JP2015039917A - センサー位置判別方法、及び、センサー位置判別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ識別情報を用いることなく、センサー出力がどのタイヤのセンサーからの出力であるかを判定することのできるセンサー位置判別方法とその装置を提供する。
【解決手段】車両に装着された複数のタイヤ１〜４に、それぞれ、互いに異なる個数の圧電センサー１１を、前記複数のタイヤのうちから選択された任意の２つのタイヤにおいて、各圧電センサー１１の配置された領域が互いに重複しないように配置するとともに、信号検出手段１５にて、４つのタイヤ１〜４に取付けられた圧電センサー１１からのパルス状の信号を検出し判別手段１９にて、信号検出手段１５で検出されたパルス状の信号の配列状態から、パルス状の信号を発生した圧電センサー１１が配置されているタイヤを判別するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に装着された複数のタイヤに配置されたセンサーからの出力が、どのタイヤに配置されたセンサーからの出力であるかを判定する方法とその装置に関する。

従来、圧力センサーや加速度センサーなどのセンサーと送信機とを一体に組込んだセンサーユニットをタイヤ内に配置して走行中のタイヤの状態を監視するタイヤ状態監視装置が知られている。タイヤ状態監視装置では、センサーユニットをタイヤにそれぞれ配置した場合には、ＩＤコードのようなタイヤを識別する識別情報をセンサー出力とともに車体側に送信することで、センサーの出力がどのタイヤからの出力であるかを識別するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

また、上記特許文献１では、各タイヤにおける加速度センサーの取付角度をタイヤ周方向にずらして設置することで、センサー出力がタイヤ周方向のどの位置にあるときの出力であるかを判定している。すなわち、センサーユニットのタイヤ周方向の位置である取付角度をタイヤ毎にずらしてやれば、車両走行時における送信機と受信機との距離が各タイヤ毎で異なるので、その結果、送信機と受信機との距離が大きい場合にはセンサー出力が小さく、送信機と受信機との距離が小さい場合にはセンサー出力が大きくなる。したがって、加速度センサーの取付角度が予め所定の角度になったときに、ＩＤコードとセンサー出力とを送信するようにすれば、センサー出力がタイヤ周方向のどの位置にあるときの出力であるかを判定できる。

特開２０１３−０２３１８０号公報

しかしながら、従来のタイヤ状態監視装置では、センサーユニット毎にＩＤコードの情報を登録する必要があるだけでなく、受信側にもＩＤコードの情報を登録する必要があった。また、上記特許文献１では、加速度センサーの取付角度をタイヤ毎に異ならせることで、センサー出力がタイヤ周方向のどの位置にあるときの出力であるかは判定できるが、センサー出力がどのタイヤのセンサーからの出力かを判定することはできなかった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、タイヤ識別情報を用いることなく、センサー出力がどのタイヤのセンサーからの出力であるかを判定することのできるセンサー位置判別方法とその装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討の結果、各タイヤに互いに異なる数のパルス状の信号を出力するセンサーを配置し、これらのセンサーの出力のパターンの違いを識別する構成とすれば、センサーの出力がどのタイヤに配置されたセンサーからの出力であるかを容易に判別できることを見出し、本発明に至ったものである。
すなわち、本発明は、車両に装着された複数のタイヤにそれぞれ配置されて、タイヤの走行時にパルス状の信号を発生するセンサーと、前記パルス状の信号を検出する信号検出手段と、前記信号検出手段で検出したパルス状の信号の情報から、前記パルス状の信号が前記複数のタイヤのうちのいずれのタイヤに配置されたセンサーからの信号であるかを判別する判別手段とを備えたセンサー位置判別装置であって、前記複数のタイヤには、互いに異なる個数のセンサーが配置され、前記各センサーは、前記各タイヤの周方向における所定角度範囲にある１つの領域にそれぞれ配置され、前記複数のタイヤのうちから選択された任意の２つのタイヤにおいて、前記センサーの配置された領域が互いに重複しないように前記各センサーが配置され、前記判別手段は、前記信号検出手段で検出されたパルス状の信号の配列状態から、前記パルス状の信号を発生したセンサーが配置されているタイヤを判別することを特徴とする。
これにより、タイヤ識別情報を用いることなく、センサーの出力がどのタイヤのセンサーからの出力であるかを容易に判別することのできるセンサー位置判別装置を得ることができる。

また、本発明は、前記領域内に配置されるセンサーが複数個で、かつ、前記センサーが、タイヤの走行時に、時間的に離隔した正及び負のパルス状の信号を発生するセンサーである場合には、前記複数個のセンサーは、正負いずれかのパルス状の信号のうちから選択されたパルス状の信号の発生する時間が互いに重複しないように配置されることを特徴とする。
すなわち、センサーが、タイヤの走行時に、時間的に離隔した正及び負のパルス状の信号を発生するセンサーである場合には、各センサーの出力のうち、正負いずれかのパルス状の信号を用いるようにすれば、センサー間の間隔をタイヤ接地長よりも短くしても、パルス状の信号同士が干渉することがない。
このように、センサー間の間隔をタイヤ接地長よりも短くすれば、各タイヤ間の信号間の時間差に対して同一タイヤに装着されたセンサーの信号間の時間差を小さくできるので、パルス状の信号の配列状態を一層確実に検出できる。

また、本発明は、同一タイヤに装着されたセンサーの信号間の時間差と各タイヤ間の信号間の時間差との比である時間差比を算出する時間差比算出手段と、前記時間差比の閾値を記憶する記憶手段とを更に備え、前記判別手段は、前記時間差比算出手段で算出された時間差比と、前記記憶手段に記憶された時間差比の閾値とを比較して、前記パルス状の信号が同一タイヤに装着されたセンサーからの信号か否かを判別することを特徴とする。
これにより、パルス状の信号が同一タイヤのセンサーからの信号か否かを精度良く判定できるので、パルス状の信号の検出精度を更に向上させることができる。

また、本発明は、前記センサーをタイヤ内面に配置された圧電素子とするとともに、前記信号検出手段は、車体における金属部位の表面に配置される検出電極と、前記車体の外側表面から空間を隔てて配置されるリファレンス電極と、前記検出電極と前記リファレンス電極との間の電位である車体に分布する帯電電位の時間変化波形を検出する帯電電位検出手段とを備え、前記圧電素子は、一方の電極がホイールと電気的に結合し、他方の電極が浮遊していることを特徴とする。
これにより、圧電素子に発生するパルス状の信号を車体側にて精度良く検知することができるので、タイヤ内に電力供給手段を設けることなく、パルス状の信号を車体側に送信することができる。

また、本発明は、車両に装着された複数のタイヤにそれぞれ配置され、タイヤの走行時にパルス状の信号を発生するセンサーの出力から、前記パルス状の信号が前記複数のタイヤのうちのいずれのタイヤに配置されたセンサーからの信号であるかを判別する方法であって、前記複数のタイヤの周方向における所定角度範囲にある１つの領域に、互いに異なる個数のセンサーを、前記複数のタイヤのうちから選択された任意の２つのタイヤにおいて、前記センサーの配置された領域が互いに重複しないように配置するとともに、信号検出手段にて前記パルス状の信号を検出し、前記検出されたパルス状の信号の配列状態から、前記パルス状の信号を発生したセンサーが配置されているタイヤを判別することを特徴とする。
このように、各タイヤに異なる個数のパルス状の信号を発生するセンサーを配置してパルス状の信号を検出し、検出されたパルス状の信号の配列状態から、センサーが配置されているタイヤを判別するようにしたので、タイヤ識別情報を用いることなく、センサーの出力がどのタイヤのセンサーからの出力であるかを容易に判別することができる。

本実施の形態に係る路面状態推定装置の構成を示すブロック図である。 圧電素子の構成を示す図である。 圧電素子の配置例を示す図である。 タイヤの変形状態と圧電素子に作用する力を示す模式図と、圧電素子の両端に発生する帯電電位の時間変化波形の一例を示す図である。 圧電センサーの出力信号と４輪合成信号の一例を示す図である。 圧電素子の帯電電位の送信方法の他の例を示す図である。

図１は、本実施形態に係るセンサー位置判別装置１０Ｚを備えた路面状態推定装置１０の構成を示すブロック図、図２は、圧電素子の構成を示す図、図３は、圧電素子の配置例を示す図である。
路面状態推定装置１０は、圧電センサー１１と、信号処理手段１２と、送信機１３と、受信機１４と、信号検出手段１５と、パルス計測手段１６と、時間差比算出手段１７と、記憶手段１８と、判別手段１９と、圧電波形抽出手段２１と、路面状態推定手段２２とを備える。
圧電センサー１１、信号処理手段１２、送信機１３、受信機１４、及び、信号検出手段１５〜判別手段１９までが本発明によるセンサー位置判別装置１０Ｚを構成する。圧電センサー１１、信号処理手段１２、送信機１３、受信機１４、及び、記憶手段１８が、路面状態推定装置１０とセンサー位置判別装置１０Ｚとの共通の構成要素である。
圧電センサー１１と信号処理手段１２と送信機１３とは、各タイヤ１〜４に設置され、受信機１４は、車体５の各タイヤ１〜４の近傍にそれぞれ設置される。また、信号検出手段１５〜判別手段１９の各手段は車体５側に設置される。信号検出手段１５〜路面状態推定手段２２の各手段は、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶装置とマイクロコンピュータのプログラムとから構成される。

圧電センサー１１は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、圧電素子１１ａと、素子用電極１１ｂ，１１ｃとを備えた電荷発生型パッシブセンサーで、各タイヤ１〜４の内面であるインナーライナー６の内面に、長手方向がタイヤ周方向になるように取付けられる。なお、図２（ａ）において、符号７はタイヤトレッド、符号８はホイール、符号９は路面である。
圧電素子１１ａを構成する材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ；商品名）などの圧電セラミックスやポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などの圧電ポリマーが好適に用いられる。本例では、圧電素子１１ａとして、ＰＶＤＦから成る圧電フィルムを用いるとともに、圧電フィルムの両面にそれぞれ素子用電極１１ｂ，１１ｃが形成された構成の圧電センサー１１を用いている。
また、本例では、圧電フィルムの長手方向がタイヤ周方向を向くように圧電センサー１１を配置している。これは、圧電フィルムが、長手方向に伸縮した場合に分極が大きくなるためと、フィルムを用いた方が、円環状であるタイヤ内面に貼付けやすいためである。

次に、各タイヤ１〜４における圧電センサー１１の配置について説明する。
本例では、図３に示すように、左前輪（ＦＬ）に装着されたタイヤ１には圧電センサー１１を１個、右前輪（ＦＲ）に装着されたタイヤ２には圧電センサー１１を２個、左後輪（ＲＬ）に装着されたタイヤ３には圧電センサー１１を３個、右後輪（ＲＲ）に装着されたタイヤ４には圧電センサー１１を４個取り付けている。タイヤ１〜４に取付けられた圧電センサー１１の総数は１０個である。
ここで、タイヤ１〜４を、最上位置の角度を０°とし、圧電センサー１１の配置されている箇所の角度を最上位置から反時計回りに測定した角度をセンサー角度θとし、最上位置から反時計回りに測定した角度が小さい側を前側、大きい側を後側とする。また、圧電センサー１１の寸法（周方向長さ）はタイヤの周長に対して十分小さいので、本例では、圧電センサー１１を点と見做す。
なお、センサー角度θを設定する際には、例えば、各タイヤ１〜４が前進しているときの踏み込み側を右側とし、蹴り出し側とを左として設定する。

本例では、同一タイヤにおいて互いに隣接する圧電センサー１１間の周方向の距離を、接地長よりも長い間隔となるように設定している。ここで、この距離を角度換算でα（deg.）とすると、タイヤ１ではセンサー角度θは０°であり、角度範囲はほぼ０°である。一方、タイヤ２の２個の圧電センサー１１２ａ，１１２ｂは、センサー角度θが９０°〜９０°＋αの範囲にある。また、タイヤ３の３個の圧電センサー１１３ａ〜１１３ｃは、センサー角度θが１８０°〜１８０°＋２αの範囲にあり、タイヤ４の４個の圧電センサー１１４ａ〜１１４ｄは、センサー角度θが２７０°〜２７０°＋３αの範囲にある。
ここで、２つのタイヤで、圧電センサー１１間の周方向の距離が最も短いのは、タイヤ４の圧電センサー１１４ｄとタイヤ１の圧電センサー１１１との距離で、その距離は角度換算で９０°−３αである。したがって、接地長を角度換算した値をβとすると、αをβ＜α＜３０°になるように設定すれば、複数のタイヤ１〜４のうちから選択される任意の２つのタイヤｋ，ｋ'（ｋ≠ｋ'、ｋ，ｋ'＝１〜４）において、圧電センサー１１の配置された領域（角度範囲）は、互いに重複しない。

図４（ａ）に示すように、タイヤ１〜４は、接地している箇所では円弧状であった形状が荷重により引き伸ばされるので、接地領域では、タイヤ１〜４には車両前後方向の引張応力が作用する。これに対して、接地する前の領域（踏み込み点Ｅ_fよりも前の領域；踏み込み前領域）と接地面から離れた後の領域（蹴り出し点Ｅ_kよりも後の領域；蹴り出し後領域）では、圧縮応力が作用する。圧電素子１１ａが、周方向の圧縮応力を受けたときにタイヤ気室側が(＋)に帯電し引張応力を受けたときに(−)に帯電するように分極されているとすると、圧電素子１１ａの両端には、図４（ｂ）に示すような、踏み込み点Ｅ_fに(＋)のピークを有し蹴り出し点Ｅ_kに(−)のピークを有する帯電電位が発生する。
これにより、圧電センサー１１は、車両の走行時には、圧電素子１１ａが踏み込み点を通過したときに発生するピークと蹴り出し点を通過したときに発生するピークの２つのピークを有するパルス状の信号を出力する。
上記のように、各タイヤにおいては、隣接する圧電センサー１１間の角度範囲は接地領域の角度αよりも大きく、また、複数のタイヤ１〜４のうちから選択される任意の２つのタイヤにおいて、圧電センサー１１の角度範囲は重複していないので、車両の走行時には、１０個の圧電センサー１１からのパルス状の信号は互いに時間的にずれて発生する。すなわち、１０個のパルス状の信号が、時間的に間隔を空けてタイヤ回転周期に等しい周期で発生する。

信号処理手段１２は、増幅器１２ａとＡ/Ｄ変換器１２ｂとを備え、各圧電センサー１１に接続されて、圧電センサー１１の出力信号を増幅するとともに、デジタル信号に変換して送信機１３に送る。
送信機１３は、Ａ/Ｄ変換器１２ｂで変換されたデジタル信号を車体５側に送信する。
ここで、信号検出手段１５〜路面状態推定手段２２の各手段を演算装置２３とすると、図３に示すように、車体５の各タイヤ１〜４の近傍にそれぞれ設置された受信機１４で受信した各タイヤ１〜４の送信機１３からの信号である各圧電センサー１１の出力信号（デジタル信号）は、車体５に設けられた演算装置２３の信号検出手段１５に送られる。
信号検出手段１５は、圧電センサー１１の出力信号からパルス状の信号を検出する。具体的には、図５（ａ）に示すような、タイヤ１〜４の圧電センサー１１から送られてきたパルス状の信号を合成することで、図５（ｂ）に示すような４輪合成信号を生成して、パルス計測手段１６に出力する。
４輪合成信号は、タイヤの回転周期毎に、タイヤｐのパルス状の信号、タイヤｐ＋１のパルス状の信号、タイヤｐ＋２のパルス状の信号、タイヤｐ＋３のパルス状の信号の順で、パルス状の信号が出現する（ｐ＝１〜４、ｃｙｃｌｅ）。

パルス計測手段１６は、図５（ｂ）に示す４輪合成信号の大きさＶに対して、閾値Ｋを設定し、Ｖ（ｔ_q）≧Ｋとなったときの時間（立ち上がり時に閾値に達したときの時間）ｔ_qをq番目のパルスの発生時間として、このパルスの発生時間ｔ_qを用いて、タイヤ回転周期Ｔとパルス状の信号間の間隔であるセンサー時間差Δ_q＝ｔ_q+1−ｔ_qを算出する。
圧電センサー１１の個数をｎとすると、タイヤ回転周期Ｔは、Ｔ＝ｔ_q−ｔ_q+n、すなわち、同じ圧電センサー１１からのパルスの発生時間の差となる。なお、タイヤ回転周期Ｔを、Ｔ＝Δ₁＋Δ_2＋……＋Δ₁₀ から求めてもよい。
ここで、最初のパルス状の信号がタイヤ１の圧電センサー１１１からのパルス状の信号Ｐ₁とすると、パルス状の信号Ｐ₁のΔ₁後には、タイヤ２の圧電センサー１１２ａからのパルス状の信号Ｐ₂₁が出現し、パルス状の信号Ｐ₂₁のΔ₂後には、圧電センサー１１２ｂからのパルス状の信号Ｐ₂₂が出現し、パルス状の信号Ｐ₂₂のΔ₃後には、タイヤ３の圧電センサー１１３ａからのパルス状の信号Ｐ₃₁が出現する。
そして、タイヤ４の後側の圧電センサー１１４ｄからのパルス状の信号Ｐ₄₄のΔ₁₀後には、タイヤ１の圧電センサー１１１からのパルス状の信号Ｐ₁が出現する。
パルス計測手段１６は、算出したタイヤ回転周期Ｔのデータとパルス間隔Δ₁，Δ₂，……，Δ₁₀のデータとを時間差比算出手段１７に送る。
時間差比算出手段１７は、タイヤ間の信号間の時間差であるタイヤ間時間差Δ_Tに対するセンサー間時間差Δ_qの比である時間差比Ｒ_q＝Δ_q/Δ_Tを算出する。
タイヤ間時間差Δ_Tは、タイヤｋの先頭の圧電センサー１１からのパルス状の信号とタイヤ（ｋ＋１）の先頭の圧電センサー１１からのパルス状の信号との間の時間差である。タイヤ数が４本なので、Δ_Tは、Δ_T＝Ｔ/４（Ｔ；タイヤ回転周期）により算出できる。
時間差比算出手段１７は、Ｒ_q＝Δ_q/Δ_Tを算出し、時間差比Ｒ_qとセンサー間時間差Δ_qとを判別手段１９に送る。

記憶手段１８は、４輪の各タイヤ１〜４に配置された圧電センサー１１の個数Ｎ_k（ｋ＝１〜４）と予め設定された時間差比の閾値Ｒ₀と、予め様々な路面状態の路面を走行させて作成した圧電センサー１１の出力信号に出現する蹴り出し点Ｅ_kにおけるピーク値である基準ピーク値Ｖ_k（Ｒ）と、そのときの路面状態Ｒとを対応させたＲ−Ｖテーブル１８Ｔと、路面状態の判定に用いる閾値Ｍとを記憶する。
判別手段１９は、時間差比判定部１９ａと、パルス個数判定部１９ｂと、タイヤ判別部１９ｃとを備え、時間差比算出手段１７で算出した時間差比Ｒ_qと記憶手段１８に記憶されている時間差比の閾値Ｒ₀とを用いて、パルス状の信号Ｐ_qがタイヤ１〜４のうちのいずれのタイヤに配置された圧電センサー１１からの信号であるかを判別する。
すなわち、時間差比判定部１９ａでは、Ｒ_q＜Ｒ₀であればセンサー間時間差Δ_qを同一タイヤにおけるセンサー間時間差Δ_qsと判定し、Ｒ_q≧Ｒ₀であればセンサー間時間差Δ_qを無信号期間値Δ_qvと判定する。
パルス個数判定部１９ｂでは、算出されたセンサー間時間差Δ_qを番号順（時間順）に並べたとき、無信号期間値Δ_qvが２個連続しているときには、２個の無信号期間の間にパルス状の信号Ｐが１個出現していると判定し、２個の無信号期間値Δ_qv間に同一タイヤにおけるセンサー間時間差Δ_qsがある場合には、前記２個のΔ_qv間のあるΔ_qsの個数を計数し、Δ_qsの個数がｒ個なら、２個の無信号期間の間にパルス状の信号Ｐが（ｒ＋１）個出現していると判定する。
タイヤ判別部１９ｃでは、判定したパルス状の信号の個数と、記憶手段１８に記憶されている４輪の各タイヤ１〜４に配置された圧電センサー１１の個数Ｎ_kとを比較することで、圧電センサー１１からのパルス状の信号が４輪のタイヤ１〜４のうちのどのタイヤに取付けられた圧電センサー１１からのパルス状の信号であるかを判別する。

圧電波形抽出手段２１は、例えば、受信機１４で受信したタイヤ１の圧電センサー１１１の出力信号のタイヤ１回転の長さの時間変化波形である圧電波形を抽出する。なお、抽出する圧電波形としては、他のタイヤ２〜４の圧電波形でもよい。
路面状態推定手段２２は、ピーク値算出部２２ａと判定部２２ｂとを備え、圧電波形抽出手段２１で抽出した圧電波形からタイヤの走行している路面の状態を推定する。具体的には、ピーク値算出部２２ａにて、圧電波形に出現する蹴り出し点Ｅ_kにおけるピーク値Ｖ_kを算出し、判定部２２ｂにて、前記算出されたピーク値Ｖ_kと記憶手段１８のＲ−Ｖテーブル１８Ｔに記憶された基準ピーク値Ｖ_k（Ｒ）とを比較して路面状態を推定する。
例えば、路面状態が乾燥路面であるかＷＥＴ路面であるかを判定する場合には、記憶手段１８に、乾燥路面での基準ピーク値Ｖ_k（Ｒ_D）とＷＥＴ路面での基準ピーク値Ｖ_k（Ｒ_W）とを、それぞれ乾燥路面及びＷＥＴ路面とに対応させたＲ−Ｖテーブル１８Ｔを記憶しておき、圧電波形から算出された蹴り出し点Ｅ_kにおけるピーク値Ｖ_kと比較して路面状態を推定する。乾燥路面での基準ピーク値Ｖ_k（Ｒ_D）はＷＥＴ路面での基準ピーク値Ｖ_k（Ｒ_W）よりも大きいので、算出されたピーク値Ｖ_kの大きさと基準ピーク値Ｖ_k（Ｒ_D），Ｖ_k（Ｒ_W）との大小関係を調べれば、路面状態を容易に推定できる。

次に、路面状態推定装置１０の動作について説明する。
車両の走行時に、各タイヤ１〜４に取付けられた圧電センサー１１にそれぞれ発生したパルス状の信号は、増幅されデジタル信号に変換された後、車体５側に送信される。
車体５側には、図５（ａ）に示すような、タイヤ１〜４の圧電センサー１１から送られてきたパルス状の信号が送信される。
センサー位置判別装置１０Ｚでは、これらの信号を合成し、図５（ｂ）に示すような、タイヤ１のパルス状の信号、タイヤ信号２のパルス状の信号、タイヤ３のパルス状の信号、及び、タイヤ信号４のパルス状の信号が、タイヤの回転周期毎に、順に出現する４輪合成信号を生成し、この４輪合成信号に出現するパルス状の信号の配列状態から、圧電センサー１１からのパルス状の信号が４輪のタイヤ１〜４のうちのどのタイヤに取付けられた圧電センサー１１からのパルス状の信号であるかを判別する。
具体的には、４輪合成信号から、タイヤ回転周期Ｔとパルス状の信号間の間隔であるセンサー時間差Δ_q＝ｔ_q+1−ｔ_qを算出し、算出したタイヤ回転周期Ｔとセンサー時間差Δ_qから、タイヤ間時間差Δ_Tに対するセンサー間時間差Δ_qの比である時間差比Ｒ_q＝Δ_q/Δ_Tを算出する。次に、予め記憶しておいた時間差比の閾値Ｒ₀と算出された時間差比Ｒ_qとを用いて、センサー時間差Δ_qが同一タイヤにおけるセンサー間時間差Δ_qsであるか、無信号期間値Δ_qvであるかを判定する。そして、２個の無信号期間に同一タイヤにおけるセンサー間時間差Δ_qsの個数を求め、求めた個数がｒなら、無信号期間の間にパルス状の信号が（ｒ＋１）個出現していると判定する。そして、判定したパルス状の信号の個数と、４輪の各タイヤ１〜４に配置された圧電センサー１１の個数Ｎ_kとを比較して、圧電センサー１１からのパルス状の信号が４輪のタイヤ１〜４のうちのどのタイヤに取付けられた圧電センサー１１からのパルス状の信号であるかを判別する。
一方、圧電センサー１１から送られてきたパルス状の信号から、蹴り出し点Ｅ_kにおけるピーク値Ｖ_kを算出した後、この算出されたピーク値Ｖ_kと乾燥路面での基準ピーク値Ｖ_k（Ｒ_D）とＷＥＴ路面での基準ピーク値Ｖ_k（Ｒ_W）とを比較し、｜Ｖ_k（Ｒ_D）−Ｖ_k｜＜Ｍ_Dであれば路面は乾燥路であると推定し、｜Ｖ_k（Ｒ_W）−Ｖ_k｜＜Ｍ_WであればＷＥＴ路面であると推定する。
なお、算出されたピーク値Ｖ_kの大きさと基準ピーク値Ｖ_k（Ｒ_D），Ｖ_k（Ｒ_W）との大小関係から路面状態を推定してもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。

例えば、前記実施の形態では、タイヤの走行時にパルス状の信号を出力するセンサーを圧電センサー１１としたが、これに限るものではなく、加速度センサーなど、タイヤが接地するときに、パルス状の信号を出力するセンサーであればよい。
また、前記実施の形態では、圧電センサー１１が複数の場合に、センサー角度θを先頭の圧電センサー１１の位置としたが、複数の圧電センサー１１の中心位置としてもよい。また、センサー角度θと圧電センサー１１の数との関係も、前記実施の形態に限るものではなく、例えば、タイヤ１に４個の圧電センサー１１を配置し、タイヤ２に１個の圧電センサー１１を配置し、タイヤ３に３個の圧電センサー１１を配置し、タイヤ４に２個の圧電センサー１１を配置するなど他の構成であってもよい。いずれにせよ、任意の２つのタイヤにおいて、圧電センサー１１の配置された領域が互いに重複しないように各圧電センサー１１が配置されていればよい。

また、前記実施の形態では、１つのタイヤに複数個のセンサーが配置されている場合に、センサーをタイヤの接地長よりも長い間隔で配置したが、配置するセンサーが、圧電センサーや加速度センサーのように、タイヤの走行時に、時間的に離隔した正及び負のパルス状の信号を発生するセンサーである場合には、例えば、閾値（Ｖ₀＞０）を設けて、各センサー出力のうちの正のパルス状の信号のみを取り出すようにすれば、センサー間の間隔をタイヤ接地長よりも短くしても、パルス状の信号の発生する時間が互いに重複することはない。これにより、１つのタイヤ内に配置される圧電センサー間の間隔を小さくできるので、タイヤ間時間差とセンサー間時間差との差が大きくなり、タイヤ間時間差とセンサー間時間差とを更に精度良く区別できる。なお、負のパルス状の信号を取り出す場合には、例えば、各センサー出力を反転させた後、閾値（Ｖ₀＞０）を設けてやれば、負のパルス状の信号のみを取り出すことができる。

また、前記実施の形態では、各タイヤ１〜４の近傍にそれぞれ受信機１４を設置したが、受信機１４は１台であってもよい。受信機１４が１台の場合には、４台の送信機１３から信号を受信するので、信号検出手段１５を省略することができる。なお、受信機１４が１台の場合には、受信機１４は、車体５の中央部など、タイヤ１〜４から等距離にある位置に設置することが好ましい。
また、前記実施の形態では、圧電センサー１１の出力（アナログ信号）をデジタル信号に変換して車体５側に送信したが、圧電センサー１１の出力をそのまま車体５側に送信してもよい。

また、前記実施の形態では、タイヤ１に取付けた圧電センサー１１１の出力波形から路面状態を推定したが、他のタイヤ２〜４に取付けた圧電センサー１１の出力波形から路面状態を推定してもよい。また、１つのタイヤに複数の圧電センサー１１が取付けられている場合には、先頭の圧電センサー１１の出力波形から路面状態を推定してもよいし、複数の出力波形の蹴り出し点Ｅ_kでのピーク値Ｖ_kの平均値から路面状態を推定してもよい。
また、前記実施の形態では、圧電センサー１１の出力波形の蹴り出し点Ｅ_kにおけるピーク値Ｖ_kから路面状態を推定したが、踏み込み点Ｅ_fにおけるピーク値Ｖ_fを用いて路面状態を推定してもよいし、ピーク値Ｖ_kとピーク値Ｖ_fの両方を用いてもよい。

また、前記実施の形態では、時間差比Ｒ_q＝Δ_q/Δ_Tと時間差比の閾値Ｒ₀とを用いて、Δ_qが同一タイヤにおけるセンサー間時間差であるか否かを判定したが、タイヤ間時間差Δ_Tとセンサー間時間差Δ_qとの差に閾値時間間隔Δ_Tq0を設け、Δ_T−Δ_q＞Δ_Tq0であるときに、Δ_qが同一タイヤにおけるセンサー間時間差であると判定してもよい。このとき、車輪速測定手段を設けて、Δ_T及びΔ_qを基準速度（例えば、６０km/h）における値に補正すれば、Δ_qが同一タイヤにおけるセンサー間時間差であるか否かの判定精度を向上させることができる。

また、前記実施の形態では、送信機１３を用いて、パルス状の信号を車体５側に送信したが、車体５に分布する帯電電位を検知することで、無線通信を用いることなく、圧電センサー１１の出力を車体５側にて検知することができる。
一般に、タイヤと路面との接触、剥離及び摩擦によってタイヤと路面との間に静電気による帯電電位が生じること自体は、例えば、特開２０１１−２２５０２３号公報の背景技術などに記載されていることからも分かるように、周知事項である。
一方、車体５とタイヤとは容量結合されているので、車体５の外表面には、タイヤと路面との間に生じた帯電電位に応じた電位が発生する。
タイヤ表面や車体５の外表面に分布する電界は、以下の式（１）に示す電磁界を構成する３つの要素（1/rに比例する放射電磁界、1/r²に比例する誘導電磁界、1/r³に比例する準静電界）のうちの準静電界であり、車両の走行に伴うタイヤの転動よりに時間的に変化する。

準静電界は磁界成分を含まず、また、電波のように伝搬する性質がなく、人や車両、物質の周りに静電気帯電電界のように分布し、その極性またはレベルが変化する。
したがって、車体５の帯電電位を検出すれば、タイヤと路面との間に生じた帯電電位に応じた電位を検出することができるので、路面状態などのタイヤの状態を精度よく推定することができる。

そこで、タイヤ１〜４に取付けられる圧電センサー１１の一方の素子用電極１１ｂを、リード線を介して、タイヤ１〜４のホイール８に直接接続させ、他方の素子用電極（タイヤ内面側の素子用電極）１１ｃをフローティングさせる、すなわち、圧電素子１１ａの配線をホイール８側のみとすることで、ホイール８に電気的に接続される素子用電極１１ｂを接地側電極とし、他方の電極である素子用電極１１ｃを配線しないようにする。これにより、ホイール８に、圧電素子１１ａのタイヤ１〜４の周方向の伸縮に応じた電荷を帯電させることができる。
そして、図６に示すように、平板状の検知電極３１を車体５の外側表面に対して所定の空隙を隔てて配置し、平板状のリファレンス電極３２を、支持部材３３により、車体５と電気的に絶縁した状態で車体５の外側表面に取付けて、圧電素子１１ａの帯電電位を車体５側にて検出する。
検知電極３１とリファレンス電極３２との間の帯電電位である車体５の帯電電位は、４つのタイヤ１〜４に取付けられた圧電センサー１１の帯電電位（圧電素子１１ａの帯電電位）を全て含んでいる。したがって、車体５の帯電電位を検知することで、無線通信を用いることなく、圧電素子１１ａの発生するパルス状の信号を車体側にて検出することができる。なお、この場合には、タイヤ１〜４に配置された圧電センサー１１の出力である帯電電位は、アナログ信号として車体５側にて検出される。
検出された車体５の帯電電位は、ＦＥＴ等の検知素子及びアンプを備えた増幅器３４により増幅され、パルス計測手段１６と圧電波形抽出手段２１とに送られる。

１〜４ タイヤ、５ 車体、６ インナーライナー、７ タイヤトレッド、
８ ホイール、９ 路面、
１０ 路面状態推定装置、１０Ｚ センサー位置判別装置、
１１ 圧電センサー、１１ａ 圧電素子、１１ｂ，１１ｃ 素子用電極、
１２ 信号処理手段、１２ａ 増幅器、１２ｂ Ａ/Ｄ変換器、１３ 送信機、
１４ 受信機、１５ 信号検出手段、１６ パルス計測手段、１７ 時間差比算出手段、１８ 記憶手段、１８Ｔ Ｒ−Ｖテーブル、１９ 判別手段、１９ａ 時間差比判定部、
１９ｂ パルス個数判定部、１９ｃ タイヤ判別部、
２１ 圧電波形抽出手段、２２ 路面状態推定手段、
３１ 検知電極、３２ リファレンス電極、３３ 支持部材、３４ 増幅器。

Claims (5)

1. 車両に装着された複数のタイヤにそれぞれ配置されて、タイヤの走行時にパルス状の信号を発生するセンサーと、前記パルス状の信号を検出する信号検出手段と、前記信号検出手段で検出したパルス状の信号の情報から、前記パルス状の信号が前記複数のタイヤのうちのいずれのタイヤに配置されたセンサーからの信号であるかを判別する判別手段とを備えたセンサー位置判別装置であって、
   前記複数のタイヤには、互いに異なる個数のセンサーが配置され、
   前記各センサーは、前記各タイヤの周方向における所定角度範囲にある１つの領域にそれぞれ配置され、
   前記複数のタイヤのうちから選択された任意の２つのタイヤにおいて、前記センサーの配置された領域が互いに重複しないように前記各センサーが配置され、
   前記判別手段は、
   前記信号検出手段で検出されたパルス状の信号の配列状態から、前記パルス状の信号を発生したセンサーが配置されているタイヤを判別することを特徴とするセンサー位置判別装置。
2. 前記領域内に配置されるセンサーが複数個で、かつ、前記センサーが、タイヤの走行時に、時間的に離隔した正及び負のパルス状の信号を発生するセンサーである場合には、
   前記複数個のセンサーは、正負いずれかのパルス状の信号のうちから選択されたパルス状の信号の発生する時間が互いに重複しないように配置されることを特徴とする請求項１に記載のセンサー位置判別装置。
3. 同一タイヤに装着されたセンサーからのパルス状の信号間の時間差と各タイヤ間のパルス状の信号間の時間差との比である時間差比を算出する時間差比算出手段と、
   前記時間差比の閾値を記憶する記憶手段とを更に備え、
   前記判別手段は、
   前記時間差比算出手段で算出された時間差比と、前記記憶手段に記憶された時間差比の閾値とを比較して、前記パルス状の信号が同一タイヤに装着されたセンサーからの信号か否かを判別することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセンサー位置判別装置。
4. 前記センサーを、タイヤ内面に配置された圧電素子とするとともに、
   前記信号検出手段は、
   車体における金属部位の表面に配置される検出電極と、
   前記車体の外側表面から空間を隔てて配置されるリファレンス電極と、
   前記検出電極と前記リファレンス電極との間の電位である車体に分布する帯電電位の時間変化波形を検出する帯電電位検出手段とを備え、
   前記圧電素子は、一方の電極がホイールと電気的に結合し、他方の電極が浮遊していることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか記載のセンサー位置判別装置。
5. 車両に装着された複数のタイヤにそれぞれ配置され、タイヤの走行時にパルス状の信号を発生するセンサーの出力から、前記パルス状の信号が前記複数のタイヤのうちのいずれのタイヤに配置されたセンサーからのパルス状の信号であるかを判別する方法であって、
   前記複数のタイヤの周方向における所定角度範囲にある１つの領域に、互いに異なる個数のセンサーを、前記複数のタイヤのうちから選択された任意の２つのタイヤにおいて、前記センサーの配置された領域が互いに重複しないように配置するとともに、信号検出手段にて前記パルス状の信号を検出し、
   前記検出されたパルス状の信号の配列状態から、前記パルス状の信号を発生したセンサーが配置されているタイヤを判別することを特徴とするセンサー位置判別方法。

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