JP2012210912A - 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】受信強度や受信数を測定する必要なく、かつ、トリガ機を用いなくても車輪位置の特定が行えるようにする。
【解決手段】車輪位置検出を行う際には、４つの車輪に取り付けられた送信機で送信されたフレームをすべて受信できる受信感度（第１感度）とする第１モードと、２つの車輪に取り付けられた送信機で送信されたフレームのみを受信できる受信感度（第２感度）とする第２モードに切り替える。これにより、第１モードの際に受信した４輪分のフレームに格納された回転方向情報に基づいて、左右いずれの車輪に取り付けられた送信機から送信されたフレームであるかを特定する。また、第２モードの際の受信の可否に基づいて、前後いずれの車輪に取り付けられた送信機から送信されたフレームであるかを特定する。これにより、４つの車輪すべての送信機を特定することができ、各送信機がどの車輪に取り付けられたものかを特定できる。
【選択図】図８

Description

本発明は、対象車輪が車両のどの位置に搭載されている車輪かを自動的に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、その圧力センサの検出結果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。

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及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するため及び送信機が取り付けられた車輪を判別するためのＩＤ情報を個々に付与している。

送信データに含まれるＩＤ情報から送信機の位置を特定するためには、各送信機のＩＤ情報を各車輪の位置と関連づけて受信機側に予め登録しておく必要がある。このため、タイヤのローテーション時には、送信機のＩＤ情報と車輪の位置関係を受信機に登録し直す必要がある。

これに対して、各送信機に対応して設けられたトリガ機から送信機にトリガ信号を送信し、それに同期して送信機からＩＤ情報を含んだデータを受信機に送信することにより、送信機のＩＤ情報と車輪の位置関係を受信機に登録する方法が提案されている（特許文献１参照）。また、各送信機に付されているバーコードを読み込んで送信機のＩＤ情報を受信機に登録する方法も提案されている。しなしながら、これらの方法では、ＩＤ登録による工数が増加すると共に、トリガ機やバーコードリーダ等の部品点数の増加によってコストが上昇するという問題がある。また、タイヤローテーション時に、ＩＤ情報の登録作業が発生し作業効率が悪くなってしまう等の問題が発生する。このため、送信機のＩＤ情報登録作業を自動的に行うことができるシステムが求められている。

このような自動的な登録作業を行うものとして、２軸の加速度センサを用いて左右輪のいずれであるかを検出すると共に、ＲＦデータの受信強度に基づいて前後輪のいずれであるかを検出することで、４輪それぞれのタイヤ位置を検出する方法がある（特許文献２参照）。また、複数のアンテナで受信した受信強度を累積的に計測し、この受信強度により送信機の位置を判定する方法（特許文献３参照）や、各輪に装着された送信機から送られる信号のＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）値の分布により送信機の位置を判定する方法（特許文献４参照）がある。

さらに、車体側に備えたトリガ機からトリガ信号を出力し、そのトリガ信号の受信強度がトリガ機と各送信機との距離に応じて変化することを利用し、トリガ信号の受信強度に基づいて車輪位置の特定を行うものもある（特許文献５参照）。

特許第３２１２３１１号公報 米国特許第７０１０９６８号明細書 米国特許第６０１８９９３号明細書 米国特許第６４８９８８８号明細書 特開２００７−１５４９１号公報

しかしながら、特許文献２、３に記載の方法では、前後輪のいずれであるかを判定するために、送信機からのＲＦデータのＲＳＳＩ値を比較したり、もしくは、受信数を比較することが必要となるため、受信強度を求める装置（ピークディテクター）が必要になったり、受信数の計測を行う必要がある。また、特許文献４に記載の方法でも、ＲＳＳＩ値を用いているため、受信強度を求める装置が必要になる。さらに、引用文献５に記載の方法では、車輪位置の特定にトリガ機が必要になるため、部品点数の増加によってコストが上昇するという問題が避けられない。このため、受信強度や受信数によらずに、かつ、トリガ機を用いなくても車輪位置の特定が行えるように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、受信強度や受信数を測定する必要なく、かつ、トリガ機を用いなくても車輪位置の特定が行え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、受信機（３）のうちの少なくとも受信アンテナ（３１）を車両（１）の両前輪（５ａ、５ｂ）と両後輪（５ｃ、５ｄ）のいずれか一方からの距離が他方からの距離よりも近くなるように配置し、受信回路（３２）に、第１感度と該第１感度よりも低い第２感度に受信機（３）の受信感度の切り替えを行う感度切替手段（３２ｂ、３２ｃ）を備えることで、第１感度の際には両前輪（５ａ、５ｂ）と両後輪（５ｃ、５ｄ）に取り付けられた送信機（２ａ〜２ｄ）から送信されるフレームがすべて受信され、第２感度の際には両前輪（５ａ、５ｂ）と両後輪（５ｃ、５ｄ）のうち受信アンテナ（３１）から近い方の２つの車輪（５ｃ、５ｄ）に取り付けられた送信機（２ｃ、２ｄ）から送信されたフレームのみが受信されるようにする。そして、第２制御部（３３）では、車輪位置検出を行う際に、感度切替手段（３２ｂ、３２ｃ）で受信感度の切り替えを行い、第１感度にて４つの車輪（５ａ〜５ｄ）に取り付けられた送信機（２ａ〜２ｄ）から送信されるフレームをすべて受信する第１モードと、第２感度にて２つの車輪（５ｃ、５ｄ）に取り付けられた送信機（２ｃ、２ｄ）から送信されるフレームのみを受信する第２モードとを実行し、第１モードにおいて受信した４輪分のフレームに含まれる回転方向情報より、該フレームが右側車輪（５ａ、５ｃ）と左側車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれに取り付けられた送信機（２ａ、２ｃ）から送信されたものであるかを特定すると共に、第２モードにおいて受信した２輪分のフレームが両前輪（５ａ、５ｂ）と両後輪（５ｃ、５ｄ）のうち受信アンテナ（３１）から近い方の２つの車輪（５ｃ、５ｄ）から送信されたものであることを特定することで、送信機（２ａ〜２ｄ）がそれぞれ４つの車輪（５ａ〜５ｄ）のいずれに取り付けられたものであるかを特定することを特徴としている。

このように、車輪位置検出を行う際には、４つの車輪（５ａ〜５ｄ）に取り付けられた送信機（２ａ〜２ｄ）で送信されたフレームをすべて受信できる第１モードと、２つの車輪（５ｃ、５ｄ）に取り付けられた送信機（２ｃ、２ｄ）で送信されたフレームのみを受信できる第２モードに切り替えるようにしている。これにより、第１モードの際に受信した４輪分のフレームに格納された回転方向情報に基づいて、フレームが右側車輪（５ａ、５ｃ）と左側車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれに取り付けられた送信機（２ａ、２ｃ）から送信されたものであるかを特定できる。また、第２モードの際の受信の可否に基づいて、両前輪（５ａ、５ｂ）と両後輪（５ｃ、５ｄ）のうち受信アンテナ（３１）から近い方の２つの車輪（５ｃ、５ｄ）から送信されたものであることを特定することができる。

これにより、４つの車輪（５ａ〜５ｄ）すべての送信機（２ａ〜２ｄ）を特定することができ、各送信機（２ａ〜２ｄ）がどの車輪（５ａ〜５ｄ）に取り付けられたものかを特定することができる。したがって、受信強度や受信数を測定する必要なく、かつ、トリガ機を用いなくても車輪位置の特定が行える車輪位置検出装置とすることが可能となる。

例えば、請求項２に記載したように、車輪回転方向検出手段（２２）としては、送信機（２ａ〜２ｄ）が取り付けられた車輪（５ａ〜５ｄ）の回転時に当該車輪（５ａ〜５ｄ）の周方向に垂直な両方向の加速度を検出する加速度センサ（２２ａ）と周方向に平行な両方向の加速度を検出する加速度センサ（２２ｂ）とを有する２軸加速度センサを適用することができる。

請求項３に記載の発明では、送信機（２ａ〜２ｄ）は、２軸加速度センサに含まれる加速度センサ（２２ａ、２２ｂ）にて検出される加速度から車速を演算し、該車速が所定車速に達するとフレームの送信を行うことを特徴としている。

このように、車速が所定速度以上になったときにフレーム送信が行われるようにしているため、停車時にフレーム送信が行われないようにでき、電池寿命の向上を図ることが可能となる。また、車両（１）にはスペアタイヤが搭載され、スペアタイヤにも送信機が備えられることが想定される。しかしながら、スペアタイヤは車両（１）の走行に伴って回転しないため、車速が所定速度以上になったことをトリガとしてフレームの送信を行うようにすることで、スペアタイヤに取り付けられた送信機からはフレームの送信が行われないようにできる。このため、スペアタイヤに送信機が備えられるような場合でも、的確に車輪位置検出を行うことが可能となる。

上記請求項１ないし３では、車輪位置検出装置として本発明を示したが、請求項４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。すなわち、送信機（２ａ〜２ｄ）に、４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに備えられた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、第１制御部（２３）によってセンシング部（２１）の検出信号を信号処理したタイヤ空気圧に関する情報をフレームに格納して受信機（３）に送信されるようにし、受信機（３）では、第２制御部（３３）にて、該タイヤ空気圧に関する情報より、４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに備えられたタイヤの空気圧を検出するようにすることができる。

この場合、請求項５に記載したように、送信機（２ａ〜２ｄ）では、一定周期でタイヤ空気圧に関する情報と共に、回転方向情報を格納したフレームが送信されるようにし、受信機（３）では、タイヤ空気圧を検出する際には、第１モードとなり、車輪位置検出を行う際に、第１モードと第２モードとの切り替えを行う形態とすることができる。

このように、タイヤ空気圧に関する情報が格納されるフレームに回転方向情報を格納し、第１モードと第２モードとの切り替えを行うことで車輪位置検出を行うと共に、第１モードによってタイヤ空気圧の検出を行うようにすれば、共通フレームにて両検出を行うことが可能となる。

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。

本発明の第１実施形態にかか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図である。 送信機２ａ〜２ｄおよび受信機３のブロック構成を示す図である。 フレーム構成の一例を示した図である。 送信機２に備えられた車輪回転方向検出部２２の各車輪５ａ〜５ｄへの搭載形態の一例と、その搭載形態とした場合に各加速度センサ２２ａ、２２ｂで検出される加速度の出力波形を示した図である。 受信回路３２の詳細を示したブロック図である。 車輪５ａ〜５ｄの回転角度と各送信機２ａ〜２ｄからフレームを送信したときの電波の電界強度と受信機３の受信感度の関係を示した図である。 （ａ）は、送信機２ａ〜２ｄのマイクロコンピュータ２３が行う処理を示したフローチャート、（ｂ）は、受信機３のマイクロコンピュータ３３が行う処理を示したフローチャートである。 車輪位置検出処理を行ったときのタイミングチャートである。 他の実施形態で説明す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図である。

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、本発明の第１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図である。図１の紙面左方向が車両１の前方、紙面右方向が車両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に示すように、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（２ａ〜２ｄ）、受信機３および表示器４を備えて構成されている。

図１に示すように、送信機２ａ〜２ｄ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タイヤ空気圧に関する情報をフレーム内に格納してＲＦ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２ａ〜２ｄから送信されたフレームをＲＦ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車輪位置検出およびタイヤ空気圧検出を行うものである。図２に送信機２ａ〜２ｄおよび受信機３のブロック構成を示す。

図２（ａ）に示すように、送信機２（２ａ〜２ｄ）は、センシング部２１、車輪回転方向検出部２２、マイクロコンピュータ２３、送信アンテナ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。

センシング部２１は、例えばダイアフラム式の圧力センサ２１ａや温度センサ２１ｂ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。車輪回転方向検出部２２は、送信機２が、車輪回転方向が互いに逆である右側車輪群５ａ、５ｃと左側車輪群５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられているのかを検出するものであり、本発明の車輪回転方向検出手段に相当する。車輪回転方向検出部２２には、２つの加速度センサ２２ａ、２２ｂ（図４参照）からなる２軸加速度センサが設けられている。これらの加速度センサ２２ａ、２２ｂに機能については後述する。

マイクロコンピュータ２３は、制御部（第１制御部）や送信部などを備えた周知のもので、制御部内のメモリ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。制御部内のメモリには、各送信機２ａ〜２ｄを特定するための送信機固有の識別情報と自車両を特定するための車両固有の識別情報とを含む個別のＩＤ情報が格納されている。

マイクロコンピュータ２３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、そのタイヤ空気圧に関する情報を各送信機２ａ〜２ｄのＩＤ情報と共にフレーム内に格納する。また、マイクロコンピュータ２３は、一定期間中における加速度センサ２２ａ、２２ｂの検出信号をモニタしており、各送信機２ａ〜２ｄが取り付けられた車輪５ａ〜５ｄの回転方向を検出している。そして、マイクロコンピュータ２３では、この回転方向、つまり右側車輪群５ａ、５ｃと左側車輪群５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられた送信機２であるか示す回転方向情報をタイヤ空気圧に関するデータが格納されたフレームに格納している。

図３は、フレーム構成の一例を示した図である。この図に示すフレームは、車輪位置検出とタイヤ空気圧検出の両方で使用される共通フレームである。この図に示すように、フレームには、送信開始を伝える同期コードを先頭に、各送信機２に付与された個々のＩＤ情報、回転方向情報、タイヤ空気圧に関する情報（空気圧や温度）、電池電圧情報や送信機自身が送信するデータに誤りが検出されたことを示す誤り検出情報等が格納されている。これらのうちの回転方向情報が送信機２ａ〜２ｄが右側車輪群５ａ、５ｃと左側車輪群５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられているのかを検出するために用いられ、タイヤ空気圧に関する情報が各車輪５ａ〜５ｄのタイヤ空気圧の検出に用いられる。

また、マイクロコンピュータ２３は、フレームを作成すると、送信部を介して送信アンテナ２４より受信機３に向けてフレームを送信している。このフレームを受信機３に向けて送信する処理も、上記プログラムに従って行われる。本実施形態では、マイクロコンピュータ２３は車速を求めており、この車速が所定速度（例えば３０ｋｍ／ｈ）に達したときをトリガとして、受信機３へのフレーム送信を開始し、その後は、車速が送信終了速度以下（例えば３０ｋｍ／ｈ未満）になるまで一定周期毎に繰り返しフレーム送信を行うようにしている。

このように構成される送信機２ａ〜２ｄ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、上記したように、車速が所定速度を超えると、各送信機２ａ〜２ｄに備えられた送信アンテナ２４を通じて、一定周期毎（例えば１分毎）フレームを送信することで、受信機３側にタイヤ空気圧に関する信号を定期送信するようになっている。

次に、各送信機２に備えられた車輪回転方向検出部２２について図４を用いて説明する。図４は、送信機２に備えられた車輪回転方向検出部２２の各車輪５ａ〜５ｄへの搭載形態の一例と、その搭載形態とした場合に各加速度センサ２２ａ、２２ｂで検出される加速度の出力波形を示した図である。

この図に示すように、車輪回転方向検出部２２は、異なる方向の加速度を検出する加速度センサ２２ａ、２２ｂを備えた２軸加速度センサにて構成されている。一方の加速度センサ２２ａは、車輪５ａ〜５ｄの回転時に車輪５ａ〜５ｄに働く加速度のうち、各車輪５ａ〜５ｄの周方向に垂直な両方向の加速度を検出でき、他方の加速度センサ２２ｂは、各車輪５ａ〜５ｄの周方向に平行な両方向の加速度を検出できるように配置されている。

したがって、加速度センサ２２ａは、各車輪５ａ〜５ｄの周方向に垂直な両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。このため、送信機２が車輪５ａ〜５ｄの上部位置に位置しているときには、加速度センサ２２ａ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の下部位置に車輪側送受信機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。

一方、加速度センサ２２ｂは、各車輪５ａ〜５ｄの周方向に平行な両方向の加速度を検出し、加速度センサ２２ａと同様に、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。すなわち、図４において送信機２が車輪５ａ〜５ｄの中心に対して反時計回りに９０°ずれた位置にあるときには、重力加速度を負の値として示す出力となる。そして、図４において車輪５ａ〜５ｄが１８０°回転して、送信機２が車輪５ａ〜５ｄの中心に対して時計回りに９０°ずれた位置にあるときには、重力加速度を正の値として示す出力となる。

したがって、図４に示すように、車輪５ａ〜５ｄの回転方向が図４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４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。このことを利用して、送信機２から受信機３に送信するフレームの中に車輪５ａ〜５ｄの回転方向を示す回転方向情報を含めることで、受信機３でフレームが右側車輪群５ａ、５ｃと左側車輪群５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられた送信機２から送信されたものであるかを特定することが可能となる。

また、上記では、加速度センサ２２ａの出力に含まれる遠心力については無視して説明しているが、加速度センサ２２ａの出力には遠心力に基づく加速度（遠心加速度）が含まれる。この遠心加速度を積分して係数を掛けることにより、車速を演算することが可能となる。このため、マイクロコンピュータ３３では、加速度センサ２２ａの出力から重力加速度成分を取り除いて遠心加速度を演算し、その遠心加速度に基づいて車速の演算を行っている。

また、図２（ｂ）に示すように、受信機３は、受信アンテナ３１、受信回路３２、マイクロコンピュータ３３、電源回路３４およびインターフェイス（Ｉ／Ｆ）回路３５を備えた構成とされている。

受信アンテナ３１は、各送信機２ａ〜２ｄから送られてくるフレームを受信するためのものである。受信アンテナ３１は、車体６に固定されており、車両１の前方寄りもしくは後方寄りに配置されることで、両前輪５ａ、５ｂと両後輪５ｃ、５ｄのいずれか一方に対して他方よりも距離が近くなるようにされている。本実施形態では、受信アンテナ３１を車両１の後方寄りの場所、例えばリアバンパーに配置しており、両前輪５ａ、５ｂに取り付けられた送信機２ａ、２ｂと比べて、両後輪５ｃ、５ｄに取り付けられた送信機２ｃ、２ｄの近くに配置されるようにしてある。

受信回路３２は、受信アンテナ３１によって受信された各送信機２ａ〜２ｄからの送信フレームを入力し、そのフレームをマイクロコンピュータ３３に送る入力部としての機能を果たす。受信回路３２は、受信機３の受信感度の切り替えが行える構成とされ、マイクロコンピュータ３３からの受信感度の切り替えを指示する指示信号に基づいて、受信感度の切り替えを行う。

図５は、受信回路３２の詳細を示したブロック図である。この図に示すように、受信回路３２は、ＲＦ受信回路３２ａと感度切替スイッチ３２ｂおよび抵抗３２ｃを有した構成とされている。ＲＦ受信回路３２ａに対して感度切替スイッチ３２ｂおよび抵抗３２ｃが並列接続されている。受信感度を低下させる際には、マイクロコンピュータ３３からの指示信号に基づいて感度切替スイッチ３２ｂがオンされる。受信感度は、各送信機２ａ〜２ｄからフレームを送信する際の電波の電界強度（信号強度）に応じて設定され、高感度な第１感度とされる第１モードと、低感度な第２感度とされる第２モードとで切り替えられるようになっている。感度低下前の第１感度とされる第１モードでは、すべての送信機２ａ〜２ｄの送信フレームを受信できる高感度とされ、感度低下後の第２感度とされる第２モードでは、受信アンテナ３１から近い両後輪５ｃ、５ｄに取り付けられた送信機２ｃ、２ｄの送信フレームのみを受信できる低感度とされる。

すなわち、電波の電界強度が電波発生源からの距離に応じて減衰することを利用し、受信感度の低下の際に、両後輪５ｃ、５ｄに取り付けられた送信機２ｃ、２ｄの送信フレームのみが受信されるようにしている。感度低下時の受信感度（第２感度）は、抵抗３２ｃの抵抗値に基づいて調整可能とされており、感度低下時に両後輪５ｃ、５ｄに取り付けられた送信機２ｃ、２ｄの送信フレームのみを受信できる感度となるように抵抗３２ｃの抵抗値が設定されている。

図６は、車輪５ａ〜５ｄの回転角度と各送信機２ａ〜２ｄからフレームを送信したときの電波の電界強度と受信機３の受信感度の関係を示した図である。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、車輪５ａ〜５ｄの回転に伴って各送信機２ａ〜２ｄがフレームを送信する際の電波の電界強度が変動するものの、全体的に両後輪５ｃ、５ｄに取り付けられた送信機２ｃ、２ｄの方が両前輪５ａ、５ｂに取り付けられた送信機２ａ、２ｂよりも電波の電界強度が大きくなる。このため、受信機３の受信感度の調整により、図６（ａ）に示すように受信感度が高い第１感度にすれば、各車輪５ａ〜５ｄに取り付けられた送信機２ａ〜２ｄから送信されたフレームすべてが受信され、図６（ｂ）に示すように受信感度が低い第２感度にすれば、両後輪５ｃ、５ｄに取り付けられた送信機２ａ〜２ｄから送信されたフレームのみを受信機３で受信できるようにすることが可能となる。

マイクロコンピュータ３３は、第２制御部に相当するもので、各送信機２ａ〜２ｄからの送信フレームを用いて、マイクロコンピュータ３３内のメモリに記憶されたプログラムに従って車輪位置検出処理を実行することで、各送信機２ａ〜２ｄがどの車輪５ａ〜５ｄに取り付けられたものかを特定する車輪位置検出を行う。また、マイクロコンピュータ３３は、車輪位置検出の結果に基づいて、各送信機２ａ〜２ｄのＩＤ情報と各送信機２ａ〜２ｄが取り付けられている各車輪５ａ〜５ｄの位置とを関連づけて記憶し、その後は各送信機２ａ〜２ｄからの送信フレーム内に格納されたＩＤ情報およびタイヤ空気圧に関するデータに基づいて、各車輪５ａ〜５ｄのタイヤ空気圧検出を行う。

電源回路３４は、バッテリ電圧に基づいてマイクロコンピュータ３３や受信回路３２の電源電圧を生成している。Ｉ／Ｆ回路３５は、マイクロコンピュータ３３でのタイヤ空気圧を表示器４に出力する役割を果たしている。

表示器４は、警報部として機能するものであり、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メータディスプレイ等によって構成される。この表示器４は、例えば受信機３におけるマイクロコンピュータ３３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。

次に、上記のように構成された車輪位置検出装置が適用されるタイヤ空気圧検出装置による車輪位置検出処理について説明する。図７（ａ）は、送信機２ａ〜２ｄのマイクロコンピュータ２３が行う処理を示したフローチャート、図７（ｂ）は、受信機３のマイクロコンピュータ３３が行う処理を示したフローチャートである。

まず、送信機２ａ〜２ｄ側では、電池２５からの電力供給に基づいて一定周期（例えば１ｍｉｎ）毎に２軸加速度センサの検出信号をモニタすることで回転方向情報を取得すると共にセンシング部２１の検出信号に基づいてタイヤ空気圧や温度などのタイヤ空気圧に関する情報を取得し、これらの情報に基づいてフレームを作成している。そして、図７（ａ）に示す処理を実行している。具体的には、各送信機２ａ〜２ｄは、車速が所定速度（例えば３０ｋｍ／ｈ）以上になったか否かを判定し（ステップ１００）、車速が所定速度以上になると回転方向情報やタイヤ空気圧に関する情報が格納されたフレームを送信するデータ送信を行う（ステップ１１０）。

なお、車速については、上述したように加速度センサ２２ａ、２２ｂの出力から重力加速度成分を取り除いて遠心加速度を演算し、その遠心加速度を積分して係数を掛けることにより演算している。また、データ送信については、例えば各送信機２ａ〜２ｄにおいて送信タイミングがランダムに設定されるようにしている。このようにして、各送信機２ａ〜２ｄから回転方向情報やタイヤ空気圧に関する情報が格納されたフレームが送信される。

一方、受信機３側では、図示しないイグニッションスイッチがオンされてバッテリからの電力供給に基づいて電源回路３４が電源電圧を生成すると、受信機３が作動を開始し、所定の制御周期毎に図７（ｂ）に示す処理を実行する。なお、本実施形態の場合、車輪位置検出処理の開始時には感度切替スイッチ３２ｂがオフ状態にされており、４輪すべての送信機２ａ〜２ｄから送信されるフレームを受信できる第１感度とされた第１モードとなっている。

まず、図７（ｂ）に示すように、受信機３側では、受信感度が第１感度とされた第１モードの状態でデータ受信を行い（ステップ２００）、４輪分のデータを取得したか否かを判定し（ステップ２１０）、４輪分のデータを受信するまで待機する。そして、４輪分のデータの受信が完了、つまり車輪５ａ〜５ｄそれぞれに備えられた送信機２ａ〜２ｄから送信されたフレームがすべて受信されると、感度切替処理を行う（ステップ２２０）。これにより、感度切替スイッチ３２ｂがオフ状態からオン状態に切り替えられ、受信感度が第２感度に低下させられて第２モードとなり、受信アンテナ３１から近い両後輪５ｃ、５ｄに取り付けられた送信機２ｃ、２ｄの送信フレームのみを受信できる状態となる。

その後、２輪分のデータを取得したか否かを判定し（ステップ２３０）、先ほど取得した４輪分のデータと今回取得した２輪分のデータに基づいて、車輪位置特定を行う（ステップ２４０）。

具体的には、各送信機２ａ〜２ｄから送信されたフレームには、回転方向情報が含まれていることから、第１モードの際に取得した４輪分のデータについては、この回転方向情報に基づいてフレームが右側車輪群５ａ、５ｃと左側車輪群５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられた送信機２から送信されたものであるかを特定する。そして、各ＩＤ情報を右側車輪群５ａ、５ｃに取り付けられた送信機２ａ、２ｃのものと、左側車輪群５ｂ、５ｄに取り付けられた送信機２ｂ、２ｄのものに区別して記憶しておく。

一方、第２モードの際に取得した２輪分のデータについては、感度低下後に受信機３で受信できたものであることから、受信アンテナ３１から近い両後輪５ｃ、５ｄに取り付けられた送信機２ｃ、２ｄの送信フレームであると特定できる。

このため、受信できたフレームに格納されたＩＤ情報の中で、右側車輪群５ａ、５ｃに取り付けられた送信機２ａ、２ｃのＩＤ情報と重複しているものについては右後輪５ｃに取り付けられた送信機２ｃのものであると特定する。同様に、受信できたフレームに格納されたＩＤ情報の中で、左側車輪群５ｂ、５ｄに取り付けられた送信機２ｂ、２ｄのＩＤ情報と重複しているものについては左後輪５ｄに取り付けられた送信機２ｄのものであると特定する。

そして、２輪分のデータに含まれていなかったＩＤ情報のうち、右側車輪群５ａ、５ｃに取り付けられた送信機２ａ、２ｃのＩＤ情報として記憶されているものが、右前輪５ａに取り付けられた送信機２ａのものであると特定する。また、２輪分のデータに含まれていなかったＩＤ情報のうち、左側車輪群５ｂ、５ｄに取り付けられた送信機２ｂ、２ｄのＩＤ情報として記憶されているものが、左前輪５ｂに取り付けられた送信機２ｂのものであると特定する。これにより、４つの車輪５ａ〜５ｄすべての送信機２ａ〜２ｄを特定することができ、各送信機２ａ〜２ｄがどの車輪５ａ〜５ｄに取り付けられたものかを特定する車輪位置検出を行うことができる。

図８は、上記のような動作を行ったときのタイミングチャートである。この図に示されるように、イグニッションスイッチがオンされた際には受信機３の受信感度は第１感度（高感度）に設定されている。そして、車両１が走行し始めて車速が所定速度（３０ｋｍ／ｈ）を超えると、それをトリガとして各送信機２からＩＤ情報と共に回転方向情報やタイヤ空気圧に関する情報が格納されたフレームが所定の送信タイミングで送信される。そして、受信機３が４輪分のデータを受信すると、受信したフレームに格納された回転方向情報より、各フレームが右側車輪群５ａ、５ｃに取り付けられた送信機２ａ、２ｃと、左側車輪群５ｂ、５ｄに取り付けられた送信機２ｂ、２ｄのいずれから送信されたフレームかが判別される。また、次の送信タイミングまでに受信機３の受信感度が第２感度に低下させられる。

その後、一定周期（例えば１ｍｉｎ）が経過すると再び各送信機３からフレームが送信される。このとき、受信機３の受信感度が低下させられていることから、２輪分のデータのみが受信機３で受信される。これにより、受信したフレームが受信アンテナ３２から近い両後輪５ｃ、５ｄに取り付けられた送信機２ｃ、２ｄから送信されたものであると判別される。これにより、４つの車輪５ａ〜５ｄすべての送信機２ａ〜２ｄを特定することができ、各送信機２ａ〜２ｄがどの車輪５ａ〜５ｄに取り付けられたものかを特定することができる。

図８の例のように、送信機２ａ〜２ｄから送られてきたフレームＡ〜ＤのうちフレームＡ、Ｃが右側車輪群５ａ、５ｃの回転方向情報を含み、フレームＢ、Ｄが左側車輪群５ｂ、５ｄの回転方向情報を含んでいて、その後で、フレームＣ、Ｄのみが受信されたとする。この場合、フレームＡが右前輪５ａの送信機２ａ、フレームＢが左前輪５ｂの送信機２ｂ、フレームＣが右後輪５ｃの送信機２ｃ、フレームＤが左後輪５ｄの送信機２ｄから送信されたものと特定される。

以上説明したように、車輪位置検出を行う際には、車輪位置検出モードとして受信感度の切り替えを行うようにしている。具体的には、４つの車輪５ａ〜５ｄに取り付けられた送信機２ａ〜２ｄで送信されたフレームをすべて受信できる受信感度（第１感度）とする第１モードと、２つの車輪５ｃ、５ｄに取り付けられた送信機２ｃ、２ｄで送信されたフレームのみを受信できる受信感度（第２感度）とする第２モードに切り替えるようにしている。これにより、第１モードの際に受信した４輪分のフレームに格納された回転方向情報に基づいて、右側車輪群５ａ、５ｃと左側車輪群５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられた送信機２ａ〜２ｄから送信されたフレームであるかを特定することができる。また、第２モードの際の受信の可否に基づいて、両前輪５ａ、５ｂと両後輪５ｃ、５ｄのいずれに取り付けられた送信機２ａ〜２ｄから送信されたフレームであるかを特定することができる。

これにより、４つの車輪５ａ〜５ｄすべての送信機２ａ〜２ｄを特定することができ、各送信機２ａ〜２ｄがどの車輪５ａ〜５ｄに取り付けられたものかを特定することができる。このようにして車輪位置検出が行われると、その後は、通常モードとして受信機３の受信感度が高感度（第１感度）とされる第１モードとされ、一定周期毎に各送信機２ａ〜２ｄからフレームが送信されるたびに、すべてのフレームが受信される。そして、各フレームに格納されたＩＤ情報に基づいて車輪５ａ〜５ｄに取り付けられたいずれの送信機２ａ〜２ｄから送られてきたフレームであるかを特定し、タイヤ空気圧に関する情報より各車輪５ａ〜５ｄのタイヤ空気圧を検出することが可能となる。

したがって、受信強度や受信数を測定する必要なく、かつ、トリガ機を用いなくても車輪位置の特定が行え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とすることが可能となる。また、車速が所定速度以上になったときにフレーム送信が行われるようにしているため、停車時にフレーム送信が行われないようにでき、電池寿命の向上を図ることも可能となる。

なお、車両１にはスペアタイヤが搭載され、スペアタイヤにも送信機２が備えられることが想定される。しかしながら、スペアタイヤは車両１の走行に伴って回転しないため、車速が所定速度以上になったことをトリガとしてフレームの送信を行うようにすることで、スペアタイヤに取り付けられた送信機２からはフレームの送信が行われないようにできる。このため、スペアタイヤに送信機２が備えられるような場合でも、的確に車輪位置検出を行うことが可能となる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、受信機３のうちの受信アンテナ３１を車両１の後方寄りに配置することで、両前輪５ａ、５ｂに取り付けられた送信機２ａ、２ｂと比べて、両後輪５ｃ、５ｄに取り付けられた送信機２ｃ、２ｄの近くに配置されるようにしてある。これに対して、図９に示すように、受信機３全体を車両１の後方寄りに配置するようにしても良い。また、受信アンテナ３１もしくは受信機３全体を車両１の後方寄りに配置するのではなく、逆に車両１の前方寄りの場所、例えばフロントバンパーに配置することで、受信機３の感度を低下させた際に両前輪５ａ、５ｂに取り付けられた送信機２ａ、２ｂからの送信フレームのみが受信されるようにしても良い。

また、上記実施形態では、最初に４つの車輪５ａ〜５ｄに取り付けられた送信機２ａ〜２ｄが送信したフレームすべてを受信し、その後に、受信感度を低下させて２つの車輪５ｃ、５ｄに取り付けられた送信機２ｃ、２ｄが送信したフレームのみを受信するようにした。しかしながら、これらの順序を逆にし、最初に受信感度を低下させて２つの車輪５ｃ、５ｄに取り付けられた送信機２ｃ、２ｄが送信したフレームのみを受信するようにしておき、その後に、最初に４つの車輪５ａ〜５ｄに取り付けられた送信機２ａ〜２ｄが送信したフレームすべてを受信するようにしても良い。

また、上記実施形態では、図３に示すように、タイヤ空気圧検出装置に車輪位置検出装置を適用しているため、車輪５ａ〜５ｄの回転方向情報をタイヤ空気圧に関する情報が格納されるフレームに格納して送信されるようにしている。しかしながら、これはフレームの一例を示したに過ぎず、回転方向情報を格納するフレームとタイヤ空気圧に関する情報を格納するフレームを別々のフレームとしても構わない。ただし、タイヤ空気圧に関する情報が格納されるフレームに回転方向情報を格納し、第１モードと第２モードとの切り替えを行うことで車輪位置検出を行うと共に、第１モードによってタイヤ空気圧の検出を行うようにすれば、共通フレームにて両検出を行うことが可能となる。

１ 車両
２（２ａ〜２ｄ） 送信機
３ 受信機
４ 表示器
５（５ａ〜５ｄ） 車輪
６ 車体
２１ センシング部
２２ 車輪回転方向検出部
２３ マイクロコンピュータ
３１ 受信アンテナ
３２ 受信回路
３２ａ ＲＦ受信回路
３２ｂ 感度切替スイッチ
３２ｃ 抵抗
３３ マイクロコンピュータ

Claims (5)

1. 車体（６）に対してタイヤを備えた４つの車輪（５ａ〜５ｄ）が取り付けられた車両（１）に適用され、
   前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに設けられ、前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれの回転方向に応じた検出信号を出力する車輪回転方向検出手段（２２）と、前記車輪回転方向検出手段（２２）で検出した回転方向に関する回転方向情報および固有の識別情報とを含めたフレームを作成すると共に送信する第１制御部（２３）とを有する送信機（２ａ〜２ｄ）と、
   前記車体（６）側に設けられ、受信アンテナ（３１）を介して前記送信機（２ａ〜２ｄ）から送信されたフレームを受信する受信回路（３２）と、受信した前記フレームから得られるデータおよび前記フレームの受信の可否に基づいて、前記フレームを送信してきた前記送信機（２ａ〜２ｄ）が前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）のいずれに取り付けられたものであるかを特定し、前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）と前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに設けられた前記送信機（２ａ〜２ｄ）の識別情報とを対応づけて記憶する車輪位置検出を行う第２制御部（３３）とを有する受信機（３）とを備え、
   前記受信機（３）のうちの少なくとも前記受信アンテナ（３１）は、前記車両（１）の両前輪（５ａ、５ｂ）と両後輪（５ｃ、５ｄ）のいずれか一方からの距離が他方からの距離よりも近づけて配置されており、
   前記受信回路（３２）は、第１感度と該第１感度よりも低い第２感度とに前記受信機（３）の受信感度の切り替えを行う感度切替手段（３２ｂ、３２ｃ）を有し、前記第１感度の際には前記両前輪（５ａ、５ｂ）と前記両後輪（５ｃ、５ｄ）に取り付けられた前記送信機（２ａ〜２ｄ）から送信される前記フレームをすべて受信し、前記第２感度の際には前記両前輪（５ａ、５ｂ）と前記両後輪（５ｃ、５ｄ）のうち前記受信アンテナ（３１）から近い方の２つの車輪（５ｃ、５ｄ）に取り付けられた前記送信機（２ｃ、２ｄ）から送信された前記フレームのみを受信し、
   前記第２制御部（３３）は、前記車輪位置検出を行う際に、前記感度切替手段（３２ｂ、３２ｃ）にて前記受信感度の切り替えを行うことで、前記第１感度にて前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）に取り付けられた前記送信機（２ａ〜２ｄ）から送信される前記フレームをすべて受信する第１モードと、前記第２感度にて前記２つの車輪（５ｃ、５ｄ）に取り付けられた前記送信機（２ｃ、２ｄ）から送信される前記フレームのみを受信する第２モードとを実行し、前記第１モードにおいて受信した４輪分の前記フレームに含まれる前記回転方向情報より、該フレームが右側車輪（５ａ、５ｃ）と左側車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれに取り付けられた前記送信機（２ａ、２ｃ）から送信されたものであるかを特定すると共に、前記第２モードにおいて受信した２輪分の前記フレームが前記両前輪（５ａ、５ｂ）と前記両後輪（５ｃ、５ｄ）のうち前記受信アンテナ（３１）から近い方の２つの車輪（５ｃ、５ｄ）から送信されたものであることを特定することで、前記送信機（２ａ〜２ｄ）がそれぞれ前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）のいずれに取り付けられたものであるかを特定することを特徴とする車輪位置検出装置。
2. 前記車輪回転方向検出手段（２２）は、前記送信機（２ａ〜２ｄ）が取り付けられた車輪（５ａ〜５ｄ）の回転時に当該車輪（５ａ〜５ｄ）の周方向に垂直な両方向の加速度を検出する加速度センサ（２２ａ）と周方向に平行な両方向の加速度を検出する加速度センサ（２２ｂ）とを有する２軸加速度センサであ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. 前記送信機（２ａ〜２ｄ）は、前記２軸加速度センサに含まれる加速度センサ（２２ａ、２２ｂ）にて検出される加速度から車速を演算し、該車速が所定車速に達すると前記フレームの送信を行う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. 請求項１ないし３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（２ａ〜２ｄ）は、前記４つの車輪（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（２３）によって前記センシング部（２１）の検出信号を信号処理したタイヤ空気圧に関する情報をフレームに格納し、当該フレームを前記受信機（３）に送信し、
   前記受信機（３）は、前記第２制御部（３３）にて、該タイヤ空気圧に関する情報より、前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに備えられた前記タイヤの空気圧を検出す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。
5. 前記送信機（２ａ〜２ｄ）は、一定周期で前記タイヤ空気圧に関する情報と共に、前記回転方向情報を格納したフレームを送信しており、
   前記受信機（３）は、前記タイヤ空気圧を検出する際には、前記第１モードとなり、前記車輪位置検出を行う際に、前記第１モードと前記第２モードとの切り替えを行うことを特徴とする請求項４に記載のタイヤ空気圧検出装置。

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