JP2006170992A - 車両の車輪の、右側又は左側の位置を決定する方法、及び、位置決定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】応答性の点で非常に効率的な右側／左側の位置決定プロシージャを提供すること。
【解決手段】車輪に装備した２つの磁気センサの最大感度軸は、車輪の回転軸に交差する面内で相互に所定の角度θだけオフセットされており、車両が所定の走行方向に移動する際に、磁場を変化することによって発生された、角度（＋又は−）θに等しい角度値だけ相互に位相シフトされた２つの周期的な、車輪の１回転中磁気センサによって検出される磁場の値の変化を示す信号を、磁気センサの各々の端子で測定し、位相シフトから、車輪の回転方向を決定し、この回転方向及び車両の走行方向から、車輪の位置が、右側又は左側にあるのか推定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の車輪の、右側又は左側の位置を決定する方法、及び、位置決定装置に関する。

自動車には、安全のために、自動車の各車輪に取り付けられたセンサを有するモニタシステムが装備されることがますます行われており、これらの各センサは、これらの車輪が装備しているタイヤの圧力又は温度の各パラメータを測定するために設けられており、測定されたパラメータに何らかの異常な変化があった場合に運転手に知らせるようにされている。

モニタシステムには、通常、自動車の各車輪に取り付けられたセンサが設けられており、モニタシステムは、マイクロプロセッサ及び高周波送信器（乃至ＲＦ送信器）と、送信器によって送信された信号を受信するための中央ユニットと、アンテナに接続された高周波受信器（乃至ＲＦ受信器）が組み込まれたコンピュータを有している。

そのようなモニタシステムが解決する必要がある問題点の１つは、中央ユニットの受信器によって受信された各信号と、センサの位置、つまり、この信号が発生される車輪の位置に関する情報項目と関連付ける必要があることにあり、この必要性は、自動車の寿命全体に亘って持続し、つまり、各車輪が交換されたり、又は、これらの車輪の位置がタイヤローテーションにより交換されたりした場合でさえ、監視しなければならないということにある。

目下のところ、筆頭に挙げられる位置決定方法では、３つの低周波アンテナを使用し、各アンテナを自動車の各車輪の１つの近くに配設し、低周波磁場を放射することによって、これらの３つのアンテナの各々に連続してエネルギを供給するようにして位置決定プロシージャが実行される。それから（逆に）、これらのセンサの各々は、その識別番号を中央ユニットに対して知らせる。中央ユニットは、この識別番号を自動車の位置（前方右側、前方左側、後方右側、後方左側）と関連付ける。

このプロシージャによると、エネルギ供給用アンテナの近くに配設された車輪に取り付けられたセンサは、中央ユニットに応答して、中央ユニットに、前記センサを識別する識別コードを有する低周波信号を放射し、その結果、３つのアンテナに連続的にエネルギが供給され、これらのアンテナに隣接している車輪に取り付けられた３つのセンサの位置が分かり、推測により、第４のセンサの位置が分かる。

そのような方法を用いる主要な利点は、位置決定プロシージャが非常に迅速であり、自動車がスタートした後、殆ど瞬時に位置決定することができる点にある。

逆に、この解決法では、自動車に３つのアンテナを装備する必要があり、更に、接続ケーブル、制御増幅器等の関連の必須構成を必要とするので、かなり高価となる。

位置決定プロシージャによって必要とされるコストを制限するために、目下のところ実行されている２番目に挙げられる解決方法では、なによりも、アンテナの個数を２つに低減し、これら２つのアンテナが、前方の２つの車輪の近くに配設されており、それにより、前述の２つの前方の車輪を位置決定することができ、前述の２つの前方の車輪を、後方の２つの車輪から区別することができるようになる。

この２番目の解決法では、左側の車輪と右側の車輪とを区別するために、カーブでの各車輪の加速度を比較することによる統計的な方法に基づく技術が用いられる。

アンテナを１つ用いないで済むので、この２番目の解決法によると、上述のように、最初に挙げた解決方法よりも費用が少なくて済む。しかし、この節約は、位置決定プロシージャの速度を犠牲にしたものであり、この２番目の方法では、左側と右側とを区別するために、かなりの長さの作動時間が必要であるので、比較的長い時間が掛かってしまう。
世界知的所有権機関特許出願公開第２００４／０４８１３１号公報

本発明は、上述の２番目の技術の右側／左側の位置決定プロシージャの長さに関する欠点を軽減することを目的としており、本発明の主要な目的は、応答性の点で非常に効率的な右側／左側の位置決定プロシージャを提供すること、更に、ハードウェアのソース及びフィットに要するコスト全体がアンテナのコスト全体よりも低い、必要なハードウェアを構成することにある。

この目的のために、本発明によると、第１に、車両の車輪の、右側又は左側の位置を決定する方法において、車輪に２つの磁気センサを装備し、磁気センサの最大感度軸は、車輪の回転軸に交差する面内に位置しており、磁気センサは、交差する面内で相互に所定の角度θだけオフセットされており、
車両が所定の走行方向に移動する際に：
・磁場を変化することによって発生された信号を、磁気センサの各々の端子で測定し、該信号を、角度（＋又は−）θに等しい角度値だけ相互に位相シフトされた２つの周期的な信号を供給するように発生し、２つの周期的な信号を各々、車輪の１回転中、磁気センサによって検出される磁場の値の変化を示すようにし、
・位相シフトから、車輪の回転方向を決定し、
・車輪の回転方向及び車両の走行方向から、車輪の位置が、右側又は左側にあるのか推定することを提案するものである。

従って、本発明が基礎とする原理は、自動車の位置決定すべき各車輪に、前記センサの端子での各信号が相互に位相シフトされるように設けられた２つの磁気センサを装備し、この位相シフトから、車輪の右側／左側での回転方向及び位置決定を推定することにある。

この原理によると、本発明により、実際に、車輪の数回転後に得られる、車輪の右側／左側の位置を非常に迅速に決定することができるようになる。更に、２つの磁気センサの全コスト（ソース及びフィット）が、１つのアンテナの場合よりも低くなる。

特に、特許文献１（国際特許出願の世界知的所有権機関特許出願公開第２００４／０４８１３１号公報）ら、車輪の右側／左側の位置決定を実行し、その際、車輪には、２つの加速度計が装備されており、これら２つの加速時計は、当該２つの加速度計の測定方向の垂直方向成分が、角度値Δだけオフセットされ、これらの加速時計によって供給された信号は、この同じ角度値Δだけ位相シフトされるように配設されていることが公知である。

従って、そのような方法は、車輪の回転方向が、車輪に取り付けられた２つのセンサによって供給された各信号間の位相シフトを解析することによって、車輪の回転方向を決定するように構成されているので、本発明の方法といくらか類似している。

しかし、前述の刊行物によると、使われているセンサは、加速度計から構成されており、つまり、一方では、高いコスト価格のセンサから構成されており、他方では、自動車が４０ｋｍ／ｈのオーダーの所定の閾値より上の速度で移動している場合にしか、測定結果を使うことができないような測定手段から構成されている。

それに対して、本発明は、非常に低価格の２つのセンサを使うのであり、その２つのセンサの測定結果を、自動車の車輪の最初の僅かな回転から極めて迅速に使うことができるのである。

容易に弁別可能な２つの信号を得るために、及び、本発明の有利な実施例によると、２つの磁気センサは、当該２つの磁気センサの最大感度軸が、相互に直交するように配置されている。

同じ目的のため、及び、有利には、本発明によると、２つの磁気センサは、当該２つの磁気センサの最大感度軸が、車輪の回転軸に対して直交する面内に位置しているように配置されている。

更に、本発明の方法の感度を増大するという観点で、及び、有利に、各磁気センサによって検出されたような磁場の値の変化を示す周期的な信号が、増幅され、自動車が移動する際に、方形波形状の周期的な信号が得られるようにされる。

感度を増大するという同じ観点で、従って、本発明の方法の感度を増大するという観点で、自動車に、有利に、マグネットが装備され、このマグネットが、２つの磁気センサを装備された各車輪に関して固定して設けられており、前述のマグネットが、前記磁気センサが前述の車輪が回転する際に通過する領域をカバーする磁場を形成するように、且つ、そのような磁場を形成するのに適切な力を有するように配設される。

本発明によると、車両の車輪の、右側又は左側の位置を決定するための装置において、
・前記車輪に２つの磁気センサを取り付け、前記磁気センサの最大感度軸は、前記車輪の回転軸に交差する面内に位置しており、前記磁気センサは、前記交差する面内で相互に所定の角度θだけずらされており、
・前記磁気センサの各々の端子で信号を測定するための手段を前記車輪に取り付け、前記手段により、前記角度（＋又は−）θに等しい角度値だけ相互に位相シフトされた２つの周期的な信号を供給することができ、該２つの周期的な信号は、前記車輪の１回転中、前記磁気センサによって検出される前記磁場の値の変化を示し、
・前記車輪に計算ユニットを取り付け、前記計算ユニットにより、前記周期的な信号間の位相シフトから、前記車輪の回転方向を決定し、前記車輪の回転方向及び前記車両の走行方向から、前記車輪の位置が、右側又は左側にあるのか推定するようにプログラミングされている。

有利には、本発明によると、２つの磁気センサは、当該２つの磁気センサの最大感度軸が、車輪の回転軸に対して直交する面内に位置しているように配置されている。

付加的に、２つの磁気センサは、当該２つの磁気センサの最大感度軸が、相互に直交するように配置されている。

更に、有利には、本発明によると、測定手段は、方形波形状の周期的な信号に変換することができるように増幅信号を成形するための増幅手段及び成形手段を有している。

本発明の位置決定装置は、有利には、２つの磁気センサを装備した各車輪に関して自動車に固定して取り付けられたマグネットを有しており、前記マグネットは、前記車輪が回転する際に、前記磁気センサが通過する領域をカバーする磁場を形成するように配置され、且つ、そのような磁場を形成するのに適した力を有している。
本発明の別の特徴、対象及び利点は、以下の図示の有利な実施例の詳細な説明から明らかとなるが、本発明を限定するものではない。

図１の本発明の位置決定装置の実施例は、自動車の車輪の右側又は左側の位置を決定するようにされている。

この位置決定装置は、特に、車輪２に装着されているタイヤの圧力及び/又は温度のようなパラメータを測定するためにセンサが組み込まれていて、測定されたパラメータの何らかの異常な変化を運転手に知らせるようにされている、自動車３の車輪２の各々に取り付けられた電子ユニット１を有するモニタシステムが装備された自動車に設置するようにされている。この位置決定装置は、先ず、２つの磁気センサ４，５を有しており、これら磁気センサは、同じ電子内に組み込むことができ、その各最大感度軸Ｓ４，Ｓ５は、車輪２の回転軸に対して垂直方向の同じ面内に位置しており、所定の角度θ＝９０°だけ相互にオフセットされているように配置構成されている。

このために、図示の実施例では、これら２つの磁気センサ４，５が、一方では、車輪２の回転軸Ｒに関して同じ半径方向軸に沿って整列されており、他方では、コイル４及び扁平コイル５とから構成されており：
−コイル４は、軟鉄心を有していて、前記コイルの最大感度軸Ｓ４を形成する、前記軟鉄心の長手方向軸が、車輪２の回転軸Ｒにセンタリングされた円に対して接線方向の軸と一致するように配設されており、
−扁平コイル５は、前記コイルの最大感度軸Ｓ５を形成する当該巻線の長手方向軸が、前述の半径方向軸と一致するように配置された扁平巻線を形成する
ように構成されている。

このように配置構成すると、車輪２が回転する際に、これら各コイル４，５の各々には、その２つの端子間に、前記車輪の回転周期に等しい周期で正弦波関数に従って変化する電位差が形成される。

磁気センサ４，５は、実際に、当該センサの周囲に形成されている全磁場を検出するように、自動車３の車輪２に取り付けられており、この全磁場は、特に、自動車の電子又は磁気機器があることから生じることがある環境磁場が付加された地球磁場から形成されている。

車輪２が回転する際、この磁気センサ４，５は、円形路を移動し、当該センサ４，５が、可変の磁場を検出し、前記センサの端子で測定された電位差が、相応の周期的な変化を示す。

更に、本発明によると、２つのコイル４，５は、当該コイルの最大感度軸Ｓ４，Ｓ５が直交するように配設されており、前記コイルの端子での電位差を示す信号は、図３ａ及び図３ｂに示されているように、（＋又は−）９０°に等しい角度だけ相互に位相シフトされており、この位相シフトを解析することにより、車輪２の回転方向を決定することができる。

各コイル４，５の端子での電位差を測定及び処理する観点で、本発明の装置は、先ず、増幅モジュール７及び成形モジュール８を有しており、成形モジュール８には比較器が組み込まれており、その際、車輪２が回転する際：
−各コイル４，５の端子での信号が、非常に低い振幅の正弦波信号であり、
−増幅モジュール７から出力される信号は正弦波信号であり、この正弦波信号は、各コイル４，５の端子での正弦波信号と同じ周期であるが、前記の各コイル４，５の端子での正弦波信号の振幅よりも大きな振幅の正弦波信号であり、
−成形モジュール８から出力される信号は、正弦波信号と同じ周期の方形波信号である。

本発明の装置は、更に、計算ユニット９を有しており、計算ユニット９には、成形された信号が供給され、以下のようにプログラミングされている：
−上述のように、２つの正弦波信号間の位相シフトを解析することから、車輪２の回転方向を決定し、
−この回転方向及び自動車３の移動方向（それ自体公知の何らかの方法によって別の場所で決定される）から、車輪２の位置、つまり、右側又は左側の位置が推定される。

最後に、本発明によると、自動車３は、図１に示されているように、車体のホイールアーチ１１に固定された永久磁石又は電磁石であるマグネット１０を有しており、これらの各マグネット１０によって形成された磁場は、相応の車輪２に取り付けられた磁気センサ４，５によって検出され、前記センサによって検出された全磁場が増大し、従って、増幅モジュール７から出力される正弦波信号の振幅が増大する。

上述の本発明の装置では、従って、低コストの単純な２つの磁気センサ４，５を、自動車３の車輪２に搭載された各電子ユニット１内に組み込むことによって、車輪２のほんの数回転後直ぐに、前記車輪の位置、つまり、右側又は左側の位置を決定することができる。

本発明の位置決定装置を備えた自動車の部分斜視略図を示し、ａは、本発明の位置決定装置の２つの磁気センサの相対的な配置構成を示す詳細図である。 本発明の位置決定装置の処理電子回路の機能ブロック図である。 ａ〜３ｂは、本発明に用いられる位置決定方法の原理を示す２つの図である。

符号の説明

１ 電子ユニット
２ 車輪
３ 自動車
４，５ 磁気センサ（コイル４及び扁平コイル５）
７ 増幅モジュール
８ 成形モジュール
９ 計算ユニット
１０ マグネット
１１ ホイールアーチ

Claims (8)

1. 車両（３）の車輪（２）の、右側又は左側の位置を決定する方法において、
   前記車輪に２つの磁気センサ（４，５）を装備し、前記磁気センサの最大感度軸（Ｓ４，Ｓ５）は、前記車輪（２）の回転軸（Ｒ）に交差する面内に位置しており、前記磁気センサは、前記交差する面内で相互に所定の角度θだけオフセットされており、
   車両が所定の走行方向に移動する際に：
   ・磁場を変化することによって発生された信号を、前記磁気センサ（４，５）の各々の端子で測定し、該信号を、前記角度（＋又は−）θに等しい角度値だけ相互に位相シフトされた２つの周期的な信号を供給するように発生し、前記２つの周期的な信号を各々、前記車輪（２）の１回転中、前記磁気センサによって検出される前記磁場の値の変化を示すようにし、
   ・前記位相シフトから、前記車輪（２）の回転方向を決定し、
   ・前記車輪（２）の回転方向及び前記車両（３）の走行方向から、前記車輪（２）の位置が、右側又は左側にあるのか推定することを特徴とする位置決定方法。
2. ２つの磁気センサ（４，５）を、当該２つの磁気センサ（４，５）の最大感度軸（Ｓ４，Ｓ５）が、車輪（２）の回転軸（Ｒ）に対して直交する面内に位置しているように配置する請求項１記載の位置決定方法。
3. ２つの磁気センサ（４，５）を、当該２つの磁気センサ（４，５）の最大感度軸（Ｓ４，Ｓ５）が、相互に直交するように配置する請求項２記載の位置決定方法。
4. 車両（３）にマグネット（１０）を装備し、該マグネット（１０）を、２つの磁気センサ（４，５）を装備した各車輪（２）に対して固定して設け、前記マグネットを、前記車輪が回転する際に前記磁気センサが通過する領域をカバーする磁場を発生するように配置し、且つ、前記マグネットを、前記磁場を発生するのに適した力を有するようにする請求項１から３迄の何れか１記載の位置決定方法。
5. 車両（３）の車輪（２）の、右側又は左側の位置を決定する装置において、
   ・前記車輪に２つの磁気センサ（４，５）を取り付け、前記磁気センサの最大感度軸（Ｓ４，Ｓ５）は、前記車輪（２）の回転軸（Ｒ）に交差する面内に位置しており、前記磁気センサは、前記交差する面内で相互に所定の角度θだけオフセットされており、
   ・前記磁気センサ（４，５）の各々の端子で信号を測定するための手段（７，８）を前記車輪に取り付け、前記手段（７，８）により、前記角度（＋又は−）θに等しい角度値だけ相互に位相シフトされた２つの周期的な信号を供給することができ、該２つの周期的な信号は、前記車輪（２）の１回転中、前記磁気センサによって検出される前記磁場の値の変化を示し、
   ・前記車輪に計算ユニット（９）を取り付け、前記計算ユニット（９）により、前記周期的な信号間の位相シフトから、前記車輪（２）の回転方向を決定し、前記車輪（２）の回転方向及び前記車両（３）の走行方向から、前記車輪（２）の位置が、右側又は左側にあるのか推定するようにプログラミングされている
   ことを特徴とする位置決定装置。
6. ２つの磁気センサ（４，５）は、当該２つの磁気センサ（４，５）の最大感度軸（Ｓ４，Ｓ５）が、車輪（２）の回転軸（Ｒ）に対して直交する面内に位置しているように配置されている請求項５記載の位置決定装置。
7. ２つの磁気センサ（４，５）は、当該２つの磁気センサ（４，５）の最大感度軸（Ｓ４，Ｓ５）が、相互に直交するように配置されている請求項６記載の位置決定装置。
8. ２つの磁気センサ（４，５）を装備した各車輪（２）に対して、車両（３）に固定して取り付けたマグネット（１０）を装備し、前記マグネットを、前記車輪が回転する際に前記磁気センサが通過する領域をカバーする磁場を発生するように配置し、且つ、前記マグネットを、前記磁場を発生するのに適した力を有するようにする請求項６又は７記載の位置決定装置。

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