JP2013184490A - Tire information obtaining device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タイヤ情報取得装置に関し、特に、各タイヤ内のリムに装着されてタイヤ情報の検出結果を電波によって外部に送信する複数の検知ユニットと、車両本体に設けられて各検知ユニットから送信された検出結果を受信する監視ユニットとからなるタイヤ情報取得装置に関するものである。 The present invention relates to a tire information acquisition device, and in particular, a plurality of detection units that are attached to rims in each tire and transmit the detection results of tire information to the outside by radio waves, and are provided in a vehicle body and transmitted from each detection unit. The present invention relates to a tire information acquisition device including a monitoring unit that receives the detection result.
従来、車両の安全走行を行う上で、タイヤ空気圧等のタイヤの物理的な状態の点検は欠かすことができない作業である。しかし、人手によってタイヤの点検を行う場合、手間と時間がかかるので、空気圧等のタイヤの物理的な状態を自動的に検出するタイヤ情報取得装置が開発され、一般車両にも使用され始めた。 Conventionally, inspection of a physical state of a tire such as tire air pressure is an indispensable work for safe driving of a vehicle. However, since it takes time and labor to manually inspect tires, a tire information acquisition device that automatically detects the physical state of tires such as air pressure has been developed and started to be used in general vehicles.
上記タイヤ情報取得装置は、一般的にタイヤに装着されてタイヤの物理的な状態を検出してこの検出結果をワイヤレスで送信する検知ユニットと、検知ユニットから送信されたデータを受信する監視ユニットとから構成されている。また、検知ユニットは一般的にタイヤの内部に設けられており、リムに固定されたり或いはタイヤ内に埋設されて設けられていることが多い。 The tire information acquisition device generally includes a detection unit that is mounted on a tire to detect a physical state of the tire and wirelessly transmits the detection result, and a monitoring unit that receives data transmitted from the detection unit. It is composed of The detection unit is generally provided inside the tire and is often fixed to the rim or embedded in the tire.
その一例として、特開2005-321958号公報(特許文献1)に開示されるタイヤ空気圧検出装置が知られている。この装置は、各タイヤにセンサを有する送信機と車両本体に設けられた受信機とを備え、送信機は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。また、受信機は、車両における車体側に取り付けられるもので、送信機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。 As an example, a tire pressure detecting device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-321958 (Patent Document 1) is known. This device includes a transmitter having a sensor in each tire and a receiver provided in the vehicle body. The transmitter detects the tire air pressure, and the detection signal data indicating the detection result in the transmission frame. Store and send. The receiver is attached to the vehicle body side of the vehicle, receives the transmission frame transmitted from the transmitter, and performs various processes and calculations based on the detection signal stored in the tire. Find the air pressure.
さらに、特許文献1に開示される装置では、タイヤの回転によって受信機での受信レベルが必要レベルに満たない位置が存在すると、送信機がその位置で電波を送信したとしても、受信機側でそれを受信することができなくなり、これが、タイヤ空気圧検出装置における受信機での受信率を低下させる原因となるので、これを回避するために、送信機に設けた加速度センサの検出信号に基づき、送信機の位置を検出すると共に、検出した送信機の位置が受信機におけるアンテナの受信可能範囲に含まれるときを送信タイミングとして設定し、送信部を通じて検出信号を受信機に向けて送信するようにしている。
Furthermore, in the device disclosed in
また、他の例として、特開2008−087704号公報(特許文献2)に開示されるタイヤ情報管理システムが知られている。このシステムは、建設用車両等の運行中の車両のタイヤの管理を行うため、タイヤの圧力等のタイヤ状態量を測定するセンサモジュールをタイヤの内面に取り付け、このセンサモジュールから送信された測定データ等を車体側モジュールが受信して、この信号に基づいてタイヤの異常を運転者に知らせたり、タイヤの使用状況等の管理に用いたりするシステムである。 As another example, a tire information management system disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2008-087704 (Patent Document 2) is known. In this system, in order to manage the tires of a running vehicle such as a construction vehicle, a sensor module for measuring a tire state quantity such as a tire pressure is attached to the inner surface of the tire, and the measurement data transmitted from the sensor module Etc. are received by the vehicle body side module, and based on this signal, the driver is informed of the abnormality of the tire and is used for management of the tire usage status and the like.
さらに、特許文献2に開示されるシステムでは、センサモジュールの電力消費量を節減するために、データ送信における送信電波強度を制御する送信電波強度制御手段をセンサモジュールに具え、送信電波強度制御手段は、受信モジュールから受信した送信電波強度設定値に基づいて次回のデータ送信における送信電波強度を制御するよう構成され、車両側モジュールは、各センサモジュールについて、センサモジュールから送信されたデータ信号の受信電波強度を測定する受信電波強度測定手段を具えるとともに、前回、センサモジュールから送信されたデータ信号の受信電波強度に応じて、送信電波強度設定値を作成し、この送信電波強度設定値を次回のセンサモジュールへの指令に付加するよう構成されている。
Further, in the system disclosed in
上記特許文献1に記載の装置では、受信機によって良好に受信できる範囲内に送信機が位置するときにのみ送信機からデータ送信するようにしているが、車両の走行速度によってタイヤの回転数が大きく変化するのでデータ送信間隔と送信機の回転位置を考慮してデータ送信タイミングを決定することは難しくなる。さらに、特許文献1の装置ではデータ送信電力の低減に関しては何も考慮されていない。このため、送信機に備わる電池の寿命が短くなる恐れもある。
In the apparatus described in
上記特許文献2に記載のシステムでは、センサモジュールの電力消費量を節減しようとしているが、次回のデータ送信における送信電波強度をどのように制御するかに関しての詳細な記載が無い。すなわち、車両走行中においてタイヤが回転しているときにはタイヤの回転に伴ってセンサモジュールも回転するため、センサモジュールの回転位置の違いによっても受信機における受信電波強度が変化する。このため、センナモジュールにおいて送信電波強度をどのように制御すれば、受信機における良好な受信状態を保ちながらセンサモジュールの電力消費量を節減できるのかが分からない。すなわち、特許文献2の段落0032に「Pminは、これを下回ると車体側モジュール5との通信ができなくなる送信電波強度であり」と記載されているように、タイヤの回転位置によって送信電波強度がPminであるときに受信可能な場合と不可能な場合が存在することは明らかである。
In the system described in
本発明は、タイヤが回転していて任意の回転角に検知ユニットが存在するときにも監視ユニットにおける良好な受信状態を維持しながら各検知ユニットにおける電力消費量の節減を図れるタイヤ情報取得装置を提供することにある。 The present invention provides a tire information acquisition device capable of reducing power consumption in each detection unit while maintaining a good reception state in the monitoring unit even when the tire is rotating and the detection unit exists at an arbitrary rotation angle. It is to provide.
本発明は上記の目的を達成するために、車両のタイヤに設けられるとともにタイヤの回転に伴う自己の回転角度を検出する第1センサとタイヤの所定物理量をタイヤ情報として検出する第2センサと、少なくとも前記第2センサの検出結果を電波によって送信する送信部と電池とを所定の筐体内に有し、前記電池からの供給電力によって動作する検知ユニットと、前記検知ユニットから送信された前記検出結果を受信する監視ユニットとからなるタイヤ情報取得装置において、前記監視ユニットによる受信信号レベルが前記監視ユニットが良好に受信できる受信信号レベルの範囲内において受信可能最低受信信号レベルよりも所定レベル高い受信信号レベルを基準レベルとして該基準レベルを中心とする所定の許容範囲内となるように、車両走行時のタイヤの回転に伴う前記検知ユニットの回転角度に応じて前記検知ユニットから送信される電波の電力を変化させる送信電力可変手段を備えたタイヤ情報取得装置を提案する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a first sensor that is provided in a tire of a vehicle and detects its own rotation angle as the tire rotates, and a second sensor that detects a predetermined physical quantity of the tire as tire information, A detection unit that has at least a transmission unit that transmits a detection result of the second sensor by radio waves and a battery in a predetermined housing and operates by power supplied from the battery, and the detection result transmitted from the detection unit In a tire information acquisition device comprising a monitoring unit that receives a received signal, a received signal level that is higher than a minimum receivable received signal level within a range of a received signal level by which the monitored unit can satisfactorily receive the monitored unit. The vehicle is set within a predetermined allowable range centered on the reference level with the level as the reference level. Suggest tire information obtaining apparatus having a transmission power changing means for changing the power of the radio wave transmitted from the sensing unit in accordance with the rotation angle of the detection unit with the rotation of the tire at the time line.
本発明のタイヤ情報取得装置によれば、監視ユニットによる受信信号レベルが前記監視ユニットが良好に受信できる受信信号レベルの範囲内の所定の許容範囲内となるように、送信電力可変手段によって車両走行時のタイヤの回転に伴う前記検知ユニットの回転角度に応じて前記検知ユニットから送信される電波の電力が変化される。 According to the tire information acquisition device of the present invention, the vehicle travels by the transmission power varying means so that the received signal level by the monitoring unit falls within a predetermined allowable range within the range of the received signal level that can be satisfactorily received by the monitoring unit. The electric power of the radio wave transmitted from the detection unit is changed according to the rotation angle of the detection unit accompanying the rotation of the tire at the time.
これにより、各検知ユニットから送信された信号が監視ユニットによって常に安定して受信されると共に、検知ユニットにおける送信電力が従来よりも低減される。 Thereby, the signal transmitted from each detection unit is always stably received by the monitoring unit, and the transmission power in the detection unit is reduced as compared with the conventional case.
本発明により電池消費量を大幅に低減することができるので、タイヤ情報取得装置の検知ユニットにおける最大重量部品である電池のサイズと容量を小さくでき、軽量化も実現可能となる。特に乗用車では、トラック・バス用タイヤと違ってスチールカーカスによる電波減衰の影響が少なく電波が透過しやすいため、電界強度が受信限界より遥かに高い場合が多く、この方法により電池消費の無駄を大幅に抑えることができる。 Since the battery consumption can be greatly reduced by the present invention, the size and capacity of the battery, which is the most heavy component in the detection unit of the tire information acquisition device, can be reduced, and the weight can be reduced. Especially for passenger cars, unlike the tires for trucks and buses, the electric field strength is much higher than the reception limit because there is little influence of the electric wave attenuation by the steel carcass and the electric wave can be transmitted, and this method greatly wastes battery consumption. Can be suppressed.
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施形態におけるタイヤ情報取得装置は、タイヤ空気圧や温度などのタイヤ情報を無線により送信する各タイヤに設けられた検知ユニットと車両本体に設けられた監視ユニットとからなり、タイヤの回転により変化する検知ユニットからの電波強度を常に一定に監視ユニットで受信できるように電波送信強度を補正するようにしたものである。 The tire information acquisition device according to the present embodiment includes a detection unit provided in each tire that wirelessly transmits tire information such as tire air pressure and temperature and a monitoring unit provided in the vehicle body, and changes according to the rotation of the tire. The radio wave transmission intensity is corrected so that the radio wave intensity from the detection unit can be always received by the monitoring unit.
タイヤ情報取得装置は一般的にタイヤ内に設置した検知ユニットからデータを送信し、運転席などに設置した監視ユニットでデータを受信して表示するシステムである。車両走行中はタイヤが回転する事で検知ユニットの位置が変化するため、タイヤの回転に応じて受信電界強度のレベルが変動する現象が発生する。データを送信するタイミングによっては、電界強度の低いレベルで送信する事もある。その為、一番レベルが低い状態でも電波が受信できるように、電波送信強度を強くさせることが必須であるが、その為に検知ユニットの消費電流が大きくなる問題があった。 A tire information acquisition device is a system that generally transmits data from a detection unit installed in a tire and receives and displays the data with a monitoring unit installed in a driver's seat or the like. Since the position of the detection unit changes as the tire rotates while the vehicle is running, a phenomenon occurs in which the level of the received electric field strength varies according to the rotation of the tire. Depending on the timing of data transmission, the data may be transmitted at a low electric field strength level. Therefore, it is essential to increase the radio wave transmission intensity so that radio waves can be received even in the lowest level, but there is a problem that the current consumption of the detection unit increases.
この問題を解決すべく、本実施形態では、検知ユニットにタイヤの回転角度を検知するセンサを設け、タイヤの回転角度に応じて変動する電界強度により、電波送信強度を随時適正に変化させることで安定的に受信でき、かつ送信時の消費電流を低減させ電池寿命を延ばすことを可能にした。 In order to solve this problem, in the present embodiment, the detection unit is provided with a sensor that detects the rotation angle of the tire, and the radio wave transmission intensity is appropriately changed as needed depending on the electric field intensity that varies depending on the rotation angle of the tire. It was possible to receive stably and to reduce the current consumption during transmission and to extend the battery life.
本実施形態では本発明のタイヤ情報取得装置を4輪車両に搭載した例を一例として説明する。 In the present embodiment, an example in which the tire information acquisition device of the present invention is mounted on a four-wheel vehicle will be described as an example.
図1は本発明の一実施形態のタイヤ情報取得装置における検知ユニットおよび監視ユニットの配置を示す外観図、図2は本発明の一実施形態におけるタイヤ情報取得装置の構成を示す図、図3及び図4は本発明の一実施形態におけるタイヤへの検知ユニットの設置場所を説明する図、図5は本発明の一実施形態における検知ユニットの構成を示すブロック図、図6は本発明の一実施形態における監視ユニットの構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is an external view showing the arrangement of detection units and monitoring units in a tire information acquisition apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the tire information acquisition apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram for explaining the installation location of the detection unit on the tire in one embodiment of the present invention, FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the detection unit in one embodiment of the present invention, and FIG. 6 is one embodiment of the present invention. It is a block diagram which shows the structure of the monitoring unit in a form.
図1乃至図3において、1は車両、2はタイヤ(車輪)、3は車軸、4はタイヤハウス、100は検知ユニット、200は監視ユニットである。本実施形態では、検知ユニット100及び監視ユニット200のそれぞれにおいて、それぞれの電気系回路を絶縁性及び電磁波透過性を有する小型の筐体内に収納し、4つの検知ユニット100のそれぞれを車両1のタイヤ2に装着し、1つの監視ユニット200を運転席の近傍に配置している。尚、本実施形態では、検知ユニット100と監視ユニット200によって本発明のタイヤ情報取得装置が構成される。
1 to 3, 1 is a vehicle, 2 is a tire (wheel), 3 is an axle, 4 is a tire house, 100 is a detection unit, and 200 is a monitoring unit. In the present embodiment, in each of the
タイヤ2は、例えば、周知のチューブレスラジアルタイヤであり、本実施形態においてはホイール及びリムを含むものである。タイヤ2は、タイヤ本体305とリム306及びホイール307から構成され、タイヤ本体305は周知のキャップトレッド301、アンダートレッド302、ベルト303A,303B、カーカス304等から構成されている。また、本実施形態では図3に示すように、タイヤ2は検知ユニット100を備え、この検知ユニット100がリム306に固定されている。
The
尚、本実施形態ではタイヤ2の回転方向をX軸方向、タイヤ2の回転軸方向をY軸方向、タイヤ2の回転軸を中心とした半径方向をZ軸方向として以下の説明を行う。また、本実施形態では、検知ユニット100をタイヤ2のリム306に固定したが、検知ユニット100の取り付け位置は、リム306に限定されることはなく、タイヤ・ホイールの何れかの部位であればよい。
In the present embodiment, the following description will be made assuming that the rotation direction of the
検知ユニット100は、図5に示すように、圧力センサ101、温度センサ102、回転位置検出センサ103、マイクロプロセッサ104、補正情報記憶回路105、送信回路106、受信回路107、アンテナ切替回路108、アンテナ109、電池110から構成されている。
As shown in FIG. 5, the
圧力センサ101は、タイヤ2内の空気圧を検知して空気圧の値に対応する電気信号を出力する。
The
温度センサ102は、タイヤ2内の温度を検知して温度の値に対応する電気信号を出力する。
The
回転位置検出センサ103は、タイヤ2における検知ユニット100の回転位置(回転角度)を検出するためのセンサであって、タイヤ2の回転方向であるX軸方向に生ずる第1加速度と、タイヤ2の回転軸3を中心とした半径方向であるZ軸方向に生ずる第2加速度を検知して電気信号として出力する1つのセンサ素子(図示せず)と、このセンサ素子から出力される電気信号に基づいて加速度の値に対応する情報をマイクロプロセッサ104に出力するインタフェース部(図示せず)とから構成されている。尚、本実施形態ではセンサ素子によってX,Z軸方向の加速度を検知して回転位置(回転角度)を求めているが、センサ素子を用いてX,Y,Z軸方向の加速度を検知して回転位置(回転角度)を求めるようにしてもよい。また、本実施形態では、加速度センサを用いてタイヤの回転位置(回転角度)を検出するようにしたが、これに限定されることはなく、例えば、地磁気センサやジャイロセンサを用いて回転位置(回転角度)を検出するようにしても良い。
The rotational
マイクロプロセッサ104は、周知のCPUを主体として構成され、CPUを動作させるプログラムを格納するメモリ、及び演算メモリ等を含むものである。また、マイクロプロセッサ104は、圧力センサ101、温度センサ102及び回転位置検出センサ103の出力信号を入力し、通常処理においては、これらの信号から圧力情報、温度情報及び回転位置(回転角度)情報を例えば3秒ごとに取得して、これらの情報を時間の経過に対応して蓄積しておき、予め記憶されている自己に固有の識別情報と共にこれらの情報を所定フォーマットのデジタル信号に変換して所定時間おき、例えば3分おきに送信回路106を介して監視ユニット200に送信する。このとき、送信回路106は、補正情報記憶回路105に記憶されている補正情報をマイクロプロセッサ104を介して入力し、この補正情報によって最大送信電力を補正した送信電力で情報を送信する。
The
また、マイクロプロセッサ104は、監視ユニット200から試験信号発射指示を受信し、受信した試験信号発射指示に自己の識別情報が含まれていたときは、上記通常処理とは異なる後述する試験信号発射処理及び補正情報設定処理を行う。これらの処理により、補正情報記憶回路105に補正情報を記憶される。
Further, the
補正情報記憶回路105は書き換え可能な不揮発性メモリからなり、試験情報発射処理において必要な試験情報の送信制限時間t1と送信間隔時間t2が予め記憶されているとともに、初期状態においては補正情報とし全ての回転角度において送信電力の補正量が0となる補正情報が記憶されているが、上記補正情報設定処理によって各回転角度毎に所定の補正量が設定された送信電力の補正情報が記憶される。なお、本実施形態では、タイヤの回転角度1度毎の送信電力補正量を算出できるようにするために、送信制限時間t1を60秒に設定し、送信間隔時間t2を6秒に設定しているが、これに限定されることはなく適宜設定して良い。
The correction
送信回路106はマイクロプロセッサ104から入力したデジタル信号を所定周波数の電波、例えば315MHzの電波でアンテナ109から送信する。なお、上記試験信号発射処理においては最大送信電力で信号を送信し、上記試験信号発射処理及び補正情報設定処理が行われた後は、上記補正情報記憶回路105に記憶されている補正情報に基づいて送信電力を補正して信号を送信する。
The
受信回路107は、監視ユニット200から送信された信号を受信して、受信した情報をマイクロプロセッサ104に出力する。
The receiving
アンテナ切替回路108は、マイクロプロセッサ104から出力される切替信号によってアンテナ109を送信回路106の出力端子或いは受信回路107の入力端子の何れかに接続する。
The
電池110は、検知ユニット100に備わる各センサ及び各回路のそれぞれに対して駆動電力を供給する。
The
監視ユニット200は、図6に示すように、アンテナ201と、アンテナ切替回路202、受信回路203、送信回路204、マイクロプロセッサ205、表示回路206、警報ブザー207、警報灯208、記憶部209、操作部210、DC/DC変換回路211とから構成されている。
As shown in FIG. 6, the
アンテナ切替回路202は、マイクロプロセッサ205から出力される切替信号によってアンテナ201を受信回路203の入力端子或いは送信回路204の出力端子の何れかに接続する。
The
受信回路203は、検知ユニット100から送信された電波をアンテナ201を介して受信し、受信した電波の信号強度(受信レベル)の値をマイクロプロセッサ205に出力すると共に、受信した情報をデジタル信号として再生してマイクロプロセッサ205に出力する。
The receiving
送信回路204は、マイクロプロセッサ205から入力したデジタル信号を所定周波数の電波、例えば315MHzの電波でアンテナ201から送信する。
The
マイクロプロセッサ205は、受信回路202から圧力情報、温度情報及び加速度情報を入力し、圧力情報と温度情報を表示回路206の表示器に表示すると共に圧力の値が所定の閾値を超えたとき或いは温度の値が所定のしきい値を超えたときに警報ブザー207を鳴動すると共に警報灯208を点灯させる。さらに、マイクロプロセッサ205は、受信回路203から受信レベルの値を入力すると共に、所定時間内における上記回転角度毎に受信レベルを記録する。
The
なお、マイクロプロセッサ205は、上記試験信号発射処理においては識別情報を指定した試験信号発射指示を送信した後に検知ユニット100から送信された電波の受信レベルを回転角度毎に記録し、上記補正情報設定処理においては、記録した回転角度毎の受信レベルと記憶部209に記憶されている受信限界レベル値を用いて、補正情報設定対象の検知ユニット100に対応する補正情報を算出して、この補正情報を検知ユニット100に送信する。
In the test signal emission process, the
記憶部209には、車両1のタイヤ2に装着されている全ての検知ユニット100の識別情報が、該検知ユニット100が装着されているタイヤの位置に対応して記憶されているとともに、タイヤ内空気圧力の許容範囲(許容最小値と許容最大値)とタイヤ内空気温度の許容最大値、及び監視ユニット200において受信可能な最低受信レベルの値(受信限界レベル値)が予め記憶されている。受信限界レベルの値としては、例えば−105dBmが記憶部209に記憶されている。また、記憶部209には、受信限界レベルよりも所定レベル高い受信信号レベル(例えば−95dBm)を基準レベルとして該基準レベルを中心とする所定の許容範囲(例えば、−95dBm±1dBm)内となるように、受信許容範囲が設定されている。
In the
操作部210は、複数のスイッチを備え、これらのスイッチのオンオフ信号をマイクロプロセッサ205に出力する。
The
DC/DC変換回路211は、車載DC電源(図示せず)から電力の供給を受け、この電圧をアンテナ切替回路202、受信回路203、送信回路204、マイクロプロセッサ205、表示回路206、警報ブザー207、警報灯208、記憶部209、操作部210のそれぞれを駆動する電圧に変換してこれらに駆動電力を供給する。
The DC /
次に、図を参照して検知ユニット100における回転位置(回転角度)の取得処理の動作を説明する。図7乃至図9はZ軸方向の加速度の実測結果、図10乃至図12はX軸方向の加速度の実測結果をそれぞれ表している。尚、各図の信号波形には走行路面とタイヤ2との間の摩擦によって発生する微小振動成分が重畳している。
Next, the operation of the rotation position (rotation angle) acquisition process in the
図7乃至図9において、図7は時速2.5kmでの走行時のZ軸方向の加速度の実測値、図8は時速20kmでの走行時のZ軸方向の加速度の実測値、図9は時速40kmでの走行時のZ軸方向の加速度の実測値である。このように、走行速度が増すにつれて車輪の遠心力が増加するので、Z軸方向の加速度も増加する。また、Z軸方向の加速度には重力加速度が重畳する。 7 to 9, FIG. 7 is an actual measurement value of acceleration in the Z-axis direction when traveling at a speed of 2.5 km, FIG. 8 is an actual measurement value of acceleration in the Z-axis direction when traveling at a speed of 20 km, and FIG. This is an actual measurement value of acceleration in the Z-axis direction when traveling at a speed of 40 km / h. Thus, since the centrifugal force of the wheel increases as the traveling speed increases, the acceleration in the Z-axis direction also increases. Also, gravitational acceleration is superimposed on the acceleration in the Z-axis direction.
また、図10乃至図12において、図10は時速2.5kmでの走行時のX軸方向の加速度の実測値、図11は時速20kmでの走行時のX軸方向の加速度の実測値、図12は時速40kmでの走行時のX軸方向の加速度の実測値である。このように、走行速度が増すにつれて車輪の回転数が増加するので、X軸方向の加速度が変化する周期が短くなる。また、図中において、実測値がサイン波形状になるのは上記と同様に重力加速度が重畳しているためである。従って、X軸方向の加速度に重畳した重力加速度とZ軸方向の加速度に重畳した重力加速度から検知ユニット100の回転位置(回転角度)を求めることが可能である。すなわち、図13に示すように、X軸方向の加速度に重畳した重力加速度成分AxとZ軸方向の加速度に重畳した重力加速度成分Azの大きさはそれぞれサイン波形状に変化し、これらの大きさは回転角度で90度の位相差を生じているので、これらを比較することにより検知ユニット100の回転位置(回転角度)を求めることができる。
10 to 12, FIG. 10 is an actual measurement value of acceleration in the X-axis direction when traveling at a speed of 2.5 km / h, and FIG. 11 is an actual measurement value of acceleration in the X-axis direction when traveling at a speed of 20 km / h. 12 is an actual measurement value of acceleration in the X-axis direction during traveling at a speed of 40 km / h. Thus, since the rotation speed of the wheel increases as the traveling speed increases, the cycle in which the acceleration in the X-axis direction changes becomes shorter. Moreover, in the figure, the reason why the actually measured value has a sine wave shape is that gravitational acceleration is superimposed as described above. Therefore, the rotation position (rotation angle) of the
次に、前述した構成からなる本実施形態におけるタイヤ情報取得装置の動作を図14乃至図20に示すフローチャート及び補正情報を示す図を参照して説明する。図14のフローチャートは検知ユニット100のマイクロプロセッサ104が行う試験信号発射処理を表し、図15のフローチャートは検知ユニット100のマイクロプロセッサ104が行う補正情報設定処理を表し、図16及び図17は補正情報の一例を示す図、図18のフローチャートは検知ユニット100のマイクロプロセッサ104が行う通常処理を表し、図19のフローチャートは監視ユニット200のマイクロプロセッサ205が行う試験信号発射指示処理及び補正情報設定処理を表し、図20のフローチャートは監視ユニット200のマイクロプロセッサ205が行う通常処理を表している。
Next, the operation of the tire information acquisition apparatus according to this embodiment having the above-described configuration will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. 14 to 20 and the diagrams showing the correction information. 14 represents a test signal emission process performed by the
検知ユニット100における試験信号発射処理及び補正情報設定処理は、操作者(車両の運転者など)が車両を走行させながら監視ユニット200の初期設定スイッチ(図示せず)を押すことにより開始される。監視ユニット200及び検知ユニット100は、試験信号発射処理及び補正情報設定処理が終了すると、自動的に通常処理を行う。
The test signal emission process and the correction information setting process in the
初期状態において検知ユニット100は通常処理を行っている。
In the initial state, the
また、検知ユニット100のマイクロプロセッサ104は、監視ユニット200から自己の識別情報を含む試験信号発射指示を受信したときは試験信号発射処理を開始する。
When the
試験信号発射処理では、図14のフローチャートに示すように、検知ユニット100のマイクロプロセッサ104は、送信回路106における送信電力を最大送信電力に設定し(SA1)、補正情報記憶回路105は書き換え可能な不揮発性メモリからなり、補正情報記憶回路105から送信間隔時間t2と送信制限時間t1を読み出す(SA2)。
In the test signal emission process, as shown in the flowchart of FIG. 14, the
次に、マイクロプロセッサ104は、第1のタイマ時間T1をリセットして計時を開始する(SA3)と共に第2のタイマ時間T2をリセットして計時を開始する(SA4)。この後、回転位置検出センサ103の検出結果から回転角度を取得し(SA5)、この回転角度の情報と自己の識別情報を含む試験情報を送信する(SA6)。
Next, the
次に、マイクロプロセッサ104は、第2のタイマ時間T2が送信間隔時間t2に達したか否かを判定し(SA7)、第2のタイマ時間T2が送信間隔時間t2に達したときに、第1のタイマ時間T1が送信制限時間t1に達したか否かを判定する(SA8)。この判定の結果、第1のタイマ時間T1が送信制限時間t1に達しないときは、前記SA4の処理に移行し、第1のタイマ時間T1が送信制限時間t1に達したときは、監視ユニット200に対して試験終了情報を送信して(SA9)、試験信号発射処理を終了する。
Next, the
補正情報設定処理では、図15のフローチャートに示すように、検知ユニット100のマイクロプロセッサ104は、受信回路107を介して監視ユニット200から送信された補正情報を受信したか否かを監視し(SB1)、補正情報を受信した後、受信した補正情報を補正情報記憶回路105に記憶する。
In the correction information setting process, as shown in the flowchart of FIG. 15, the
補正情報記憶回路105に記憶される補正情報の一例を図16及び図17の表に示す。この例の場合、例えば角度(回転角度)が20度のときに検知ユニット100が最大送信電力で送信したときの監視ユニット220における受信レベルが−94dBmであるので、受信レベルが−95dBmになるようにするための補正量は−1dBmであり、また、角度(回転角度)が90度のときに検知ユニット100が最大送信電力で送信したときの監視ユニット220における受信レベルが−84dBmであるので、受信レベルが−95dBmになるようにするための補正量は−11dBmであることを表している。なお、本実施形態では受信可能な最低受信レベルが−105dBmであるので、安定した受信状態を得るために受信可能な最低受信レベルよりも10dBm大きな−95dBmの受信レベルが平均的に得られるように検知ユニット100の送信電力を補正するようにしている。
An example of the correction information stored in the correction
また、通常処理では、図18のフローチャートに示すように、検知ユニット100のマイクロプロセッサ104は、蓄積情報をクリアし(SC1)、第3のタイマ時間T3をリセットして計時を開始する(SC2)。この後、マイクロプロセッサ104は時間t4毎に圧力センサ101から圧力情報を取得し、温度センサ102から温度情報を取得すると共に、回転位置検出センサ103からの加速度情報に基づいて回転角度を取得して、これらの情報を時間の経過に対応してメモリに蓄積する(SC3)。さらに、マイクロプロセッサ104は情報の蓄積と共に第3のタイマの計時時間T3が所定の送信間隔時間t5を経過したか否かを判定し(SC4)、送信間隔時間t5が経過したら、予め記憶されている自己に固有の識別情報と共に圧力情報と温度情報及び回転角度の蓄積情報を所定フォーマットのデジタル信号に変換して送信回路106を介して監視ユニット200に送信する(SC5)。つまり、検知ユニット100は3分おきに監視ユニット200に対して情報送信を行う。
In the normal process, as shown in the flowchart of FIG. 18, the
なお、本実施形態では時間t4及び時間t5は予めマイクロプロセッサ104のメモリに記憶されており、本実施形態においては、時間t4は3秒に設定され、送信間隔時間t5は3分に設定されている。
In the present embodiment, the time t4 and the time t5 are stored in advance in the memory of the
初期状態において監視ユニット200は通常処理を行っている。
In the initial state, the
また、監視ユニット200のマイクロプロセッサ205は、操作部210の初期設定スイッチ(図示せず)が押されると試験信号発射指示処理と補正情報設定処理を開始する。
Further, when an initial setting switch (not shown) of the
試験信号発射指示処理及び補正情報設定処理では、図19のフローチャートに示すように、監視ユニット200のマイクロプロセッサ205は、車両に装着されている全ての検知ユニット100の識別情報を記憶部209から順次読み出して、各検出ユニット100に対して試験信号発射指示処理及び補正情報設定処理を行う。
In the test signal emission instruction process and the correction information setting process, as shown in the flowchart of FIG. 19, the
すなわち、監視ユニット200のマイクロプロセッサ205は、記憶部209から検知ユニット100の識別情報を読み出し(SD1)、この識別情報を含む試験信号発射指示を送信回路204を介して送信する(SD2)。
That is, the
この後、前記識別情報に対応した検知ユニット100から送信された試験情報を受信し、この試験情報に含まれている識別情報が、指定した識別情報であることを確認すると共に、試験情報に含まれている回転角度の情報を取得し、さらに受信回路203から受信信号の受信レベルを取得して、識別情報毎に受信レベルと回転角度を対応づけて記憶部209に記憶する(SD3)。
Thereafter, the test information transmitted from the
次に、マイクロプロセッサ205は、検知ユニット100から試験終了情報を受信したか否かを判定し、検知ユニット100から試験終了情報を受信するまで上記SD3の処理を繰り返して行う。検知ユニット100から試験終了情報を受信したときに、マイクロプロセッサ205は、試験終了情報に含まれている識別情報を確認し、この識別情報に対応して記憶部209に記憶された受信レベルと回転角度から補正情報を算出する(SD5)。
Next, the
次いで、マイクロプロセッサ205は、検知ユニット100の識別情報と算出した補正情報を検知ユニット100に送信する(SD6)。
Next, the
以上のSD1〜SD6の処理を各検知ユニット100に対して行うことにより、各検知ユニット100に送信電力の補正情報を記憶させることができる。
By performing the processes of SD1 to SD6 on each
また、通常処理においては、図20のフローチャートに示すように、監視ユニット200のマイクロプロセッサ205は、操作部210の初期設定スイッチが押された否かを監視し(SE1)、初期設定スイッチが押されたときは前述した試験信号発射指示処理と補正情報設定処理を行った後に前記SE1の処理に移行する。また、初期設定スイッチが押されないときは、マイクロプロセッサ205は、各検知ユニット100から送信された情報を受信し(SE2)、受信した情報からタイヤの圧力情報と温度情報を抽出して表示回路206の表示器に表示する(SE3)。
In the normal processing, as shown in the flowchart of FIG. 20, the
次いで、マイクロプロセッサ205は、受信した圧力の値が許容範囲内の値であるか否かを判定する(SE4)。この判定の結果、受信した圧力の値が許容範囲内の値でないときは後述するSE6の処理に移行し、受信した圧力の値が許容範囲内の値であるときは受信した温度の値が許容最大値を超えたか否かを判定し(SE5)、受信した温度の値が許容最大値を超えないときは前記SE1の処理に移行し、受信した温度の値が許容最大値を超えたときは、表示回路206の表示器にタイヤの圧力或いは温度に異常が発生したことを表示する(SE6)と共に、警報ブザーを鳴らし(SE7)、タイヤ毎に設けられている警報灯のうちの異常が発生したタイヤに対応する警報灯を点灯する(SE8)。
Next, the
以上説明した処理を行うことにより各検知ユニット100における消費電力を従来よりも削減することができる。すなわち、各タイヤに装着された検知ユニット100から最大送信電力で送信した電波を監視ユニット200で受信したときの受信レベルを表したのが図21である。このように、前後左右のタイヤのそれぞれに設けられた検知ユニット100によって監視ユニット200における受信レベルは異なっている。
By performing the processing described above, the power consumption in each
また、図22に示すように、本実施形態では安定した受信状態を得るために受信可能な最低受信レベル(受信限界レベル)−105dBmよりも10dBm大きな−95dBmの受信レベルが平均的に得られればよいので、最大送信電力で送信されたときには−95dBmよりもかなり受信レベルが高くなり無駄な送信電力を消費していることが分かる。このため、監視ユニット200における受信レベルが例えば−95dBmを中心として±1dBmの許容範囲E内となるように検知ユニット100の送信電力を補正することにより送信電力の無駄を削減でき電池の寿命を延ばすことができる。
Further, as shown in FIG. 22, in this embodiment, if a reception level of −95 dBm, which is 10 dBm larger than the minimum reception level (reception limit level) −105 dBm that can be received in order to obtain a stable reception state, can be obtained on average. Since it is good, it can be seen that when the transmission is performed with the maximum transmission power, the reception level is considerably higher than −95 dBm and wasteful transmission power is consumed. For this reason, by correcting the transmission power of the
また、検知ユニット100における試験信号発射処理に使用する送信制限時間t1と送信間隔時間t2は検知ユニット100の補正情報記憶回路105に自由に設定できるようにしてあるので、使用状況に応じて適宜設定することが好ましい。例えば、図23に示すように、送信間隔時間t2を30秒に設定し、時速30kmで車両走行した場合には約130度の回転角度毎に情報を得ることができる。
In addition, the transmission limit time t1 and the transmission interval time t2 used for the test signal emission processing in the
検知ユニット100における電池の消費電流の割合は、図24に示すように、マイクロプロセッサ104がスリープ状態の時が8.4%、圧力・温度測定時が4.5%、無線送信時が72.2%、その他が15.1%であり、無線送信時において最も消費電流が大きい。
As shown in FIG. 24, the ratio of the battery current consumption in the
上記のように検知ユニット100の送信電力の補正を行うことにより無線送信時における消費電流を低減することができる。すなわち、図25に示すように、スリープ状態の消費電流を基準として考えると、圧力・温度測定時にはスリープ状態時よりも消費電流が4mA増大する。また、無線送信時にはスリープ状態時よりも消費電流が20mA増大する。ここで、例えば送信電波強度を8dBm下げた場合、無線送信時の消費電流が20mAから14mAになり、送信電流を3割低減することができる。上記のように検知ユニット100が消費する電流は無線送信時が一番大きく7割以上を占めるから、無線送信電流を低減することで大幅に電池寿命を延ばすことが可能となる。
By correcting the transmission power of the
したがって、本実施形態により検知ユニットの電池消費量を大幅に低減することができるので、タイヤ情報取得装置の検知ユニットにおける最大重量部品である電池のサイズと容量を小さくでき、軽量化も実現可能となる。特に乗用車では、トラック・バス用タイヤと違ってスチールカーカスによる電波減衰の影響が少なく電波が透過しやすいため、電界強度が受信限界より遥かに高い場合が多く、この方法により電池消費の無駄を大幅に抑えることができる。 Therefore, since the battery consumption of the detection unit can be greatly reduced by this embodiment, the size and capacity of the battery, which is the most heavy component in the detection unit of the tire information acquisition device, can be reduced, and the weight can be reduced. Become. Especially for passenger cars, unlike the tires for trucks and buses, the electric field strength is much higher than the reception limit because there is little influence of the electric wave attenuation by the steel carcass and the electric wave can be transmitted, and this method greatly wastes battery consumption. Can be suppressed.
なお、本実施形態では監視ユニット200の初期設定スイッチを押すことにより自動的に各検知ユニット100に送信電力の補正値が設定されるようにしたが、予め各検知ユニット100に補正値を記憶させておき、この記憶されている補正値によって送信電力を変化させるようにしても良い。
In this embodiment, the correction value of the transmission power is automatically set to each
また、本実施形態では、試験信号発射処理において検知ユニット100が最大送信電力で信号を送信するようにしたが、これに限定されることはない。
In the present embodiment, the
各タイヤ内のリムに装着されてタイヤ情報の検出結果を電波によって外部に送信する複数の検知ユニットと、車両本体に設けられて各検知ユニットから送信された検出結果を受信する監視ユニットとからなるタイヤ情報取得装置における検知ユニットの電池消費量を従来よりも低減できる。 It consists of a plurality of detection units that are mounted on the rim in each tire and transmit the detection results of tire information to the outside by radio waves, and a monitoring unit that is provided in the vehicle body and receives the detection results transmitted from each detection unit The battery consumption of the detection unit in the tire information acquisition device can be reduced as compared with the conventional case.
1…車両、2…タイヤ、3…車軸、4…タイヤハウス、100…検知ユニット、101…圧力センサ、102…温度センサ、103…回転位置検出センサ、104…マイクロプロセッサ、105…補正情報記憶回路、106…送信回路、107…受信回路、108…アンテナ切替回路、109…アンテナ、110…電池、200…監視ユニット、201…アンテナ、202…アンテナ切替回路、203…受信回路、204…送信回路、205…マイクロプロセッサ、206…表示回路、207…警報ブザー、208…警報灯、209…記憶部、210…操作部、211…DC/DC変換回路、301…キャップトレド、302…アンダートレッド、303A,303B…ベルト、304…カーカス、305…タイヤ本体、306…リム、307…ホイール。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記監視ユニットによる受信信号レベルが前記監視ユニットが良好に受信できる受信信号レベルの範囲内において受信可能最低受信信号レベルよりも所定レベル高い受信信号レベルを基準レベルとして該基準レベルを中心とする所定の許容範囲内となるように、車両走行時のタイヤの回転に伴う前記検知ユニットの回転角度に応じて前記検知ユニットから送信される電波の電力を変化させる送信電力可変手段を備えた
ことを特徴とするタイヤ情報取得装置。 A first sensor that is provided on the tire of the vehicle and detects a rotation angle of the tire as the tire rotates, a second sensor that detects a predetermined physical quantity of the tire as tire information, and at least a detection result of the second sensor is transmitted by radio waves. Tire information acquisition apparatus comprising: a detection unit that includes a transmission unit and a battery in a predetermined housing and operates by power supplied from the battery; and a monitoring unit that receives the detection result transmitted from the detection unit In
The reception signal level by the monitoring unit is within a range of the reception signal level at which the monitoring unit can satisfactorily receive, and a predetermined reception signal level that is higher than the lowest receivable reception signal level by a predetermined level is set as a reference level. A transmission power varying means is provided for changing the power of the radio wave transmitted from the detection unit in accordance with the rotation angle of the detection unit accompanying the rotation of the tire when the vehicle is running so as to be within an allowable range. Tire information acquisition device.
前記監視ユニットによる受信信号レベルが前記監視ユニットが良好に受信できる受信信号レベルの範囲内において受信可能最低受信信号レベルよりも所定レベル高い受信信号レベルを基準レベルとして該基準レベルを中心とする所定の許容範囲内となるように、車両走行時のタイヤの回転に伴う前記検知ユニットの回転角度に対応して送信電力値の補正量が予め記憶されている補正量記憶手段と、
前記補正量記憶手段に記憶されている補正量に基づいて送信電力値を補正して前記検出結果を送信する手段を有する前記送信回路とを備え、
前記送信電力可変手段は、前記補正量記憶手段と前記送信回路によって構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載のタイヤ情報取得装置。 The detection unit is
The reception signal level by the monitoring unit is within a range of the reception signal level at which the monitoring unit can satisfactorily receive. Correction amount storage means in which the correction amount of the transmission power value is stored in advance corresponding to the rotation angle of the detection unit accompanying the rotation of the tire during vehicle travel so as to be within the allowable range;
The transmission circuit having means for correcting the transmission power value based on the correction amount stored in the correction amount storage means and transmitting the detection result;
The tire information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the transmission power varying unit includes the correction amount storage unit and the transmission circuit.
前記監視ユニットに備わる、
前記検知ユニットが位置する複数の前記回転角度において該回転角度の情報を含む試験信号を発射することを指示する試験信号発射指示を前記検知ユニットに対して送信する試験信号発射指示手段と、
受信した前記検知ユニットから送信された試験信号の受信信号レベルを前記回転角度に対応させて記録する信号レベル記録手段と、
前記良好に受信できる受信信号レベルの範囲内における低い所定の受信信号レベルを基準レベルとして該基準レベルを中心とする所定の許容範囲を前記回転角度に対応させて記憶している基準レベル記憶手段と、
前記信号レベル記録手段に記録された受信信号レベルと前記基準レベル記憶手段に記憶されている信号レベルとに基づいて、前記受信信号レベルの値が前記基準レベルを中心とする所定の許容範囲内の値になるように前記回転角度に対応させて前記検知ユニットの送信電力の補正量を算出する補正量算出手段と、
前記補正量算出手段によって算出された回転角度に対応させた送信電力の補正量の情報を前記検知ユニットに送信する補正量設定手段と、
前記検知ユニットに備わる、
前記監視ユニットから前記試験信号発射指示を受信した後、複数の前記回転角度において該回転角度の情報を含む所定の基準送信電力の試験信号を発射する試験信号発射手段と、
前記監視ユニットから受信した送信電力の補正量の情報を記憶する補正量記憶手段と、
前記補正量記憶手段に記憶された送信電力の補正量の情報に基づいて回転角度に応じて送信電力を変化させる送信電力制御手段と、
から構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載のタイヤ情報取得装置。 The transmission power variable means is
Provided in the monitoring unit,
Test signal emission instructing means for transmitting to the detection unit a test signal emission instruction for instructing to emit a test signal including information on the rotation angle at a plurality of rotation angles at which the detection unit is located;
Signal level recording means for recording the received signal level of the test signal transmitted from the received detection unit in correspondence with the rotation angle;
A reference level storage means for storing a predetermined permissible range centered on the reference level in correspondence with the rotation angle, with a low predetermined received signal level within the range of the received signal level that can be satisfactorily received as a reference level; ,
Based on the received signal level recorded in the signal level recording means and the signal level stored in the reference level storage means, the value of the received signal level is within a predetermined allowable range centered on the reference level. Correction amount calculation means for calculating a correction amount of the transmission power of the detection unit in correspondence with the rotation angle so as to be a value;
Correction amount setting means for transmitting information on the correction amount of the transmission power corresponding to the rotation angle calculated by the correction amount calculation means to the detection unit;
Provided in the detection unit,
Test signal emission means for emitting a test signal of a predetermined reference transmission power including information on the rotation angle at a plurality of rotation angles after receiving the test signal emission instruction from the monitoring unit;
Correction amount storage means for storing information on the correction amount of the transmission power received from the monitoring unit;
Transmission power control means for changing the transmission power according to the rotation angle based on information on the correction amount of the transmission power stored in the correction amount storage means;
The tire information acquisition device according to claim 1, comprising:
前記検知ユニットは、
自己に固有の識別情報が予め記憶されている識別情報記憶手段と、
前記検出結果と共に前記識別情報を送信する手段と、
自己の識別情報とともに前記送信電力の補正量の情報を受信したときに、該補正量の情報を記憶する前記補正量記憶手段とを有し、
前記監視ユニットは、
試験対象となる検知ユニットの識別情報を含む試験信号発射指示を前記検知ユニットに対して送信する手段を有する前記試験信号発射指示手段と、
車両における各タイヤの装着位置毎に前記基準レベル記憶手段を備えるとともに、
前記タイヤの装着位置に対応させて前記検知ユニットの識別情報を予め記憶している識別情報記憶手段を備え、
前記補正量算出手段は各検知ユニット毎に送信電力の補正量を算出する手段を有し、
前記補正量設定手段は各検知ユニット毎に検知ユニットの識別情報とともに送信電力の補正量を送信する手段を有する
ことを特徴とする請求項3に記載のタイヤ情報取得装置。 The detection unit is provided for each tire mounted on the vehicle,
The detection unit is
Identification information storage means in which identification information unique to itself is stored in advance;
Means for transmitting the identification information together with the detection result;
The correction amount storing means for storing the correction amount information when receiving the correction amount information of the transmission power together with the identification information of the self,
The monitoring unit is
The test signal emission instruction means having means for transmitting a test signal emission instruction including identification information of the detection unit to be tested to the detection unit;
With the reference level storage means for each mounting position of each tire in the vehicle,
An identification information storage means for storing the identification information of the detection unit in advance corresponding to the mounting position of the tire;
The correction amount calculation means includes means for calculating a correction amount of transmission power for each detection unit,
The tire information acquisition apparatus according to claim 3, wherein the correction amount setting means includes means for transmitting a correction amount of transmission power together with identification information of the detection unit for each detection unit.
ことを特徴とする請求項3又は4に記載のタイヤ情報取得装置。 The tire information acquisition device according to claim 3 or 4, wherein the value of the reference transmission power is set to the value of the maximum transmission power of the transmission unit.
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JP2012048996A JP2013184490A (en) | 2012-03-06 | 2012-03-06 | Tire information obtaining device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015229420A (en) * | 2014-06-05 | 2015-12-21 | 太平洋工業株式会社 | Tire condition monitoring device |
-
2012
- 2012-03-06 JP JP2012048996A patent/JP2013184490A/en active Pending
Cited By (1)
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