JP2015229420A - タイヤ状態監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電波を用いてタイヤの状態を検出する場合に消費電力を低減することができるタイヤ状態検出装置を提供する。【解決手段】複数の車輪のそれぞれには、ホイール部５とタイヤ６のトレッド部との距離Ｄを電波の発信及び受信によって検出するとともに、検出された検出結果に基づく検出結果情報を電波の発信によって送信するタイヤセンサユニット１３が設けられている。タイヤセンサユニット１３は、ホイール部５とタイヤ６のトレッド部との距離を検出する場合には、検出結果情報が送信される場合よりも弱い電波を発信する。【選択図】図２

Description

本発明は、タイヤの状態を監視するためのタイヤ状態監視装置に関する。

ホイール部にタイヤを装着した複数の車輪が車両に設けられ、そのタイヤにおける状態を監視できる装置として、無線方式のタイヤ状態監視装置が提案されている。このタイヤ状態監視装置は、車両の各車輪のタイヤ内に設けられるタイヤセンサユニット（車輪側ユニット）と、車両の車体に設けられる受信機（受信機ユニット）とを備えている。車輪毎のタイヤセンサユニットには、送信機を含むように構成されており、送信機は、検出されたタイヤの状態に関する送信信号を無線送信する。そして、受信機は、各送信機からの送信信号に基づいて、タイヤ空気圧に関する情報を、車室内に設けられた表示器に必要に応じて表示させる。

このようなタイヤ状態監視装置において、例えば、特許文献１に示すように、電波の発信及び受信によってホイール部とタイヤのトレッド部との距離が検出され、その検出結果によりタイヤの空気圧などのタイヤの状態に関する送信信号が送信されるものが開示されている。

特開２００５−１７８６９７号公報

しかしながら、このようなタイヤ状態監視装置においては、タイヤの状態を検出するために電波を用いるとともに、その検出結果に基づく検出結果情報を送信するためにも電波を用いており、タイヤの状態を検出する場合に消費電力を低減することが望まれている。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、電波を用いてタイヤの状態を検出する場合に消費電力を低減することができるタイヤ状態検出装置を提供することにある。

上記問題点を解決するタイヤ状態監視装置は、ホイール部にタイヤを装着した複数の車輪を備える車両に設けられ、タイヤにおける状態を監視するためのタイヤ状態監視装置であって、前記複数の車輪のそれぞれには、前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離を電波の発信及び受信によって検出する距離検出部と、当該検出された検出結果に基づく検出結果情報を電波の発信によって送信する送信部とが設けられ、前記距離検出部は、前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離を検出する場合には、前記送信部によって前記検出結果情報が送信される場合よりも弱い電波を発信することを要旨とする。

これによれば、ホイール部とタイヤのトレッド部との距離を検出するときの消費電力を低減させることができ、電波を用いてタイヤの状態を検出する場合に消費電力を低減することができる。

また、検出結果情報が送信される場合、十分な強さの電波を発信することができ、十分に通信品質を確保することができる。
上記タイヤ状態監視装置について、前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離に基づいて前記タイヤの空気圧を監視するための制御を行う構成としてもよい。

上記タイヤ状態監視装置について、前記距離検出部と前記送信部とは、電波の発信及び受信を行う共通の電波制御部に含まれる構成としてもよい。

本発明によれば、電波を用いてタイヤの状態を検出する場合に消費電力を低減することができる。

実施形態の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。 タイヤ、ホイール部及びタイヤセンサユニットを示す断面図。 タイヤセンサユニットの回路構成を示す図。 電波の発信についての態様を示す図。 タイヤ、ホイール部及びタイヤセンサユニットを示す断面図。

以下、図１〜図４を用いてタイヤ状態監視装置を具体化した一実施形態について説明する。
図１に示すように、車両１０は、タイヤ状態監視装置３０を搭載している。車両１０の４つの車輪１〜４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とから構成されている。

次に、タイヤ状態監視装置３０について説明する。
タイヤ状態監視装置３０は、車両１０の４つの車輪１〜４にそれぞれ取り付けられるタイヤセンサユニット１３と、車両１０の車体に設置される受信機ユニット３１とを備えている。

図２に示すように、ホイール部５には、タイヤバルブ８と一体的にタイヤセンサユニット１３が配設されている。このタイヤセンサユニット１３は、ホイール部５のホイールリム５ａとタイヤ６のトレッド部７との距離Ｄ（以下、単に「距離Ｄ」と示す）を検出し、各種の検出結果に関する情報を含む送信信号（検出結果情報）を無線送信する。詳しくは、タイヤセンサユニット１３は、タイヤ６の径方向に沿ったホイール部５のホイールリム５ａとタイヤ６のトレッド部７との直線的な距離を検出する。なお、本実施形態において、発明の理解を容易とするために、タイヤセンサユニット１３やトレッド部７の厚み等による距離Ｄの誤差についての説明を省略する。

図３に示すように、各タイヤセンサユニット１３は、センサユニットコントローラ１４、ＲＦセンサ１５、及び電池２０を備える。タイヤセンサユニット１３は、電池２０からの電力供給によって動作する。なお、本実施形態において、タイヤセンサユニット１３には圧力センサや温度センサが備えられておらず、タイヤ６内の空気を取り入れる必要がない密閉型のセンサである。

ＲＦセンサ１５は、特定の周波数帯域（本実施形態では２．４ＧＨｚ）の電波を用いて各種の機能を兼用するセンサである。ＲＦセンサ１５は、空間に放射する電波と対象物で反射した電波との位相差から対象物との距離を検出する距離検出機能１５ａと、受信機ユニット３１に対する送信信号（送信データ）を出力するデータ通信機能１５ｂとを兼ね備えているセンサである。

センサユニットコントローラ１４は、ＣＰＵ１４ａ及び記憶部１４ｂ（ＲＡＭやＲＯＭ等）を含むマイクロコンピュータ等よりなる。センサユニットコントローラ１４の記憶部１４ｂには、タイヤセンサユニット１３の動作を統括的に制御する統括プログラムが記憶されている。

センサユニットコントローラ１４は、所定の間隔でＲＦセンサ１５に検知信号を出力し、ＲＦセンサ１５に距離Ｄを検出させる。ＲＦセンサ１５は、センサユニットコントローラ１４からの検知信号の入力により、電波を放射するとともにタイヤ６のトレッド部７に埋設されたスチールワイヤによって反射された電波を検知する。ＲＦセンサ１５は、それら電波の位相差から距離Ｄを検出して、その検出によって得られた距離データをセンサユニットコントローラ１４に出力する。よって、センサユニットコントローラ１４には、所定の間隔毎に距離データが入力され、それら距離データは記憶部１４ｂに記憶される。本実施形態では、ＲＦセンサ１５が、電波制御部、距離検出部及び送信部を構成する。なお、本実施形態では、トレッド部７において、タイヤセンサユニット１３によって距離Ｄが検出される箇所を測定部７ａと示す。

センサユニットコントローラ１４の記憶部１４ｂには、ＲＦセンサ１５によって検出された距離データと比較するための閾値が予め記憶されている。閾値は、タイヤ６固有の情報であり、ホイール部５とタイヤ６とによって封入されたタイヤ６内の圧力（タイヤ６の空気圧）が過度に低くなったときに検出される距離データよりも余裕を持って設定されている。センサユニットコントローラ１４は、ＲＦセンサ１５によって検出された距離データが閾値を超えた場合には、警告を示す送信信号を生成し、ＲＦセンサ１５に送信させる。一方、センサユニットコントローラ１４は、ＲＦセンサ１５によって検出された距離データが閾値を超えていない場合には、警告を示す送信信号を生成させない。なお、本実施形態において、センサユニットコントローラ１４は、ＲＦセンサ１５によって検出された距離データが閾値を超えていない場合であっても、所定回（例えば４回）毎に正常を示す送信信号をＲＦセンサ１５に送信させる。よって、本実施形態では、センサユニットコントローラ１４が、タイヤ６の空気圧を監視（判定）するための制御を行う制御部及び判定部を構成する。

また、本実施形態において、ＲＦセンサ１５には、センサユニットコントローラ１４からの切替信号に応じて電波の送信出力（出力強度）を切替可能な出力回路が内蔵されている。そして、切替信号に応じて、距離Ｄを検出するための電波を出力する場合には、受信機ユニット３１に送信信号を送信するための電波を出力する場合よりも送信出力が小さく制御される。このように、距離Ｄを検出する場合には、受信機ユニット３１に送信信号を送信する場合よりも弱い電波が発信される。なお、本実施形態において、出力回路には、抵抗値が可変な増幅回路が含まれており、切替信号に応じて抵抗値を変更させることによって送信出力を切替可能に制御される。

図１に示すように、受信機としての受信機ユニット３１は、受信機ユニットコントローラ３３を備えるとともに、受信回路としてのＲＦ受信回路３５を備えている。受信機ユニット３１の受信機ユニットコントローラ３３には、表示器３８が接続されている。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、記憶部には受信機ユニット３１の動作を統括的に制御するプログラムが記憶されている。ＲＦ受信回路３５は、各タイヤセンサユニット１３からＲＦ受信アンテナ３２を通じて受信されたＲＦ信号（送信信号）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ＲＦ信号に基づき、送信元のタイヤセンサユニット１３に対応するタイヤ６の状態（空気圧）が閾値を超えたことを特定する。受信機ユニットコントローラ３３は、タイヤ６の空気圧に関する情報等を表示器３８に表示させる。表示器３８は、車室内等、車両１０の搭乗者の視認範囲に配置され、受信機ユニットコントローラ３３により特定されたタイヤ６の空気圧の異常を表示（報知）する。

次に、本実施形態の車輪位置判定装置の作用について説明する。
本実施形態では、タイヤセンサユニット１３のＲＦセンサ１５によって、電波の発信及び受信が行われ、その結果に基づいて距離Ｄが検出される。

そして、距離Ｄが閾値以下である場合には、センサユニットコントローラ１４によりタイヤ６の空気圧が低下していると判定され、警告を示す送信信号がＲＦセンサ１５から受信機ユニット３１に出力される。受信機ユニット３１においては、警告を示す送信信号の入力に基づく状態が表示器３８に表示される。一方、距離Ｄが閾値以下ではない場合には、センサユニットコントローラ１４によりタイヤ６の空気圧が低下していないと判定され、タイヤセンサユニット１３によって警告を示す送信信号が生成されず、正常を示す送信信号がＲＦセンサ１５から受信機ユニット３１に出力される場合がある。

特に、図４に示すように、符号Ｔ１１に示すタイミングにおいて、ＲＦセンサ１５からは、送信出力Ａ１を目安として距離Ｄを検出させるための電波が発信される。また、符号Ｔ１２〜Ｔ１４に示すタイミングにおいても、同じように、ＲＦセンサ１５からは、送信出力Ａ１を目安として距離Ｄを検出させるための電波が発信される。

また、符号Ｔ１５に示すタイミングにおいて、タイヤ６の空気圧が低下していないと判定された場合、ＲＦセンサ１５からは、送信出力Ａ１よりも大きい送信出力Ａ２を目安として正常を示す送信信号が出力される。一方、タイヤ６の空気圧が低下していると判定された場合、ＲＦセンサ１５からは、同じように、送信出力Ａ２を目安として警告を示す送信信号が出力される。

したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）ＲＦセンサ１５からは、距離Ｄを検出する場合、警告や正常を示す送信信号などの検出結果情報を送信する場合よりも弱い電波が発信される。このため、距離Ｄを検出するときの消費電力を低減させることができ、電波を用いてタイヤの状態を検出する場合に消費電力を低減することができる。

（２）また、検出結果情報が送信される場合には、十分な強さの電波を発信することができ、十分に通信品質を確保することができる。
（３）複数の車輪１〜４のそれぞれにはＲＦセンサ１５が設けられ、距離Ｄを電波の発信及び受信によって検出する距離検出機能１５ａと、その検出された検出結果に基づく検出結果情報を電波の発信によって送信するデータ通信機能１５ｂとを兼ね備えている。このため、距離Ｄによってタイヤ６の空気圧を監視できるとともに、例えば、タイヤ６の空気圧を検出するための検出部と検出結果情報を送信する送信部との両方をそれぞれ設ける必要がない。したがって、装置の大型化することなくタイヤ６の空気圧を監視することができる。

（４）また、検出された距離Ｄに基づいてタイヤ６の空気圧の低下が判定可能となる。このため、タイヤ６の空気圧を検出するための空気を取り込む空気穴をタイヤセンサユニット１３に形成しなくてもよく、結露やタイヤのパンク修理剤等による異物の混入を抑制することができる。

（５）タイヤセンサユニット１３がホイール部５側に配設されている。このため、タイヤセンサユニット１３をタイヤバルブ８に一体的に構成することができる。
なお、実施形態は以下のように変更してもよい。

・ 出力回路には、電波を出力するための複数の出力素子が並列するように設けられており、切替信号に応じて複数の出力素子のうち何れかを無効化、有効化に切り替えることによって送信出力を切替可能に制御してもよい。

・ １〜３回、５回以上、タイヤ６の空気圧が低下していないと判定された場合に、正常を示す送信信号が出力されるように構成してもよい。つまり、距離Ｄを検出するための電波と比べて、同じ又は少ない頻度で正常を示す送信信号が出力されることとなる。

・ 図５に示すように、例えば、タイヤセンサユニット１３がタイヤ６のトレッド部７の内周面７ｂに取り付けられてもよい。これによって、タイヤセンサユニット１３に内蔵されたＲＦセンサ１５は、タイヤ６のトレッド部７側に配設され、電波の反射率が高い金属板で形成されたホイール部５のホイールリム５ａで電波を反射させることとなり、反射された電波の検知精度を高めることができる。また、タイヤ６固有の識別情報が記憶されることによって、例えばホイール部５とタイヤ６との組み合わせを変更するときにタイヤ６固有の識別情報を入力する手間を省くことができるなど、利便性を向上させることができる。

・ 距離データを示す送信信号がタイヤセンサユニット１３から受信機ユニット３１に出力され、受信機ユニット３１は、距離データが閾値を超えたか否かを判定してもよい。また、タイヤセンサユニット１３によって距離データからタイヤ６内の空気圧を示す圧力データが演算され、圧力データを示す送信信号がタイヤセンサユニット１３から受信機ユニット３１に出力され、受信機ユニット３１は、圧力データが閾値を超えたか否かを判定してもよい。つまり、ＲＦセンサ１５によって検出された検出結果に関する検出結果情報が、ＲＦセンサ１５によって出力されればよい。また、タイヤ６における状態を監視する機能が、タイヤセンサユニット１３に含まれても、受信機ユニット３１に含まれてもよく、これらの組み合わせであってもよい。この場合、タイヤの種類を特定可能とする特定情報やその特定情報に対応する閾値等が受信機ユニット３１の記憶部に記憶されていてもよく、センサユニットコントローラ１４に記憶されており、タイヤセンサユニット１３から受信機ユニット３１に出力されてもよい。

・ ＲＦセンサ１５によって検出された現在の距離と、それ以前に検出された距離との変化量が所定量を超えたか否かによって、タイヤ６の空気圧を監視してもよい。
・ 車輪１〜４のそれぞれにＲＦセンサ１５を含むタイヤセンサユニット１３が配設され、車輪１〜４と車体とを含む車両１０にタイヤ状態監視装置が配設されていればよい。つまり、タイヤ状態監視装置としては、受信機ユニット３１を含まずに、車輪１〜４のそれぞれに配設されるタイヤセンサユニット１３で構成されてもよい。

・ ＲＦセンサ１５の通信対象は、車両１０の車体に搭載された受信機ユニット３１でなくてもよく、例えば、携帯端末や車道等の設備であってもよい。
・ タイヤ状態監視装置３０は、４輪の車両１０におけるタイヤ６への適用に限定されるものではなく、２輪や３輪、４輪以上など４輪以外の車両におけるタイヤに適用してもよい。

・ ＲＦセンサ１５において、距離Ｄを検出する距離検出機能１５ａと検出結果情報を送信するデータ通信機能１５ｂとが一体に搭載されたが、これに限らず、例えば、別体のセンサに分けて複数の機能が搭載されてもよい。

・ タイヤセンサユニット１３において、距離Ｄを検出するための電波や検出結果情報を出力するための電波を発信するセンサとして、ＲＦ信号を生成するＲＦセンサ１５ではなく、ＬＦ信号を生成する送信回路であってもよい。

・ タイヤセンサユニット１３に、受信機ユニット３１との通信以外に、操作装置との間で通信可能な回路（例えばＬＦトリガ回路など）を備えてもよい。例えば、このような通信によって、タイヤの種類を示す情報、タイヤの状態を監視する周期を示す情報、タイヤの状態の監視を開始させるための情報など、各種の情報が入力されてもよい。また、ＲＦ信号であっても、低周波の信号であってもよい。

・ 受信機ユニット３１の受信回路は、ＲＦ受信回路３５ではなく低周波の受信回路であってもよい。
・ 距離Ｄに基づいてタイヤ６の回転位置や回転速度を監視してもよい。この場合、測定部７ａが地面に接地されたときに距離Ｄが短くなることを検出すると、その検出した周期によってタイヤ６の回転位置や回転速度を検出することができる。

次に、上記実施形態及び別例から把握することのできる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記距離検出部は、前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離を検出する場合には、前記送信部によって前記検出結果情報が送信される場合よりも高い頻度で電波を発信することを特徴とする。

（ロ）前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離は、前記送信部によって前記検出結果情報が送信される距離よりも短いことを特徴とする。
（ハ）前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離に基づいて前記タイヤにおける状態を判定する判定部が前記電波制御部側に設けられ、前記電波制御部は、前記判定部による判定結果を送信することを特徴とする。

（ニ）前記電波制御部は、前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離に基づいて前記タイヤにおける状態を判定する判定部が設けられた受信機に、前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離に関する情報を出力することを特徴とする。

１〜４…車輪、５…ホイール部、６…タイヤ、７…トレッド部、１０…車両、１３…タイヤセンサユニット、１４…センサユニットコントローラ、１５…ＲＦセンサ、２０…電池、３０…タイヤ状態監視装置、３３…受信機ユニットコントローラ、３５…ＲＦ受信回路。

Claims (3)

1. ホイール部にタイヤを装着した複数の車輪を備える車両に設けられ、タイヤにおける状態を監視するためのタイヤ状態監視装置であって、
   前記複数の車輪のそれぞれには、前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離を電波の発信及び受信によって検出する距離検出部と、当該検出された検出結果に基づく検出結果情報を電波の発信によって送信する送信部とが設けられ、
   前記距離検出部は、前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離を検出する場合には、前記送信部によって前記検出結果情報が送信される場合よりも弱い電波を発信するタイヤ状態監視装置。
2. 前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離に基づいて前記タイヤの空気圧を監視するための制御を行う請求項１に記載のタイヤ状態監視装置。
3. 前記距離検出部と前記送信部とは、電波の発信及び受信を行う共通の電波制御部に含まれる請求項１又は請求項２に記載のタイヤ状態監視装置。