JP2013023180A - 車輪位置判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪の位置を簡便な手法で適切に判定することのできる車輪位置判定装置を提供すること。
【解決手段】タイヤセンサユニット３は、当該ユニット３が車輪２の周方向における第１の角度位置に配置されたとき、位置情報を含む第１のデータ信号を無線送信する一方、タイヤセンサユニット３が第２の角度位置に配置されたとき、位置情報を含む第２のデータ信号を無線送信する。受信機ユニット４は、第１及び第２のデータ信号を受信アンテナ３２を通じて受信し、受信されたデータ信号に含まれる位置情報に基づき当該データ信号が第１のデータ信号であるのか第２のデータ信号であるのかを判定するとともに、同一のタイヤセンサユニット３から送信された第１及び第２のデータ信号の受信レベルの相違に基づき、発信元のタイヤセンサユニットが設けられた車輪２の位置を判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に設けられた複数の車輪の位置を判定するための車輪位置判定装置に関し、特にタイヤ状態監視装置に用いるのに好適な車輪位置判定装置に関する。

例えば特許文献１には、車両に設けられた複数のタイヤの状態を運転者が車室内で確認できるようにするための装置として、無線方式のタイヤ状態監視装置が提案されている、同特許文献１に記載されたタイヤ状態監視装置は、車両の車輪にそれぞれ装着される複数のタイヤセンサユニットと、車両の車体に搭載される受信機ユニットとを備えている。各タイヤセンサユニットは、対応するタイヤの状態、即ちタイヤ内の圧力や温度を検出し、検出されたタイヤの状態を示すデータを含むデータ信号を無線送信する。一方、受信機ユニットは、各タイヤセンサユニットからのデータ信号を受信アンテナを通じて受信して、タイヤ状態に関する情報を、車室内に設けられた表示器に必要に応じて表示させる。

上記のようなタイヤ状態監視装置では、受信されたデータ信号が複数の車輪のうちのどの車輪に設けられたタイヤセンサユニットから発信されたものであるのかを、言い換えれば、受信されたデータ信号に関連する車輪の位置を、受信機ユニットにおいて把握できるようにするのが望ましい。そこで上記特許文献１では、各タイヤセンサユニットは、加速度センサの検出信号に基づいて車輪の周方向における自身の角度位置を判定するとともに、予め定められた特定の角度位置に位置したときにデータ信号の送信を行うようになっている。一方、受信機ユニットには、前記特定の角度位置に位置するそれぞれのタイヤセンサユニットから送信されたデータ信号の受信レベルに関する情報として、受信レベル（受信電波強度）の大きさの順序に関する情報が予め登録されている。例えば、前記特定の角度位置に位置するそれぞれのタイヤセンサユニットから送信されたデータ信号の受信レベルが、後側左車輪、前側右車輪、前側左車輪、後側右車輪の順で小さくなるという情報が、受信機ユニットに予め登録されている。従って、受信機ユニットはそれぞれの車輪に設けられたタイヤセンサユニットから送信されたデータ信号の受信レベルを比較することに基づき、各データ信号の発信元のタイヤセンサユニットが複数の車輪のうちのどの車輪に設けられたものであるのかを把握することができる。

特開２００６−３１２３４２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された技術では、データ信号の受信レベルに関する情報を、予め試験等を通じて受信機ユニットに登録するという煩雑な作業が必要である。

なお特許文献１には、同一車種については受信機ユニットに同一の情報を登録すればよい旨の記載もあり、この場合には、試験は車種毎に行えばよいことになる。しかし、タイヤセンサユニットの電波出力強度には、ある程度の個体差が存在する。そのため、同一車種について受信機ユニットに同一の情報を登録した場合には、電波出力強度の個体差に起因して、車輪位置を正確に判定できない可能性がある。よって、車輪位置の正確な判定のためには、車両出荷時等に車両毎に試験を行って情報の登録を行う必要がある。しかしながら、そのようにしたとしても、その後、車両に対する車輪の取付位置が変更されたり、タイヤセンサユニット自体が交換されたりした場合には、受信機ユニットに対して情報を再登録しない限り、車輪位置を正確に判定できない可能性が生じる。

なお上記課題は、タイヤ状態監視装置だけでなく、車輪の位置判定を行うその他の装置についても同様に生じるものである。
本発明の目的は、車輪の位置を簡便な手法で適切に判定することのできる車輪位置判定装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、車両に設けられた複数の車輪の位置を判定するための車輪位置判定装置であって、前記車輪にそれぞれ設けられる複数の車輪側ユニットと、前記車両の車体に設置される受信機ユニットとを備える車輪位置判定装置を提供する。前記各車輪側ユニットは、当該車輪側ユニットが前記車輪の周方向における特定の第１の角度位置に配置されたとき、第１の角度位置を示す位置情報を含む第１のデータ信号を無線送信する一方、前記車輪側ユニットが前記第１の角度位置とは異なる特定の第２の角度位置に配置されたとき、第２の角度位置を示す位置情報を含む第２のデータ信号を無線送信する送信部を有する。前記受信機ユニットは、前記各車輪側ユニットから送信される前記第１及び第２のデータ信号を受信アンテナを通じて受信する受信部と、受信されたデータ信号に含まれる位置情報に基づき当該データ信号が第１のデータ信号であるのか第２のデータ信号であるのかを判定するとともに、同一の車輪側ユニットから送信された第１及び第２のデータ信号の受信レベルの相違に基づき、発信元の車輪側ユニットが設けられた車輪の位置を判定する車輪位置判定部と、を有する。

本発明によれば、車体に対する受信アンテナの配置並びに第１及び第２の角度位置を適正に設定しておけば、受信機ユニットは、受信されたデータ信号に含まれる位置情報に基づき当該データ信号が第１のデータ信号であるのか第２のデータ信号であるのかを判定するとともに、同一の車輪側ユニットから送信された第１及び第２のデータ信号の受信レベルの相違に基づき、発信元の車輪側ユニットが設けられた車輪の位置を判定することができる。

例えば、第１のデータ信号の受信レベルが第２のデータ信号の受信レベルよりも小さくなる車輪側ユニットと、第１のデータ信号の受信レベルが第２のデータ信号の受信レベルよりも大きくなる車輪側ユニットとが存在するように、車体に対する受信アンテナの配置並びに第１及び第２の角度位置を設定しておけばよい。より具体的な例を挙げて説明すると、例えば、前側の車輪に設けられた車輪側ユニットと後側の車輪に設けられた車輪側ユニットとでは、受信機ユニットで受信される第１及び第２のデータ信号の受信レベルの大小関係が互いに逆になるように、車体に対する受信アンテナの配置並びに第１及び第２の角度位置を設定しておけばよい。このようにすれば、同一の車輪側ユニットから送信された第１及び第２のデータ信号の受信レベルの相違に基づき、発信元の車輪側ユニットが設けられた車輪が前側の車輪であるのか後側の車輪であるのかを判定することができる。

よって、本発明では、データ信号の受信レベルに関する情報を予め試験等を通じて受信機ユニットに登録しておくといった必要はなく、車輪の位置を簡便な手法で判定することができる。しかも、同一の車輪側ユニットから送信された第１及び第２のデータ信号の受信レベルを比較しており、異なる車輪側ユニットから送信されたデータ信号同士の受信レベルを比較する必要はない。そのため、電波出力強度に関するタイヤセンサユニットの個体差は、車輪の位置判定の精度に影響しない。

なお、データ信号の受信レベルは基本的に、車輪側ユニットから受信アンテナまでの距離に相関する。そのため、第１の角度位置から受信アンテナまでの距離の方が第２の角度位置から受信アンテナまでの距離よりも大きくなる車輪側ユニットと、第１の角度位置から受信アンテナまでの距離の方が第２の角度位置から受信アンテナまでの距離よりも小さくなる車輪側ユニットとが存在するように、車体に対する受信アンテナの配置並びに第１及び第２の角度位置を設定すればよい。

本発明の一態様において、前記各車輪側ユニットは、前記車輪の回転に伴う自身の姿勢変化に応じた検出信号を発生する姿勢センサと、前記姿勢センサの検出信号に基づき、前記車輪の周方向における車輪側ユニットの角度位置を判定する角度位置判定部と、を有する。

本発明の一態様において、各車輪側ユニットは、前記車輪におけるタイヤの状態を検出するとともに検出したタイヤの状態を示すデータを含むデータ信号を無線送信するタイヤセンサユニットである。すなわち、本発明の車輪位置判定装置はタイヤ状態監視装置に用いるのに好適である。

本発明の第１実施形態に係るタイヤ状態監視装置が搭載された車両を示す概略構成図。 図１のタイヤセンサユニットの回路構成を示すブロック図。 （ａ）〜（ｄ）は、タイヤセンサユニットの角度位置のそれぞれにおいて加速度センサが検出する加速度成分を説明するための車輪の概略図。 加速度センサの検出信号の変化態様を例示するグラフ。 （ａ），（ｂ）は、第１実施形態における車輪位置判定手順を説明するための車両の概略図。 第１実施形態における車輪位置判定手順を説明するための表。 （ａ），（ｂ）は、本発明の第２実施形態において、タイヤセンサユニットの角度位置のそれぞれにおいて加速度センサが検出する加速度成分を説明するための車輪の概略図。 （ａ），（ｂ）は、第２実施形態における車輪位置判定手順を説明するための車両の概略図。 第２実施形態における車輪位置判定手順を説明するための表。 第１実施形態の変形例における車輪位置判定手順を説明するための車両の概略図。 （ａ），（ｂ）は、第２実施形態の変形例における車輪位置判定手順を説明するための車両の概略図。 第２実施形態の上記変形例における車輪位置判定手順を説明するための表。

以下に、本発明の車輪位置判定装置をタイヤ状態監視装置に具体化した第１実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、タイヤ状態監視装置を搭載した車両１が示されている。タイヤ状態監視装置は、車両１の４つの車輪２にそれぞれ取り付けられる４つのタイヤセンサユニット３と、車両１の車体に設置される受信機ユニット４とを備えている。前記各車輪２は、ホイール部５と同ホイール部５に装着されるタイヤ６とを含む。

車輪側ユニットとしての前記各タイヤセンサユニット３は、タイヤ６の内部空間に配置されるように、そのタイヤ６が装着されたホイール部５に対して取り付けられている。各タイヤセンサユニット３は、対応するタイヤ６の状態（タイヤ内圧力、タイヤ内温度）を検出して、検出されたタイヤ状態を示すデータを含む信号、即ちタイヤ状態データ信号（以下、データ信号と称する）を無線送信する。

図２に示すように、前記各タイヤセンサユニット３は、圧力センサ１１、温度センサ１２、姿勢センサとしての加速度センサ１３、角度位置判定部としてのセンサユニットコントローラ１４、及び、送信部としてのＲＦ送信回路１６を備えている。圧力センサ１１及び温度センサ１２は、タイヤ６の状態を検出するタイヤ状態検出部を構成する。

前記圧力センサ１１は、対応するタイヤ６内の圧力（内部空気圧）を検出して、その検出によって得られたタイヤ内圧力データをセンサユニットコントローラ１４に出力する。温度センサ１２は、対応するタイヤ６内の温度（内部空気温度）を検出して、その検出によって得られたタイヤ内温度データをセンサユニットコントローラ１４に出力する。センサユニットコントローラ１４は、ＣＰＵ及び記憶部１４ａ（ＲＡＭやＲＯＭ等）を含むマイクロコンピュータ等よりなり、記憶部１４ａには各タイヤセンサユニット３に固有の識別情報であるＩＤコードが登録されている。このＩＤコードは、各タイヤセンサユニット３を受信機ユニット４において識別するために使用される情報であり、センサユニットコントローラ１４からの送信信号に含められる。センサユニットコントローラ１４は、タイヤ内圧力データ、タイヤ内温度データ及びＩＤコードを含むデータを、ＲＦ送信回路１６に出力する。ＲＦ送信回路１６は、センサユニットコントローラ１４からのデータを変調して変調信号を生成し、変調信号を送信アンテナ１９から無線送信する。

図１に示すように、前記受信機ユニット４は、車体の所定箇所に設置され、例えば車両１のバッテリ（図示せず）からの電力によって動作する。受信機ユニット４は、車体の任意の箇所に配置された受信アンテナ３２を備えており、各タイヤセンサユニット３から受信アンテナ３２を通じて前記データ信号を受信して、その受信した信号を処理する。本実施形態において、受信アンテナ３２は、車両１の前後方向において、前側の車輪２と後側の車輪２との間のほぼ中間位置に配置されている。

受信機ユニット４は、車輪位置判定部としての受信機ユニットコントローラ３３、ＲＦ受信回路３５、警報器３７、及び表示器３８を備えている。受信機ユニットコントローラ３３はＣＰＵ及び記憶部（ＲＯＭやＲＡＭ等）を含むマイクロコンピュータ等よりなり、受信機ユニット４の動作を統括的に制御する。受信部としてのＲＦ受信回路３５は、各タイヤセンサユニット３から受信アンテナ３２を通じて受信された変調信号を復調して、受信機ユニットコントローラ３３に送る。受信機ユニットコントローラ３３は、ＲＦ受信回路３５からのデータ信号に基づき、発信元のタイヤセンサユニット３に対応するタイヤ６の内部空気圧及び内部温度を把握する。

受信機ユニットコントローラ３３はまた、前記内部空気圧及び内部温度に関する情報等を前記表示器３８に表示させる。表示器３８は、車室内等、車両１の搭乗者の視認範囲に配置される。受信機ユニットコントローラ３３はさらに、内部空気圧や内部温度の異常を前記警報器（報知器）３７にて報知させる。警報器３７としては、例えば、異常を音によって報知する装置や、異常を光によって報知する装置が適用される。なお、このような異常を報知器としての表示器３８によって報知させるようにしてもよい。この場合、異常の具体的内容を表示器３８上に文字で表示することが好ましい。

前記タイヤセンサユニット３に備えられた加速度センサ１３は、例えば、ピエゾ抵抗型や静電容量型の加速度センサとして周知のものであり、加速度に応じた検出信号を発生して出力する。なお本実施形態では、加速度センサ１３として１軸の加速度センサ、すなわち一つの検出軸に沿った方向の加速度成分を検出可能な加速度センサが用いられる。図３（ａ）〜図３（ｄ）に示すように、加速度センサ１３は、加速度の検出方向（すなわち、検出軸）１０が車輪２の径方向と一致するように、同車輪２に対して配置される。言い換えれば、加速度センサ１３は、車輪２の径方向の加速度成分を検出するが、車輪２の周方向の加速度成分は検出しないように、同車輪２に対して配置される。

図３（ａ）〜図３（ｄ）は、タイヤセンサユニット３が車輪２の周方向における４つの角度位置にそれぞれ位置する状態を示している。図３（ａ）及び図３（ｃ）は、タイヤセンサユニット３が図３（ｄ）の最上位置と図３（ｂ）の最下位置との間の中間位置に位置している状態を示している。車両１の前進時における車輪２の回転に伴い、タイヤセンサユニット３の角度位置は、図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）、図３（ｄ）の順に変化する。なお、本実施形態において、図３（ｄ）の最上位置を０度の角度位置とし、そこから図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）の順で９０度、１８０度、２７０度の角度位置とする。

車輪２の回転時において、タイヤセンサユニット３が図３（ａ）に示す中間位置（９０度の角度位置）に位置するときには、加速度センサ１３の検出軸１０は重力加速度ＡＧの方向と直交し且つ遠心加速度ＡＣの方向と平行になる。そのため、加速度センサ１３は遠心加速度ＡＣのみを反映する検出信号を出力する。なお、本実施形態において、図３（ａ）に示す中間位置は第１の角度位置に相当する。

その後、タイヤセンサユニット３が図３（ｂ）に示す最下位置（１８０度の角度位置）に移動すると、加速度センサ１３の検出軸１０は重力加速度ＡＧの方向及び遠心加速度ＡＣの方向の双方と平行になる。この場合、加速度センサ１３は１Ｇの重力加速度ＡＧに遠心加速度ＡＣを加えた加速度値を示す検出信号を出力する。

その後、タイヤセンサユニット３が図３（ｃ）に示す中間位置（２７０度の角度位置）に移動すると、図３（ａ）の場合と同様、加速度センサ１３の検出軸１０は重力加速度ＡＧの方向と直交し且つ遠心加速度ＡＣの方向と平行になる。そのため、加速度センサ１３は遠心加速度ＡＣのみを反映する検出信号を出力する。なお、本実施形態において、図３（ｃ）に示す中間位置は第２の角度位置に相当する。

その後、タイヤセンサユニット３が図３（ｄ）に示す最上位置（０度の角度位置）に移動すると、加速度センサ１３の検出軸１０は重力加速度ＡＧの方向及び遠心加速度ＡＣの方向の双方と平行になる。この場合、加速度センサ１３は−１Ｇの重力加速度ＡＧに遠心加速度ＡＣを加えた加速度値（言い換えれば、遠心加速度ＡＣから１Ｇの重力加速度ＡＧを差し引いた加速度値）を示す検出信号を出力する。

以上のように、車輪２の回転時、加速度センサ１３の検出軸の方向は、遠心加速度の方向に対して平行な状態を維持しつつ、重力加速度の方向に対して変化する。そのため、加速度センサ１３の検出信号には、車輪２の回転速度に応じた大きさの遠心加速度成分と、車輪２が１回転する期間を１周期として周期的に変化する重力加速度成分との両方が含まれるようになる。図４は、車輪２の回転時における加速度センサ１３の検出信号の変化態様を示すグラフである。なお、“α”は遠心加速度成分を示している。加速度センサ１３の検出信号は２Ｇの振幅で周期的に変化する。但し図４は、車輪２の回転速度が一定の状態である場合を示しており、この場合、加速度センサ１３の検出信号は正弦波状に変化する。

このように周期的に変化する検出信号に基づき、センサユニットコントローラ１４は、タイヤセンサユニット３の角度位置を判定することができる。より具体的には、センサユニットコントローラ１４は、この検出信号に含まれる重力加速度成分の変化態様に基づき、タイヤセンサユニット３の角度位置を判定することができる。

そして、本実施形態では、センサユニットコントローラ１４は、タイヤセンサユニット３が図３（ａ）に示す９０度の角度位置（第１の角度位置）に位置したとき、及びタイヤセンサユニット３が図３（ｃ）に示す２７０度の角度位置（第２の角度位置）に位置したときに、ＲＦ送信回路１６にデータ信号の送信を行わせるようにしている。９０度の角度位置及び２７０度の角度位置は、車輪２の周方向において互いに１８０度離間し且つ水平線上に存在する位置である。

なお、図４に示すように、９０度の角度位置及び２７０度の角度位置にて加速度センサ１３が検出する加速度値は共に同じである。しかし、９０度の角度位置では加速度値が下側のピーク値から上側のピーク値に変化する過程で検出が行われるのに対し、２７０度の角度位置では加速度値が上側のピーク値から下側のピーク値に変化する過程で検出が行われる。そのため、センサユニットコントローラ１４は、加速度センサ１３が検出する加速度値の変化の方向に基づき、９０度の角度位置と２７０度の角度位置とを判別することができる。

また、９０度の角度位置にて送信されるデータ信号には、９０度の角度位置を示す位置情報が含まれており、２７０度の角度位置にて送信されるデータ信号には、２７０度の角度位置を示す位置情報が含まれている。また前述した通り、データ信号には各タイヤセンサユニット３に固有のＩＤコードも含まれている。従って、データ信号を受信した受信機ユニット４は、受信したデータ信号の発信元のタイヤセンサユニット３を識別できるとともに、そのデータ信号が９０度の角度位置で送信されたものなのか、２７０度の角度位置で送信されたものなのかを判別することができる。以後、９０度の角度位置で送信されるデータ信号を第１のデータ信号と称し、２７０度の角度位置で送信されるデータ信号を第２のデータ信号と称する。

また、センサユニットコントローラ１４は、前記加速度センサ１３の検出信号に基づき、車両１の走行の有無を判定したり、車輪２の回転速度（言い換えれば、車速）を判定したりすることもできる。例えば、加速度センサ１３の検出信号から得られる加速度値の大きさ（或いは加速度値の変化量）が所定値を越えたか否かに基づいて、車両１の走行の有無を判定することができる。また、例えば、加速度センサ１３の検出信号の１周期の時間、或いは同検出信号から得られる加速度の大きさに基づき、車輪２の回転速度（車速）を判定することができる。

一方、受信機ユニットコントローラ３３は、前記タイヤセンサユニット３の何れかからデータ信号を受信すると、同データ信号に含まれる位置情報に基づき、当該データ信号が第１の角度位置にて送信された第１のデータ信号であるのか、第２の角度位置にて送信された第２のデータ信号であるのかを判定する。そして、受信機ユニットコントローラ３３は、同一のＩＤコードを含む第１のデータ信号及び第２のデータ信号を受信すると、同第１及び第２のデータ信号の受信レベル（受信電波強度）の相違に基づき、発信元のタイヤセンサユニット３が設けられた車輪２の位置を判定する。

具体的には、例えば図５（ａ）には、各車輪２に設けられたタイヤセンサユニット３が９０度の角度位置（第１の角度位置）に配置されている状態を示し、この角度位置において、各タイヤセンサユニット３は第１のデータ信号の送信を行う。一方、図５（ｂ）には、各車輪２に設けられたタイヤセンサユニット３が２７０度の角度位置（第２の角度位置）に配置されている状態を示し、この角度位置において、各タイヤセンサユニット３は第２のデータ信号の送信を行う。なお以後、適宜に、前側左車輪２を符号“ＦＬ”で示し、前側右車輪２を符号“ＦＲ”で示し、後側左車輪２を符号“ＲＬ”で示し、後側右車輪２を符号“ＲＲ”で示す。

ここで、前側左車輪ＦＬ及び前側右車輪ＦＲでは、タイヤセンサユニット３は、９０度の角度位置に配置されているときの方が、２７０度の角度位置に配置されているときよりも、受信アンテナ３２に対してより遠い位置にある。そのため、前側の左右の車輪ＦＬ，ＦＲのタイヤセンサユニット３から送信されるデータ信号の、受信アンテナ３２での受信レベル（受信電波強度）は、９０度の角度位置にて送信される第１のデータ信号の受信レベルの方が、２７０度の角度位置にて送信される第２のデータ信号の受信レベルよりも小さくなる。

これに対し、後側左車輪ＲＬ及び後側右車輪ＲＲでは、タイヤセンサユニット３は、９０度の角度位置に配置されているときの方が、２７０度の角度位置に配置されているときよりも、受信アンテナ３２に対してより近い位置にある。そのため、後側の左右の車輪ＲＬ，ＲＲのタイヤセンサユニット３から送信されるデータ信号の、受信アンテナ３２での受信レベル（受信電波強度）は、９０度の角度位置にて送信される第１のデータ信号の受信レベルの方が、２７０度の角度位置にて送信される第２のデータ信号の受信レベルよりも大きくなる。

図６は、上記の内容を纏めた表であって、タイヤセンサユニット３がデータ信号を送信する２つの角度位置と受信アンテナ３２での受信レベルとの関係を、車輪２毎に示している。同図に示すように、前側の左右の車輪ＦＬ，ＦＲでは、９０度の角度位置にて送信される第１のデータ信号の受信レベルの方が、２７０度の角度位置にて送信される第２のデータ信号の受信レベルよりも小さくなり、後側の左右の車輪ＲＬ，ＲＲではその逆となる。

従って、受信機ユニットコントローラ３３は、同一のＩＤコードを含む第１及び第２のデータ信号を受信したとき、第１のデータ信号の受信レベルの方が第２のデータ信号の受信レベルよりも小さい場合には、当該ＩＤコードを有するタイヤセンサユニット３が設けられた車輪２が前側の左右の車輪ＦＬ，ＦＲの何れかであると判定する。一方、受信機ユニットコントローラ３３は、同一のＩＤコードを含む第１及び第２のデータ信号を受信したとき、第１のデータ信号の受信レベルの方が第２のデータ信号の受信レベルよりも大きい場合には、当該ＩＤコードを有するタイヤセンサユニット３が設けられた車輪２が後側の左右の車輪ＲＬ，ＲＲの何れかであると判定する。

なお、受信機ユニットコントローラ３３は、上述した車輪位置判定を車両１の前進時にのみ行い、車両１の後進時には行わない。車両１の前進、後進は、例えば車体に設けられたシフトレバーのシフト位置を検出するセンサの検出信号に基づき判定可能である。

以上詳述した本実施形態は、下記の利点を有する。
（１）本実施形態では、データ信号の受信レベルに関する情報を予め試験等を通じて受信機ユニット４に登録しておくといった必要はなく、車輪２の位置を簡便な手法で判定することができる。しかも、車輪２の位置判定に際して、同一のタイヤセンサユニット３から送信された第１及び第２のデータ信号の受信レベルを比較しており、異なるタイヤセンサユニット３から送信されたデータ信号同士の受信レベルを比較する必要はない。そのため、電波出力強度に関するタイヤセンサユニット３の個体差は車輪２の位置判定の精度に影響せず、よってタイヤセンサユニット３の個体差に起因する位置判定の精度の低下が抑制される。

（２）本実施形態では、各タイヤセンサユニット３が送信を行う２つの角度位置が、９０度の角度位置及び２７０度の角度位置である、言い換えれば、車輪２の周方向において互いに１８０度離間し且つ水平線上に位置する。また、受信アンテナ３２は、車両１の前後方向において、前側の車輪２と後側の車輪２との間に配置される。このようにすると、各タイヤセンサユニット３は、受信アンテナ３２との間に障害物となるホイール部５が存在する位置とホイール部５が存在しない位置とにおいてデータ信号の送信を行うことになる。また、第１の角度位置から受信アンテナ３２までの距離と、第２の角度位置から受信アンテナ３２までの距離との差を極力大きくすることができる。その結果、各タイヤセンサユニット３から送信される第１及び第２のデータ信号の受信レベルの差を極力大きくすることができ、車輪２の位置判定を一層適切に行うことが可能となる。

次に、本発明の第２実施形態について、上記第１実施形態との相違点を中心に説明する。
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、本実施形態では、加速度センサ１３は、加速度の検出方向（すなわち、検出軸）が車輪２の周方向と一致するように、同車輪２に対して配置される。言い換えれば、加速度センサ１３は、車輪２の周方向の加速度成分を検出するが、車輪２の径方向の加速度成分（つまり、遠心加速度成分）は検出しないように、同車輪２に対して配置される。

ここで本実施形態において、前後の左車輪ＦＬ，ＲＬでは、図７（ａ）に示すように、加速度センサ１３は、０度の角度位置において０Ｇの重力加速度の値を示す検出信号を出力し、９０度の角度位置において−１Ｇの重力加速度の値を示す検出信号を出力し、１８０度の角度位置において０Ｇの重力加速度の値を示す検出信号を出力し、２７０度の角度位置において＋１Ｇの重力加速度の値を示す検出信号を出力する。

これに対し、前後の右車輪ＦＲ，ＲＲでは、図７（ｂ）に示すように、車両１の前進時における車輪２の回転方向に関して、加速度センサ１３の向きが、前後の左車輪ＦＬ，ＲＬに設けられる加速度センサ１３の向きと逆になる。そのため、前後の右車輪ＦＲ，ＲＲでは、加速度センサ１３は、０度の角度位置において０Ｇの重力加速度の値を示す検出信号を出力し、９０度の角度位置において＋１Ｇの重力加速度の値を示す検出信号を出力し、１８０度の角度位置において０Ｇの重力加速度の値を示す検出信号を出力し、２７０度の角度位置において−１Ｇの重力加速度の値を示す検出信号を出力する。

センサユニットコントローラ１４は、加速度センサ１３の検出信号に基づきタイヤセンサユニット３の角度位置を判定している。そこで、本実施形態では、前後の左車輪ＦＬ，ＲＬについては、−１Ｇの重力加速度値が得られる９０度の角度位置を第１の角度位置とし、＋１Ｇの重力加速度値が得られる２７０度の角度位置を第２の角度位置としている。これに対し、前後の右車輪ＦＲ，ＲＲについては、−１Ｇの重力加速度値が得られる２７０度の角度位置を第１の角度位置とし、＋１Ｇの重力加速度値が得られる９０度の角度位置を第２の角度位置としている。

さて、図８（ａ）には、各車輪２に設けられたタイヤセンサユニット３が第１の角度位置に配置されている状態を示し、この角度位置において、各タイヤセンサユニット３は第１のデータ信号の送信を行う。一方、図８（ｂ）には、各車輪２に設けられたタイヤセンサユニット３が第２の角度位置に配置されている状態を示し、この角度位置において、各タイヤセンサユニット３は第２のデータ信号の送信を行う。

ここで、前側左車輪ＦＬ及び後側右車輪ＲＲでは、タイヤセンサユニット３は、第１の角度位置に配置されているときの方が、第２の角度位置に配置されているときよりも、受信アンテナ３２に対してより遠い位置にある。そのため、前側左車輪ＦＬ及び後側右車輪ＲＲの各タイヤセンサユニット３から送信されるデータ信号の、受信アンテナ３２での受信レベル（受信電波強度）は、第１の角度位置にて送信される第１のデータ信号の受信レベルの方が、第２の角度位置にて送信される第２のデータ信号の受信レベルよりも小さくなる（図９参照）。

これに対し、後側左車輪ＲＬ及び前側右車輪ＦＲでは、タイヤセンサユニット３は、第１の角度位置に配置されているときの方が、第２の角度位置に配置されているときよりも、受信アンテナ３２に対してより近い位置にある。そのため、後側左車輪ＲＬ及び前側右車輪ＦＲの各タイヤセンサユニット３から送信されるデータ信号の、受信アンテナ３２での受信レベル（受信電波強度）は、第１の角度位置にて送信される第１のデータ信号の受信レベルの方が、第２の角度位置にて送信される第２のデータ信号の受信レベルよりも大きくなる（図９参照）。

従って、受信機ユニットコントローラ３３は、同一のＩＤコードを含む第１及び第２のデータ信号を受信したとき、第１のデータ信号の受信レベルの方が第２のデータ信号の受信レベルよりも小さい場合には、当該ＩＤコードを有するタイヤセンサユニット３が設けられた車輪２が前側左車輪ＦＬ及び後側右車輪ＲＲの何れかであると判定する。一方、受信機ユニットコントローラ３３は、同一のＩＤコードを含む第１及び第２のデータ信号を受信したとき、第１のデータ信号の受信レベルの方が第２のデータ信号の受信レベルよりも大きい場合には、当該ＩＤコードを有するタイヤセンサユニット３が設けられた車輪２が後側左車輪ＲＬ及び前側右車輪ＦＲの何れかであると判定する。

以上のように、本実施形態でも、上記第１実施形態と同様に、車輪２の位置を簡便な手法で適切に判定することができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更することも可能である。

・上記第１実施形態において、図１０に示すように、受信アンテナ３２を、車両１の前後方向において、前側の車輪２と後側の車輪２との間に配置するとともに、車両１の幅方向において、左右の車輪２のうちの一方寄りに配置してもよい。なお、図１０の例では、受信アンテナ３２は、右側の車輪２寄りに配置されている。

この場合、前側左車輪ＦＬのタイヤセンサユニット３は、前側右車輪ＦＲのタイヤセンサユニット３よりも、受信アンテナ３２に対してより遠い位置にある。そのため、受信アンテナ３２での受信レベル（受信電波強度）は、前側左車輪ＦＬのタイヤセンサユニット３から送信されるデータ信号の受信レベルの方が、前側右車輪ＦＲのタイヤセンサユニット３から送信されるデータ信号の受信レベルよりも小さくなる。従って、受信機ユニットコントローラ３３は、前側の左右の車輪ＦＬ，ＦＲのタイヤセンサユニット３からそれぞれ送信された第１データ信号同士或いは第２データ信号同士の受信レベルを比較することにより、発信元のタイヤセンサユニット３が設けられた車輪２が前側左車輪ＦＬであるのか，前側右車輪ＦＲであるのかを判定することができる。

また、後側左車輪ＲＬのタイヤセンサユニット３は、後側右車輪ＲＲのタイヤセンサユニット３よりも、受信アンテナ３２に対してより遠い位置にある。そのため、受信アンテナ３２での受信レベル（受信電波強度）は、後側左車輪ＲＬのタイヤセンサユニット３から送信されるデータ信号の受信レベルの方が、後側右車輪ＲＲのタイヤセンサユニット３から送信されるデータ信号の受信レベルよりも小さくなる。従って、受信機ユニットコントローラ３３は、後側の左右の車輪ＲＬ，ＲＲのタイヤセンサユニット３からそれぞれ送信された第１データ信号同士或いは第２データ信号同士の受信レベルを比較することにより、発信元のタイヤセンサユニット３が設けられた車輪２が後側左車輪ＲＬであるのか，後側右車輪ＲＲであるのかを判定することができる。

以上のように、図１０のように構成すれば、上記第１実施形態の図５及び図６を参照して説明した車輪位置判定手順と組み合わせることによって、発信元のタイヤセンサユニット３が設けられた車輪２を１つに特定することができる。

・上記第２実施形態において、受信アンテナ３２を前側の車輪２よりも前方、若しくは後側の車輪２よりも後方に配置してもよい。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）の例では、受信アンテナ３２は後側の車輪２よりも後方に配置されている。この場合、受信機ユニットコントローラ３３は、同一のＩＤコードを含む第１及び第２のデータ信号を受信したとき、第１のデータ信号の受信レベルの方が第２のデータ信号の受信レベルよりも小さい場合には、当該ＩＤコードを有するタイヤセンサユニット３が設けられた車輪２が前側左車輪ＦＬ及び後側左車輪ＲＬの何れかであると判定する（図１２参照）。一方、受信機ユニットコントローラ３３は、同一のＩＤコードを含む第１及び第２のデータ信号を受信したとき、第１のデータ信号の受信レベルの方が第２のデータ信号の受信レベルよりも大きい場合には、当該ＩＤコードを有するタイヤセンサユニット３が設けられた車輪２が前側右車輪ＦＲ及び後側右車輪ＲＲの何れかであると判定する（図１２参照）。なお、この判定手順の詳細については、上記第２実施形態の図８及び図９を参照して説明した判定手順を参照されたい。

ここで、前側左車輪ＦＬのタイヤセンサユニット３は、後側左車輪ＲＬのタイヤセンサユニット３よりも、受信アンテナ３２に対してより遠い位置にある。そのため、受信アンテナ３２での受信レベル（受信電波強度）は、前側左車輪ＦＬのタイヤセンサユニット３から送信されるデータ信号の受信レベルの方が、後側左車輪ＲＬのタイヤセンサユニット３から送信されるデータ信号の受信レベルよりも小さくなる。従って、受信機ユニットコントローラ３３は、前後の左車輪ＦＬ，ＲＬのタイヤセンサユニット３からそれぞれ送信された第１データ信号同士或いは第２データ信号同士の受信レベルを比較することにより、発信元のタイヤセンサユニット３が設けられた車輪２が前側左車輪ＦＬであるのか，後側左車輪ＲＬであるのかを判定することができる。

また、前側右車輪ＦＲのタイヤセンサユニット３は、後側右車輪ＲＲのタイヤセンサユニット３よりも、受信アンテナ３２に対してより遠い位置にある。そのため、受信アンテナ３２での受信レベル（受信電波強度）は、前側右車輪ＦＲのタイヤセンサユニット３から送信されるデータ信号の受信レベルの方が、後側右車輪ＲＲのタイヤセンサユニット３から送信されるデータ信号の受信レベルよりも小さくなる。従って、受信機ユニットコントローラ３３は、前後の右車輪ＦＲ，ＲＲのタイヤセンサユニット３からそれぞれ送信された第１データ信号同士或いは第２データ信号同士の受信レベルを比較することにより、発信元のタイヤセンサユニット３が設けられた車輪２が前側右車輪ＦＲであるのか，後側右車輪ＲＲであるのかを判定することができる。

以上のように、図１１のように構成すれば、上記図１２の車輪位置判定手順と組み合わせることによって、発信元のタイヤセンサユニット３が設けられた車輪２を１つに特定することができる。

・車体に対する受信アンテナ３２の配置並びに第１及び第２の角度位置は上記した態様に限定されることなく、任意に変更可能である。要するに、各車輪側ユニット（３）から送信される第１及び第２のデータ信号の受信レベルの間に差が生じ、しかも第１のデータ信号の受信レベルが第２のデータ信号の受信レベルよりも小さくなる車輪側ユニット（３）と、第１のデータ信号の受信レベルが第２のデータ信号の受信レベルよりも大きくなる車輪側ユニット（３）とが存在するように、車体に対する受信アンテナ３２の配置並びに第１及び第２の角度位置が設定されればよい。

・上記各実施形態では、各タイヤセンサユニット３から送信される第１及び第２のデータ信号の受信レベルの差を極力大きくすべく、第１及び第２の角度位置が車輪２の周方向において互いに１８０度離間し且つ水平線上に位置するようにした。しかしながら、第１及び第２の角度位置は、各タイヤセンサユニット３から送信される第１及び第２のデータ信号の受信レベルの間に、少なくとも判別可能な程度の差が生じる位置に設定されればよい。例えば、第１及び第２の角度位置は、車輪２の周方向において互いに少なくとも９０度離間した位置に設定されればよい。より好ましくは、第１及び第２の角度位置の一方は４５度〜１３５度の範囲に設定され、他方は２２５度〜３１５度の範囲に設定されればよい。また、第１及び第２のデータ信号の受信レベルに適切な差が生じるように、各タイヤセンサユニット３の送信アンテナ１９の指向性や受信機ユニット４の受信アンテナ３２の指向性を設定するようにしてもよい。

・前述した車輪位置判定は、車両１の走行時に常時行われてもよいし、所定の走行条件（例えば、車両１がほぼ一定の低速で前方へ直進走行しているという条件）が満たされた場合にのみ行われても良い。所定の走行条件が満たされた場合のみ車輪位置判定が行われる例では、タイヤセンサユニット３のＩＤコードと同タイヤセンサユニット３が設けられた車輪２の位置を示す情報とが関連付けられた状態で、受信機ユニットコントローラ３３の記憶部に記憶される。そして、所定の走行条件が満たされていない状態では、受信機ユニットコントローラ３３は、タイヤセンサユニット３からデータ信号を受信したとき、この記憶部に記憶された情報に基づき発信元のタイヤセンサユニット３が設けられた車輪２の位置を判定する。

・車輪２の回転に伴う自身の姿勢変化に応じた検出信号を発生する姿勢センサであれば、加速度センサ１３以外のセンサを使用することが可能である。そのようなセンサとしては、例えば地磁気センサがある。

・本発明は、タイヤ状態監視装置への適用に限定されるものではなく、車輪２の位置判定を行う各種の装置に適用することができる。
以下に、上記実施形態から把握できる技術的思想について記載する。

［Ａ］ 前記受信アンテナは、前記車両の前後方向において、前側の車輪と後側の車輪との間に配置される、請求項１〜５の何れか一項に記載の車輪位置判定装置。
［Ｂ］ 前記姿勢センサは加速度センサであって、同加速度センサは加速度の検出方向が前記車輪の径方向又は周方向と一致するように同車輪に対して配置される、請求項１〜５及び上記［Ａ］の何れか一項に記載の車輪位置判定装置。

［Ｃ］ 前記姿勢センサは加速度センサであって、同加速度センサは加速度の検出方向が前記車輪の径方向と一致するように同車輪に対して配置され、前記受信アンテナは、前記車両の前後方向において、前側の車輪と後側の車輪との間に配置されるとともに、前記車両の幅方向において、左右の車輪のうちの一方寄りに配置される、請求項１〜５の何れか一項に記載の車輪位置判定装置。

［Ｄ］ 前記姿勢センサは加速度センサであって、同加速度センサは加速度の検出方向が前記車輪の周方向と一致するように同車輪に対して配置され、前記受信アンテナは前側の車輪よりも前方、若しくは後側の車輪よりも後方に配置される、請求項１〜５の何れか一項に記載の車輪位置判定装置。

［Ｅ］ 前記第１のデータ信号の受信レベルが前記第２のデータ信号の受信レベルよりも小さくなる第１の車輪側ユニットの対と、前記第１のデータ信号の受信レベルが前記第２のデータ信号の受信レベルよりも大きくなる第２の車輪側ユニットの対とが存在し、且つ前記第１の車輪側ユニットの対からの第１又は第２のデータ信号の受信レベルが互いに異なるとともに、前記第２の車輪側ユニットの対からの第１又は第２のデータ信号の受信レベルが互いに異なるように、前記車体に対する前記受信アンテナの配置並びに第１及び第２の角度位置が設定される、請求項１に記載の車輪位置判定装置。

１…車両、２…車輪、３…タイヤセンサユニット（車輪側ユニット）、４…受信機ユニット、６…タイヤ、１３…加速度センサ（姿勢センサ）、１４…センサユニットコントローラ（角度位置判定部）、１６…ＲＦ送信回路（送信部）、３２…受信アンテナ、３３…受信機ユニットコントローラ（車輪位置判定部）、３５…ＲＦ受信回路（受信部）。

Claims (6)

1. 車両に設けられた複数の車輪の位置を判定するための車輪位置判定装置であって、
   前記車輪にそれぞれ設けられる複数の車輪側ユニットと、前記車両の車体に設置される受信機ユニットとを備え、
   前記各車輪側ユニットは、当該車輪側ユニットが前記車輪の周方向における特定の第１の角度位置に配置されたとき、第１の角度位置を示す位置情報を含む第１のデータ信号を無線送信する一方、前記車輪側ユニットが前記第１の角度位置とは異なる特定の第２の角度位置に配置されたとき、第２の角度位置を示す位置情報を含む第２のデータ信号を無線送信する送信部を有しており、
   前記受信機ユニットは、
   前記各車輪側ユニットから送信される前記第１及び第２のデータ信号を受信アンテナを通じて受信する受信部と、
   受信されたデータ信号に含まれる位置情報に基づき当該データ信号が第１のデータ信号であるのか第２のデータ信号であるのかを判定するとともに、同一の車輪側ユニットから送信された第１及び第２のデータ信号の受信レベルの相違に基づき、発信元の車輪側ユニットが設けられた車輪の位置を判定する車輪位置判定部と、を有する
   ことを特徴とする車輪位置判定装置。
2. 前記各車輪側ユニットから送信される第１及び第２のデータ信号の受信レベルの間に差が生じるように、前記車体に対する前記受信アンテナの配置並びに第１及び第２の角度位置が設定される、請求項１に記載の車輪位置判定装置。
3. 前記第１のデータ信号の受信レベルが前記第２のデータ信号の受信レベルよりも小さくなる車輪側ユニットと、前記第１のデータ信号の受信レベルが前記第２のデータ信号の受信レベルよりも大きくなる車輪側ユニットとが存在するように、前記車体に対する前記受信アンテナの配置並びに第１及び第２の角度位置が設定される、請求項１又は２に記載の車輪位置判定装置。
4. 前記第１の角度位置から前記受信アンテナまでの距離の方が前記第２の角度位置から前記受信アンテナまでの距離よりも大きくなる車輪側ユニットと、前記第１の角度位置から前記受信アンテナまでの距離の方が前記第２の角度位置から前記受信アンテナまでの距離よりも小さくなる車輪側ユニットとが存在するように、前記車体に対する前記受信アンテナの配置並びに第１及び第２の角度位置が設定される、請求項１〜３の何れか一項に記載の車輪位置判定装置。
5. 前記各車輪側ユニットは、前記車輪の回転に伴う自身の姿勢変化に応じた検出信号を発生する姿勢センサと、前記姿勢センサの検出信号に基づき、前記車輪の周方向における車輪側ユニットの角度位置を判定する角度位置判定部と、を有する、請求項１〜４の何れか一項に記載の車輪位置判定装置。
6. 前記各車輪側ユニットは、前記車輪におけるタイヤの状態を検出するとともに検出したタイヤの状態を示すデータを含むデータ信号を無線送信するタイヤセンサユニットである、請求項１〜５の何れか一項に記載の車輪位置判定装置。

Images