JP2009173268A - 車両のタイヤ・ホイール組立体の右及び左位置を突き止める装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両におけるタイヤ・ホイール組立体の右位置又は左位置を突き止めるためにタイヤ・ホイール組立体によって支持されるよう構成された自律型装置を提供する。
【解決手段】自律型装置（70）は、最大感度軸線（141,142）を備えた２つの磁気センサ（131,132）と、磁気センサの端子間の信号を測定する手段と、検出された磁界の値の変化を表していて、測定手段によって送り出された２つの周期信号間の位相ずれに基づいてタイヤ・ホイール組立体の回転方向を判定し、回転方向及び車両（80）走行方向からその右位置又は左位置を推定するようプログラムされた計算ユニットとを有する。本発明の特徴は、２つの磁気センサの２本の最大感度軸線が平行に差し向けられ、２つの磁気センサが互いに異なる方位角でタイヤ・ホイール組立体に取り付けられていることにある。
【選択図】図６

Description

本発明は、車両のタイヤ・ホイール組立体の右位置又は左位置を突き止める装置並びにかかる装置を搭載したタイヤ・ホイール組立体に関する。

安全目的で、車両のタイヤ・ホイール組立体の各々に取り付けられていて、パラメータ、例えばタイヤの圧力又は温度の測定をもっぱら行い、測定したパラメータの異常な変化を運転手に知らせるようになったセンサを有するモニタシステムを搭載した自動車が一層多くなっている。

これらモニタシステムは、マイクロプロセッサ及び高周波エミッタを備えた各タイヤ・ホイール組立体内に配置されたセンサと、アンテナに接続された高周波受信機を組み込んだコンピュータを備えていて、エミッタにより放出された信号を受け取る中央ユニットとを有する。

かかるモニタシステムにより解決することが必要な問題のうちの１つは、中央ユニットの受信機により受け取った各信号に、この信号の出所であるセンサの所在及び従ってタイヤ・ホイール組立体の位置に関する情報を関連づけなければならないということにあり、このようにしなければならないという状況は、車両の寿命全体にわたって続き、即ち、タイヤ・ホイール組立体の交換後であっても又はこれら組立体の位置を逆にしただけの場合でも遵守されなければならない。

欧州特許出願公開第１６６９２２１（Ａ１）号明細書は、車両内におけるタイヤ・ホイール組立体の右位置又は左位置を突き止めるためにタイヤ・ホイール組立体によって支持されるよう構成された自律型装置であって、
−最大感度軸線を備えた２つの磁気センサを有し、
−磁気センサの各々の端子間の信号を測定する手段を有し、測定手段は、一方が他方に対して位相ずれしていて、各々がタイヤ・ホイール組立体の回転中、磁気センサによって検出された磁界の値の変化を表す２つの周期信号を送り出すことができ、
−２つの周期信号間の位相ずれに基づいてタイヤ・ホイール組立体の回転方向を判定し、回転方向及び車両の走行方向からタイヤ・ホイール組立体の右位置又は左位置を推定するようプログラムされた計算ユニットを有する自律型装置を記載している。

この装置は、２つの磁気センサの最大感度軸線がタイヤ・ホイール組立体の回転軸線に対して割線平面内に位置した状態でタイヤ・ホイール組立体内に、この割線平面内で所定の角度だけ一方が他方に対してずれて配置されるよう構成されているような装置である。

この装置の２つのセンサは、これらセンサを包囲していて、地球磁界に車両の環境磁界を加えたもので構成された大域的磁界を検出する。この車両環境磁界は、車両に搭載された電気又は磁気機器の存在並びにホイールアーチのすぐ近くに位置する金属部品、例えばブレーキキャリパ及びサスペンション要素により作られる１組の車両磁界の合計である。

欧州特許出願公開第１６６９２２１（Ａ１）号明細書

しかしながら、上述の装置の２つのセンサにより測定される地球磁界の寄与分が環境磁界の寄与分と比較して無視できる地球儀の地点及び車両の走行方向が存在し、これは、信号を利用する際の問題を提起する場合がある。

本発明の要旨は、欧州特許出願公開第１６６９２２１（Ａ１）号明細書の装置に類似した自律型装置であって、２つの磁気センサの２本の最大感度軸線が、互いに平行に差し向けられ、２つの磁気センサが、互いに異なる方位角でタイヤ・ホイール組立体に取り付けられるよう構成されていることを特徴とする自律型装置にある。

上述したように、各センサの端子間で測定された信号は、これら信号相互間の位相ずれを示すが、地球磁界からのこの位相ずれに対する寄与分は、ゼロであり、この位相ずれは車両の環境磁界の寄与分並びに２つのセンサ相互間の円周方向オフセットの大きさにのみ関連づけられる。

有利には、２つの磁気センサは、タイヤ・ホイール組立体の回転軸線から実質的に同一の距離を置いたところでタイヤ・ホイール組立体に取り付けられるよう構成されている。

これにより、２つのコイルは、同一の環境磁界の磁束変化に感応することができる。

２つの磁気センサの２本の最大感度軸線は、互いに一致するのが良く、有利には、２つの磁気センサは、これら磁気センサの最大感度軸線が円周方向に差し向けられた状態でタイヤ・ホイール組立体に取り付けられるよう構成されているのが良い。

好ましい実施形態によれば、２つの磁気センサは、２本の最大感度軸線がタイヤ・ホイール組立体の回転軸線に平行に差し向けられるような仕方でタイヤ・ホイール組立体に取り付けられるよう構成されている。

２つの磁気センサの２本の最大感度軸線が回転軸線に平行に差し向けられるという事実は、この磁界が、地球磁界の向きの如何にかかわらず２つの磁気センサの端子間で測定された信号の大きさに影響しないということを意味する。この場合、信号の大きさは、装置の周りの環境磁界にのみ関連づけられる。

好ましくは、２つの磁気センサの中心相互間の円周方向距離は、１〜８ｃｍである。距離が１ｃｍに満たない場合、慣例的な収集周波数を持つ２つの信号相互間の位相ずれを十分な精度で求めることがもはやできず、距離が８ｃｍを超えると、２つの磁気センサを単一のハウジング内に組み込むことが困難になる。

磁気センサの出力のところの２つの信号相互間の位相ずれの判定を信号の増幅及び整形後に実施できる。好ましくは、計算ユニットは、２つの信号を互いに相関させることにより２つの周期信号の相互間の位相ずれ、より単純に言えば、この位相ずれの符号を定めるようプログラムされている。

本発明の要旨は又、かかる装置を搭載したタイヤ・ホイール組立体にある。この装置は、例えば、インフレーション弁に固定され又はリムの表面に固定されるようになっているのが良く、又、この装置をタイヤの内面に固定し又はこの装置をその構造体の中に組み込むことが可能である。

本発明の内容は、図面の記載により良好に理解されよう。

インフレーション弁に固定されたセンサシステムを搭載している先行技術のホイールの概略斜視図である。 インフレーション弁に固定されたセンサシステムを搭載している先行技術のタイヤ・ホイール組立体の概略断面図である。 インフレーション弁及びこのインフレーション弁に固定されると共にセンサを受け入れるよう構成されたハウジングの概略斜視図である。 本発明の装置を搭載した車両の上から見た略図である。 車両の右側に取り付けられた本発明の装置を搭載しているタイヤ・ホイール組立体の概略側面図である。 車両の左側に取り付けられた本発明の装置を搭載しているタイヤ・ホイール組立体の概略側面図である。 車両のリヤアクスルで測定された残留点磁気の軸方向成分を表す図である。 ディジタル処理の前後においてタイヤが本発明の装置を搭載している車両について得られた信号を表す図である。 本発明の装置の機能図である。

これらの図は、純粋に例示目的で与えられており、性質上、本発明を限定するものではない。

図１は、インフレーション弁３０及びセンサを受け入れるよう設計されたハウジング４０を備えた先行技術のホイール２０の斜視図である。分かりやすくするために、タイヤ１０は、示されていない。

図２は、タイヤ１０及びホイール２０により形成され、インフレーション弁３０及びセンサを受け入れるよう設計されたハウジング４０を有する先行技術の別のタイヤ−ホイール組立体の断面図である。また、タイヤの中央平面５０、ハウジング４０の高さ位置における円周方向又は接線方向Ｘ及びタイヤ・ホイール組立体の回転軸線ＹＹ′が想像線で示されている。

図３は、インフレーション弁３０及び弁に固定されていて、センサを収納するよう構成されたハウジング４０の概略斜視図であり、かかるハウジングは、例えば欧州特許第１１０６３９７号明細書から知られている。このハウジングは、本発明の装置７０を受け入れるようになっているのが良い。

図４は、タイヤ・ホイール組立体９１〜９４が車両の環境磁界に感応する２つの磁気センサを有する本発明の装置を搭載している車両８０を上から見た略図であり、２つの磁気センサは、これらの軸線が互いに平行に又は確かに互いに一致するような仕方で配置されている。

タイヤ−ホイール組立体の同一側を車両に対して外側に保った状態でタイヤ・ホイール組立体を車両の左側から右側に移すことは、回転運動を行い、場合によっては次に並進運動を行うこととして分析される。かくして、組立体９１又は組立体９２を組立体９３で置き換える場合、組立体９３を地面に垂直な軸線１１０回りに１８０°回転させ（組立体９１の位置を達成するため、次に、並進運動でずらす（位置９２を標的としている場合）。磁気センサの特定の配置の結果として、装置の回転対称度が減少し、その結果、磁気センサの相対的形態は、車両の一方の側部と他方の側部では異なるようになる。転動中におけるタイヤ・ホイール組立体のその回転軸線回りの回転を行っても、車両の２つの側部に磁気センサの同一の相対的形態を得ることができない。したがって、この相対的形態は、車両の各側に特有である。

この基本的な知見は、図５及び図６に示されており、図５及び図６は、車両の右側（図５）及び左側（図６）に取り付けられた本発明の装置７０を搭載したタイヤ・ホイール組立体の側面図である。

図５は、矢印によって示された方向１２０へ前方に動いている車両８０の右側のフロント位置に取り付けられたタイヤ・ホイール組立体９１を示している。本発明の装置７０が、ハウジング４０内に設けられると共に組立体９１に固定されている。この装置は、車両の環境磁界Ｐに感応する２つの磁気センサ１３１，１３２を有している。各磁気センサは、軟鉄コアを備えたコイルから成っている。２つのコイル１３１，１３２は、これらの２つの軸線それぞれ軸線１４１，１４２がタイヤ・ホイール組立体の回転軸線ＹＹ′に平行に差し向けられた状態で設けられている。かくして、２つのコイルは、実際に、ＹＹ′に沿う成分又は車両の環境磁界の軸方向成分Ｐ_Yにのみ感応する。２本の軸線１４１，１４２は又、円周方向に、即ち、方向ＸＸ′に距離ｄだけオフセットしている。これと対応関係にある方位角のオフセットａが、図６に示されている。

図６は、方向１２０へ前方に動いている車両８０の左側のフロント位置に取り付けられたタイヤ・ホイール組立体９３を示している。本発明のこの同じ装置は、ハウジング４０内に設けられると共に同様の仕方で組立体９３に固定されている。

図５と図６を比較することにより、自動位置突き止め装置の動作原理を理解することができる。装置７０を備えた組立体が車両の右側に取り付けられている場合（図５の場合）且つ車両が前に動いている場合、コイル１３２は、コイル１３１に対して常時位相が進み、タイヤ・ホイール組立体は、コイル１３１が車両の環境磁界に対してコイル１３２の当初の位置と同一の位置に位置するようにするためにはその回転軸線回りに或る特定の角度の回転を行わなければならない。この状況は、車両の左側に取り付けられた装置を備えた組立体（図６の場合）については逆になり、この場合、コイル１３２に対して位相が進むのはコイル１３１である。したがって、車両の運動方向が所与の場合（前方又は後方）、コイルが位置し、かくして対応のタイヤ・ホイール組立体が位置している車両の側を突き止めるためには２つのコイルにより測定された相対位相ずれを求めるだけで良い。

図７は、軸線ＹＹ′に沿って向いていて、ホイールのリムに固定された磁力計を用いて測定された車両の環境磁界の成分を表している。この曲線は、ＢＭＷ３２３ｉ型車両のリヤアクスルの場合に測定されている。

磁力計は、このホイールの弁に固定された装置の位置の非常に近くの位置でホイールのリムに固定されている。理解されるように、インフレーション弁に固定されたハウジングの高さ位置で測定されたこの特定の車両のリヤアクスルに関する車両の環境磁界は、９μＴのオーダのピークピーク（最高最低）振幅を有する。

各コイルは、受動磁気センサであり、この受動磁気センサは、ファレデー・レンツの法則に従ってこの磁気センサを通過する磁束の変化に比例した信号を出力する。コイルを通過する磁束の変化が大きければ大きいほど早ければ早いほど、各コイルにより出力される信号はそれだけ一層増幅され、したがって、その振幅は、コイルの回転速度によっても左右される。特定の実施形態では、信号の値は、磁界の値を検索し、速度による効果を回避するよう積分される。

図８は、タイヤ・ホイール組立体の回転角度（単位：度）の関数として２つのコイル１３１，１３２の端子間で測定された信号を表している。各コイルは、周期性がタイヤ・ホイール組立体の回転の周期性である周期信号を出力し、したがって、周波数は、車両の速度で決まる。車両の環境磁界が対応のコイルの軸線と整列した場合に極端な値が得られる。信号の振幅は、車両の地上における位置とは無関係である。位相ずれは、回転軸線に対するコイルの２つの中心のなす角度に対応した角度アルファ（α）に関連づけられる。一例を挙げると、１００ｃｍの周長に対する２ｃｍのオフセットは、２／１００×３６０°＝７．２°の角度を表している。

図８の曲線（ａ）及び（ｂ）は、例えば図６に示されている状況下においてタイヤ・ホイール組立体に取り付けられた装置７０のコイル１３１，１３２の端子間で測定された信号を示しており、コイル１３２に対応した信号は、コイル１３１に対応した信号に対して位相が遅れている。この状況は、コイル１３２の信号がコイル１３１の信号に対して進相している図５に示されている状況の場合には逆になる。したがって、運動方向が所与の場合、タイヤ・ホイール組立体が位置している側を２つのコイルにより測定された信号の相対位相ずれに基づいて（換言すると、信号の位相ずれの符号に基づいて）判定することが可能である。

図８の２つの曲線（ｃ）によって表されている単一の処理（しきい値、比較器）により測定信号を方形波信号に変換すると有利な場合がある。しかる後、２つの信号の各々のエッジ位置を検出するだけ十分である。

図９は、装置４０の機能図である。各コイル１３１，１３２の端子間の電位差の測定及び処理のため、装置は、増幅モジュール４２及び整形モジュール４４を有し、この整形モジュールは、モジュール４４からの出力として、初期信号と同一の周期の方形波信号を与える比較器を備えている。この装置は、更に、上述したように２つの信号相互間の位相ずれの符号を分析することによりホイールの回転方向を判定し、この回転方向及びそれ自体公知の任意方法により更に判定された車両の走行方向から、対応のタイヤ・ホイール組立体の右位置又は左位置を推定するために整形信号が差し向けられる計算ユニット４６を有している。

好ましくは、本発明の装置の計算ユニットは又、２つのコイルから生じた２つの信号を互いに相関させることによりこれら２つの信号相互間の位相ずれの位相を求めることができる。この手順の利点は、これが測定信号の形状の影響を受けず、これにより決定基準の信号対雑音比を改善するのに十分に長い期間にわたり情報を蓄積し、かくして明解な応答が得られるようにすることができるということにある。この場合、装置の整形モジュール４６は、データの選択された処理に合わされる。

情報は、無線によって車両に搭載されている中央ユニットに伝送される。

当然のことながら、本発明の原理は、本発明の装置が位置を求めなければならない全ての組立体９１〜９４について車両に対しタイヤ・ホイール組立体の同一の側に固定されているのでなければ、タイヤ・ホイール組立体の位置を突き止める手順において信頼性のある仕方では利用することができない。これが車両に対して常時外側又は常時内側に位置している場合には殆ど問題にならない。ただし、この側が、系統的に同一の側であることを条件とする。装置をインフレーション弁に固定することは、全ての装置が車両に対して外側に位置するようにする上で特に簡単なやり方である。

本発明の説明から、運動方向は、タイヤ・ホイール組立体の位置を突き止めるための重要なパラメータであることが分かり、方向を逆にすることにより、２つのコイル１３１，１３２の信号の位相ずれが逆になる。運動方向は、公知の装置（例えば、欧州特許第０７６０２９９号明細書のボール装置）により、車両中にある既存の信号（後退灯の付勢）により又は車両の速度（これは、２つのコイル１３１，１３２の各々により測定される信号の周波数に基づいて求めることができる）に基づいて判定でき、速度が或る特定の限度（例えば、３０ｋｍ／ｈ）よりも低い場合に位置の判定を停止することにより、車両は、判定が行われているときに前方に動いていることが保証される。

本明細書において説明した手順により、タイヤ・ホイール組立体が位置している車両の側の判定を行うことができるに過ぎない。正確な位置（車両のフロント又はリヤ）を判定しなければならない場合、この手順は、フロント位置とリヤ位置を区別することができるようにする公知の手順のうちの任意のもので保管されなければならない。
本発明は、上述すると共に図示した例には限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなくかかる例について種々の改造を行うことができる。

Claims (10)

1. 車両内におけるタイヤ・ホイール組立体の右位置又は左位置を突き止めるために前記タイヤ・ホイール組立体によって支持されるよう構成された自律型装置であって、
   −最大感度軸線を備えた２つの磁気センサを有し、
   −前記磁気センサの各々の端子間の信号を測定する手段を有し、前記測定手段は、一方が他方に対して位相ずれしていて、各々が前記タイヤ・ホイール組立体の回転中、前記磁気センサによって検出された磁界の値の変化を表す２つの周期信号を送り出すことができ、
   −前記２つの周期信号間の位相ずれに基づいて前記タイヤ・ホイール組立体の回転方向を判定し、前記回転方向及び前記車両の走行方向から前記タイヤ・ホイール組立体の右位置又は左位置を推定するようプログラムされた計算ユニットを有する、自律型装置において、
   前記２つの磁気センサの２本の前記最大感度軸線は、互いに平行に差し向けられ、前記２つの磁気センサは、互いに異なる方位角で前記タイヤ・ホイール組立体に取り付けられるよう構成されている、自律型装置。
2. 前記２つの磁気センサは、前記タイヤ・ホイール組立体の回転軸線から実質的に同一の距離を置いたところで前記タイヤ・ホイール組立体に取り付けられるよう構成されている、請求項１記載の自律型装置。
3. 前記２つの磁気センサの前記２本の最大感度軸線は、互いに一致している、請求項１又は２記載の自律型装置。
4. 前記２つの磁気センサは、これら磁気センサの前記最大感度軸線が円周方向に差し向けられた状態で前記タイヤ・ホイール組立体に取り付けられるよう構成されている、請求項３記載の自律型装置。
5. 前記２つの磁気センサは、前記２本の最大感度軸線が前記タイヤ・ホイール組立体の前記回転軸線に平行に差し向けられるような仕方で前記タイヤ・ホイール組立体に取り付けられるよう構成されている、請求項１又は２記載の自律型装置。
6. 前記２つの磁気センサの中心相互間の円周方向距離は、１〜８ｃｍである、請求項１〜５のうちいずれか一に記載の自律型装置。
7. 前記計算ユニットは、前記２つの信号を互いに相関させることにより前記２つの周期信号の相互間の前記位相ずれの符号を定めるようプログラムされている、請求項１〜６のうちいずれか一に記載の自律型装置。
8. 前記タイヤ・ホイール組立体をインフレートさせる弁に固定されるよう構成された請求項１〜７のうちいずれか一に記載の自律型装置。
9. 請求項１〜７のうちいずれか一に記載の装置を搭載している、タイヤ。
10. 請求項１〜８のうちいずれか一に記載の装置を搭載している、ホイール。

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