JP2005141553A - タイヤセンサ装置及びタイヤ情報の伝達方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 センサ、通信機能と電源再生回路とを備えた通信モジュール、及びアンテナを備えた複数のセンサ・モジュール20(20A〜20D)と、上記センサ・モジュール20との通信を行う内部通信装置、上記センサ・モジュール20からのタイヤ情報の信号を処理する情報処理装置、車体側の車両制御装置40との通信を行う外部通信装置、及び内部電池を備えたベースステーション30とをタイヤ部に装着するとともに、上記センサ・モジュール20と上記ベースステーション30とにより、タイヤ内LANを構成して、上記センサ・モジュール20から送信されるタイヤ情報の信号をベースステーション30にて処理し、これを車両制御装置40に送信するようにした。
【選択図】 図1
Description
この問題を解決する方法として、通信装置を有する複数台の通信装置付センサ装置をタイヤに搭載し、各センサ装置からそれぞれタイヤ情報を車体側に送信することが考えられるが、この場合には、上記センサと通信装置の両方を駆動する電池も内蔵させる必要があるので、センサ装置が大型化してしまうといった問題点があった。また、各センサ装置からタイヤ情報を直接車体側に送信するためには高性能な通信装置を備える必要があるが、通信装置が高性能である場合には、上記タイヤ情報が外部へ洩れてしまう恐れがあった。
そこで、センサと上記RFIDチップ73に相当する通信手段とを備えたセンサ・モジュールを作製し、各センサからのタイヤ情報の信号を、上記通信手段を用いて車体側に送信する構成とすれば、上記通信装置付センサ装置を小型化できる可能性がある。
しかしながら、上記のような通信手段をタイヤに適用した場合には、上記RFIDチップ73をタイヤに密着させて配置したり、タイヤを横切るような通信を行う箇所に配置したりすると、タイヤを構成するゴムや繊維等の部材、特に、ベルトやカーカスプライなどのスチール製品の影響で、上記RFIDチップ73からの情報をほとんど読み取れないと行った問題点があった。
すなわち、本発明の請求項1に記載の発明は、タイヤの所定の箇所に複数のセンサを配置し、上記センサからのタイヤ情報を車体側に伝達するタイヤ情報の伝達方法であって、タイヤ内に、上記各センサの通信装置と接続され、車体側との通信を行うベースステーションを設けるとともに、上記センサに、上記ベースステーションとのみに通信可能な通信装置を設けて、上記各センサの通信装置と上記ベースステーションとから成るタイヤ内ネットワークを構成し、上記ベースステーションにて上記各センサからのタイヤ情報の信号を処理して車体側に送信するようにしたことを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のタイヤ情報の伝達方法において、上記ベースステーションと車体側との通信に、上記ベースステーションとセンサとの通信に使用するプロトコルと異なるプロトコルを用いたことを特徴とするものである。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載のタイヤセンサ装置において、タイヤ情報の追加が行えるように、上記ベースステーションに、複数のタイヤ情報信号を処理して送信する機能を備えたことを特徴とするものである。
請求項5に記載の発明は、請求項3または請求項4に記載のタイヤセンサ装置において、上記ベースステーションが、上記各センサを同期させて複数のタイヤ情報を測定するように、上記各センサを制御する機能を備えたことを特徴とするものである。
請求項6に記載の発明は、請求項3〜請求項5のいずれかに記載のタイヤセンサ装置において、上記センサの通信装置に、上記ベースステーションから送信される電波を受信し、上記センサを駆動する電源電圧を発生させる手段を設けたものである。
請求項8に記載の発明は、請求項3〜請求項7のいずれかに記載のタイヤセンサ装置において、上記ベースステーションをタイヤリム部、あるいは、ホイールに装着されたバルブ装置に取付けるとともに、上記各センサの通信装置を、免震装置を介してタイヤに取付けたものである。
また、上記ベースステーションに、複数のタイヤ情報信号を処理して送信する機能を備え、ベースステーションで処理するタイヤ情報の追加が行えるようにしたので、必要に応じてセンサ、あるいは、タイヤ情報の変更や追加を行うことができる。
また、各センサを同期させ複数のタイヤ情報を測定するように、上記各センサを制御するようにしたので、必要なタイヤ情報を選択して測定したり、所定の時間毎に任意のタイヤ情報を測定して車体側に送信することができる。
更に、上記各センサの通信装置に、上記ベースステーションから送信される電波を受信し、上記センサを駆動する電源電圧を発生させる手段を設けたので、センサの電源が不要となり、センサ部を小型化することができる。
図1は、本最良の形態に係るタイヤ情報の伝達方法の概要を示す図で、図2はタイヤセンサ装置の構成を示す機能ブロック図、図3は上記タイヤセンサ装置の取付け状態を示す図である。各図において、1はタイヤ、2はリム2aとホイールディスク2bとから成るホイール、10は上記タイヤ1に取付けられた複数のセンサ・モジュール20(20A〜20D)と、このセンサ・モジュール20とともにタイヤ内ネットワーク(以下、タイヤ内LANという)を構成し、上記センサ・モジュール20の各センサからのタイヤ情報の信号を処理して車体側に送信するベースステーション30とを備えたタイヤセンサ装置、40は車体側に設けられた車両制御装置である。
センサ・モジュール20は、センサと上記RFIDチップ73に相当する通信手段とを備えたもので、詳細には、センサ21と、上記ベースステーション30及び他のセンサ・モジュール20との通信を行う復変調回路と、上記ベースステーション30から送信される電波を受信して上記センサ21を駆動する電源電圧を発生させる電源再生回路とを備えた通信モジュール22と、アンテナ23とを備えている。ここで、21Aはタイヤ1の気室内に設けられた、タイヤ内圧を検出する圧力センサ、21Bはタイヤ内に充填された気体の温度を検出する温度センサ、21Cはタイヤトレッド部の内面側に取付けられ、タイヤ1に入力する振動を検出する加速度センサである。なお、センサ・モジュール20Dは予備のモジュールである。
上記通信モジュール22は、ベースステーション30及び他のセンサ・モジュール20との通信のみを行い、車体側との通信などのような、タイヤを横切るような通信は行わないので、タイヤ1内の任意の箇所に配置することが可能である。また、上記通信モジュール22をタイヤ1から所定の間隔以上離隔した位置に配置すれば、タイヤ1の影響が十分小さいことから、本例では、図3に示すように、上記センサ・モジュール20を、上記間隔よりも大きな厚さの免震構造部材24を介して、タイヤ1に取付けるようにしている。上記間隔の大きさとしては、タイヤの構造や構成部材にもよるが、例えば、2.45GHzの周波数帯域を称する場合には、約1cmとなる。
これにより、センサ・モジュール20と上記ベースステーション30及び他のセンサ・モジュール20との通信が可能になるとともに、上記センサ・モジュール20への振動の伝達を低減して装置の耐久性を確保することができる。但し、加速度センサ21Cのみは、タイヤの振動を直接検出するため、タイヤ1の内面側に直接取付ける。
なお、上記ベースステーション30は、従来のように、ホイール2に装着された図示しないバルブ装置に装着したバルブ一体型の構成としてもよい。
上記タイヤ内LANは、多重通信可能な無線通信区間を指すもので、ここで上記区間は、上記ベースステーション30の内部通信装置32と各センサ・モジュール20の通信モジュール22が収納されているタイヤ1の内部となる。このとき、センサ・モジュール20とベースステーション30あるいは他のセンサ・モジュール20との通信には、上記ベースステーション30と車体側の車両制御装置40との通信に使用するプロトコルとは異なるプロトコルを用いる。これにより、通信の非干渉性を確保できるとともに、上記タイヤ情報が外部へ洩れることを防止することができる。
また、タイヤ内センサ群通信とタイヤ外部(車体側)への通信に異なるプロトコルを使用することにより、タイヤ内LANのプロトコルを変更しなくても、車体側との通信に使用するプロトコルを変換するプロトコル変換装置を付加する等により、様々な車体側のプロトコルと対応することができる。
各センサ・モジュール20A〜20Cの通信モジュール22から、各アンテナ23を介して送信される、タイヤ1内の各センサ21A〜21Cで検出された空気圧、温度、振動の各タイヤ情報の信号は、ベースステーション30の第1のアンテナ31で受信され、内部通信装置32を介して、情報処理装置33のフラッシュメモリー33Mに一時記憶される。情報処理装置33は、上記タイヤ情報の信号を車両制御装置40に送るための信号に変換するとともに、上記タイヤ情報を所定の順序に並べ替えたり圧縮処理するなどの加工を施した後、これを外部通信装置35に送り、第2のアンテナ34から車両制御装置40に送信する。車両制御装置40では、上記送信されたタイヤ内圧や温度の情報に基づいて車両の走行状態を制御したり、上記振動のデータから路面摩擦係数を推定し、この推定された路面摩擦係数に基づいて車両の走行状態を制御する。
このとき、ベースステーション30は、上記のように、各センサ・モジュール20A〜20Cからのタイヤ情報信号を連続して受信してフラッシュメモリー33Mに一時記憶するようにしてもよいし、上記フラッシュメモリー33Mを省略して、情報処理装置33にて逐次プロトコル変換し、タイヤ情報を車体側に送信するようにしてもよい。
また、上記ベースステーション30に、上記各センサ21A〜21Cを同期させて制御する機能を設け、各センサのタイヤ情報を測定するようにすれば、各センサ・モジュール20A〜20Cからのタイヤ情報のうち、必要なタイヤ情報を適宜選択して測定したり、所定の時間毎に任意のタイヤ情報を測定して車体側に送信することができるので、タイヤ情報を効率的に得ることができる。また、これにより、通信を常時行う必要がないので、内部電池の電力消費量を少なくでき、タイヤセンサ装置10を長寿命化できる。
なお、本例では、上記各センサ・モジュール20A〜20Cからのタイヤ情報信号は、周波数分割や時間分割などの公知の多重通信方式を採用することで、互いの情報非干渉性を確保するとともに、タイヤ内LANの通信に用いるプロトコルをタイヤ内LAN専用のプロトコルとし、ベースステーション30と車両制御装置40との通信に使用するプロトコルとして汎用プロトコルを用いている。これにより、上記タイヤ情報が外部へ洩れることを防止きるだけでなく、タイヤセンサ装置10の用途を広げることが可能となる。
また、上記ベースステーションに、上記各センサを同期させて制御する機能を設けるようにすれば、必要なタイヤ情報を適宜選択して測定したり、所定の時間毎に任意のタイヤ情報を測定して車体側に送信することができるので、タイヤ情報を効率的に得ることができるとともに、電力の消費量を少なくでき、タイヤセンサ装置10を長寿命化できる。
更に、本例では、複数のセンサが一体化されていないので、センサ・モジュール20の交換も可能であるだけでなく、センサを装着するだけでベースステーション30と通信が可能な予備のモジュールであるセンサ・モジュール20Dを備えているので、必要に応じて新たなセンサを追加することができる。
また、上記例では、タイヤの状態を検出するセンサとして圧力センサ21A、温度センサ21B、及び、加速度センサ21Cを装着した場合について説明したが、装着するセンサの種類はこれに限るものではなく、タイヤトレッド部の歪状態を検出する歪センサや、タイヤの空気漏れを検出する音センサなどの種々のセンサを用いることができる。
あるいは、全く同等な、もしくは、測定レンジ・精度の異なる同種のセンサ・モジュールを、タイヤ1の複数箇所に設置してもよい。
また、上記例では、予備のセンサ・モジュールであるセンサ・モジュール20Dを設け、必要に応じて新たなセンサを追加するようにしたが、上記ベースステーション30に、予め、初期に搭載するセンサの数よりも多い複数のタイヤ情報信号を処理して送信する機能を設けておけば、新たなセンサの追加のみならず、新たなセンサ・モジュールの追加も可能となる。
また、上記例では、タイヤの状態の情報を車両制御装置40に送信する場合について説明したが、タイヤ状態の情報の送信先はこれに限るものではなく、上記従来例のように、タイヤの状態を監視するタイヤ監視システムなどのような、車体側に設けられた他の装置あるいは他のシステムに送信してもよい。
また、本発明のタイヤセンサ装置10は、タイヤ1と車体側との通信に用いられるだけでなく、整備工場などでのメンテナンス用機器との通信など、従来のタイヤ状態監視システムから陸運トラックの管理システム、更には、高性能タイヤやモータースポーツ用タイヤのタイヤ状態監視システムなどタイヤ情報を収集するための幅広い用途に適応可能である。
また、各センサを同期させ、必要なタイヤ情報を選択して測定したり、所定の時間毎に任意のタイヤ情報を測定して車体側に送信することができるようにしたので、タイヤ情報を効率的に得ることができるとともに、電力の消費量を少なくできるので、タイヤセンサ装置を長寿命化できる。
20,20A〜20D センサ・モジュール、21 センサ、21A 圧力センサ、
21B 温度センサ、21C 加速度センサ、22 通信モジュール、23 アンテナ、24 免震構造部材、30 ベースステーション、31 第1のアンテナ、
32 内部通信装置、33 情報処理装置、33M フラッシュメモリー、
34 第2のアンテナ、35 外部通信装置、36 内部電池、40 車両制御装置。
Claims (8)
- タイヤの所定の箇所に複数のセンサを配置し、上記センサからのタイヤ情報を車体側に伝達するタイヤ情報の伝達方法であって、タイヤ内に、上記各センサの通信装置と接続され、車体側との通信を行うベースステーションを設けるとともに、上記センサに、上記ベースステーションとのみに通信可能な通信装置を設けて、上記各センサの通信装置と上記ベースステーションとから成るタイヤ内ネットワークを構成し、上記ベースステーションにて上記各センサからのタイヤ情報の信号を処理して車体側に送信するようにしたことを特徴とするタイヤ情報の伝達方法。
- 上記ベースステーションと車体側との通信に、上記ベースステーションとセンサとの通信に使用するプロトコルと異なるプロトコルを用いたことを特徴とする請求項1に記載のタイヤ情報の伝達方法。
- タイヤの所定の箇所に配置された少なくとも1個のセンサと、上記センサに接続され、上記センサからのタイヤ情報の信号を処理する信号処理部、及び、上記処理されたタイヤ情報を車体側に送信する通信装置を有するベースステーションとを備えたタイヤセンサ装置であって、上記センサに、上記ベースステーションとのみに通信可能な通信装置を設けたことを特徴とするタイヤセンサ装置。
- 上記ベースステーションに、複数のタイヤ情報信号を処理して送信する機能を設けて、検出するタイヤ情報を追加可能としたことを特徴とする請求項3に記載のタイヤセンサ装置。
- 上記ベースステーションに、上記各センサを同期させて複数のタイヤ情報を測定するように、上記各センサを制御する機能を設けたことを特徴とする請求項3または請求項4に記載のタイヤセンサ装置。
- 上記センサの通信装置に、上記ベースステーションから送信される電波を受信し、上記センサを駆動する電源電圧を発生させる手段を設けたことを特徴とする請求項3〜請求項5のいずれかに記載のタイヤセンサ装置。
- 上記通信装置を、タイヤと離隔して配置したことを特徴とする請求項3〜請求項6のいずれかに記載のタイヤセンサ装置。
- 上記ベースステーションをタイヤリム部、あるいは、ホイールに装着されたバルブ装置に取付けるとともに、上記各センサの通信装置を、免震装置を介してタイヤに取付けたことを特徴とする請求項3〜請求項7のいずれかに記載のタイヤセンサ装置。
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