、検出電圧と記す）ＶＦを発生し、この検出電圧ＶＦを空気圧センサユニット４に伝達する。これらタイヤ空気圧Ｐ、タイヤ内温度Ｔおよび検出電圧ＶＦは、空気圧センサユニット４のセンサ側アンテナ４６（図５参照）から所定の送信インターバルで送信され、車体側アンテナ６（図１，図２参照）により受信されて監視装置本体９（図２参照）内の図示しないＲＡＭに入力される。
【００３６】
本実施形態の場合、車載ＥＣＵ７は、空気圧センサユニット４が検出したタイヤ空気圧Ｐおよびタイヤ内温度Ｔに基づき空気低下判定を行う。図９は、タイヤ空気圧Ｐとタイヤ内温度Ｔとの関係を示すグラフであるが、この図に示すようにタイヤ内温度Ｔが増減するとタイヤ空気圧Ｐもリニアに増減するため、タイヤ内温度Ｔに応じた係数を乗じる（温度補正を行う）ことにより基準温度Ｔｏにおけるタイヤ空気圧Ｐが得られる。車載ＥＣＵ７は、タイヤ空気圧Ｐが空気圧低下判定閾値より低下していたタイヤ２が存在した場合、インストルメントパネル等に設けられた警告灯８１の点灯および警告ブザー８２の吹鳴を行う（図２参照）。
【００３７】
一方、監視装置本体９は、図１０のフローチャートに示した総重量監視制御を所定の制御インターバル（例えば、１０ミリ秒）で実行する。
【００３８】
総重量監視制御を開始すると、監視装置本体９は、図１０のステップＳ１で車両１が停車中であるか否かを判定し、この判定がＮｏであれば、ＲＥＴＵＲＮにジャンプした後、ＳＴＡＲＴに戻って制御を繰り返す。これは、車両１が走行中である場合、タイヤ２が路面の凹凸等を踏み越えるたびに荷重センサユニット５の検出電圧ＶＦが増減し、正確な総重量監視制御が行えなくなるためである。ここで、ステップＳ１の判定は、車速センサ（図示せず）の検出結果等に基づいて行えばよい。尚、検出電圧ＶＦに対して走行速度や加減速度に応じた補正を行うようにすれば、車両１が一定速度、直進、かつ平坦路走行中であることを条件にして総重量監視制御を行うことが可能である。
【００３９】
車両１が停車状態にあってステップＳ１の判定がＹｅｓになった場合、監視装置本体９は、ステップＳ２で、停車後に各輪の検出電圧ＶＦ（ＶＦｆｌ，ＶＦｆｒ，ＶＦｒｌ，ＶＦｒｒ）が入力されたか否かを判定し、この判定がＮｏであれば、ＲＥＴＵＲＮにジャンプした後、ＳＴＡＲＴに戻って制御を繰り返す。
【００４０】
ステップＳ２の判定がＹｅｓになった場合、監視装置本体９は、ステップＳ３で、ＲＡＭに入力した検出電圧ＶＦから各輪のタイヤ荷重Ｆｗを推定する。
＜タイヤ荷重の推定＞
以下、タイヤ荷重Ｆｗの推定手順を述べる。
図８に示したように、荷重センサユニット５には、ホイール３から実荷重Ｆｗｒが印加される一方、タイヤ２から実荷重Ｆｗｒと逆方向にタイヤ空気圧Ｐが作用する。したがって、荷重センサユニット５に掛かる圧力は、実荷重Ｆｗｒからタイヤ空気圧Ｐを減じた値となる。本実施形態の場合、タイヤ空気圧Ｐおよびタイヤ荷重Ｆｗを種々に変えて試験を行い、図１１にその一例を示す検出電圧ＶＦ−タイヤ荷重Ｆｗマップを作成して、これを予めＲＯＭに記憶しておく。
【００４１】
監視装置本体９は、タイヤ空気圧Ｐとタイヤ内温度Ｔとが入力されたら、タイヤ空気圧Ｐに対して前記の温度補正を行った後、検出電圧ＶＦと温度補正後のタイヤ空気圧Ｐとから、図１１の検出電圧ＶＦ−タイヤ荷重Ｆｗマップに基づき、タイヤ荷重Ｆｗを推定する。
【００４２】
監視装置本体９は、各輪のタイヤ荷重Ｆｗの推定を終えると、ステップＳ４で、各輪のタイヤ荷重Ｆｗを加算して車両１の総重量Ｗｇを推定する。しかる後、監視装置本体９は、ステップＳ５で、推定した総重量Ｗｇが重量超過判定閾値Ｗｇｔｈ以上であるか否かを判定し、この判定がＮｏであれば、ＲＥＴＵＲＮにジャンプした後、ＳＴＡＲＴに戻って制御を繰り返す。
【００４３】
総重量Ｗｇが重量超過判定閾値Ｗｇｔｈに達してステップＳ５の判定がＹｅｓになった場合、監視装置本体９は、ステップＳ６で、警告信号を生成して警告機器８に出力する。本実施形態の場合、警告指令を受けた警告機器８は、総重量が超過している旨の警告を運転者に対して行う。例えば、警告灯８１の４個のランプが全て点灯する一方、警告ブザー８２が吹鳴する。
【００４４】
これにより、運転者は、過積載を速やかに認識し、積荷の一部を下ろすことで過積載を解消することができる。尚、過積載を未然に防ぐべく、監視装置本体９が、総重量Ｗｇが過積載に達しない状態（例えば、重量超過判定閾値Ｗｇｔｈの９０％に達した時点）で、警告灯８１の点滅と警告ブザー８２の断続的な吹鳴とを一時的に行わせてもよい。
【００４５】
≪第２実施形態≫
以下、第２実施形態に係る車両の負荷監視装置について説明する。
図１２は第２実施形態に係る監視装置本体の構成を示すブロック図である。尚、第２実施形態では、車両の装置構成やホイールの構成等については前記の第１実施形態と同一であるが、車載ＥＣＵに内蔵された監視装置本体のみ構成が異なっている。
【００４６】
＜監視装置本体の構成＞
先ず、図１２を参照して、第２実施形態に係る監視装置本体の構成について説明する。
第２実施形態の監視装置本体１００は、車体側アンテナ６が接続する入力インタフェース１０１と、入力インタフェース１０１からの入力信号に基づき負荷率を推定する負荷率推定部１０２と、負荷率推定部１０２が推定した負荷率に基づき過負荷判定を行う過負荷判定部１０３と、過負荷判定部１０３の判定結果に基づき警告指令を出力する警告信号生成部１０４と、警告機器８（警告灯８１および警告ブザー８２）が接続する出力インタフェース１０５とから構成されている。
【００４７】
＜第２実施形態の作用＞
運転者が車両１のイグニッションキーをＯＮ状態にすると、所定の検出インターバルをもって、空気圧センサユニット４内では、圧力センサ４３がタイヤ空気圧Ｐを検出する一方で、温度センサ４４がタイヤ内温度Ｔを検出する。また、荷重センサユニット５は、図８に示すように、ホイール３からタイヤ２に印加された実荷重Ｆｗｒに応じた荷重検出電圧（以下、検出電圧と記す）ＶＦを発生し、この検出電圧ＶＦを空気圧センサユニット４に伝達する。これらタイヤ空気圧Ｐ、タイヤ内温度Ｔおよび検出電圧ＶＦは、空気圧センサユニット４のセンサ側アンテナ４６（図５参照）から所定の送信インターバルで送信され、車体側アンテナ６（図１，図２参照）により受信されて監視装置本体１００（図２参照）内の図示しないＲＡＭに入力される。
【００４８】
本実施形態の場合、車載ＥＣＵ７は、空気圧センサユニット４が検出したタイヤ空気圧Ｐおよびタイヤ内温度Ｔに基づき、第１実施形態と同様に空気低下判定を行い、タイヤ空気圧Ｐが空気圧低下判定閾値より低下していたタイヤが存在した場合、インストルメントパネル等に設けられた警告灯８１の点灯および警告ブザー８２の吹鳴を行う。
【００４９】
一方、監視装置本体１００は、図１３のフローチャートに示した過負荷監視制御を所定の制御インターバル（例えば、１０ミリ秒）で実行する。
【００５０】
過負荷監視制御を開始すると、監視装置本体１００は、ステップＳ１１で車両１が停車中であるか否かを判定し、この判定がＮｏであれば、ＲＥＴＵＲＮにジャンプした後、ＳＴＡＲＴに戻って制御を繰り返す。これは、車両１が走行中である場合、タイヤ２が路面の凹凸等を踏み越えるたびに荷重センサユニット５の検出電圧ＶＦが増減し、正確な負荷率監視制御が行えなくなるためである。ここで、ステップＳ１１の判定は、車速センサ（図示せず）の検出結果等に基づいて行えばよい。尚、検出電圧ＶＦに対して走行速度や加減速度に応じた補正を行うようにすれば、車両１が一定速度、直進、かつ平坦路走行中であることを条件にして総重量監視制御を行うことが可能である。
【００５１】
車両１が停車状態にあってステップＳ１１の判定がＹｅｓになった場合、監視装置本体１００は、ステップＳ１２で、停車後に各輪の検出電圧ＶＦ（ＶＦｆｌ，ＶＦｆｒ，ＶＦｒｌ，ＶＦｒｒ）が入力したか否かを判定し、この判定がＮｏであれば、ＲＥＴＵＲＮにジャンプした後、ＳＴＡＲＴに戻って制御を繰り返す。
【００５２】
ステップＳ１２の判定がＹｅｓになった場合、監視装置本体１００は、ステップＳ１３で、ＲＡＭに入力した検出電圧ＶＦから各輪のタイヤ荷重Ｆｗを推定する。
＜タイヤ荷重の推定の推定＞
以下、タイヤ荷重Ｆｗの推定手順を述べる。
図８に示したように、荷重センサユニット５には、ホイール３から実荷重Ｆｗｒが印加される一方、タイヤ２から実荷重Ｆｗｒと逆方向にタイヤ空気圧Ｐが作用する。したがって、荷重センサユニット５に掛かる圧力は、実荷重Ｆｗｒからタイヤ空気圧Ｐを減じた値となる。本実施形態の場合、タイヤ空気圧Ｐおよびタイヤ荷重Ｆｗを種々に変えて試験を行い、図１４にその一例を示す検出電圧ＶＦ−タイヤ荷重Ｆｗマップを作成して、これを予めＲＯＭに記憶しておく。
【００５３】
監視装置本体１００は、タイヤ空気圧Ｐとタイヤ内温度Ｔとが入力されたら、タイヤ空気圧Ｐに対して前記の温度補正を行った後、検出電圧ＶＦと温度補正後のタイヤ空気圧Ｐとから、図１１の検出電圧ＶＦ−タイヤ荷重Ｆｗマップに基づき、タイヤ荷重Ｆｗを推定する。
【００５４】
監視装置本体１００は、各輪のタイヤ荷重Ｆｗの推定を終えると、ステップＳ１４で、タイヤ荷重Ｆｗと温度補正後のタイヤ空気圧Ｐとから、図１４の過負荷判定マップに基づき過負荷判定を行い、この判定がＮｏであれば、ＲＥＴＵＲＮにジャンプした後、ＳＴＡＲＴに戻って制御を繰り返す。図１４の過負荷判定マップは、実験等によりタイヤに損傷が起こらない限界負荷を求め、例えばこの限界負荷の９５％を超える領域（図１４中にハッチングで示す）を警告ゾーンとしたものである。図１４から判るように、タイヤ空気圧が小さいほど、タイヤ荷重Ｆｗが大きいほど、タイヤの負荷が大きくなる。
【００５５】
あるタイヤ２のタイヤ荷重Ｆｗが過大あるいはタイヤ空気圧Ｐが過少となり、ステップＳ１４の判定がＹｅｓになった場合、監視装置本体１００は、ステップＳ１５で、警告信号を生成して警告機器８に出力する。本実施形態の場合、警告指令を受けた警告機器８は、タイヤが過負荷になっている旨の警告を運転者に対して行う。例えば、警告灯８１において、過負荷となったタイヤ２に対応するランプが点滅する一方、他のランプが点灯し、更に警告ブザー８２が断続的に吹鳴する。
【００５６】
これにより、運転者は、過負荷となったタイヤ２のタイヤ空気圧を高めたり、積載物の一部を下ろしたりすることにより、過負荷を解消することができる。
【００５７】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態に限られるものではない。例えば、前記第１実施形態では、タイヤ荷重等から推定した車両の総重量を重量超過判定閾値と比較して警告を行うようにしたが、例えば、個々のホイールに対してタイヤ荷重をデジタル表示するようにしてもよい。また、前記実施形態では、環状に形成された感圧導電性エラストマセンサをホイールのリムに外嵌させるようにしたが、製造の容易化を図るべく、板状の感圧導電性エラストマセンサをホイールのリムにＣ字状に巻いたうえで、空気圧センサユニットに接続するようにしてもよい。また、荷重センサとして、歪ゲージ等、感圧導電性エラストマセンサ以外のものを用いてもよいし、車体とサスペンションとの間に介装させるものを用いてよい。また、前記実施形態では警告手段として警告灯や警告ブザーを用いるようにしたが、音声警告器等を用いるようにしてもよい。その他、車両や負荷監視装置の具体的構成や制御の具体的手順等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】第１実施形態に係る車両の装置構成を示す平面図である。
【図２】第１実施形態に係る監視装置本体の構成を示すブロック図である。
【図３】第１，第２実施形態に係るホイールを示す斜視図である。
【図４】図３中のＡ部拡大断面図である。
【図５】空気圧センサの回路構成図である。
【図６】荷重センサユニットの斜視図である。
【図７】荷重センサユニットと空気圧センサユニットとの接続部を示す図である。
【図８】タイヤ荷重とタイヤ空気圧との関係等を示す説明図である。
【図９】タイヤ空気圧とタイヤ内温度との関係を示すグラフである。
【図１０】第１実施形態に係る総重量監視制御の手順を示すフローチャートである。
【図１１】検出電圧とタイヤ荷重との関係を示すグラフである。
【図１２】第２実施形態に係る監視装置本体の構成を示すブロック図である。
【図１３】第２実施形態に係る過負荷監視制御の手順を示すフローチャートである。
【図１４】第２実施形態に係る過負荷判定マップである。
【符号の説明】
【００５９】
１      車両
２      タイヤ
３      ホイール
４      空気圧センサユニット（空気圧センサ）
５      荷重センサユニット（荷重センサ，荷重検出手段）
６      車体側アンテナ（受信手段）
７      車載ＥＣＵ
８      警告機器（警告手段）
９      監視装置本体
２１    空気室
３１    ホイールディスク
３２    リム
８１    警告灯（警告手段）
８２    警告ブザー（警告手段）
１００  監視装置本体
【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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