(57)【要約】【課題】タイヤにかかる荷重の値を、タイヤの接地面積に基づいて精度よく算出可能な車輪荷重値算出装置を提供することを課題とする。【解決手段】車両１の車輪２０ａ〜２０ｄに装着されたタイヤＴｉａ〜Ｔｉｄの空気圧を計測するセンサユニット２１ａ〜２１ｄと、車両１が走行するときにタイヤＴｉａ〜Ｔｉｄにかかるタイヤ荷重の周方向の変化と幅方向の変化を検出する圧電素子２４ａ〜２４ｄと、タイヤ荷重値を算出する制御装置１０を備える車輪荷重値算出装置とする。そして、制御装置１０は、タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄの周方向の接地長さとタイヤＴｉａ〜Ｔｉｄの幅方向の接地幅に基づいてタイヤＴｉａ〜Ｔｉｄの接地面積を算出し、さらに、接地面積の算出値とタイヤ空気圧の計測値に基づいて、タイヤの空気圧ごとに設定される接地面積とタイヤ荷重値の相関関係を利用してタイヤ荷重値を算出する。【選択図】図１
2012218682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に備わる車輪に装着されたタイヤの空気圧を計測する空気圧計測手段と、
前記車両が走行するときに前記タイヤにかかる荷重の周方向の変化を検出する第１検出手段と、
前記荷重の幅方向の変化を検出する第２検出手段と、
前記荷重の値を算出する制御装置と、を備える車輪荷重値算出装置であって、
前記制御装置は、
前記荷重の周方向の変化から算出する前記タイヤの周方向の接地長さと前記荷重の幅方向の変化から算出する前記タイヤの幅方向の接地幅に基づいて前記タイヤの接地面積を算出し、さらに、前記接地面積の算出値と前記空気圧計測手段が計測する前記タイヤの空気圧の計測値に基づいて、前記空気圧ごとに設定される前記接地面積と前記荷重の値の相関関係を利用して前記荷重の値を算出することを特徴とする車輪荷重値算出装置。
【請求項２】
前記第１検出手段および前記第２検出手段は、
前記タイヤの内周面に貼り付けられ、前記タイヤが接地面で扁平に変形する境界で前記タイヤの変形にともなって変形し、境界電圧となる電圧を検出値として発生する圧電素子であることを特徴とする請求項１に記載の車輪荷重値算出装置。
【請求項３】
前記第１検出手段と前記第２検出手段の前記検出値は、
前記車輪に取り付けられる前記空気圧計測手段の計測値を車両本体に備わる前記制御装置に送信する送信手段によって前記制御装置に送信されることを特徴とする請求項２に記載の車輪荷重値算出装置。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記接地面積の算出値と前記空気圧の計測値に基づいて前記相関関係を利用して算出した前記荷重の値が前記タイヤの最大負荷能力を超えたときに前記タイヤの過負荷状態を判定する過負荷判定部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の車輪荷重値算出装置。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記接地面積の算出値と前記空気圧の計測値に基づいて前記相関関係を利用して算出した前記荷重の値と、前記タイヤの最大負荷能力と、に基づいて算出する前記タイヤ負荷率が所定の閾値を超えたときに前記タイヤの過負荷状態を判定する過負荷判定部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の車輪荷重値算出装置。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記接地面積の算出値と前記空気圧の計測値に基づいて前記相関関係を利用して算出した前記荷重の値から前記車両の車両総重量を算出するとともに、算出した前記車両総重量から予め設定される車両重量を減算した値が前記車両に設定される最大積載重量を超えたときに、前記車両の過積載状態を判定する過積載判定部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の車輪荷重値算出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用の車輪に装着されるタイヤにかかる荷重の値を算出する車輪荷重値算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪にかかる荷重（車輪荷重）の値を算出（推定）する方法は広く知られ、例えば特許文献１には、タイヤの動荷重半径と、タイヤのスリップ率と、タイヤの初期内圧と、車両重量等から車輪荷重の値（タイヤの輪荷重の値）を推定する方法が記載されている。
また、特許文献２には、車輪接地面におけるタイヤの変形（車輪接地面の長さ）に基づいて車輪荷重の値を算出する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−７６７０３号公報
【特許文献２】特開２０１０−６６２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示される技術は、タイヤの動荷重半径やスリップ率などから車輪荷重の値を算出（推定）する技術であり、実際の車輪荷重の値との誤差が生じやすい。
【０００５】
また、特許文献２には、タイヤの変形（接地面の長さ）に基づいて車輪荷重を求める技術が開示されている。
しかしながら、車輪荷重はタイヤの接地面の面積との相関性が高く、タイヤの接地面の面積に基づいて算出される車輪荷重は精度が高いが、接地面の長さに基づいて算出される車輪荷重は、接地面の面積に基づいて算出される車輪荷重に比べて精度が低下する。つまり、特許文献２に開示される技術で算出される車輪荷重は、実際の車輪荷重との誤差が生じやすい。
【０００６】
そこで、本発明は、タイヤにかかる荷重の値を、タイヤの接地面積に基づいて精度よく算出可能な車輪荷重値算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】
【０００７】
前記課題を解決するため、本願に係る発明は、車両に備わる車輪に装着されたタイヤの空気圧を計測する空気圧計測手段と、前記車両が走行するときに前記タイヤにかかる荷重の周方向の変化を検出する第１検出手段と、前記荷重の幅方向の変化を検出する第２検出手段と、前記荷重の値を算出する制御装置と、を備える車輪荷重値算出装置とする。そして、前記制御装置は、前記荷重の周方向の変化から算出する前記タイヤの周方向の接地長さと前記荷重の幅方向の変化から算出する前記タイヤの幅方向の接地幅に基づいて前記タイヤの接地面積を算出し、さらに、前記接地面積の算出値と前記空気圧計測手段が計測する前記タイヤの空気圧の計測値に基づいて、前記空気圧ごとに設定される前記接地面積と前記荷重の値の相関関係を利用して前記荷重の値を算出することを特徴とする。
【０００８】
この発明によると、第１検出手段で検出するタイヤ荷重の周方向の変化と、第２検出手段で検出するタイヤ荷重の幅方向の変化に基づいて、タイヤの周方向の接地長さと幅方向の接地幅を算出でき、さらに、接地長さと接地幅からタイヤの接地面積を算出できる。そして、タイヤの接地面積の算出値とタイヤの空気圧の計測値に基づいて、タイヤの空気圧ごとに設定される接地面積とタイヤにかかる荷重の値の相関関係を利用してタイヤにかかる荷重の値を算出できる。このように、タイヤの接地面積とタイヤの空気圧に基づいて算出される荷重は精度が高い。したがって、タイヤにかかる荷重の値を精度よく算出できる。
【０００９】
また、この発明は、前記第１検出手段および前記第２検出手段は、前記タイヤの内周面に貼り付けられ、前記タイヤが接地面で扁平に変形する境界で前記タイヤの変形にともなって変形し、境界電圧となる電圧を検出値として発生する圧電素子であることを特徴とする。
したがって、この発明は、第１検出手段および第２検出手段としてタイヤの内周面に貼り付けられる圧電素子を備えるだけで、タイヤの接地面積を算出可能な構成とすることができる。
【００１０】
また、この発明は、前記第１検出手段と前記第２検出手段の前記検出値は、前記車輪に取り付けられる前記空気圧計測手段の計測値を車両本体に備わる前記制御装置に送信する送信手段によって前記制御装置に送信されることを特徴とする。
したがって、この発明は、タイヤに貼り付けられる第１検出手段と第２検出手段の検出値を車両本体に備わる制御装置に送信するための装置を新たに備えることなく、空気圧計測手段の計測値を制御装置に送信する送信手段を利用して、第１検出手段と第２検出手段の検出値を制御装置に送信できる。
【００１１】
また、この発明は、前記制御装置は、前記接地面積の算出値と前記空気圧の計測値に基づいて前記相関関係を利用して算出した前記荷重の値が前記タイヤの最大負荷能力を超えたときに前記タイヤの過負荷状態を判定する過負荷判定部を備えることを特徴とする。
したがって、この発明は、タイヤの接地面積の算出値とタイヤの空気圧の計測値に基づいて精度よく算出される荷重を利用し、タイヤの過負荷状態を精度よく判定可能な過負荷判定部を備えることができる。
【００１２】
また、この発明は、前記制御装置は、前記接地面積の算出値と前記空気圧の計測値に基づいて前記相関関係を利用して算出した前記荷重の値と、前記タイヤの最大負荷能力と、に基づいて算出する前記タイヤ負荷率が所定の閾値を超えたときに前記タイヤの過負荷状態を判定する過負荷判定部を備えることを特徴とする。
したがって、この発明は、タイヤの接地面積の算出値とタイヤの空気圧の計測値に基づいて精度よく算出される荷重に基づいてタイヤ負荷率を算出できる。さらに、このタイヤ負荷率を利用して、タイヤの過負荷状態を精度よく判定可能な過負荷判定部を備えることができる。
【００１３】
また、この発明は、前記制御装置は、前記接地面積の算出値と前記空気圧の計測値に基づいて前記相関関係を利用して算出した前記荷重の値から前記車両の車両総重量を算出するとともに、算出した前記車両総重量から予め設定される車両重量を減算した値が前記車両に設定される最大積載重量を超えたときに、前記車両の過積載状態を判定する過積載判定部を備えることを特徴とする。
したがって、この発明は、タイヤの接地面積の算出値とタイヤの空気圧の計測値に基づいて精度よく算出される荷重を利用して、車両の過積載状態を精度よく判定可能な過積載判定部を備えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、タイヤにかかる荷重の値を、タイヤの接地面積に基づいて精度よく算出可能な車輪荷重値算出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は車輪荷重値算出装置が備わる車両の一構成例を示す図、（ｂ）は車輪荷重値算出装置を構成するセンサユニットの一構成例を示す図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）はタイヤの接地長さと圧電素子の変形の状態を示す図、（ｃ）は、圧電素子が発生する電圧の変化を示すグラフである。
【図３】（ａ）、（ｂ）はタイヤの接地幅と圧電素子の変形を示す図、及び圧電素子が発生する電圧の状態を示すグラフである。
【図４】荷重算出マップを示す図である。
【図５】荷重算出手順を示すフローチャートである。
【図６】接地面積算出の手順を示すフローチャートである。
【図７】（ａ）、（ｂ）はタイヤの幅方向に備わった圧電素子の変形を示す図、及び各圧電素子が発生する電圧を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
本実施形態に係る車輪荷重値算出装置は、図１の（ａ）に示すように、例えば４つの車輪２０ａ〜２０ｄを有する車両１に備わっている。
車両１には、センサユニット２１ａ〜２１ｄ、イニシエータ２３ａ〜２３ｄ、および制御装置１０を含んで構成されるＴＰＭＳ（Tire Pressure Monitoring System）が備わっていることが好ましい。
センサユニット２１ａ〜２１ｄは、車輪２０ａ〜２０ｄに取り付けられ、各タイヤに装着されるタイヤＴｉａ〜Ｔｉｄの空気圧（タイヤ空気圧）を計測する空気圧計測機能と、空気圧の計測値を信号（空気圧信号）として電波に乗せて送出する送信機能を備える。
また、制御装置１０には、各センサユニット２１ａ〜２１ｄが送出する空気圧信号が乗った電波を受信する受信アンテナ１０ａが備わり、センサユニット２１ａ〜２１ｄが送出する電波を受信可能に構成される。
なお、本実施形態に係るセンサユニット２１ａ〜２１ｄは空気圧計測機能および送信機能を備えることから、特許請求の範囲に記載される空気圧計測手段および送信手段に相当する。
【００１７】
そして、受信アンテナ１０ａが受信した各車輪２０ａ〜２０ｄの空気圧信号は制御装置１０に入力され、制御装置１０によって各車輪２０ａ〜２０ｄに装着されるタイヤＴｉａ〜Ｔｉｄの空気圧が監視される。
【００１８】
車輪２０ａに取り付けられるセンサユニット２１ａは、図１の（ｂ）に示すように、タイヤＴｉａのタイヤ空気圧を計測する空気圧センサ２１０、制御装置１０の受信アンテナ１０ａと電波を介してデータ通信可能な送受信機２１１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１２、ＣＰＵ２１２が実行するプログラム等が格納されるメモリ２１３、およびセンサユニット２１ａの電力供給源となるバッテリ２１４を含んで構成される。
そして、センサユニット２１ａは、空気圧センサ２１０を備えることで空気圧計測機能を備え、送受信機２１１を備えることで送信機能を備える。
【００１９】
このように構成されるセンサユニット２１ａは、例えば制御装置１０からイニシエータ２３ａを介して送信される起動信号を受信すると、空気圧センサ２１０がＣＰＵ２１２からの指令に応じてタイヤＴｉａのタイヤ空気圧の計測を開始する。そして、ＣＰＵ２１２は空気圧センサ２１０の計測値を空気圧信号として送受信機２１１を介して電波に乗せて送出する。制御装置１０は、受信アンテナ１０ａが受信する空気圧信号を取り込んでタイヤＴｉａのタイヤ空気圧を取得し、タイヤ空気圧を監視する。
また、制御装置１０からイニシエータ２３ａを介して停止信号が送信されると、空気圧センサ２１０がＣＰＵ２１２からの指令に応じてタイヤ空気圧の計測を停止し、制御装置１０はタイヤＴｉａのタイヤ空気圧の監視を終了する。
【００２０】
他のセンサユニット２１ｂ〜２１ｄは、センサユニット２１ａと同等の構成であり、制御装置１０は、センサユニット２１ｂ〜２１ｄから送信される空気圧信号によってタイヤＴｉｂ〜Ｔｉｄのタイヤ空気圧を監視するように構成される。
【００２１】
また、本実施形態に係る車両１の車輪２０ａ〜２０ｄに装着されるタイヤＴｉａ〜Ｔｉｄには、路面Ｒｏ（図２の（ａ）参照）とタイヤの接地面を検出する接地面検出手段として圧電素子２４ａ〜２４ｄが備わっている。
接地面検出手段は圧電素子２４ａ〜２４ｄに限定されるものではなく、タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄと路面Ｒｏの接地面を検出できる素子（センサ）であればその種類は限定しない。
そして、ＴＰＭＳ（センサユニット２１ａ〜２１ｄ、イニシエータ２３ａ〜２３ｄ、制御装置１０、受信アンテナ１０ａ）と、圧電素子２４ａ〜２４ｄと、を含んで本実施形態に係る車輪荷重値算出装置が構成される。
【００２２】
圧電素子２４ａ〜２４ｄは各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄの内周、例えば、トレッドの内側に貼り付けられるように備わり、各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄの変形に応じて各圧電素子２４ａ〜２４ｄがそれぞれ変形するように構成される。
そして、詳細は後記するが、圧電素子２４ａ〜２４ｄはタイヤＴｉａ〜Ｔｉｄの変形に応じた電圧を発生し、センサユニット２１ａ〜２１ｄは各圧電素子２４ａ〜２４ｄから入力された電圧を信号（タイヤ状態信号）に変換し、受信アンテナ１０ａに送信する。さらに、受信アンテナ１０ａが受信したタイヤ状態信号が制御装置１０に入力されるように構成される。
【００２３】
図１の（ｂ）に示すように、センサユニット２１ａでは、圧電素子２４ａが発生する電圧がＣＰＵ２１２に取り込まれる。そして、ＣＰＵ２１２は取り込んだ電圧をタイヤ状態信号に変換し、送受信機２１１を介して電波に乗せて送出するように構成される。
他のセンサユニット２１ｂ〜２１ｄも同様の構成とする。
【００２４】
また、圧電素子２４ａ〜２４ｄは以下のようにタイヤＴｉａ〜Ｔｉｄの接地面を検出する。
図２の（ａ）に示すように、タイヤＴｉａの内周面（トレッドの内側）には、曲げ変形によって電圧を発生する圧電素子２４ａが貼り付けられる。
そして、図２の（ａ）に示すように、タイヤＴｉａが路面Ｒｏに接地する場合、タイヤＴｉａのトレッドは、タイヤＴｉａにかかる荷重（タイヤ荷重）によって扁平に変形して接地面が形成される。
このときの接地面のタイヤ周方向の長さ（タイヤＴｉａの外周に沿った方向の長さ）を「接地長さ（Ｌｆｌａｔ）」とする。
なお、図２の（ａ）、（ｂ）は、車輪２０ａ（図１の（ａ）参照）に装着されるタイヤＴｉａを示す。他の車輪２０ｂ〜２０ｄ（図１の（ａ）参照）に装着されるタイヤＴｉｂ〜Ｔｉｄ（図１の（ａ）参照）も同等の構成とする。
【００２５】
図２の（ａ）、（ｂ）に示すように、タイヤＴｉａの内周面に貼り付けられた圧電素子２４ａは、接地面以外の位置ではタイヤＴｉａの湾曲に沿って変形し、接地面にさしかかると（Ｉｎの位置）タイヤＴｉａの変形にともなって折れ曲がるように屈曲変形する。そして、圧電素子２４ａは接地面にあるときは変形せず、接地面から抜け出るとき（Ｏｕｔの位置）で再度屈曲変形する。つまり、圧電素子２４ａは、タイヤＴｉａが接地面で扁平に変形する境界で屈曲変形する。
【００２６】
このように回転するタイヤＴｉａの変形にともなって変形する圧電素子２４ａが発生する電圧は図２の（ｃ）に示すように変化する。なお、図２の（ｃ）は左から右に向かって時間経過する電圧の変化を示している。
図２の（ｃ）において「Ａ」で示される範囲は、圧電素子２４ａが接地面ではないところ（図２の（ｂ）における「Ａ」の位置）にあり、タイヤＴｉａの湾曲に沿って湾曲するように変形して電圧Ｖｌｏｗを発生する。
また、「Ｂ」で示される範囲は、圧電素子２４ａが接地面の位置（図２の（ｂ）における「Ｂ」の位置）にあって、扁平に変形しているタイヤＴｉａの内周面に沿って圧電素子２４ａは変形が解消する。したがって、電圧を発生しない。
【００２７】
また、圧電素子２４ａは、接地面にさしかかる位置（Ｉｎ：接地面で扁平に変形する境界）において屈曲変形し、電圧Ｖｌｏｗより高い電圧Ｖｐｋを発生する。
同様に、圧電素子２４ａは接地面から抜け出る位置（Ｏｕｔ：接地面で扁平に変形した状態から湾曲に戻る境界）において屈曲変形し、電圧Ｖｌｏｗより高い電圧Ｖｐｋを発生する。
以下、接地面との境界において圧電素子２４ａが発生する電圧Ｖｐｋを境界電圧と称する。また、圧電素子２４ａが接地面にさしかかる位置（Ｉｎ）での境界電圧Ｖｐｋの電圧値と、接地面から抜け出る位置（Ｏｕｔ）での境界電圧Ｖｐｋの電圧値が異なる場合もある。
【００２８】
このように圧電素子２４ａは、タイヤＴｉａが接地面で扁平に変形する境界において境界電圧Ｖｐｋを発生することから、例えば制御装置１０（図１の（ａ）参照）を、圧電素子２４ａが「Ｉｎ」の位置にあるときの境界電圧Ｖｐｋを取得してから、「Ｏｕｔ」の位置にあるときの境界電圧Ｖｐｋを取得するまでの時間を計測可能に構成すれば、制御装置１０は、圧電素子２４ａが接地面にある時間「接地時間（Ｔｆｌａｔ）」を取得できる。
【００２９】
また、タイヤＴｉａが滑ることなく車両１（図１の（ａ）参照）が路面Ｒｏ上を走行する場合、「Ｉｎ」の位置にある圧電素子２４ａは、タイヤＴｉａ（の中心）が接地長さＬｆｌａｔに相当する距離だけ移動したときに「Ｏｕｔ」の位置に到達する。
タイヤＴｉａの中心の移動距離は車両１の移動距離であり、車速Ｖｃａｒと、圧電素子２４ａが接地面にある接地時間Ｔｆｌａｔの積「Ｖｃａｒ×Ｔｆｌａｔ」が、車両１が接地時間Ｔｆｌａｔで移動する距離になる。そして、この距離は接地長さＬｆｌａｔに等しい。
このことから、制御装置１０は、車両１の車速Ｖｃａｒと、圧電素子２４ａが接地面にある接地時間Ｔｆｌａｔを取得すると、タイヤＴｉａの接地長さＬｆｌａｔを算出できる。
【００３０】
前記したように圧電素子２４ａが発生する電圧は、タイヤ状態信号としてセンサユニット２１ａを介して制御装置１０に入力される。したがって、制御装置１０はタイヤ状態信号によって、圧電素子２４ａが接地面との境界にあるときに発生する境界電圧Ｖｐｋを取得できる。そして、圧電素子２４ａが接地面にさしかかる位置（Ｉｎ）から、接地面から抜け出る位置（Ｏｕｔ）までの経過時間、つまり圧電素子２４ａが接地面にある接地時間Ｔｆｌａｔを算出できる。
【００３１】
また、車両１（図１の（ａ）参照）の車速Ｖｃａｒは、図示しない車速センサによって計測される構成が好ましく、制御装置１０（図１の（ａ）参照）は、図示しない車速センサから入力される信号によって車両１の車速Ｖｃａｒを取得可能な構成とすればよい。
このような構成によって、制御装置１０は接地長さＬｆｌａｔを算出できる。
【００３２】
タイヤＴｉａは、接地面でタイヤ荷重がかかって変形し、接地面はタイヤＴｉａに対して周方向（タイヤＴｉａの円周に沿った方向）に移動することから、タイヤＴｉａにかかるタイヤ荷重は周方向に変化する。そして、圧電素子２４ａが発生する電圧は、圧電素子２４ａが備わる位置におけるタイヤＴｉａの変形によって変化する。このことから、圧電素子２４ａは、車両１（図１の（ａ）参照）が走行するときにタイヤＴｉａにかかるタイヤ荷重の変化にともなう周方向の荷重の変化（タイヤＴｉａの円周に沿ったタイヤ荷重の変化）を検出する機能を有する。したがって、本実施形態に係る圧電素子２４ａは、特許請求の範囲に記載される第１検出手段となる。
【００３３】
さらに、図３の（ａ）に示すように、タイヤＴｉａの幅方向には、複数の圧電素子２４ａが１列に備わる構成が好ましい。例えば、図３の（ａ）には、タイヤＴｉａの幅方向に７個の圧電素子２４ａ１〜２４ａ７が備わる状態を示す。
【００３４】
前記したように、タイヤＴｉａが回転して車両１（図１の（ａ）参照）が走行するとき、接地面となる位置に配置される圧電素子２４ａは図２の（ｃ）に示す点Ｉｎで境界電圧Ｖｐｋを発生した後に電圧の発生がなくなり、点Ｏｕｔで境界電圧Ｖｐｋを再度発生する。
しかしながら、図３の（ａ）に示すように、タイヤＴｉａの幅方向において接地面の両横部は変形しない。したがって、タイヤＴｉａが回転して車両１が走行しても、タイヤＴｉａにおいて接地面の両横部に配置される圧電素子２４ａは、常に図２の（ｃ）に示す電圧Ｖｌｏｗを発生する。
【００３５】
図３の（ａ）に示すように、タイヤＴｉａの幅方向に７個の圧電素子２４ａ１〜２４ａ７が備わる場合、タイヤＴｉａの幅方向略中央部に備わる３つの圧電素子２４ａ３〜２４ａ５（黒色）は、接地面となる位置に配置されることから、発生する電圧が下のグラフの実線で示すように変化する。
一方、接地面となる位置の両横部に配置される圧電素子２４ａ１，２４ａ２，２４ａ６，および２４ａ７（白色）は、タイヤＴｉａの変形にともなう変形が発生せず、図３の（ａ）の下のグラフの破線で示すように常に電圧Ｖｌｏｗを発生する。
【００３６】
例えば、タイヤＴｉａにかかる荷重が増加した場合や、タイヤＴｉａのタイヤ空気圧が減圧した場合、接地面はタイヤＴｉａの幅方向に広がり、図３の（ｂ）に示すように、圧電素子２４ａ２〜２４ａ６（黒色）が接地面となる位置に配置される状態になる。つまり、黒色で示される圧電素子２４ａ２〜２４ａ６は、発生する電圧が下のグラフに実線で示すように変化する。
一方、接地面となる位置の両横部に配置される圧電素子２４ａ１，２４ａ７（白色）は、タイヤＴｉａの変形にともなう変形が発生せず、図３の（ｂ）の下のグラフに破線で示すように、常にＶｌｏｗの電圧を発生する。
【００３７】
そこで、制御装置１０（図１の（ａ）参照）は、圧電素子２４ａ１〜２４ａ７の発生電圧をタイヤ状態信号として取得し、図３の（ａ）、(ｂ)のグラフの実線で示されるように電圧が変化する圧電素子２４ａに基づいて、接地面のタイヤＴｉａの幅方向の長さを算出する。この接地面のタイヤＴｉａの幅方向の長さを「接地幅（Ｗｆｌａｔ）」と称する。
【００３８】
例えば、図３の（ａ）の下のグラフに実線で示すように、圧電素子２４ａ３〜２４ａ５（黒色）の発生電圧が境界電圧Ｖｐｋを発生するように変化する場合、制御装置１０（図１の（ａ）参照）は圧電素子２４ａ３〜２４ａ５が備わる範囲を接地幅Ｗｆｌａｔとする。
また、図３の（ｂ）の下のグラフに実線で示すように、圧電素子２４ａ２〜２４ａ６（黒色）の発生電圧が境界電圧Ｖｐｋを発生するように変化する場合、制御装置１０（図１の（ａ）参照）は圧電素子２４ａ２〜２４ａ６が備わる範囲を接地幅Ｗｆｌａｔとする。
このように、本実施形態に係る圧電素子２４ａ（２４ａ１〜２４ａ７）は、タイヤＴｉａの幅方向に複数備わることによって車両１（図１の（ａ）参照）が走行するときのタイヤＴｉａの幅方向の変形を検出する。前記したように、タイヤＴｉａは、接地面でタイヤ荷重がかかって変形することから、タイヤＴｉａの幅方向に備わる複数の圧電素子２４ａ１〜２４ａ７は、タイヤＴｉａにかかるタイヤ荷重の変化にともなう幅方向の荷重の変化（タイヤＴｉａの幅方向に沿ったタイヤ荷重の変化）を検出する機能を有する。したがって、本実施形態に係る圧電素子２４ａ（２４ａ１〜２４ａ７）は、特許請求の範囲に記載される第２検出手段となる。
【００３９】
なお、境界電圧Ｖｐｋを発生するように発生電圧が変化する圧電素子２４ａの数と、タイヤＴｉａの接地幅の長さの関係を示すマップが予め作成されて制御装置１０（図１の（ａ）参照）の図示しない記憶部に記憶される構成とすれば、制御装置１０は圧電素子２４ａの発生電圧の変化に基づいて当該マップを参照し、接地幅を容易に算出できる。
【００４０】
以上のように制御装置１０は、タイヤＴｉａにおける接地長さＬｆｌａｔと接地幅Ｗｆｌａｔを算出できる。そして、接地長さと接地幅を乗算して、タイヤＴｉａの接地面積Ｓｆｌａｔを算出できる。つまり、「Ｓｆｌａｔ＝Ｌｆｌａｔ×Ｗｆｌａｔ」とすることができる。
もちろん、タイヤＴｉａの幅方向に備わる圧電素子２４ａは７個に限定するものではない。７個以上の圧電素子２４ａがタイヤＴｉａの幅方向１列に備わる構成によって、制御装置１０（図１の（ａ）参照）は、接地幅Ｗｆｌａｔをより精度よく算出でき、ひいては、タイヤＴｉａの接地面積Ｓｆｌａｔをより精度よく算出できる。
【００４１】
さらに、車輪２０ｂ〜２０ｄ（図１の（ａ）参照）に装着されるタイヤＴｉｂ〜Ｔｉｄ（図１の（ａ）参照）にもタイヤＴｉａと同様に圧電素子２４ｂ〜２４ｄ（図１の（ａ）参照）を備える構成とすれば、制御装置１０は各タイヤＴｉｂ〜Ｔｉｄの接地面積Ｓｆｌａｔを算出可能となる。
この場合、圧電素子２４ｂ〜２４ｄも第１検出手段および第２検出手段として機能する。
【００４２】
そして、本実施形態に係る制御装置１０（図１の（ａ）参照）は、タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄ（図１の（ａ）参照）ごとに算出された接地面積Ｓｆｌａｔに基づいて、各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄにかかる荷重の値（タイヤ荷重値）を算出する。
例えば、制御装置１０は、タイヤの接地面積Ｓｆｌａｔとタイヤ空気圧に基づいて、タイヤ荷重値を算出する。
図４に示すマップ（荷重算出マップ）のように、タイヤの接地面積Ｓｆｌａｔとタイヤ荷重の間には、タイヤ空気圧（図４にはＰ１，Ｐ２，Ｐ３を例示）ごとに線形の相関関係があることが知られ、この相関関係は実験計測等によって容易に求められる。
【００４３】
そこで、予め実験計測等によって求められた、タイヤの接地面積Ｓｆｌａｔとタイヤ荷重とタイヤ空気圧の相関関係を示す荷重算出マップ（図４参照）が、制御装置１０（図１の（ａ）参照）の図示しない記憶部に記憶される構成とすればよい。
このような荷重演算マップは、例えば、タイヤ荷重の変化にともなう接地面積Ｓｆｌａｔの変化をタイヤ空気圧ごとに計測し、集められたデータを回帰分析（最小二乗法等）することによって容易に求められる。
【００４４】
そして制御装置１０は、各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄの接地面積Ｓｆｌａｔを算出した後、空気圧センサ２２ａ〜２２ｄ（図１の（ａ）参照）が計測する各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄのタイヤ空気圧と、算出した接地面積Ｓｆｌａｔと、に基づいて荷重算出マップを参照し、各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄのタイヤ荷重値を算出する。
つまり制御装置１０は、各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄの接地面積Ｓｆｌａｔの算出値とタイヤ空気圧の計測値に基づいて、荷重算出マップ（タイヤの接地面積Ｓｆｌａｔとタイヤ荷重とタイヤ空気圧の相関関係）を利用して各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄのタイヤ荷重値を算出する。
【００４５】
具体的に制御装置１０は、空気圧センサ２２ａ〜２２ｄ（図１の（ａ）参照）が計測する各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄのタイヤ空気圧に相当する特性線を荷重算出マップ（図４参照）から選択する。そして、制御装置１０は選択した特性線上で、算出した接地面積Ｓｆｌａｔに対応するタイヤ荷重の値を各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄのタイヤ荷重値とする。このとき、各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄのタイヤ空気圧が、荷重算出マップに示されるタイヤ空気圧の中間値（例えば、図４におけるＰ１とＰ２の間）の場合、制御装置１０は、比例配分等で各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄのタイヤ荷重値を算出する。
【００４６】
タイヤの接地面積Ｓｆｌａｔとタイヤ荷重の相関関係を示す荷重算出マップ（図４参照）は実験計測等によって求められるため、実験計測時における測定誤差を小さくすることによって誤差の小さいデータとすることができる。
また、各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄ（図１の（ａ）参照）の接地面積Ｓｆｌａｔは、各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄにかかるタイヤ荷重による変形に基づいて算出される値であって誤差は小さい。
したがって、誤差が小さく算出されるタイヤの接地面積Ｓｆｌａｔと、誤差の小さい荷重算出マップと、に基づいて算出される各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄのタイヤ荷重値は誤差が小さい。つまり、本実施形態に係る車輪荷重値算出装置は、各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄのタイヤ荷重値を精度よく算出できる。
なお、荷重算出マップは、例えば、各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄのそれぞれに対応して設定される構成であってもよいし、全てのタイヤＴｉａ〜Ｔｉｄが同じものであるときには、１つの荷重算出マップを備える構成であってもよい。
【００４７】
また、例えばタイヤＴｉａに対応する荷重算出マップがセンサユニット２１ａ（図１の（ｂ）参照）のメモリ２１３（図１の（ｂ）参照）に記憶され、この荷重算出マップが適宜制御装置１０（図１の（ａ）参照）に送信される構成であってもよい。例えば、車輪２０ａ（図１の（ａ）参照）が車両本体１ａ（図１の（ａ）参照）に取り付けられて最初にセンサユニット２１ａが起動したときに、センサユニット２１ａが荷重算出マップを制御装置１０に送信する構成とすればよい。そして、制御装置１０は送信された荷重算出マップを図示しない記憶部に記憶する構成とすれば、車輪２０ａの交換にともなってタイヤＴｉａが替わった場合に、制御装置１０は替わったタイヤＴｉａに対応する荷重算出マップを取得できる。また、他の車輪２０ｂ〜２０ｄ（図１の（ａ）参照）についても同等の構成とすればよい。
【００４８】
また、制御装置１０がタイヤ荷重値を算出するときに実行するプログラムに、タイヤの接地面積Ｓｆｌａｔとタイヤ空気圧からタイヤ荷重値を算出する演算式が組み込まれる構成としてもよい。この場合、制御装置１０（図１の（ａ）参照）は、図４に示す荷重算出マップを備える必要はない。
このような演算式は荷重演算マップと同様に、タイヤ荷重の変化にともなう接地面積Ｓｆｌａｔの変化をタイヤ空気圧ごとに計測し、集められたデータを回帰分析（最小二乗法等）することによって容易に求められる。
【００４９】
また、荷重算出マップに示すように、タイヤの接地面積Ｓｆｌａｔとタイヤ荷重の間には一次式（直線）で示される相関関係があるため、タイヤの接地面積Ｓｆｌａｔとタイヤ空気圧からタイヤ荷重値を算出する演算式も一次式で示される。したがって、演算式を利用してタイヤ荷重値を算出する構成であっても制御装置１０の演算負荷は小さい。
そしてこの構成であっても制御装置１０は、各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄの接地面積Ｓｆｌａｔの算出値とタイヤ空気圧の計測値に基づいて、タイヤの接地面積Ｓｆｌａｔとタイヤ荷重とタイヤ空気圧の相関関係を利用して各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄのタイヤ荷重値を算出することになる。
【００５０】
以上のように、本実施形態に係る車輪荷重値算出装置は、タイヤの接地面積Ｓｆｌａｔとタイヤ空気圧から、各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄのタイヤ荷重値を精度よく算出できる。
そして、本実施形態に係る制御装置１０（図１の（ａ）参照）は、算出されたタイヤ荷重値を利用してタイヤの過負荷状態や車両１（図１の（ａ）参照）の過積載状態を精度よく判定することができる。
前記したように、従来技術によって求められるタイヤ荷重値は誤差が大きく、タイヤの過負荷状態の判定や過積載状態の判定に利用すると誤判定の虞が高くなり、タイヤの過負荷状態の判定や過積載状態の判定にタイヤ荷重値を利用することが困難であった。
本実施形態に係る車輪荷重値算出装置はタイヤ荷重値を精度よく算出できるため、タイヤの過負荷状態の判定や過積載状態の判定の精度を向上できる。
【００５１】
《過負荷判定部》
タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄ（図１の（ａ）参照）にかかる負荷（タイヤ荷重値）が、各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄの最大負荷能力（最大荷重）を超えた状態（過負荷状態）になったとき、制御装置１０がタイヤの過負荷状態を判定し、例えば警報を発するように構成できる。
各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄの最大負荷能力は特性値として予め設定されている値であり、制御装置１０（図１の（ａ）参照）は、この最大負荷能力を図示しない記憶部に記憶する構成が好適である。
【００５２】
制御装置１０（図１の（ａ）参照）は、タイヤＴｉａ（図１の（ａ）参照）の接地面積Ｓｆｌａｔを圧電素子２４ａ１〜２４ａ７の発生電圧に基づいて前記したように算出するとともに、空気圧センサ２１０（図１の（ａ）参照）が計測するタイヤ空気圧を取得する。さらに、算出した接地面積Ｓｆｌａｔとタイヤ空気圧に基づいて荷重算出マップ（図４参照）を参照し、タイヤＴｉａのタイヤ荷重値を算出する。
そして、算出したタイヤ荷重値がタイヤＴｉａの最大負荷能力（最大荷重）を超えている場合、制御装置１０は、タイヤＴｉａが過負荷状態であると判定し、例えば、図示しない警報装置（警告灯、警告音）を作動して過負荷状態を運転者等に報知する構成とする。
【００５３】
または、最大負荷能力に対するタイヤ荷重の割合（タイヤ負荷率＝タイヤ荷重／最大負荷能力）が所定の閾値（例えば、８０％）を超えたときに、制御装置１０が、タイヤＴｉａが過負荷状態であると判定する構成としてもよい。
この閾値は、例えば、実験計測等で適宜決定される値とすればよい。
【００５４】
なお、制御装置１０は、タイヤＴｉａ（図１の（ａ）参照）以外のタイヤＴｉｂ〜Ｔｉｄ（図１の（ａ）参照）についても同様にタイヤ荷重値を算出し、各タイヤＴｉｂ〜Ｔｉｄの最大負荷能力を超えるタイヤ荷重値が算出されたとき、または、各タイヤＴｉｂ〜Ｔｉｄのタイヤ負荷率が所定の閾値を超えたときに、各タイヤＴｉｂ〜Ｔｉｄが過負荷状態であると判定する構成が好ましい。
【００５５】
このように構成することによって、タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄの過負荷状態を判定する過負荷判定部（図示せず）が制御装置１０（図１の（ａ）参照）に備わる車輪荷重値算出装置とすることができる。
【００５６】
《過積載判定部》
タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄ（図１の（ａ）参照）にかかる荷重の合計は、車両１（図１の（ａ）参照）の車両総重量（車両重量と搭乗者全員の体重と積載物の重量の合計）に等しくなる。したがって、制御装置１０（図１の（ａ）参照）は、タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄのタイヤ荷重値と車両重量から、積載重量（搭乗者の体重と積載物の重量の合計）を算出できる。つまり、算出したタイヤＴｉａ〜Ｔｉｄのタイヤ荷重値を合計して車両１の車両総重量を算出し、さらに、算出した車両総重量から予め決定されている車両重量を減算することで積載重量を算出できる。
【００５７】
そして、積載重量が、車両１（図１の（ａ）参照）ごとに設定されている最大積載重量を超えている場合、制御装置１０（図１の（ａ）参照）は車両１が過積載状態と判定し、例えば、図示しない警報装置（警告灯、警告音）を作動して、車両１が過積載状態であること運転者等に報知する構成とする。
このように構成することによって、車両１の過積載状態を判定する過積載判定部（図示せず）が制御装置１０に備わる車輪荷重値算出装置とすることができる。
なお、車両重量と最大積載重量は、車両１の特性値として、制御装置１０の図示しない記憶部に記憶されている構成が好ましい。
【００５８】
図５を参照して、過負荷判定部と過積載判定部を備える制御装置１０がタイヤ荷重値を算出して、過負荷状態および過積載状態を判定する手順（荷重算出手順）を説明する（適宜図１〜４参照）。
なお、この荷重算出手順は、制御装置１０が車輪荷重値算出装置を制御するプログラムを実行する手順であり、このプログラムは、例えば、制御装置１０がＴＰＭＳを制御するプログラムにサブルーチンとして組み込まれる構成とすればよい。
そして、例えば、制御装置１０は所定のインターバルで定期的に荷重算出手順を実行する構成とすればよい。
【００５９】
制御装置１０は荷重算出手順を開始すると、各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄのタイヤ空気圧をセンサユニット２１ａ〜２１ｄから取得する（ステップＳ１）。
例えば制御装置１０がイニシエータ２３ａ〜２３ｄを介してセンサユニット２１ａ〜２１ｄに空気圧要求信号を送信し、センサユニット２１ａ〜２１ｄは、空気圧要求信号に応じて空気圧信号を送信する構成とすれば、制御装置１０は荷重算出手順を開始したときに、各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄのタイヤ空気圧を取得できる。
【００６０】
そして、制御装置１０は、全てのタイヤＴｉａ〜Ｔｉｄの接地面積Ｓｆｌａｔを算出する（ステップＳ２）。
【００６１】
図６を参照して、制御装置１０が全てのタイヤＴｉａ〜Ｔｉｄの接地面積Ｓｆｌａｔを算出する手順を説明する。なお図６では、タイヤＴｉａの接地面積Ｓｆｌａｔの算出について説明するが、制御装置１０は、他のタイヤＴｉｂ〜Ｔｉｄの接地面積Ｓｆｌａｔも同様に算出する。そして、全てのタイヤＴｉａ〜Ｔｉｄの接地面積Ｓｆｌａｔを算出した時点で、制御装置１０は接地面積Ｓｆｌａｔを算出する手順を終了する。
【００６２】
制御装置１０は、センサユニット２１ａから、圧電素子２４ａ（２４ａ１〜２４ａ７）が接地面にさしかかったとき（図２の（ｃ）における「Ｉｎ」の位置）の境界電圧Ｖｐｋを取得するまで待機し（ステップＳ２００→Ｎｏ）、境界電圧Ｖｐｋを取得したら（ステップＳ２００→Ｙｅｓ）、制御装置１０は、タイヤＴｉａの接地幅Ｗｆｌａｔを算出する（ステップＳ２０１）。
【００６３】
例えば、制御装置１０がタイヤ状態信号を要求する接地情報要求信号をセンサユニット２１ａに送信し、接地情報要求信号を受信したセンサユニット２１ａは、圧電素子２４ａ１〜２４ａ７の少なくとも１つが境界電圧Ｖｐｋを発生したときに、圧電素子２４ａ１〜２４ａ７が発生している電圧の全てをタイヤ状態信号として送信する構成とすればよい。
なお、センサユニット２１ａは、圧電素子２４ａ１〜２４ａ７が図２の（ｃ）に示す電圧Ｖｌｏｗを発生した後で境界電圧Ｖｐｋを発生したときに、この境界電圧Ｖｐｋを送信することで、圧電素子２４ａ１〜２４ａ７が接地面にさしかかったときの境界電圧Ｖｐｋを送信できる。
【００６４】
さらに、センサユニット２１ａのＣＰＵ２１２には、圧電素子２４ａ１〜２４ａ７が発生する電圧が個別に入力され、ＣＰＵ２１２は、圧電素子２４ａ１〜２４ａ７が発生する電圧を個別にタイヤ状態信号に変換して送受信機２１１を介して送出する構成とすれば、制御装置１０は、圧電素子２４ａ１〜２４ａ７が発生する電圧を個別に取得でき、境界電圧Ｖｐｋを発生した圧電素子２４ａを特定できる。
そして、制御装置１０は、圧電素子２４ａ１〜２４ａ７のうち、境界電圧Ｖｐｋを発生した圧電素子２４ａを特定し、境界電圧Ｖｐｋを発生した圧電素子２４ａが備わる範囲をタイヤＴｉａの接地幅Ｗｆｌａｔとする。
【００６５】
このようにして接地幅Ｗｆｌａｔを算出した後（ステップＳ２０１）、制御装置１０は、圧電素子２４ａ（２４ａ１〜２４ａ７）が接地面から抜け出るとき（図２の（ｃ）における「Ｏｕｔ」の位置）の境界電圧Ｖｐｋを取得するまで（ステップＳ２０３→Ｎｏ）、時間を計測する（ステップＳ２０２）。
センサユニット２１ａは、圧電素子２４ａが接地面にさしかかったときの境界電圧Ｖｐｋを送信した後で、圧電素子２４ａ１〜２４ａ７の少なくとも１つが境界電圧Ｖｐｋを発生したときに、圧電素子２４ａが接地面から抜け出るときの境界電圧Ｖｐｋとして送信する。
【００６６】
そして、制御装置１０は、圧電素子２４ａ（２４ａ１〜２４ａ７）が接地面から抜け出るときの境界電圧Ｖｐｋを取得したら（ステップＳ２０３→Ｙｅｓ）、この境界電圧Ｖｐｋを取得するまでの時間を圧電素子２４ａが接地面にある接地時間Ｔｆｌａｔとする。
さらに、制御装置１０は車両１の車速Ｖｃａｒを取得し（ステップＳ２０４）、接地時間Ｔｆｌａｔと取得した車速Ｖｃａｒから、タイヤＴｉａの接地長さＬｆｌａｔを算出する（ステップＳ２０５）。具体的に制御装置１０は、「Ｖｃａｒ×Ｔｆｌａｔ」を接地長さＬｆｌａｔとする。
【００６７】
そして制御装置１０は、算出した接地幅Ｗｆｌａｔと接地長さＬｆｌａｔを乗算して、タイヤＴｉａの接地面積Ｓｆｌａｔを算出する（ステップＳ２０６）。
なお、制御装置１０はタイヤＴｉａ以外のタイヤＴｉｂ〜Ｔｉｄについても同様に接地面積Ｓｆｌａｔを算出する。
そして、全てのタイヤＴｉａ〜Ｔｉｄについて接地面積Ｓｆｌａｔを算出したら、図５のステップＳ２が終了したとして、図５のステップＳ３に手順を進める。
【００６８】
ステップＳ３で制御装置１０は、全てのタイヤＴｉａ〜Ｔｉｄのタイヤ荷重値を算出する。
制御装置１０は、タイヤＴｉａのタイヤ空気圧とタイヤＴｉａの接地面積Ｓｆｌａｔに基づいて図４に示す荷重算出マップを参照し、タイヤＴｉａのタイヤ荷重値を算出する。さらに、他のタイヤＴｉｂ〜Ｔｉｄについても同様にタイヤ荷重値を算出する（ステップＳ３）。
そして制御装置１０は、各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄについてそれぞれタイヤ負荷率を算出するとともに、タイヤ負荷率が所定の閾値を超えているか否かを全タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄについて判定する（ステップＳ４）。
【００６９】
タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄのうちの少なくとも１つのタイヤ負荷率が閾値を超えている場合（ステップＳ４→Ｙｅｓ）、制御装置１０は過負荷状態と判定する（ステップＳ５）。
この場合、制御装置１０が、図示しない警報装置（警告灯、警告音）を作動するように構成してもよい。
【００７０】
ステップＳ４で、全てのタイヤＴｉａ〜Ｔｉｄのタイヤ負荷率が所定の閾値以下のとき（ステップＳ４→Ｎｏ）、制御装置１０は車両１の車両総重量を算出し（ステップＳ６）、さらに積載重量を算出する（ステップＳ７）。
具体的に制御装置１０は、全てのタイヤＴｉａ〜Ｔｉｄのタイヤ荷重値を合計して車両総重量を算出する。
また制御装置１０は、車両総重量から予め決定されている車両重量を減算して積載重量を算出する。
【００７１】
そして制御装置１０は、算出した積載重量と、予め決定されている最大積載重量を比較し（ステップＳ８）、積載重量が最大積載重量より大きいときは（ステップＳ８→Ｙｅｓ）、車両１が過積載状態と判定する（ステップＳ９）。
この場合、制御装置１０が、図示しない警報装置（警告灯、警告音）を作動するように構成してもよい。
一方、積載重量が最大積載重量以下のとき（ステップＳ８→Ｎｏ）、制御装置１０は、過積載状態と判定することなく荷重算出手順を終了する。
【００７２】
なお、図５に示す荷重算出手順は、各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄのうちの１つのタイヤ負荷率が所定の閾値より大きいとき（ステップＳ４→Ｙｅｓ）に制御装置１０が過負荷状態と判定する構成であるが、各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄのうちの１つのタイヤ荷重値が、各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄの最大負荷能力（最大荷重）より大きいときに、制御装置１０が過負荷状態と判定する構成であってもよい。
この場合、制御装置１０はステップＳ４で、各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄのタイヤ荷重値とそれぞれのタイヤＴｉａ〜Ｔｉｄの最大負荷能力を比較し、タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄのうちの少なくとも１つのタイヤ荷重値が最大負荷能力を超えたときに、制御装置１０が過負荷状態と判定する構成になる。
【００７３】
以上のように、本実施形態に係る車輪荷重値算出装置は、制御装置１０（図１の（ａ）参照）が荷重算出手順を実行することによって、全てのタイヤＴｉａ〜Ｔｉｄ（図１の（ａ）参照）のタイヤ荷重値をタイヤごとに算出できる。
このように算出されるタイヤ荷重値は、タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄの接地面積Ｓｆｌａｔに基づいて算出される値であり、誤差が少なく高い精度で算出される。
さらに、制御装置１０は、誤差の少ないタイヤ荷重値を利用し、各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄの過負荷状態や車両１（図１の（ａ）参照）の過積載状態を高い精度で判定することができる。
そして、過負荷状態のタイヤＴｉａ〜Ｔｉｄや、過積載状態の車両１を起因とするタイヤ耐久性の低下、操作安定性の低下、制動力の低下等が防止される。
【００７４】
また、各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄ（図１の（ａ）参照）には、タイヤ荷重値を直接計測可能なセンサではなく、タイヤ荷重の変化を検出可能な検出手段（第１検出手段、第２検出手段）が備わる構成であればよく、本実施形態に係る車輪荷重値算出装置のように、圧電素子２４ａ〜２４ｄ（図１の（ａ）参照）など安価な素子を利用できる。したがって、車両１（図１の（ａ）参照）の生産コストを高めることなく、タイヤ荷重値を精度よく算出できる。
【００７５】
さらに、各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄに備わる圧電素子２４ａ〜２４ｄ（図１の（ａ）参照）が発生する電圧を、ＴＰＭＳを構成するセンサユニット２１ａ〜２１ｄ（図１の（ａ）参照）でタイヤ状態信号に変換して車両本体１ａの制御装置１０（図１の（ａ）参照）に送信することができる。したがって、圧電素子２４ａ〜２４ｄが発生する電圧を制御装置１０に送信するための装置を新たに備える必要がなく、車輪２０ａ〜２０ｄ（図１の（ａ）参照）の生産コストを低く抑えることができ、車両１の生産コストを低く抑えることができる。
【００７６】
なお、制御装置１０（図１の（ａ）参照）がタイヤＴｉａ〜Ｔｉｄ（図１の（ａ）参照）の接地面積Ｓｆｌａｔを算出する構成は、例えば以下のような構成であってもよい。
以下は、車輪２０ａ（図１の（ａ）参照）のタイヤＴｉａで説明するが、他の車輪２０ｂ〜２０ｄ（図１の（ａ）参照）のタイヤＴｉｂ〜Ｔｉｄ（図１の（ａ）参照）も同等の構成とすればよい。
【００７７】
図７の（ａ）に示すように、タイヤＴｉａは接地面とその両横部の境界で屈曲する。そこで、例えば、図７の（ａ）、（ｂ）に示すように、接地面検出手段としてタイヤＴｉａの幅方向に複数の圧電素子２４ａ（図７の（ａ）、（ｂ）には、６個の圧電素子２４ａ１〜２４ａ６を例示）を備え、制御装置１０（図１の（ａ）参照）は、複数の圧電素子２４ａ１〜２４ａ６のうち、接地面と両横部の間で屈曲変形して下のグラフに示す境界電圧Ｖｐｋを発生している圧電素子２４ａ１〜２４ａ６に基づいて接地幅Ｗｆｌａｔを算出する。
【００７８】
例えば、図７の（ａ）では、黒色の圧電素子２４ａ２、２４ａ５が屈曲変形し、白色の圧電素子２４ａ３、２４ａ４は接地面の位置にあって変形が解消している。さらに、白色の圧電素子２４ａ１、２４ａ６は接地面の両横部の形状に沿って湾曲している。したがって、このとき各圧電素子２４ａ１〜２４ａ６が発生している電圧は、下のグラフに黒丸で示すようになる。なお、圧電素子２４ａ１、２４ａ６（白色）は湾曲するように変形し、境界電圧Ｖｐｋより低い電圧Ｖｌｏｗを発生している。また、圧電素子２４ａ３、２４ａ４（白色）は変形していない状態であり電圧を発生しない。
この状態のとき、制御装置１０（図１の（ａ）参照）は、圧電素子２４ａ２〜２４ａ５（黒色）が備わる範囲を接地幅Ｗｆｌａｔとする。
【００７９】
一方、図７の（ｂ）では、黒色の圧電素子２４ａ１、２４ａ６が屈曲変形し、白色の圧電素子２４ａ２〜２４ａ５は接地面の位置にあって変形が解消している。したがって、このとき各圧電素子２４ａ１〜２４ａ６が発生している電圧は、下のグラフで黒丸に示すようになる。
この状態のとき、制御装置１０（図１の（ａ）参照）は、圧電素子２４ａ１〜２４ａ６（黒色）が備わる範囲を接地幅Ｗｆｌａｔとする。
【００８０】
また、全ての圧電素子２４ａ１〜２４ａ６が接地面の位置に無いとき、接地面と両横部の間で屈曲変形する圧電素子２４ａ１〜２４ａ６がなく、境界電圧Ｖｐｋを発生する圧電素子２４ａ１〜２４ａ６がない。したがって、制御装置１０（図１の（ａ）参照）は、境界電圧Ｖｐｋを発生する圧電素子２４ａ１〜２４ａ６が存在する時間を計測することによって、圧電素子２４ａが接地面にある接地時間Ｔｆｌａｔを取得できる。または、電圧を発生しない圧電素子２４ａ１〜２４ａ６が存在する時間を計測することによって、圧電素子２４ａが接地面にある接地時間Ｔｆｌａｔを制御装置１０が取得する構成であってもよい。そして、前記したように車両１（図１の（ａ）参照）の車速Ｖｃａｒを取得することによって、制御装置１０は、タイヤＴｉａの接地面積Ｓｆｌａｔを算出できる。
【００８１】
このような構成であっても制御装置１０（図１の（ａ）参照）は、各タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄ（図１の（ａ）参照）の接地面積Ｓｆｌａｔを算出できる。
【００８２】
その他、接地面検出手段は、タイヤＴｉａ〜Ｔｉｄ（図１の（ａ）参照）の接地長さＬｆｌａｔおよび接地幅Ｗｆｌａｔを検出可能であれば、その構成を限定するものではない。
【符号の説明】
【００８３】
１      車両
１ａ    車両本体
１０    制御装置（車輪荷重値算出装置）
２０ａ〜２０ｄ  車輪
２１ａ〜２１ｄ  センサユニット（空気圧計測手段、送信手段、車輪荷重値算出装置）
２４ａ〜２４ｄ  圧電素子（第１検出手段、第２検出手段、車輪荷重値算出装置）
Ｔｉａ〜Ｔｉｄ  タイヤ
【図１】
2012218682.tif 000003
【図２】
2012218682.tif 000004
【図３】
2012218682.tif 000005
【図４】
2012218682.tif 000006
【図５】
2012218682.tif 000007
【図６】
2012218682.tif 000008
【図７】
2012218682.tif 000009