JP2006205906A - 車輪位置検出装置およびそれを備えたタイヤ空気圧検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車輪が車両のどの位置に搭載されているかを検出できる車輪位置検出装置およびそれを備えたタイヤ空気圧検出装置を提供する。
【解決手段】 各車輪に備えられた送信機２から加速度センサ２２ａの検出信号が示す重力加速度成分に関するデータを車輪前後位置データとし、それを送信フレームに格納して受信機３に送る。受信機３は、重力加速度成分の変化の一周期を車輪の１回転として、一定期間中における各車輪の回転回数を求め、回転回数の多さに基づいて、送信機２から送られた送信フレームが前輪と後輪のいずれのものであるかを判別する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車輪が車両のどの位置に取り付けられているかを検出する車輪位置検出装置に関するもので、特に、タイヤが取り付けられた車輪に圧力センサが備えられた送信機を直接取り付け、その圧力センサからの検出信号を送信機から送信し、車体側に取り付けられた受信機によって受信することで、タイヤ空気圧の検出を行うダイレクト式のタイヤ空気圧検出装置に適用して好適である。

従来より、タイヤ空気圧検出装置の１つとして、ダイレクト式のものがある。このタイプのタイヤ空気圧検出装置では、タイヤが取り付けられた車輪側に、圧力センサ等のセンサが備えられた送信機が直接取り付けられている。また、車体側には、アンテナおよび受信機が備えられており、センサからの検出信号が送信機から送信されると、アンテナを介して受信機にその検出信号が受信され、タイヤ空気圧の検出が行われるようになっている。

このようなダイレクト式のタイヤ空気圧検出装置では、送信されてきたデータが自車両のものであるかどうか、および送信機がどの車輪に取り付けられたものかを判別できるように、送信機が送信するデータ中に、自車両か他車両かを判別ためおよび送信機が取り付けられた車輪を判別するためのＩＤ情報を付加している。

そして、受信機側にそのＩＤ情報を予め登録しておき、送信機から送られたデータを受信したときに、受け取ったＩＤ情報からそのデータがどの車輪のものかを判別するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３２１２３１１号公報

上述したように、従来のタイヤ空気圧検出装置では、送信機から送信されるデータ中に各車輪それぞれに決められたＩＤ情報を含ませることにより、送信機が取り付けられた車輪の判別が行えるようになっている。このため、各車輪ごとに付加されたＩＤ情報が無いと、どの車輪に対応する送信機からのデータか判別することができない。すなわち、ＩＤ情報を用いないと、各送信機が車両のどの位置についているものなのかを検出することができない。

このため、ＩＤ情報（車輪位置情報）が無くても各送信機が取り付けられた車輪、つまり取り付け位置を検出できるようにすることが望まれる。

本発明は上記点に鑑みて、車輪が車両のどの位置に搭載されているかを検出できる車輪位置検出装置およびそれを備えたタイヤ空気圧検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、送信機（２）に、複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれの回転回数に応じた検出信号を出力する車輪回転回数検出手段（２２ａ）を含む車輪位置検出部（２２）を備え、この車輪回転回数検出手段（２２ａ）の検出信号が示す回転回数に関するデータを車輪前後位置データとして受信機（３）に送信する。そして、受信機（３）の第２制御部（３２ｂ）で、車輪前後位置データから得られる複数の車輪（５ａ〜５ｄ）の一定期間中における回転回数に基づいて、送信機（２）が複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）のうち前輪（５ａ、５ｂ）と後輪（５ｃ、５ｄ）のいずれに取り付けられたものかを判別することを特徴とする。

このように、各送信機（２）から回転回数検出手段（２２ａ）の検出信号が示す車輪前後位置データを受信機（３）に送るだけで、受信機（３）側は送信機（２）から送られた送信フレームが前輪（５ａ、５ｂ）と後輪（５ｃ、５ｄ）のいずれのものであるかを判別することが可能となる。

具体的には、請求項２に示されるように、第２制御部（３２ｂ）は、複数の車輪（５ａ〜５ｄ）のうち回転回数が多いものと少ないものとを判別し、複数の車輪（５ａ〜５ｄ）のうち回転回数が多いものに取り付けられた送信機（２）が前輪（５ａ、５ｂ）に取り付けられたものと判別し、複数の車輪（５ａ〜５ｄ）のうち回転回数が少ないものに取り付けられた送信機（２）が後輪（５ｃ、５ｄ）に取り付けられたものと判別する。

例えば、車輪回転回数検出手段としては、請求項３に示されるように、複数の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれの回転方向の加速度を検出する第１加速度センサ（２２ａ）を用いることができる。この場合、この第１加速度センサ（２２ａ）の検出信号に含まれる重力加速度成分が車輪前後位置データとされる。また、加速度センサの代わりに角速度センサを用い、角速度を積算して車輪前後位置データとすることも可能である。

請求項４に記載の発明では、第１加速度センサ（２２ａ）を、複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに対して、各車輪（５ａ〜５ｄ）のホイールを表向きに揃えたときに検出信号として示される出力の正負がすべて同じとなるように取り付ける。また、受信機（３）における第２制御部（３２ｂ）には、車両進行方向検出手段（７）から車両（１）の進行方向に応じた信号が入力されるようにする。そして、第２制御部（３２ｂ）にて、第１加速度センサ（２２ａ）の検出信号に含まれる複数の車輪（５ａ〜５ｄ）の回転方向の加速度成分の正負と車両進行方向検出手段（７）からの信号によって示された車両（１）の進行方向に基づいて、送信機（２）が複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）のうち右車輪（５ａ、５ｃ）と左車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれに取り付けられたものかを判別することを特徴としている。

このように、第１加速度センサ（２２ａ）の取り付け方を複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）すべてで同様にすれば、右車輪（５ａ、５ｃ）と左車輪（５ｂ、５ｄ）とで第１加速度センサ（２２ａ）の出力の正負が逆になる。このため、第２制御部（３２ｂ）にて、車両進行方向検出手段（７）からの進行方向に応じた信号に基づいて車両（１）の進行方向が分かれば、第１加速度センサ（２２ａ）の出力の正負に基づいて、送信機（２）が複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）のうち右車輪（５ａ、５ｃ）と左車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれに取り付けられたものかを判別することが可能となる。

請求項５に記載の発明では、送信機（２）のそれぞれに、さらに、第１加速度センサ（２２ａ）とは異なる方向を加速度の検出方向として取り付けられた第２加速度センサ（２２ｂ）を備える。そして、第１制御部（２３ａ）もしくは第２制御部（３２ｂ）にて、第１、第２加速度センサ（２２ａ、２２ｂ）の検出信号の位相のずれに基づき、該送信機（２）が複数の車輪（５ａ〜５ｄ）のうち右車輪（５ａ、５ｃ）と左車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれに取り付けられたものかを判別することを特徴としている。

このように、第１加速度センサ（２２ａ）とは異なる方向を加速度の検出方向となる第２加速度センサ（２２ｂ）を備えるようにすれば、第１、第２加速度センサ（２２ａ、２２ｂ）の検出信号の位相のずれが発生する。このため、各検出信号の位相のずれに基づいて、車両（１）の進行方向を検出することが可能となり、車両（１）の進行方向が分かることで、さらに、第１加速度センサ（２２ａ）の出力の正負に基づいて、送信機（２）が複数の車輪（５ａ〜５ｄ）のうち右車輪（５ａ、５ｃ）と左車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれに取り付けられたものかを判別することが可能となる。

これら請求項１ないし５では、車輪位置検出装置として本発明を示したが、請求項６に示されるように、この車輪位置検出装置をタイヤ空気圧検出装置に組み込むことも可能である。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態における車輪位置検出装置が適用されるタイヤ空気圧検出装置の全体構成を示すブロック図である。図１の紙面上方向が車両１の前方、紙面下方向が車両１の後方に一致する。この図を参照して、本実施形態におけるタイヤ空気圧検出装置について説明する。

図１に示されるように、タイヤ空気圧検出装置は、車両１に取り付けられるもので、送信機２、受信機３および表示器４を備えて構成されている。

図１に示されるように、送信機２は、車両１における各車輪５ａ〜５ｄに取り付けられるもので、車輪５ａ〜５ｄに取り付けられたタイヤの空気圧を検出すると共に、その検出結果を示す検出信号のデータを送信フレーム内に格納して送信するものである。また、受信機３は、車両１における車体６側に取り付けられるもので、送信機２から送信される送信フレームを受信すると共に、その中に格納された検出信号に基づいて各種処理や演算等を行うことでタイヤ空気圧を求めるものである。図２（ａ）、（ｂ）に、これら送信機２と受信機３のブロック構成を示す。

送信機２は、上記した位置検出装置としての役割を果たすものである。図２（ａ）に示されるように、送信機２は、センシング部２１、車輪位置検出部２２、マイクロコンピュータ２３、アンテナ２４および電池２５を備えた構成となっており、電池２５からの電力供給に基づいて各部が駆動されるようになっている。

センシング部２１は、例えばダイアフラム式の圧力センサや温度センサを備えた構成とされ、タイヤ空気圧に応じた検出信号や温度に応じた検出信号を出力するようになっている。

車輪位置検出部２２は、車輪位置の検出を行うための検出信号として、車輪５ａ〜５ｄの回転回数に応じた信号を発生させるもので、回転回数検出手段に相当するものである。この車輪位置検出部２２には、加速度センサ２２ａが備えられており、この加速度センサ２２ａにより車輪位置に応じた検出信号として、加速度に応じた出力、つまり車輪５ａ〜５ｄが回転することによって変化する重力加速度に対して回転方向の加速度が加えられた合力に応じた出力が発生させられるようになっている。

図３（ａ）は、車輪位置検出部２２の車輪への搭載形態を示したものであり、図３（ｂ）は、加速度センサ２２ａの出力の正負と加速度検出方向との関係を示したものである。また、図３（ｃ）は、加速度センサ２２ａの出力が正になる向きを説明した模式図である。

図３（ａ）に示されるように、送信機２に加速度センサ２２ａが内蔵されており、各車輪５ａ〜５ｄに対して送信機２が決められた形態で搭載されている。加速度センサ２２ａの出力が正になる向きと負になる向きは決まっており、図３（ｂ）に示されるように、車輪５ａ〜５ｄの回転軸の接線方向（回転方向）と加速度センサ２２ａの加速度検出方向とが平行とされていることから、加速度センサ２２ａにより車輪５ａ〜５ｄの回転することによって変化する重力加速度に対して回転方向の加速度が加えられた合力が検出できるようになっている。

そして、上述したように、各車輪５ａ〜５ｄに対して加速度センサ２２ａが決められた形態で搭載されていることから、各車輪５ａ〜５ｄに対する送信機２の向き（つまり加速度センサ２２ａの向き）がすべて同様となる。つまり、車輪におけるホイールの表面側が同じ方向に向くように各車輪５ａ〜５ｄを並べると、加速度が発生したときに、各車輪５ａ〜５ｄに取り付けられた加速度センサ２２ａが正負同じ符号の出力を発生させるようになっている。

したがって、図３（ｃ）に示されるように、各車輪５ａ〜５ｄを車体６に取り付けたときには、右車輪５ａ、５ｃに取り付けられた加速度センサ２２ａと左車輪５ｂ、５ｄに取り付けられた加速度センサ２２ａとで、互いに正負異なる符号の出力を発生させることになる。なお、図３（ｃ）中に示した矢印は、加速度センサ２２ａの出力が正負となる場合の加速度の向きを示したものであり、右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄとで異なる方向となっていることが判る。

具体的には、各車輪５ａ〜５ｄが等速回転している場合における加速度センサ２２ａの出力波形は図４のようになり、車輪５ａ〜５ｄの一回転を一周期として、重力加速度に応じた出力が発生させられることになる。そして、車両１が加速しながら前進しているときには、車輪５ａ〜５ｄの回転によって変化する重力加速度に対して回転方向の加速度が加えられた合力に応じた出力が発生させられることになる。例えば、図５（ａ）に示されるように、右車輪５ａ、５ｃに関しては、右車輪５ａ、５ｃの回転によって変化する重力加速度に対して回転方向の加速度が正の出力として加算された値が加速度センサ２２ａから出力され、逆に、図５（ｂ）に示されるように、左車輪５ｂ、５ｄに関しては、左車輪５ｂ、５ｄの回転によって変化する重力加速度に対して回転方向の加速度が負の出力として加算された値が加速度センサ２２ａから出力されることになる。

また、車両１の旋回時には、前輪５ａ、５ｂと後輪５ｃ、５ｄとの間で内輪差が発生することから、操舵輪となる前輪５ａ、５ｂの回転回数の方が後輪５ｃ、５ｄの回転回数と比べて多くなる。このため、例えば、車両１が右旋回する場合の操舵角と各車輪５ａ〜５ｄの回転回数との関係は図６のようになる。この図からも分かるように、右前輪５ａの方が右後輪５ｃよりも回転回数が多く、左前輪５ｂの方が左前輪５ｄよりも回転回数が多くなる。このような回転回数の差は、車両１の走行が続けられ、走行中に右左折が繰り返されるたびに大きくなり、例えば、走行時間に対する回転回数が図７のように示されることになる。

そして、各車輪５ａ〜５ｄそれぞれに取り付けられた加速度センサ２２ａの出力によって車輪５ａ〜５ｄの回転による重力加速度の変化が表され、この変化の一周期が各車輪５ａ〜５ｄの１回転分に相当することから、一定期間中における加速度センサ２２ａの出力に基づき、その期間中における各車輪５ａ〜５ｄの回転回数を検出することができる。

このように、加速度センサ２２ａの検出信号の正負の符号が右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄとで異なることから、その検出信号が各車輪５ａ〜５ｄの左右位置を示すデータ（以下、車輪左右位置データという）として用いることができる。また、加速度センサ２２ａの検出信号から各車輪５ａ〜５ｄの回転回数を検出することができ、車両１の旋回時における各車輪５ａ〜５ｄの回転回数が前輪５ａ、５ｂと後輪５ｃ、５ｄとで異なることから、その検出信号が各車輪５ａ〜５ｄの前後位置を示すデータ（以下、車輪前後位置データという）として用いることができる。また、加速度センサの代わりに角速度センサを用い、角速度を積算していくことにより回転回数を検出することが可能であり、その検出信号を車輪前後位置データとして用いることもできる。

マイクロコンピュータ２３は、制御部（第１制御部）２３ａや送信部２３ｂなどを備えた周知のもので、制御部２３ａ内のメモリ（図示せず）内に記憶されたプログラムに従って、所定の処理を実行するようになっている。

また、制御部２３ａは、センシング部２１からのタイヤ空気圧に関する検出信号を受け取り、それを信号処理すると共に必要に応じて加工し、検出結果を示すデータとして送信フレーム内に格納し、その後、送信フレームを送信部２３ｂに送るものである。この送信部２３ｂへ信号を送る処理は、上記プログラムに従って所定の周期毎に実行されるようになっている。

また、制御部２３ａは、一定期間中における加速度センサ２２ａの検出信号をモニタし、それを信号処理すると共に必要に応じて加工し、加速度センサ２２ａの検出信号の正負の符号や出力レベル等の車輪左右位置データおよび車輪前後位置データをタイヤ空気圧に関するデータが格納された送信フレーム、もしくは、それとは別の送信フレームに格納し、その後、送信フレームを送信部２３ｂに送るものである。この送信部２３ｂへ信号を送る処理も、上記プログラムに従って行われるもので、タイヤ空気圧に関するデータが格納された送信フレームに加速度センサ２２ａの検出信号を格納する場合には、上記所定の周期毎に、その送信フレームとは別の送信フレームに格納される場合には、所定タイミングに実行されるようになっている。

送信部２３ｂは、アンテナ２４を通じて、制御部２３ａから送られてきた送信フレームを受信機３に向けて送信する出力部としての機能を果たすものである。

このように構成される送信機２は、例えば、各車輪５ａ〜５ｄのホイールにおけるエア注入バルブに取り付けられ、センシング部２１がタイヤの内側に露出するように配置される。これにより、該当するタイヤ空気圧を検出し、各送信機２に備えられたアンテナ２４を通じて、所定周期毎（例えば、１分毎）に送信フレームを送信するようになっている。

また、図２（ｂ）に示されるように、受信機３は、アンテナ３１およびマイクロコンピュータ３２を備えた構成となっている。

アンテナ３１は、各送信機２から送られてくる送信フレームを総括的に受け取る１本もしくは２本の共通アンテナとなっており、車体６に固定されている。

マイクロコンピュータ３２は、受信部３２ａや制御部（第２制御部）３２ｂなどを備えた周知のものである。このマイクロコンピュータ３２は、車両進行方向検出手段となるギア位置センサ７からの検出信号を受け取り、このギア位置センサ７からの検出信号と各送信機２から送られてくる送信フレームを用いて、制御部３２ｂ内のメモリ（図示せず）内に記憶されたプログラムに従って、所定の処理を実行するようになっている。

受信部３２ａは、各アンテナ３１によって受信された各送信機２からの送信フレームを入力し、その送信フレームを制御部３２ｂに送る入力部としての機能を果たすものである。

制御部３２ｂは、受信部３２ａから送られてきた送信フレームを受け取り、送信フレームに格納された各送信機２側の加速度センサ２２ａの検出信号から得た車輪左右位置データおよび車輪前後位置データやギア位置センサ７からの検出信号に基づいて、送られてきた送信フレームが車輪５ａ〜５ｄのいずれのものかを特定する。

具体的には、ギア位置センサ８の検出信号によって車両１が前進しているか後進しているかが検出され、車輪左右位置データ、つまり各車輪５ａ〜５ｄの加速度センサ２２ａの検出信号に含まれる車輪５ａ〜５ｄの回転方向の加速度成分が正負いずれの出力となっているかに基づいて、その送信フレームが右車輪５ａ、５ｃに取り付けられた送信機２からのものであるか、左車輪５ｂ、５ｄに取り付けられた送信機２からのものであるかが特定される。

すなわち、ギア位置センサ８からの検出信号により、例えば、ギア位置がＤ位置、２速位置、１速位置などの車両１を前進させる位置になっているか、または、車両１を後進させるＲ位置になっているかが示されていることから、このギア位置センサ８の検出信号が表す内容に基づいて車両１が前進しているか後進しているかを判別できる。このため、制御部３２ｂにて、ギア位置センサ８の検出信号に基づき車両１が前進中である後進中であるかを判別し、そのときに加速度センサ２２ａの検出信号に含まれる車輪５ａ〜５ｄの回転方向の加速度成分が正になるのが右車輪５ａ、５ｂであるか左車輪５ｂ、５ｄであるかを判別することにより、送信機２が右車輪５ａ、５ｂと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられたものであるかを検出することが可能となる。

ただし、車両１が前進中もしくは後進中であっても減速中の場合には、加速度センサ２２ａの検出信号に含まれる車輪５ａ〜５ｄの回転方向の加速度成分が正となり得るのが加速度増加中と逆サイドの車輪に取り付けられた送信機２となってしまう。このため、例えば車両１が停止してから走り始めた瞬間を加速度増加中であるものと想定し、加速度センサ２２ａの検出信号が変化しなくなったことから車両１の停止を判別して、その後の一定期間中の速度センサ２２ａの検出信号に基づいて、送信機２が右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられているかを検出すると良い。

また、車輪前後位置データ、つまり各車輪５ａ〜５ｄの加速度センサ２２ａの検出信号に含まれる重力加速度成分によって示される車輪５ａ〜５ｄの回転回数に基づいて、その送信フレームが前輪５ａ、５ｂに取り付けられた送信機２からのものであるか、後輪５ｃ、５ｄに取り付けられた送信機２からのものであるかが特定される。

具体的には、まず、各送信機２から送られた加速度センサ２２ａの検出信号に含まれる重力加速度成分によって示される車輪５ａ〜５ｄの回転回数が求められる。そして、上記のようにして各送信機２が右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられているかが既に求められていることから、右車輪５ａ、５ｃのうち回転回数が多い方が右前輪５ａ、少ない方が右後輪５ｃと特定され、左車輪５ｂ、５ｄのうち回転回数が多い方が左前輪５ｂ、少ない方が左後輪５ｄと特定される。

このようにして、送られてきた送信フレームが車輪５ａ〜５ｄのいずれのものかが特定される。

さらに、制御部３２ｂでは、受け取った送信フレームに格納された検出結果を示すデータに基づいて各種信号処理および演算等を行うことによりタイヤ空気圧を求めると共に、求めたタイヤ空気圧に応じた電気信号を表示器４に出力するようになっている。例えば、制御部３２ｂは、求めたタイヤ空気圧を所定のしきい値Ｔｈと比較し、タイヤ空気圧が低下したことを検知した場合には、その旨の信号を表示器４に出力するようになっている。すなわち、前輪５ａ、５ｂもしくは後輪５ｃ、５ｄのいずれかのタイヤ空気圧が低下したことが表示器４に伝えられる。

表示器４は、図１に示されるように、ドライバが視認可能な場所に配置され、例えば車両１におけるインストルメントパネル内に設置される警報ランプによって構成される。この表示器４は、例えば受信機３における制御部３２ｂからタイヤ空気圧が低下した旨を示す信号が送られてくると、その旨の表示を行うことでドライバにタイヤ空気圧の低下を報知するようになっている。以上のようにしてタイヤ空気圧検出装置が構成されている。

続いて、上記のように構成されるタイヤ空気圧検出装置の作動について説明する。上述したように、送信機２では、制御部２３ａに、センシング部２１からのタイヤ空気圧やタイヤ内の温度を示す検出信号が入力されると共に、加速度センサ２２ａから加速度に応じた検出信号が入力される。そして、これらが必要に応じて信号処理されたのち、送信フレームに格納され、送信部２３ｂを通じて受信機３側に送信される。

一方、送信機２から送信フレームが送信されると、それが受信機３のアンテナ３１にて受信され、受信部３２ａを通じて制御部３２ｂに入力される。そして、制御部３２ｂにおいて、送信フレームからタイヤ空気圧を示すデータおよびタイヤ内の温度を示すデータが抽出され、温度を示すデータに基づいて必要に応じて温度補正が成され、タイヤ空気圧が求められる。このとき、求められたタイヤ空気圧が所定のしきい値を下回っていると判定されれば、制御部３２ｂから表示器４にその旨を示す信号が出力され、表示器４にて警報が行われるようになっている。

さらに、受信機３は、制御部３２ｂにて、各送信機２からの送信フレームを受け取ると、ギア位置センサ７の検出信号と送信フレームに格納された加速度センサ２２ａの検出信号に含まれる車輪５ａ〜５ｄの回転方向成分が正負のいずれであるかの判定結果に基づいて、送られてきた送信フレームが右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれのものであるかを判別する。そして、制御部３２ｂでは、加速度センサ２２ａの検出信号に含まれた重力加速度成分から車輪５ａ〜５ｄの回転回数が求められ、その回転回数に基づき、上述した手法により、送られてきた送信フレームが車輪５ａ〜５ｄのいずれのものかを特定する。

なお、このように送られてきた送信フレームが車輪５ａ〜５ｄのいずれのものかが特定できるようになった場合、その後も車輪位置の特定に用いられる加速度センサ２２ａの検出信号をデータとした送信フレームの送信を続けても良いが、加速度センサ２２ａへの電源からの電力供給を停止すると共に、加速度センサ２２ａの検出信号をデータとした送信フレームの送信を止めるようにする方が好ましい。このようにすれば、送信機２内での電力消費を抑えることができ、電池寿命の向上を図ることができる。特に、ダイレクト式のタイヤ空気圧検出装置のように、送信機２の駆動が電池２５もしくは外部からの電力チャージなどで行われるものである場合、電力消費を抑えることは有効である。

以上説明したように、本実施形態のタイヤ空気圧検出装置によれば、各送信機２から加速度センサ２２ａの検出信号が示す車輪前後位置データを受信機３に送るだけで、受信機３側は送信機２から送られた送信フレームが前輪５ａ、５ｂと後輪５ｃ、５ｄのいずれのものであるかを判別することが可能となる。

そして、ギア位置センサ７の検出信号が示す車両１の進行方向と、各送信機２に備えられた加速度センサ２２ａの検出信号が示す車輪左右位置データとに基づいて、送信機２から送られた送信フレームが右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれのものであるかも判別できていることから、最終的に、送られた送信フレームが車輪５ａ〜５ｄのいずれのものであるかを特定することが可能となる。

また、このような送信機２によれば、すべての送信機２を同様の構成にすることができると共に、各送信機２に対して右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられているかを示すＩＤ情報設定のための工程などを行う必要がないため、タイヤ空気圧検出装置の設定工程数の削減を図ることも可能となる。

特に、本実施形態のように、受信機３のアンテナ３１が各送信機２からの送信フレームを統括的に受け取る共通アンテナとして使用されるものにおいては、１つのアンテナ３１に複数の送信フレームが送られることになる。このため、右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられた送信機２から送られた送信フレームかを判別することが難しい。したがって、本実施形態のように送信機２が右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられたかを特定できると有効である。

また、本実施形態では、加速度センサ２２ａの検出信号にて、送信機２が取り付けられたのが右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれであるかの判別と、前輪５ａ、５ｂと後輪５ｃ、５ｄのいずれであるかの判別の双方を行うようにしている。このため、加速度センサ２２ａの１つで、双方の判別を兼ねて行うことができる。

なお、ここでは加速度センサ２２ａの検出方向が車輪５ａ〜５ｄの回転方向と一致するようにしている。加速度センサ２２ａの検出信号に重力加速度成分を含めるだけであれば、加速度センサ２２ａの検出方向が車輪５ａ〜５ｄの径方向と一致するようにすれば良い。しかしながら、この場合には加速度センサ２２ａの検出信号に遠心力成分が含まれることになり、遠心力成分を除去できるように検出信号を加工しなければならないが、遠心力成分の方が重力加速度成分よりも大きいため、遠心力成分を除去しにくい。したがって、本実施形態のように、加速度センサ２２ａの検出方向が車輪５ａ〜５ｄの回転方向と一致するようにした方が好ましい。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図８（ａ）、（ｂ）は、本実施形態のタイヤ空気圧検出装置に備えられる送信機２と受信機３のブロック構成を示したものである。

第１実施形態では、ギア位置センサ７からの検出信号から車両１の進行方向を検出することで、送信機２が右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられているのかを検出するようにしていた。しかしながら、本実施形態は、車輪位置検出部２として加速度センサ２２ａの検出方向に対して垂直な方向が検出方向となる加速度センサ２２ｂを設け、２軸加速度センサとすることで、これら加速度センサ２２ａ、２２ｂの検出信号に基づいて送信機２が右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられているのかを検出する。

図９は、加速度センサ２２ａ、２２ｂを備えた送信機２の各車輪５ａ〜５ｄへの搭載形態の一例を示したものである。この図に示されるように、本実施形態では、各送信機２に２つの加速度センサ２２ａ、２２ｂを備えている。一方の加速度センサ２２ａは、各車輪５ａ〜５ｄの回転方向の加速度を検出でき、もう一方の加速度センサ２２ｂは、各車輪５ａ〜５ｄの径方向の加速度を検出できるようになっている。

このような形態で加速度センサ２２ａ、２２ｂを搭載した場合、各加速度センサ２２ａ、２２ｂの検出信号の関係を図１０に示す。

加速度センサ２２ａは、各車輪５ａ〜５ｄの回転方向の加速度を検出し、重力加速度に応じた出力を発生させる。すなわち、送信機２が図９中の点線で示す場所に位置しているときには、重力加速度を負の値として示す出力となる。そして、車輪５ａ〜５ｄが１８０°回転して、図９の点線で示す場所から１８０°ずれた場所に送信機２が位置しているときには、重力加速度を正の値として示す出力となる。

一方、加速度センサ２２ｂは、加速度センサ２２ａと同様に、各車輪５ａ〜５ｄの径方向の加速度を検出し、重力加速度に応じた出力を発生させる。しかしながら、加速度センサ２２ｂが加速度センサ２２ａに対して検出できる加速度の角度が９０°ずらされていることから、検出される重力加速度に応じた出力波形の位相も、加速度センサ２２ａの出力波形の位相から９０°ずれたものとなる。このため、送信機２が図９の実線に示す場所（車輪５ａ〜５ｄの上部位置）に位置しているときには、重力加速度を正の値として示す出力となる。そして、車輪５ａ〜５ｄが１８０°回転して、車輪５ａ〜５ｄの下部位置に送信機２が位置しているときには、重力加速度を負の値として示す出力となる。

したがって、図１０に示されるように、車輪５ａ〜５ｄの回転方向が図１０中に示す反時計回りの場合には、加速度センサ２２ａの出力波形に対して加速度センサ２２ｂの出力波形の位相が９０°進んだ状態となる。逆に、車輪５ａ〜５ｄの回転方向が図１０に示す時計回りの場合には、加速度センサ２２ａの出力波形に対して加速度センサ２２ｂの出力波形の位相が９０°遅れた状態となる。

このように、車輪５ａ〜５ｄの回転方向が逆になると、加速度センサ２２ａ、２２ｂの出力波形の位相のずれ方も逆になる。そして、右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄとで回転方向が逆になることから、加速度センサ２２ａ、２２ｂの出力波形の位相のずれ方から、各送信機２は、制御部２３ａにて、自分自身が右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられているかを判別することが可能となる。

具体的には、制御部２３ａには位相検出を行うプログラム（位相検出手段）が記憶されており、このプログラムに基づいて加速度センサ２２ａ、２２ｂの出力波形の位相のずれ方を求められるようになっている。そして、制御部２３ａにて、加速度センサ２２ａの出力波形に対して加速度センサ２２ｂの出力波形の位相が９０°進んでいることが確認されれば、その送信機２は右車輪５ａ、５ｃに取り付けられたものと判別され、逆に位相が９０°遅れていることが確認されれば、その送信機２は左車輪５ｂ、５ｄに取り付けられたものと判別される。なお、車輪回転が逆になれば、位相のずれ方も逆になるため、車輪回転の方向に対応して上記判別が行われる。

このように送信機２が右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられているかが検出されると、制御部２３ａは、その取り付けられた車輪が右車輪５ａ、５ｃであるか左車輪５ｂ、５ｄであるかを示すデータを送信フレーム内に格納し、送信部２３ｂに送るようになっている。

これにより、受信機３側の制御部３２ｂにて、送信機２から送られてきた送信フレームを解析することにより、それが右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられた送信機２が送ってきたものなのかを判別することができる。したがって、後は送信フレームに格納された車輪前後位置データを用いて、送信機２が前輪５ａ、５ｂと後輪５ｃ、５ｄのいずれに取り付けられたものであるかを検出することで、最終的に送信機２が車輪５ａ〜５ｄのいずれに取り付けられたものなのかを特定することができ、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

そして、このように２軸加速度センサの検出信号のみによって送信機２が取り付けられたのが車輪５ａ〜５ｄのいずれであるかを特定できることから、操舵角センサ７の検出信号などが不要になるという効果も得られる。

（他の実施形態）
上記第１実施形態では、車両の進行方向の検出をギア位置センサ７の検出信号や２軸加速度センサの検出信号の位相ズレに基づいて行っていた。しかしながら、これらは単なる一例であり、その他の手法に基づいて車両の進行方向を検出することも可能である。例えば、車両１が前進する時の速度は速く、後進するときの速度は遅いということに着目し、加速度センサ２２ａの検出信号における重力加速度成分から単位時間当たりの回転回数を求め、これから求められる車速が所定値以上であった場合には、車両１が前進中であるものと想定することが可能である。このようにすれば、より簡素なシステムによって車輪位置検出を行うことが可能となる。

なお、上記実施形態では、一定期間中における加速度センサ２２ａの検出信号として、車両１が走行を開始したときからの期間を例に挙げて説明したが、これも単なる一例である。すなわち、車両１が走行中の任意に時点を開始タイミングとして、その時点から一定期間中の加速度センサ２２ａの検出信号に基づいて各車輪５ａ〜５ｄの回転回数を求めるようにしても構わない。

また、上記第１実施形態では、車輪回転回数検出手段として加速度センサ２２ａを例に挙げて説明したが、車輪５ａ〜５ｄの回転回数に応じた検出信号を出力するものであれば、どのようなものであっても良く、例えば上述した角速度センサを用いても良い。

さらに、上記第１、第２実施形態では、送信機２から受信機３に車輪左右位置データを送り、受信機３に備えられた制御部３２ｂで送信フレームが右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられた送信機２が送ってきたものなのかを判別している。しかしながら、第２実施形態に関しては、加速度センサ２２ａ、２２ｂの検出信号の位相ずれが送信機２内で既に分かるため、送信機２の制御部２３ａで送信機２自身が右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられているのかを検出し、その結果を車輪左右位置データとして受信機３に送るようにしても良い。

本発明の第１実施形態におけるタイヤ空気圧検出装置のブロック構成を示す図である。 図１に示すタイヤ空気圧検出装置の送信機と受信機のブロック構成を示した図である。 Ｇセンサを備えた送信機の各車輪への搭載形態の一例を示した模式図である。 車輪が等速回転している場合における加速度センサの出力波形を示した図である。 車輪が加速しながら回転している場合における加速度センサの出力波形を示した図である。 車両が右旋回する場合の操舵角と各車輪の回転回数との関係を示した図である。 走行時間に対する回転回数の関係を示した図である。 本発明の第２実施形態におけるタイヤ空気圧検出装置に備えられる送信機と受信機のブロック構成を示した図である。 加速度センサを備えた送信機の各車輪への搭載形態の一例を示した図である。 図９のような搭載形態とされた場合の車輪の回転方向と各加速度センサの検出信号との関係を示した図である。

符号の説明

１…車両、２…送信機、３…受信機、４…表示器、５ａ〜５ｄ…車輪、７…操舵角センサ、２１…センシング部、２２…車輪位置検出部、２２ａ、２２ｂ…加速度センサ（第１、第２加速度センサ）、２３…マイクロコンピュータ、２３ａ…制御部（第１制御部）、２３ｂ…送信部、２４…送信アンテナ、２５…電池、３１…受信アンテナ、３２…マイクロコンピュータ、３２ａ…受信部、３２ｂ…制御部（第２制御部）。

Claims (6)

1. タイヤを備えた複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに備えられ、前記複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれの回転回数に応じた検出信号を出力する車輪回転回数検出手段（２２ａ）を含む車輪位置検出部（２２）と、前記車輪回転回数検出手段（２２ａ）の検出信号が示す前記回転回数に関するデータを車輪前後位置データとして、この車輪前後位置データの信号処理を行う第１制御部（２３ａ）と、前記第１制御部（２３ａ）にて処理された前記車輪前後位置データを送信する送信部（２３ｂ）とを有してなる送信機（２）と、
   車体（６）側に備えられ、前記車輪前後位置データを受信する受信部（３２ａ）と、該車輪前後位置データから得られる前記複数の車輪（５ａ〜５ｄ）の一定期間中における回転回数に基づいて、前記送信機（２）が前記複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）のうち前輪（５ａ、５ｂ）と後輪（５ｃ、５ｄ）のいずれに取り付けられたものかを判別する第２制御部（３２ｂ）を備えた受信機（３）と、を有してなる車輪位置検出装置。
2. 前記第２制御部（３２ｂ）は、前記複数の車輪（５ａ〜５ｄ）のうち回転回数が多いものと少ないものとを判別し、前記複数の車輪（５ａ〜５ｄ）のうち回転回数が多いものに取り付けられた前記送信機（２）が前記前輪（５ａ、５ｂ）に取り付けられたものと判別し、前記複数の車輪（５ａ〜５ｄ）のうち回転回数が少ないものに取り付けられた前記送信機（２）が前記後輪（５ｃ、５ｄ）に取り付けられたものと判別するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の車輪位置検出装置。
3. 前記車輪回転回数検出手段は、前記複数の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれの回転方向の加速度を検出する第１加速度センサ（２２ａ）であり、該第１加速度センサ（２２ａ）の検出信号に含まれる重力加速度成分が前記車輪前後位置データとされていることを特徴とする請求項１または２に記載の車輪位置検出装置。
4. 前記第１加速度センサ（２２ａ）は、前記複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに対して、各車輪（５ａ〜５ｄ）のホイールを表向きに揃えたときに前記検出信号として示される出力の正負がすべて同じとなるように取り付けられおり、
   前記受信機（３）における前記第２制御部（３２ｂ）には、車両進行方向検出手段（７）から前記車両（１）の進行方向に応じた信号が入力されるようになっており、該第２制御部（３２ｂ）は、前記第１加速度センサ（２２ａ）の検出信号に含まれる前記複数の車輪（５ａ〜５ｄ）の回転方向の加速度成分の正負と前記車両進行方向検出手段（７）からの信号によって示された前記車両（１）の進行方向に基づいて、前記送信機（２）が前記複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）のうち右車輪（５ａ、５ｃ）と左車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれに取り付けられたものかを判別するようになっていることを特徴とする請求項３に記載の車輪位置検出装置。
5. 前記第１加速度センサ（２２ａ）は、前記複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに対して、各車輪（５ａ〜５ｄ）のホイールを表向きに揃えたときに前記検出信号として示される出力の正負がすべて同じとなるように取り付けられおり、
   さらに、前記送信機（２）のそれぞれには、前記第１加速度センサ（２２ａ）とは異なる方向を加速度の検出方向として取り付けられた第２加速度センサ（２２ｂ）が備えられ、前記第１制御部（２３ａ）もしくは前記第２制御部（３２ｂ）にて、前記第１、第２加速度センサ（２２ａ、２２ｂ）の検出信号の位相のずれに基づき、該送信機（２）が前記複数の車輪（５ａ〜５ｄ）のうち右車輪（５ａ、５ｃ）と左車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれに取り付けられたものかを判別するようになっていることを特徴とする請求項３または４に記載の車輪位置検出装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車輪位置検出装置を含むタイヤ空気圧検出装置であって、
   前記送信機（２）は、前記複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに備えられた前記タイヤの空気圧に応じた検出信号を出力するセンシング部（２１）を備え、前記第１制御部（２３ａ）によって前記センシング部（２１）の検出信号が信号処理されたのち、前記送信部（２３ｂ）を介して送信されるようになっており、
   前記受信機（３）は、前記第２制御部（３２ｂ）にて、該検出信号に基づいて前記複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに備えられた前記タイヤの空気圧を求めるようになっていることを特徴とするタイヤ空気圧検出装置。
   

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