JP2004314893A - タイヤ状態監視装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】車両の速度に関係なくタイヤの状態を確実に報知することが可能なタイヤ状態監視装置を提供すること。
【解決手段】送受信機のアンテナ４１とトランスポンダ３０との間で確実に送受信することができる角度θは、タイヤ２０の中心から送受信機のアンテナ４１に向かって左右４５度ずつの計９０度である。そして、送受信機は、車両１０の速度に応じてトランスポンダ３０が送受信可能な角度θ内に位置するときに少なくとも１回の呼び掛け電波を発信している。その結果、その呼び掛け電波に応答したトランスポンダ３０は、計測した空気圧データを含むデータを無線送信することができる。よって、送受信機は、トランスポンダ３０から無線送信された空気圧データを含むデータを確実に受信することができる。
【選択図】 図４
【解決手段】送受信機のアンテナ４１とトランスポンダ３０との間で確実に送受信することができる角度θは、タイヤ２０の中心から送受信機のアンテナ４１に向かって左右４５度ずつの計９０度である。そして、送受信機は、車両１０の速度に応じてトランスポンダ３０が送受信可能な角度θ内に位置するときに少なくとも１回の呼び掛け電波を発信している。その結果、その呼び掛け電波に応答したトランスポンダ３０は、計測した空気圧データを含むデータを無線送信することができる。よって、送受信機は、トランスポンダ３０から無線送信された空気圧データを含むデータを確実に受信することができる。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ空気圧等のタイヤ状態を車室内から確認できる無線方式のタイヤ状態監視装置に関するものである。より詳しくは呼び掛け電波に応答して、タイヤの状態を示すデータを無線送信するトランスポンダと、呼び掛け電波を発信するとともにトランスポンダが無線送信したデータを受信する送受信機とを備えたタイヤ状態監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両に装着されたタイヤの状態を無線送信するために、コイルアンテナを有するトランスポンダを内蔵したタイヤがある。そして、外部から呼び掛け電波が発信された場合には、コイルアンテナに誘起された電力に基づき、トランスポンダはタイヤの識別その他のデータをコイルアンテナを介して無線送信する（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１６９９３１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１では、外部から呼び掛け電波を発信する時間間隔は、車両の速度に拘わらず同じである。このため、呼び掛け電波に応答するトランスポンダも、常に一定時間間隔でタイヤの識別その他のデータを無線送信する。従って、例えば高速走行時のようにタイヤの異常事態を素早く運転者に報知する必要がある場合であっても、停止時や低速走行時と同一の時間間隔で報知される。
【０００５】
また、呼び掛け電波を発信するアンテナは、対応するトランスポンダの近傍、例えばタイヤハウス内に設けられている。一方、トランスポンダが設けられたタイヤは、車両の走行に伴って回転する。このため、タイヤが回転すると、トランスポンダも回転する。その結果、アンテナとトランスポンダとの距離が相対的に変化する。特に、アンテナとトランスポンダとの距離が最大となる位置では、アンテナとトランスポンダとの間に金属製のホイールが介在することになる。このため、トランスポンダは、呼び掛け電波を正常に受信できない場合がある。このような場合には、トランスポンダを動作させるために必要な電力が、コイルアンテナに発生しない。その結果、トランスポンダが正常に動作されず、トランスポンダはタイヤの状態を示すデータを無線送信することはできない。従って、タイヤの回転に伴うトランスポンダの位置を考慮して、呼び掛け電波を発信することが必要である。
【０００６】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、車両の速度に関係なくタイヤの状態を確実に報知することが可能なタイヤ状態監視装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、車両に設けられたタイヤの状態を監視するためのタイヤ状態監視装置であって、各タイヤに設けられ、呼び掛け電波に応答してタイヤの状態を検出するとともに、その検出したタイヤの状態を示すデータを無線送信するトランスポンダと、呼び掛け電波を各トランスポンダに発信するとともに、各トランスポンダが無線送信したデータを受信する送受信機であって、送受信機とトランスポンダとの間で送受信可能な領域にトランスポンダが位置したときに呼び掛け電波を発信する送受信機とを備えた。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のタイヤ状態監視装置において、送受信機は、車両の速度を示す信号に基づき、送受信機とトランスポンダとの間で送受信可能な領域にトランスポンダが位置するタイミングを判断している。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載のタイヤ状態監視装置において、送受信機は、各タイヤ毎に呼び掛け電波を発信するタイミングが異なる。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のタイヤ状態監視装置において、送受信機は、車両の速度が所定速度を越えた場合には、タイヤが１回転するまで、呼び掛け電波を連続してトランスポンダに発信する。
【００１１】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ状態監視装置において、送受信機は、呼び掛け電波を発信するタイミングが設定変更可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るタイヤ状態監視装置を自動車等の車両に具体化した一実施形態について図面を用いて説明する。
【００１３】
図１に示すように、タイヤ状態監視装置１は、車両１０の４つのタイヤ２０（前輪左側（ＦＬ）、前輪右側（ＦＲ）、後輪左側（ＲＬ）、後輪右側（ＲＲ））に設けらた４つのトランスポンダ３０と、車両１０の車体１１に設けられた１つの送受信機４０とを備えている。
【００１４】
各トランスポンダ３０は、それぞれ対応するタイヤ２０の内部、例えばタイヤ２０のホイール２１内に固定されている。そして、各トランスポンダ３０は、対応するタイヤ２０の状態、すなわち対応するタイヤ２０内の空気圧を計測して、その計測によって得られた空気圧データを含むデータを無線送信する。
【００１５】
送受信機４０は、車体１１の所定箇所に設置され、例えば車両１０のバッテリ（図示略）からの電力によって動作する。この送受信機４０は、４つのトランスポンダ３０にそれぞれ対応する４つのアンテナ４１を備えている。そして、アンテナ４１は、それぞれケーブル４２を介して送受信機４０に接続されている。送受信機４０は、所定の時間間隔で呼び掛け電波をアンテナ４１から発信する。各トランスポンダ３０は、その呼び掛け電波に基づき誘起電力を発生し、その電力で空気圧データを含むデータを無線送信する。送受信機４０は、各トランスポンダ３０から送信されたデータを、主に対応するアンテナ４１を介して受信する。
【００１６】
表示器５０は、車室内等、車両１０の運転者の視認範囲に配置される。この表示器５０は、ケーブル４３を介して送受信機４０に接続されている。
図２に示すように、各トランスポンダ３０は、マイクロコンピュータ等よりなるコントローラ３１を備える。コントローラ３１は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）及びＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）を備えている。コントローラ３１の内部メモリ、例えばＲＯＭには、予め固有のＩＤコードが登録されている。このＩＤコードは、車両１０に設けられる４つのトランスポンダ３０を識別するために利用されている。なお、本実施形態では、各トランスポンダ３０は、対応するアンテナ４１から発信された呼び掛け電波に応答して空気圧データを含むデータを無線送信する構成である。このため、タイヤ２０の取付位置を特定するためにＩＤコードは必須要件ではないが、敢えてＩＤコードを用いて４つのトランスポンダ３０を識別している。従って、ＩＤコードに基づいて、タイヤ２０の取付位置を特定することができる。
【００１７】
圧力センサ３２は、タイヤ２０内の空気圧を計測して、その計測によって得られた空気圧データをコントローラ３１に出力する。コントローラ３１は、入力された空気圧データ及び内部メモリに登録されているＩＤコードを含むデータを送受信回路３３に出力する。送受信回路３３は、コントローラ３１から送られてきたデータを符号化及び変調した後、そのデータをコイルアンテナ３４を介して無線送信する。
【００１８】
一方、コイルアンテナ３４は、呼び掛け電波に基づいて、誘起電力を発生する。すなわち、対応するアンテナ４１から発信された呼び掛け電波に基づいて、コイルアンテナ３４は誘起電力を発生する。送受信回路３３は、発生した誘起電力をコントローラ３１に供給する。コントローラ３１は、供給された誘起電力でトランスポンダ３０を制御する。換言すれば、トランスポンダ３０は、コイルアンテナ３４に誘起された電力によって動作する。なお、コントローラ３１及び送受信回路３３は、１チップのＩＣ３５に集積されている。
【００１９】
図３に示すように、送受信機４０は、アンテナ４１を介して受信されたデータを処理するためのコントローラ４４及び送受信回路４５を内蔵する。マイクロコンピュータ等よりなるコントローラ４４は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えている。送受信回路４５は、各トランスポンダ３０からの送信データを、主に対応するアンテナ４１を介して受信する。また、送受信回路４５は、受信したデータを復調及び復号した後、コントローラ４４に送出する。
【００２０】
コントローラ４４は、受信したデータに基づいて発信元のトランスポンダ３０に対応するタイヤ２０の空気圧を把握する。また、コントローラ４４は、空気圧に関するデータを表示器５０に表示させる。特に、タイヤ２０の空気圧が異常である場合には、その旨を表示器５０に警告表示する。さらに、コントローラ４４は、車両１０の速度を示す信号（車速信号）を、車両１０に設けられた所定の装置、例えばスピードメータ（図示略）から受け取る。従って、コントローラ４４は、車両１０の速度を把握する。
【００２１】
一方、コントローラ４４は、所定の時間間隔で送受信回路４５に呼び掛け電波をアンテナ４１から発信させる。ここで、所定の時間間隔は、車両１０の速度、すなわちコントローラ４４に入力される車速信号に基づいて決定される。例えば車両１０の速度が１００ｋｍ／ｈ以下の場合は、１分間に１フレームの呼び掛け電波を発信させる。ここで、１フレームは、車両１０の速度に応じた発信回数の呼び掛け電波から構成されている。
【００２２】
また、車両１０の速度が１００ｋｍ／ｈを越え２００ｋｍ／ｈ以下の場合は、１分間に２フレーム（例えば３０秒に１フレーム）の呼び掛け電波を発信させる。さらに、車両１０の速度が２００ｋｍ／ｈを越え３００ｋｍ／ｈ以下の場合は、１分間に４フレーム（例えば１５秒に１フレーム）の呼び掛け電波を発信させる。すなわち、コントローラ４４は、車両１０の速度に応じて単位時間に呼び掛け電波を発信するフレーム数を制御する。
【００２３】
この呼び掛け電波に基づいて、トランスポンダ３０のコイルアンテナ３４には、誘起電力が発生する。トランスポンダ３０は、その電力で圧力センサ３２にタイヤ２０内の空気圧を計測させる。そして、トランスポンダ３０は、その計測によって得られた空気圧データを含むデータをコイルアンテナ３４を介して無線送信する。送受信機４０は、各トランスポンダ３０から送信されたデータを、主に対応するアンテナ４１を介して受信する。
【００２４】
次に、車両１０の速度に応じて所定の時間間隔毎に１フレームの呼び掛け電波が発信されるが、その１フレームを構成する呼び掛け電波の発信時間間隔について説明する。
【００２５】
［１］車両１０の速度が２０ｋｍ／ｈの場合における呼び掛け電波の発信時間間隔
まず、車両１０が１５インチのホイール２１に偏平率６０％のタイヤ２０を装着していると仮定すると、タイヤ２０の直径Ｄは、０．６５〔ｍ〕となる。従って、車両１０の速度が２０ｋｍ／ｈのタイヤ２０が１秒間に回転する回転数Ｒ（２０）は、以下のようになる。
【００２６】
従って、車両１０の速度が２０ｋｍ／ｈのタイヤ２０が１回転する時間Ｔ（２０）は、以下のようになる。
【００２７】
なお、タイヤ２０が１回転する時間Ｔは、タイヤ２０の回転周期とも言える。
【００２８】
図４に示すように、各タイヤハウス１２には、送受信機４０のアンテナ４１がそれぞれ配設されている。ところで、送受信機４０のアンテナ４１とトランスポンダ３０との間で確実に送受信することができる角度θは、タイヤ２０の中心から送受信機４０のアンテナ４１に向かって左右４５度ずつの計９０度である。その結果、タイヤ２０が１回転するときに送受信可能な時間Ｔｐは、タイヤ２０が１回転する時間Ｔの１／４時間となる。
【００２９】
従って、車両１０の速度が２０ｋｍ／ｈのタイヤ２０が１回転するときに送受信可能な時間Ｔｐ（２０）は、以下のようになる。
また、送受信機４０がアンテナ４１から呼び掛け電波を発信し、その呼び掛け電波に応答してトランスポンダ３０が空気圧データを含むデータを無線送信し、その無線送信されたデータを送受信機４０が受信するまでの時間、つまり応答時間Ｔｒが、約３〔ｍｓ〕であることを実験により確認している。
【００３０】
このため、車両１０の速度が２０ｋｍ／ｈにおける発信インターバルＴｋ（２０）の条件は、以下のようになる。
その結果、車両１０の速度が２０ｋｍ／ｈのタイヤ２０が１回転する時間Ｔ（２０）、つまり３７０〔ｍｓ〕が経過するまでの間に無線送信する回数Ｔｎ（２０）は、以下のようになる。
【００３１】
となる。
【００３２】
従って、車両１０の速度が２０ｋｍ／ｈの場合には、送受信機４０が、タイヤ２０が１回転する時間Ｔ（２０）、つまり３７０〔ｍｓ〕が経過するまでの間に５回呼び掛け電波を発信すれば、その５回のうち少なくとも１回の呼び掛け電波は、トランスポンダ３０が送受信可能な角度θ内に位置するときに発信される。
【００３３】
具体的には、図５に示すように、送受信機４０は、まず前輪左側（ＦＬ）のタイヤ２０に設けられたトランスポンダ３０に呼び掛け電波を発信する。続いて、送受信機４０は、順次前輪右側（ＦＲ）、後輪左側（ＲＬ）、後輪右側（ＲＲ）のタイヤ２０に設けられたトランスポンダ３０に呼び掛け電波を発信する。そして、この一連動作をタイヤ２０が１回転する間、つまり時間Ｔ（２０）（＝３７０〔ｍｓ／回転〕）が経過するまでに５回繰り返す。その結果、その５回のうち少なくとも１回の呼び掛け電波が、トランスポンダ３０が送受信可能な角度θ内に位置するときに発信される。その呼び掛け電波に応答したトランスポンダ３０は、計測した空気圧データを含むデータを無線送信する。従って、送受信機４０は、トランスポンダ３０から無線送信された空気圧データを含むデータを確実に受信することができる。換言すれば、送受信機４０は、タイヤ２０の回転に伴うトランスポンダ３０の位置を考慮して、呼び掛け電波を発信することができる。
【００３４】
ところで、本実施形態では、送受信機４０は、４つのトランスポンダ３０にそれぞれ対応する４つのアンテナ４１を備え、各トランスポンダ３０から無線送信されるデータを、主に対応するアンテナ４１を介して受信する構成である。従って、理論上は、４つのアンテナ４１から同時に呼び掛け電波を発信して、対応するトランスポンダ３０から無線送信されるデータを受信する構成にしても良い。しかしながら、４つのアンテナ４１から同時に呼び掛け電波を発信すると、各トランスポンダ３０は同時にデータを無線送信する。このため、各トランスポンダ３０から無線送信されるデータが互いに干渉して、互いのデータが混信する可能性がある。そこで、データの混信を防止するため、送受信機４０からの呼び掛け電波を発信する順序を予め決定しているのである。
【００３５】
［２］車両１０が低中速走行時（例えば２０ｋｍ／ｈを越え１００ｋｍ／ｈ以下）の場合における呼び掛け電波の発信時間間隔
この場合には、車両１０の速度に応じて呼び掛け電波を発信する回数Ｔｎを変更する。具体的には、上記（式１）〜（式５）に基づき、回数Ｔｎを算出する構成や、予め車両１０の速度に応じた回数Ｔｎを記憶する構成等が考えられる。なお、記憶する構成としては、車両１０の速度を基準にして例えば１０ｋｍ／ｈ毎に対応する回数Ｔｎを記憶する構成や、回数Ｔｎを基準にして回数Ｔｎに対応する車両１０の速度を記憶する構成等が考えられる。
【００３６】
［３］車両１０が高速走行時（例えば１００ｋｍ／ｈを越え３００ｋｍ／ｈ以下）の場合における呼び掛け電波の発信時間間隔
この場合には、車両１０の速度が速いため、タイヤ２０が１回転する時間Ｔ、つまり、タイヤ２０の回転周期は短い。すなわち、車両１０の速度が例えば１０１ｋｍ／ｈの場合には、タイヤ２０が１秒間に回転する回転数Ｒ（１０１） は、１３．７４〔回転／ｓ〕（≒１０１〔ｋｍ／ｈ〕×１０００〔ｍ〕／０．６５〔ｍ〕×π×３６００〔ｓ〕）となる。従って、車両１０の速度が１０１ｋｍ／ｈであっても、タイヤ２０が１回転する時間Ｔ（１０１） は、７２．８〔ｍｓ／回転〕（≒１／１３．７４〔回転／ｓ〕）となる。その結果、車両１０の速度が１０１ｋｍ／ｈのタイヤ２０が１回転するときに送受信可能な時間Ｔｐ（１０１） は、１８．２〔ｍｓ／回転〕（＝７２．８〔ｍｓ／回転〕／４）となる。このため、車両１０の速度が１０１ｋｍ／ｈにおける発信インターバルＴｋ（１０１） の条件は、１５．２〔ｍｓ〕（＝１８．２〔ｍｓ〕−３〔ｍｓ〕）となる。従って、送受信機４０は、少なくとも１５．２〔ｍｓ〕に１回は、呼び掛け電波を発信しなければならないことになる。
【００３７】
ところで、このように短い発信インターバルＴｋで呼び掛け電波を発信することは事実上可能ではあるが、現実的ではない。すなわち、応答時間Ｔｒが約３〔ｍｓ〕であるため、４つのタイヤ２０を装着する車両１０の総応答時間ΣＴｒは、１２〔ｍｓ〕（＝３〔ｍｓ〕×４）となる。従って、車両１０の速度が１０１ｋｍ／ｈにおける発信インターバルＴｋ（１０１） （＝１５．２〔ｍｓ〕）と、総応答時間ΣＴｒ（＝１２〔ｍｓ〕）とが近似する。ちなみに、車両１０の速度が約１５３ｋｍ／ｈのときに、発信インターバルＴｋ（１５３） ≒１２〔ｍｓ〕となり、総応答時間ΣＴｒ（＝１２〔ｍｓ〕）とほぼ一致する。
【００３８】
このため、発信インターバルＴｋが短い場合には、他のタイヤ２０に設けられたトランスポンダ３０からも順次データが無線送信されるため、互いのデータが混信する可能性がある。そこで、車両１０が高速走行時の場合は、図６に示すように、タイヤ２０が１回転する時間Ｔが経過するまで、呼び掛け電波を連続して１つのトランスポンダ３０に発信する。換言すれば、タイヤ２０が１回転するまで、呼び掛け電波を連続して１つのトランスポンダ３０に発信する。その結果、図４に示すように、送受信可能な角度θ内にトランスポンダ３０が位置する場合には、送受信機４０からの呼び掛け電波に基づき、対応するトランスポンダ３０は空気圧データを含むデータを連続して無線送信する。このため、他のトランスポンダ３０からのデータと干渉することはなく、互いのデータが混信することもない。従って、送受信機４０は、トランスポンダ３０から無線送信された空気圧データを含むデータを確実に受信することができる。
【００３９】
ところで、本実施形態では、車両１０の速度が２０ｋｍ／ｈ未満の場合は、特に考慮していない。このため、例えば送受信機４０のアンテナ４１とトランスポンダ３０との間に金属製のホイール２１が介在するタイミングに、送受信機４０のアンテナ４１から呼び掛け電波が発信される場合があり得る。そして、このような場合には、トランスポンダ３０は、呼び掛け電波を正常に受信できないため、トランスポンダ３０を動作させるために必要な電力が、コイルアンテナ３４に発生しない。その結果、トランスポンダ３０が正常に動作されず、トランスポンダ３０はタイヤ２０の状態を示すデータを無線送信することはできない。しかしながら、この速度領域においては、常に空気圧に関するデータが表示器５０に表示されなくても特に問題になることはない。すなわち、この速度領域において、タイヤ２０の空気圧が急変するような事態、例えばタイヤ２０のパンクが発生しても、車両１０を安全に停止させることができるからである。また、車両１０が後進する場合も、同様の理由により特に考慮していない。なお、車両１０の速度が２０ｋｍ／ｈ未満の場合や車両１０が後進する場合も、車両１０の速度に応じた回数Ｔｎの呼び掛け電波を発信する構成にしても良いことは言うまでもない。
【００４０】
次に、このように構成されたタイヤ状態監視装置１の動作について説明する。まず、送受信機４０のコントローラ４４は、入力された車速信号に基づいて、単位時間（例えば１分間）に呼び掛け電波を発信する回数を決定する。その結果、呼び掛け電波を発信する１フレーム毎の時間間隔が決定される。また、送受信機４０のコントローラ４４は、入力された車速信号に基づいて、１フレームを構成する呼び掛け電波の発信時間間隔を決定する。その結果、１フレーム内における呼び掛け電波の発信時間間隔が決定される。
【００４１】
送受信機４０のコントローラ４４は、決定した所定の時間間隔及び決定した発信時間間隔に基づいて、送受信回路４５に呼び掛け電波をアンテナ４１から発信させる。すると、アンテナ４１に対応するトランスポンダ３０のコイルアンテナ３４には、誘起電力が発生する。この誘起電力によって、トランスポンダ３０は、圧力センサ３２でタイヤ２０内の空気圧を計測する。そして、トランスポンダ３０は、計測した空気圧データを含むデータをコイルアンテナ３４を介して無線送信する。
【００４２】
送受信機４０は、トランスポンダ３０から無線送信されたデータを、対応するアンテナ４１を介して受信する。その結果、送受信機４０は、受信されたデータに基づいて、発信元のトランスポンダ３０に対応するタイヤ２０の空気圧を把握する。そして、送受信機４０は、空気圧に関するデータを表示器５０に表示させる。特に、タイヤ２０の空気圧が異常である場合には、その旨を表示器５０に警告表示する。
【００４３】
以上、詳述したように本実施形態によれば、次のような作用、効果を得ることができる。
（１）送受信機４０のアンテナ４１とトランスポンダ３０との間で確実に送受信することができる角度θは、タイヤ２０の中心から送受信機４０のアンテナ４１に向かって左右４５度ずつの計９０度である。そして、送受信機４０は、車両１０の速度に応じてトランスポンダ３０が送受信可能な角度θ内に位置するときに少なくとも１回の呼び掛け電波を発信している。その結果、その呼び掛け電波に応答したトランスポンダ３０は、計測した空気圧データを含むデータを無線送信することができる。よって、送受信機４０は、トランスポンダ３０から無線送信された空気圧データを含むデータを確実に受信することができる。換言すれば、送受信機４０は、タイヤ２０の回転に伴うトランスポンダ３０の位置を考慮して、呼び掛け電波を発信している。従って、タイヤ状態監視装置１は、車両１０の速度に関係なくタイヤ２０の状態を確実に報知することができる。
【００４４】
（２）送受信機４０は、車両１０の速度に応じてトランスポンダ３０が送受信可能な角度θ内に位置するタイミングを判断している。そして、トランスポンダ３０が送受信可能な角度θ内に位置するタイミングに少なくとも１回の呼び掛け電波を発信している。その結果、その呼び掛け電波に応答したトランスポンダ３０は、計測した空気圧データを含むデータを無線送信することができる。従って、送受信機４０は、トランスポンダ３０から無線送信された空気圧データを含むデータを確実に受信することができる。
【００４５】
（３）送受信機４０は、順次前輪左側（ＦＬ）、前輪右側（ＦＲ）、後輪左側（ＲＬ）、後輪右側（ＲＲ）のタイヤ２０に設けられたトランスポンダ３０に呼び掛け電波を発信して、その呼び掛け電波に応答したそれぞれのトランスポンダ３０から無線送信される空気圧データを含むデータを受信している。すなわち、すべてのタイヤ２０に設けられたトランスポンダ３０に対して順次呼び掛け電波を発信して、その呼び掛け電波に応答したそれぞれのトランスポンダ３０から無線送信される空気圧データを含むデータを受信している。すなわち、各タイヤ２０毎に呼び掛け電波を発信するタイミングが異なっている。このため、各トランスポンダ３０から無線送信される空気圧データを含むデータが互いに干渉して、互いのデータが混信するのが防止される。従って、送受信機４０は、各トランスポンダ３０から無線送信される空気圧データを含むデータを確実に受信することができる。
【００４６】
（４）車両１０が高速走行時の場合は、タイヤ２０が１回転する時間Ｔが経過するまで、呼び掛け電波を連続してトランスポンダ３０に発信する。換言すれば、タイヤ２０が１回転するまで、呼び掛け電波を連続してトランスポンダ３０に発信する。その結果、トランスポンダ３０が送受信可能な角度θ内においては、送受信機４０からの呼び掛け電波に基づき、対応するトランスポンダ３０は空気圧データを含むデータを確実に連続して無線送信する。このため、他のトランスポンダ３０からのデータと干渉することなく、互いのデータが混信することもない。従って、送受信機４０は、トランスポンダ３０から無線送信された空気圧データを含むデータを確実に受信することができる。
【００４７】
（５）送受信機４０は、車両１０の速度が速くなる程、単位時間に呼び掛け電波を発信する回数を増加させている。このため、車両１０の高速走行時にタイヤ２０の異常事態が発生した場合には、その旨が素早く表示器５０に警告表示される。その結果、車両１０の高速走行時には、タイヤ２０の異常事態を素早く運転者に報知することができる。従って、車両１０の速度に応じてタイヤ２０の異常事態を報知することができる。
【００４８】
（６）車両１０の停止時（例えば大型店の駐車場）や低速走行時（例えば渋滞時）には、他の車両１０が接近している可能性が高い。一方、車両１０の高速走行時には、車両１０の停止時や低速走行時と比較して、他の車両１０が接近している可能性は比較的少ない。このため、車両１０の高速走行時において、単位時間に呼び掛け電波を発信する回数を増加させても、トランスポンダ３０を有する他の車両１０からのデータを送受信機４０が受信する可能性も少ない。従って、車両１０の高速走行時において、単位時間に呼び掛け電波を発信する回数を増加させても、何ら問題が発生する余地はない。
【００４９】
（７）コントローラ４４は、車両１０の速度が応じて単位時間に呼び掛け電波を発信する回数を制御している。このため、送受信回路４５は、車両１０の速度に最適な単位時間当たりの回数だけ、呼び掛け電波を発信する。従って、車両１０の停止時や低速走行時に、不要な呼び掛け電波が発信されることはない。
【００５０】
（８）送受信機４０は、車両１０の速度に応じて、呼び掛け電波を発信する回数を変更している。すなわち、車両１０の速度が１００ｋｍ／ｈ以下の場合は１分間に１フレーム、１００ｋｍ／ｈを越え２００ｋｍ／ｈ以下の場合は１分間に２フレーム（例えば３０秒に１フレーム）、２００ｋｍ／ｈを越え３００ｋｍ／ｈ以下の場合は１分間に４フレーム（例えば１５秒に１フレーム）の呼び掛け電波を発信している。つまり、送受信機４０には、車両１０の取り得る速度が複数の速度領域に分割設定され、車両１０の速度が所定の速度領域よりも速い速度領域に達した場合には、単位時間に呼び掛け電波を発信する回数を増加している。このため、車両１０の高速走行時にタイヤ２０の異常事態が発生した場合には、その旨が素早く表示器５０に警告表示される。従って、車両１０の速度に応じてタイヤ２０の異常事態を報知することができる。
【００５１】
なお、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・前記実施形態では、一般的な車両１０を想定して、１５インチのホイール２１に偏平率６０％のタイヤ２０を装着している場合を仮定したが、車両１０の種類（例えば、４輪車、バスやトラックに代表される多輪車等）は、様々である。また、タイヤ２０のサイズも様々である。従って、車両１０の種類やタイヤ２０のサイズ等に応じて、１フレームの呼び掛け電波を発信する所定の時間間隔及び１フレーム内における呼び掛け電波の発信時間間隔を、設定変更可能に構成することが好ましい。具体的には、例えば送受信機４０のコントローラ４４を制御するプログラムを変更して、これらの時間間隔、つまり呼び掛け電波を発信するタイミングを設定変更可能にすることが考えられる。
【００５２】
・加えて、図４に示す送受信可能な角度θは、一般的に送受信機４０におけるアンテナ４１の感度、送受信機４０における送受信回路４５の性能、トランスポンダ３０の送信出力等の要因によって大きく異なる。従って、送受信可能な角度θが変更されることを考慮して、換言すれば、前述の要因等を考慮して設定変更可能に構成しても良い。
【００５３】
・単位時間（例えば１分間）に何フレームの呼び掛け電波を発信するかは、車両１０の速度に応じて予め設定する構成であっても良し、車両１０の速度に応じて所定の算術式（例えば車両１０の速度×２／１００から得られる整数）に基づき算出する構成であっても良い。
【００５４】
・加えて、何フレームの呼び掛け電波を発信するかは、車両１０の使用環境、使用地域等に応じて変更可能である構成が好ましい。
・図２に２点鎖線で示すように、トランスポンダ３０に電力を供給する電池３６を設けた構成にしても良い。そして、コントローラ３１は、送受信機４０からの呼び掛け電波に基づいてコイルアンテナ３４に発生する誘起電力が、トランスポンダ３０を動作させるための電力よりも不足している場合には、電池３６から電力を供給する。また、コントローラ３１は、呼び掛け電波の有無に関係なく、タイヤ２０内の空気圧が急変した場合には、電池３６から電力を供給する。このように構成すれば、誘起電力が不足している場合やタイヤ２０内の空気圧が急変した場合であっても、トランスポンダ３０は、空気圧データを含むデータを無線送信することができる。従って、送受信機４０は、タイヤ２０の空気圧が異常である旨を表示器５０に警告表示することができる。
【００５５】
・さらに、コントローラ３１は、トランスポンダ３０からの送信出力を向上させたい場合にも、電池３６から電力を供給する。
・圧力センサ３２に加えて、タイヤ２０内の温度を計測する温度センサをトランスポンダ３０に設け、タイヤ２０内の温度データも無線送信する構成にしても良い。
【００５６】
・トランスポンダ３０から送信される空気圧データとしては、空気圧の値を具体的に示すデータ、または単に空気圧が許容範囲内であるか否かを示すデータ、換言すればタイヤ２０が異常事態であるか否かを示すデータであっても良い。
【００５７】
・タイヤ２０に充填する気体は、空気（空気は約７８％の窒素を含む）に代えて窒素ガス（１００％）であっても良い。
・車両としては、４輪の車両に限らず、２輪の自転車やオートバイ、多輪のバスや被牽引車、またはタイヤ２０を装備する産業車両（例えばフォークリフト）等であっても良い。なお、被牽引車に前記実施形態を適用する場合には、送受信機４０や表示器５０を牽引車に設置することは言うまでもない。
【００５８】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発明によれば、車両の速度に関係なくタイヤの状態を確実に報知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】タイヤ状態監視装置を示す概略構成図。
【図２】タイヤ状態監視装置のトランスポンダを示すブロック構成図。
【図３】タイヤ状態監視装置の送受信機を示すブロック構成図。
【図４】タイヤハウスに配設したアンテナとトラスポンダとの位置関係を示す説明図。
【図５】低速走行時、中速走行時における呼び掛け電波の発信を示すタイミングチャート。
【図６】高速走行時における呼び掛け電波の発信を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
１…タイヤ状態監視装置、１０…車両、１１…車体、１２…タイヤハウス、２０…タイヤ、２１…ホイール、３０…トランスポンダ、３２…圧力センサ、３４…コイルアンテナ、３６…電池、４０…送受信機、５０…表示器、θ…領域としての角度。
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ空気圧等のタイヤ状態を車室内から確認できる無線方式のタイヤ状態監視装置に関するものである。より詳しくは呼び掛け電波に応答して、タイヤの状態を示すデータを無線送信するトランスポンダと、呼び掛け電波を発信するとともにトランスポンダが無線送信したデータを受信する送受信機とを備えたタイヤ状態監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両に装着されたタイヤの状態を無線送信するために、コイルアンテナを有するトランスポンダを内蔵したタイヤがある。そして、外部から呼び掛け電波が発信された場合には、コイルアンテナに誘起された電力に基づき、トランスポンダはタイヤの識別その他のデータをコイルアンテナを介して無線送信する（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１６９９３１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１では、外部から呼び掛け電波を発信する時間間隔は、車両の速度に拘わらず同じである。このため、呼び掛け電波に応答するトランスポンダも、常に一定時間間隔でタイヤの識別その他のデータを無線送信する。従って、例えば高速走行時のようにタイヤの異常事態を素早く運転者に報知する必要がある場合であっても、停止時や低速走行時と同一の時間間隔で報知される。
【０００５】
また、呼び掛け電波を発信するアンテナは、対応するトランスポンダの近傍、例えばタイヤハウス内に設けられている。一方、トランスポンダが設けられたタイヤは、車両の走行に伴って回転する。このため、タイヤが回転すると、トランスポンダも回転する。その結果、アンテナとトランスポンダとの距離が相対的に変化する。特に、アンテナとトランスポンダとの距離が最大となる位置では、アンテナとトランスポンダとの間に金属製のホイールが介在することになる。このため、トランスポンダは、呼び掛け電波を正常に受信できない場合がある。このような場合には、トランスポンダを動作させるために必要な電力が、コイルアンテナに発生しない。その結果、トランスポンダが正常に動作されず、トランスポンダはタイヤの状態を示すデータを無線送信することはできない。従って、タイヤの回転に伴うトランスポンダの位置を考慮して、呼び掛け電波を発信することが必要である。
【０００６】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、車両の速度に関係なくタイヤの状態を確実に報知することが可能なタイヤ状態監視装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、車両に設けられたタイヤの状態を監視するためのタイヤ状態監視装置であって、各タイヤに設けられ、呼び掛け電波に応答してタイヤの状態を検出するとともに、その検出したタイヤの状態を示すデータを無線送信するトランスポンダと、呼び掛け電波を各トランスポンダに発信するとともに、各トランスポンダが無線送信したデータを受信する送受信機であって、送受信機とトランスポンダとの間で送受信可能な領域にトランスポンダが位置したときに呼び掛け電波を発信する送受信機とを備えた。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のタイヤ状態監視装置において、送受信機は、車両の速度を示す信号に基づき、送受信機とトランスポンダとの間で送受信可能な領域にトランスポンダが位置するタイミングを判断している。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載のタイヤ状態監視装置において、送受信機は、各タイヤ毎に呼び掛け電波を発信するタイミングが異なる。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のタイヤ状態監視装置において、送受信機は、車両の速度が所定速度を越えた場合には、タイヤが１回転するまで、呼び掛け電波を連続してトランスポンダに発信する。
【００１１】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ状態監視装置において、送受信機は、呼び掛け電波を発信するタイミングが設定変更可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るタイヤ状態監視装置を自動車等の車両に具体化した一実施形態について図面を用いて説明する。
【００１３】
図１に示すように、タイヤ状態監視装置１は、車両１０の４つのタイヤ２０（前輪左側（ＦＬ）、前輪右側（ＦＲ）、後輪左側（ＲＬ）、後輪右側（ＲＲ））に設けらた４つのトランスポンダ３０と、車両１０の車体１１に設けられた１つの送受信機４０とを備えている。
【００１４】
各トランスポンダ３０は、それぞれ対応するタイヤ２０の内部、例えばタイヤ２０のホイール２１内に固定されている。そして、各トランスポンダ３０は、対応するタイヤ２０の状態、すなわち対応するタイヤ２０内の空気圧を計測して、その計測によって得られた空気圧データを含むデータを無線送信する。
【００１５】
送受信機４０は、車体１１の所定箇所に設置され、例えば車両１０のバッテリ（図示略）からの電力によって動作する。この送受信機４０は、４つのトランスポンダ３０にそれぞれ対応する４つのアンテナ４１を備えている。そして、アンテナ４１は、それぞれケーブル４２を介して送受信機４０に接続されている。送受信機４０は、所定の時間間隔で呼び掛け電波をアンテナ４１から発信する。各トランスポンダ３０は、その呼び掛け電波に基づき誘起電力を発生し、その電力で空気圧データを含むデータを無線送信する。送受信機４０は、各トランスポンダ３０から送信されたデータを、主に対応するアンテナ４１を介して受信する。
【００１６】
表示器５０は、車室内等、車両１０の運転者の視認範囲に配置される。この表示器５０は、ケーブル４３を介して送受信機４０に接続されている。
図２に示すように、各トランスポンダ３０は、マイクロコンピュータ等よりなるコントローラ３１を備える。コントローラ３１は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）及びＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）を備えている。コントローラ３１の内部メモリ、例えばＲＯＭには、予め固有のＩＤコードが登録されている。このＩＤコードは、車両１０に設けられる４つのトランスポンダ３０を識別するために利用されている。なお、本実施形態では、各トランスポンダ３０は、対応するアンテナ４１から発信された呼び掛け電波に応答して空気圧データを含むデータを無線送信する構成である。このため、タイヤ２０の取付位置を特定するためにＩＤコードは必須要件ではないが、敢えてＩＤコードを用いて４つのトランスポンダ３０を識別している。従って、ＩＤコードに基づいて、タイヤ２０の取付位置を特定することができる。
【００１７】
圧力センサ３２は、タイヤ２０内の空気圧を計測して、その計測によって得られた空気圧データをコントローラ３１に出力する。コントローラ３１は、入力された空気圧データ及び内部メモリに登録されているＩＤコードを含むデータを送受信回路３３に出力する。送受信回路３３は、コントローラ３１から送られてきたデータを符号化及び変調した後、そのデータをコイルアンテナ３４を介して無線送信する。
【００１８】
一方、コイルアンテナ３４は、呼び掛け電波に基づいて、誘起電力を発生する。すなわち、対応するアンテナ４１から発信された呼び掛け電波に基づいて、コイルアンテナ３４は誘起電力を発生する。送受信回路３３は、発生した誘起電力をコントローラ３１に供給する。コントローラ３１は、供給された誘起電力でトランスポンダ３０を制御する。換言すれば、トランスポンダ３０は、コイルアンテナ３４に誘起された電力によって動作する。なお、コントローラ３１及び送受信回路３３は、１チップのＩＣ３５に集積されている。
【００１９】
図３に示すように、送受信機４０は、アンテナ４１を介して受信されたデータを処理するためのコントローラ４４及び送受信回路４５を内蔵する。マイクロコンピュータ等よりなるコントローラ４４は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えている。送受信回路４５は、各トランスポンダ３０からの送信データを、主に対応するアンテナ４１を介して受信する。また、送受信回路４５は、受信したデータを復調及び復号した後、コントローラ４４に送出する。
【００２０】
コントローラ４４は、受信したデータに基づいて発信元のトランスポンダ３０に対応するタイヤ２０の空気圧を把握する。また、コントローラ４４は、空気圧に関するデータを表示器５０に表示させる。特に、タイヤ２０の空気圧が異常である場合には、その旨を表示器５０に警告表示する。さらに、コントローラ４４は、車両１０の速度を示す信号（車速信号）を、車両１０に設けられた所定の装置、例えばスピードメータ（図示略）から受け取る。従って、コントローラ４４は、車両１０の速度を把握する。
【００２１】
一方、コントローラ４４は、所定の時間間隔で送受信回路４５に呼び掛け電波をアンテナ４１から発信させる。ここで、所定の時間間隔は、車両１０の速度、すなわちコントローラ４４に入力される車速信号に基づいて決定される。例えば車両１０の速度が１００ｋｍ／ｈ以下の場合は、１分間に１フレームの呼び掛け電波を発信させる。ここで、１フレームは、車両１０の速度に応じた発信回数の呼び掛け電波から構成されている。
【００２２】
また、車両１０の速度が１００ｋｍ／ｈを越え２００ｋｍ／ｈ以下の場合は、１分間に２フレーム（例えば３０秒に１フレーム）の呼び掛け電波を発信させる。さらに、車両１０の速度が２００ｋｍ／ｈを越え３００ｋｍ／ｈ以下の場合は、１分間に４フレーム（例えば１５秒に１フレーム）の呼び掛け電波を発信させる。すなわち、コントローラ４４は、車両１０の速度に応じて単位時間に呼び掛け電波を発信するフレーム数を制御する。
【００２３】
この呼び掛け電波に基づいて、トランスポンダ３０のコイルアンテナ３４には、誘起電力が発生する。トランスポンダ３０は、その電力で圧力センサ３２にタイヤ２０内の空気圧を計測させる。そして、トランスポンダ３０は、その計測によって得られた空気圧データを含むデータをコイルアンテナ３４を介して無線送信する。送受信機４０は、各トランスポンダ３０から送信されたデータを、主に対応するアンテナ４１を介して受信する。
【００２４】
次に、車両１０の速度に応じて所定の時間間隔毎に１フレームの呼び掛け電波が発信されるが、その１フレームを構成する呼び掛け電波の発信時間間隔について説明する。
【００２５】
［１］車両１０の速度が２０ｋｍ／ｈの場合における呼び掛け電波の発信時間間隔
まず、車両１０が１５インチのホイール２１に偏平率６０％のタイヤ２０を装着していると仮定すると、タイヤ２０の直径Ｄは、０．６５〔ｍ〕となる。従って、車両１０の速度が２０ｋｍ／ｈのタイヤ２０が１秒間に回転する回転数Ｒ（２０）は、以下のようになる。
【００２６】
【００２７】
【００２８】
図４に示すように、各タイヤハウス１２には、送受信機４０のアンテナ４１がそれぞれ配設されている。ところで、送受信機４０のアンテナ４１とトランスポンダ３０との間で確実に送受信することができる角度θは、タイヤ２０の中心から送受信機４０のアンテナ４１に向かって左右４５度ずつの計９０度である。その結果、タイヤ２０が１回転するときに送受信可能な時間Ｔｐは、タイヤ２０が１回転する時間Ｔの１／４時間となる。
【００２９】
従って、車両１０の速度が２０ｋｍ／ｈのタイヤ２０が１回転するときに送受信可能な時間Ｔｐ（２０）は、以下のようになる。
【００３０】
このため、車両１０の速度が２０ｋｍ／ｈにおける発信インターバルＴｋ（２０）の条件は、以下のようになる。
【００３１】
【００３２】
従って、車両１０の速度が２０ｋｍ／ｈの場合には、送受信機４０が、タイヤ２０が１回転する時間Ｔ（２０）、つまり３７０〔ｍｓ〕が経過するまでの間に５回呼び掛け電波を発信すれば、その５回のうち少なくとも１回の呼び掛け電波は、トランスポンダ３０が送受信可能な角度θ内に位置するときに発信される。
【００３３】
具体的には、図５に示すように、送受信機４０は、まず前輪左側（ＦＬ）のタイヤ２０に設けられたトランスポンダ３０に呼び掛け電波を発信する。続いて、送受信機４０は、順次前輪右側（ＦＲ）、後輪左側（ＲＬ）、後輪右側（ＲＲ）のタイヤ２０に設けられたトランスポンダ３０に呼び掛け電波を発信する。そして、この一連動作をタイヤ２０が１回転する間、つまり時間Ｔ（２０）（＝３７０〔ｍｓ／回転〕）が経過するまでに５回繰り返す。その結果、その５回のうち少なくとも１回の呼び掛け電波が、トランスポンダ３０が送受信可能な角度θ内に位置するときに発信される。その呼び掛け電波に応答したトランスポンダ３０は、計測した空気圧データを含むデータを無線送信する。従って、送受信機４０は、トランスポンダ３０から無線送信された空気圧データを含むデータを確実に受信することができる。換言すれば、送受信機４０は、タイヤ２０の回転に伴うトランスポンダ３０の位置を考慮して、呼び掛け電波を発信することができる。
【００３４】
ところで、本実施形態では、送受信機４０は、４つのトランスポンダ３０にそれぞれ対応する４つのアンテナ４１を備え、各トランスポンダ３０から無線送信されるデータを、主に対応するアンテナ４１を介して受信する構成である。従って、理論上は、４つのアンテナ４１から同時に呼び掛け電波を発信して、対応するトランスポンダ３０から無線送信されるデータを受信する構成にしても良い。しかしながら、４つのアンテナ４１から同時に呼び掛け電波を発信すると、各トランスポンダ３０は同時にデータを無線送信する。このため、各トランスポンダ３０から無線送信されるデータが互いに干渉して、互いのデータが混信する可能性がある。そこで、データの混信を防止するため、送受信機４０からの呼び掛け電波を発信する順序を予め決定しているのである。
【００３５】
［２］車両１０が低中速走行時（例えば２０ｋｍ／ｈを越え１００ｋｍ／ｈ以下）の場合における呼び掛け電波の発信時間間隔
この場合には、車両１０の速度に応じて呼び掛け電波を発信する回数Ｔｎを変更する。具体的には、上記（式１）〜（式５）に基づき、回数Ｔｎを算出する構成や、予め車両１０の速度に応じた回数Ｔｎを記憶する構成等が考えられる。なお、記憶する構成としては、車両１０の速度を基準にして例えば１０ｋｍ／ｈ毎に対応する回数Ｔｎを記憶する構成や、回数Ｔｎを基準にして回数Ｔｎに対応する車両１０の速度を記憶する構成等が考えられる。
【００３６】
［３］車両１０が高速走行時（例えば１００ｋｍ／ｈを越え３００ｋｍ／ｈ以下）の場合における呼び掛け電波の発信時間間隔
この場合には、車両１０の速度が速いため、タイヤ２０が１回転する時間Ｔ、つまり、タイヤ２０の回転周期は短い。すなわち、車両１０の速度が例えば１０１ｋｍ／ｈの場合には、タイヤ２０が１秒間に回転する回転数Ｒ（１０１） は、１３．７４〔回転／ｓ〕（≒１０１〔ｋｍ／ｈ〕×１０００〔ｍ〕／０．６５〔ｍ〕×π×３６００〔ｓ〕）となる。従って、車両１０の速度が１０１ｋｍ／ｈであっても、タイヤ２０が１回転する時間Ｔ（１０１） は、７２．８〔ｍｓ／回転〕（≒１／１３．７４〔回転／ｓ〕）となる。その結果、車両１０の速度が１０１ｋｍ／ｈのタイヤ２０が１回転するときに送受信可能な時間Ｔｐ（１０１） は、１８．２〔ｍｓ／回転〕（＝７２．８〔ｍｓ／回転〕／４）となる。このため、車両１０の速度が１０１ｋｍ／ｈにおける発信インターバルＴｋ（１０１） の条件は、１５．２〔ｍｓ〕（＝１８．２〔ｍｓ〕−３〔ｍｓ〕）となる。従って、送受信機４０は、少なくとも１５．２〔ｍｓ〕に１回は、呼び掛け電波を発信しなければならないことになる。
【００３７】
ところで、このように短い発信インターバルＴｋで呼び掛け電波を発信することは事実上可能ではあるが、現実的ではない。すなわち、応答時間Ｔｒが約３〔ｍｓ〕であるため、４つのタイヤ２０を装着する車両１０の総応答時間ΣＴｒは、１２〔ｍｓ〕（＝３〔ｍｓ〕×４）となる。従って、車両１０の速度が１０１ｋｍ／ｈにおける発信インターバルＴｋ（１０１） （＝１５．２〔ｍｓ〕）と、総応答時間ΣＴｒ（＝１２〔ｍｓ〕）とが近似する。ちなみに、車両１０の速度が約１５３ｋｍ／ｈのときに、発信インターバルＴｋ（１５３） ≒１２〔ｍｓ〕となり、総応答時間ΣＴｒ（＝１２〔ｍｓ〕）とほぼ一致する。
【００３８】
このため、発信インターバルＴｋが短い場合には、他のタイヤ２０に設けられたトランスポンダ３０からも順次データが無線送信されるため、互いのデータが混信する可能性がある。そこで、車両１０が高速走行時の場合は、図６に示すように、タイヤ２０が１回転する時間Ｔが経過するまで、呼び掛け電波を連続して１つのトランスポンダ３０に発信する。換言すれば、タイヤ２０が１回転するまで、呼び掛け電波を連続して１つのトランスポンダ３０に発信する。その結果、図４に示すように、送受信可能な角度θ内にトランスポンダ３０が位置する場合には、送受信機４０からの呼び掛け電波に基づき、対応するトランスポンダ３０は空気圧データを含むデータを連続して無線送信する。このため、他のトランスポンダ３０からのデータと干渉することはなく、互いのデータが混信することもない。従って、送受信機４０は、トランスポンダ３０から無線送信された空気圧データを含むデータを確実に受信することができる。
【００３９】
ところで、本実施形態では、車両１０の速度が２０ｋｍ／ｈ未満の場合は、特に考慮していない。このため、例えば送受信機４０のアンテナ４１とトランスポンダ３０との間に金属製のホイール２１が介在するタイミングに、送受信機４０のアンテナ４１から呼び掛け電波が発信される場合があり得る。そして、このような場合には、トランスポンダ３０は、呼び掛け電波を正常に受信できないため、トランスポンダ３０を動作させるために必要な電力が、コイルアンテナ３４に発生しない。その結果、トランスポンダ３０が正常に動作されず、トランスポンダ３０はタイヤ２０の状態を示すデータを無線送信することはできない。しかしながら、この速度領域においては、常に空気圧に関するデータが表示器５０に表示されなくても特に問題になることはない。すなわち、この速度領域において、タイヤ２０の空気圧が急変するような事態、例えばタイヤ２０のパンクが発生しても、車両１０を安全に停止させることができるからである。また、車両１０が後進する場合も、同様の理由により特に考慮していない。なお、車両１０の速度が２０ｋｍ／ｈ未満の場合や車両１０が後進する場合も、車両１０の速度に応じた回数Ｔｎの呼び掛け電波を発信する構成にしても良いことは言うまでもない。
【００４０】
次に、このように構成されたタイヤ状態監視装置１の動作について説明する。まず、送受信機４０のコントローラ４４は、入力された車速信号に基づいて、単位時間（例えば１分間）に呼び掛け電波を発信する回数を決定する。その結果、呼び掛け電波を発信する１フレーム毎の時間間隔が決定される。また、送受信機４０のコントローラ４４は、入力された車速信号に基づいて、１フレームを構成する呼び掛け電波の発信時間間隔を決定する。その結果、１フレーム内における呼び掛け電波の発信時間間隔が決定される。
【００４１】
送受信機４０のコントローラ４４は、決定した所定の時間間隔及び決定した発信時間間隔に基づいて、送受信回路４５に呼び掛け電波をアンテナ４１から発信させる。すると、アンテナ４１に対応するトランスポンダ３０のコイルアンテナ３４には、誘起電力が発生する。この誘起電力によって、トランスポンダ３０は、圧力センサ３２でタイヤ２０内の空気圧を計測する。そして、トランスポンダ３０は、計測した空気圧データを含むデータをコイルアンテナ３４を介して無線送信する。
【００４２】
送受信機４０は、トランスポンダ３０から無線送信されたデータを、対応するアンテナ４１を介して受信する。その結果、送受信機４０は、受信されたデータに基づいて、発信元のトランスポンダ３０に対応するタイヤ２０の空気圧を把握する。そして、送受信機４０は、空気圧に関するデータを表示器５０に表示させる。特に、タイヤ２０の空気圧が異常である場合には、その旨を表示器５０に警告表示する。
【００４３】
以上、詳述したように本実施形態によれば、次のような作用、効果を得ることができる。
（１）送受信機４０のアンテナ４１とトランスポンダ３０との間で確実に送受信することができる角度θは、タイヤ２０の中心から送受信機４０のアンテナ４１に向かって左右４５度ずつの計９０度である。そして、送受信機４０は、車両１０の速度に応じてトランスポンダ３０が送受信可能な角度θ内に位置するときに少なくとも１回の呼び掛け電波を発信している。その結果、その呼び掛け電波に応答したトランスポンダ３０は、計測した空気圧データを含むデータを無線送信することができる。よって、送受信機４０は、トランスポンダ３０から無線送信された空気圧データを含むデータを確実に受信することができる。換言すれば、送受信機４０は、タイヤ２０の回転に伴うトランスポンダ３０の位置を考慮して、呼び掛け電波を発信している。従って、タイヤ状態監視装置１は、車両１０の速度に関係なくタイヤ２０の状態を確実に報知することができる。
【００４４】
（２）送受信機４０は、車両１０の速度に応じてトランスポンダ３０が送受信可能な角度θ内に位置するタイミングを判断している。そして、トランスポンダ３０が送受信可能な角度θ内に位置するタイミングに少なくとも１回の呼び掛け電波を発信している。その結果、その呼び掛け電波に応答したトランスポンダ３０は、計測した空気圧データを含むデータを無線送信することができる。従って、送受信機４０は、トランスポンダ３０から無線送信された空気圧データを含むデータを確実に受信することができる。
【００４５】
（３）送受信機４０は、順次前輪左側（ＦＬ）、前輪右側（ＦＲ）、後輪左側（ＲＬ）、後輪右側（ＲＲ）のタイヤ２０に設けられたトランスポンダ３０に呼び掛け電波を発信して、その呼び掛け電波に応答したそれぞれのトランスポンダ３０から無線送信される空気圧データを含むデータを受信している。すなわち、すべてのタイヤ２０に設けられたトランスポンダ３０に対して順次呼び掛け電波を発信して、その呼び掛け電波に応答したそれぞれのトランスポンダ３０から無線送信される空気圧データを含むデータを受信している。すなわち、各タイヤ２０毎に呼び掛け電波を発信するタイミングが異なっている。このため、各トランスポンダ３０から無線送信される空気圧データを含むデータが互いに干渉して、互いのデータが混信するのが防止される。従って、送受信機４０は、各トランスポンダ３０から無線送信される空気圧データを含むデータを確実に受信することができる。
【００４６】
（４）車両１０が高速走行時の場合は、タイヤ２０が１回転する時間Ｔが経過するまで、呼び掛け電波を連続してトランスポンダ３０に発信する。換言すれば、タイヤ２０が１回転するまで、呼び掛け電波を連続してトランスポンダ３０に発信する。その結果、トランスポンダ３０が送受信可能な角度θ内においては、送受信機４０からの呼び掛け電波に基づき、対応するトランスポンダ３０は空気圧データを含むデータを確実に連続して無線送信する。このため、他のトランスポンダ３０からのデータと干渉することなく、互いのデータが混信することもない。従って、送受信機４０は、トランスポンダ３０から無線送信された空気圧データを含むデータを確実に受信することができる。
【００４７】
（５）送受信機４０は、車両１０の速度が速くなる程、単位時間に呼び掛け電波を発信する回数を増加させている。このため、車両１０の高速走行時にタイヤ２０の異常事態が発生した場合には、その旨が素早く表示器５０に警告表示される。その結果、車両１０の高速走行時には、タイヤ２０の異常事態を素早く運転者に報知することができる。従って、車両１０の速度に応じてタイヤ２０の異常事態を報知することができる。
【００４８】
（６）車両１０の停止時（例えば大型店の駐車場）や低速走行時（例えば渋滞時）には、他の車両１０が接近している可能性が高い。一方、車両１０の高速走行時には、車両１０の停止時や低速走行時と比較して、他の車両１０が接近している可能性は比較的少ない。このため、車両１０の高速走行時において、単位時間に呼び掛け電波を発信する回数を増加させても、トランスポンダ３０を有する他の車両１０からのデータを送受信機４０が受信する可能性も少ない。従って、車両１０の高速走行時において、単位時間に呼び掛け電波を発信する回数を増加させても、何ら問題が発生する余地はない。
【００４９】
（７）コントローラ４４は、車両１０の速度が応じて単位時間に呼び掛け電波を発信する回数を制御している。このため、送受信回路４５は、車両１０の速度に最適な単位時間当たりの回数だけ、呼び掛け電波を発信する。従って、車両１０の停止時や低速走行時に、不要な呼び掛け電波が発信されることはない。
【００５０】
（８）送受信機４０は、車両１０の速度に応じて、呼び掛け電波を発信する回数を変更している。すなわち、車両１０の速度が１００ｋｍ／ｈ以下の場合は１分間に１フレーム、１００ｋｍ／ｈを越え２００ｋｍ／ｈ以下の場合は１分間に２フレーム（例えば３０秒に１フレーム）、２００ｋｍ／ｈを越え３００ｋｍ／ｈ以下の場合は１分間に４フレーム（例えば１５秒に１フレーム）の呼び掛け電波を発信している。つまり、送受信機４０には、車両１０の取り得る速度が複数の速度領域に分割設定され、車両１０の速度が所定の速度領域よりも速い速度領域に達した場合には、単位時間に呼び掛け電波を発信する回数を増加している。このため、車両１０の高速走行時にタイヤ２０の異常事態が発生した場合には、その旨が素早く表示器５０に警告表示される。従って、車両１０の速度に応じてタイヤ２０の異常事態を報知することができる。
【００５１】
なお、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・前記実施形態では、一般的な車両１０を想定して、１５インチのホイール２１に偏平率６０％のタイヤ２０を装着している場合を仮定したが、車両１０の種類（例えば、４輪車、バスやトラックに代表される多輪車等）は、様々である。また、タイヤ２０のサイズも様々である。従って、車両１０の種類やタイヤ２０のサイズ等に応じて、１フレームの呼び掛け電波を発信する所定の時間間隔及び１フレーム内における呼び掛け電波の発信時間間隔を、設定変更可能に構成することが好ましい。具体的には、例えば送受信機４０のコントローラ４４を制御するプログラムを変更して、これらの時間間隔、つまり呼び掛け電波を発信するタイミングを設定変更可能にすることが考えられる。
【００５２】
・加えて、図４に示す送受信可能な角度θは、一般的に送受信機４０におけるアンテナ４１の感度、送受信機４０における送受信回路４５の性能、トランスポンダ３０の送信出力等の要因によって大きく異なる。従って、送受信可能な角度θが変更されることを考慮して、換言すれば、前述の要因等を考慮して設定変更可能に構成しても良い。
【００５３】
・単位時間（例えば１分間）に何フレームの呼び掛け電波を発信するかは、車両１０の速度に応じて予め設定する構成であっても良し、車両１０の速度に応じて所定の算術式（例えば車両１０の速度×２／１００から得られる整数）に基づき算出する構成であっても良い。
【００５４】
・加えて、何フレームの呼び掛け電波を発信するかは、車両１０の使用環境、使用地域等に応じて変更可能である構成が好ましい。
・図２に２点鎖線で示すように、トランスポンダ３０に電力を供給する電池３６を設けた構成にしても良い。そして、コントローラ３１は、送受信機４０からの呼び掛け電波に基づいてコイルアンテナ３４に発生する誘起電力が、トランスポンダ３０を動作させるための電力よりも不足している場合には、電池３６から電力を供給する。また、コントローラ３１は、呼び掛け電波の有無に関係なく、タイヤ２０内の空気圧が急変した場合には、電池３６から電力を供給する。このように構成すれば、誘起電力が不足している場合やタイヤ２０内の空気圧が急変した場合であっても、トランスポンダ３０は、空気圧データを含むデータを無線送信することができる。従って、送受信機４０は、タイヤ２０の空気圧が異常である旨を表示器５０に警告表示することができる。
【００５５】
・さらに、コントローラ３１は、トランスポンダ３０からの送信出力を向上させたい場合にも、電池３６から電力を供給する。
・圧力センサ３２に加えて、タイヤ２０内の温度を計測する温度センサをトランスポンダ３０に設け、タイヤ２０内の温度データも無線送信する構成にしても良い。
【００５６】
・トランスポンダ３０から送信される空気圧データとしては、空気圧の値を具体的に示すデータ、または単に空気圧が許容範囲内であるか否かを示すデータ、換言すればタイヤ２０が異常事態であるか否かを示すデータであっても良い。
【００５７】
・タイヤ２０に充填する気体は、空気（空気は約７８％の窒素を含む）に代えて窒素ガス（１００％）であっても良い。
・車両としては、４輪の車両に限らず、２輪の自転車やオートバイ、多輪のバスや被牽引車、またはタイヤ２０を装備する産業車両（例えばフォークリフト）等であっても良い。なお、被牽引車に前記実施形態を適用する場合には、送受信機４０や表示器５０を牽引車に設置することは言うまでもない。
【００５８】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発明によれば、車両の速度に関係なくタイヤの状態を確実に報知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】タイヤ状態監視装置を示す概略構成図。
【図２】タイヤ状態監視装置のトランスポンダを示すブロック構成図。
【図３】タイヤ状態監視装置の送受信機を示すブロック構成図。
【図４】タイヤハウスに配設したアンテナとトラスポンダとの位置関係を示す説明図。
【図５】低速走行時、中速走行時における呼び掛け電波の発信を示すタイミングチャート。
【図６】高速走行時における呼び掛け電波の発信を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
１…タイヤ状態監視装置、１０…車両、１１…車体、１２…タイヤハウス、２０…タイヤ、２１…ホイール、３０…トランスポンダ、３２…圧力センサ、３４…コイルアンテナ、３６…電池、４０…送受信機、５０…表示器、θ…領域としての角度。
Claims (5)
- 車両に設けられたタイヤの状態を監視するためのタイヤ状態監視装置であって、
各タイヤに設けられ、呼び掛け電波に応答してタイヤの状態を検出するとともに、その検出したタイヤの状態を示すデータを無線送信するトランスポンダと、
呼び掛け電波を各トランスポンダに発信するとともに、各トランスポンダが無線送信したデータを受信する送受信機であって、送受信機とトランスポンダとの間で送受信可能な領域にトランスポンダが位置したときに呼び掛け電波を発信する送受信機とを備えたタイヤ状態監視装置。 - 請求項１に記載のタイヤ状態監視装置において、
送受信機は、車両の速度を示す信号に基づき、送受信機とトランスポンダとの間で送受信可能な領域にトランスポンダが位置するタイミングを判断しているタイヤ状態監視装置。 - 請求項１または請求項２に記載のタイヤ状態監視装置において、
送受信機は、各タイヤ毎に呼び掛け電波を発信するタイミングが異なるタイヤ状態監視装置。 - 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のタイヤ状態監視装置において、
送受信機は、車両の速度が所定速度を越えた場合には、タイヤが１回転するまで、呼び掛け電波を連続してトランスポンダに発信するタイヤ状態監視装置。 - 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のタイヤ状態監視装置において、
送受信機は、呼び掛け電波を発信するタイミングが設定変更可能であるタイヤ状態監視装置。
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