JP2015230256A - 車輪の回転位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪の回転位置を容易に検出すること。
【解決手段】加速度センサ４１は、第１差動増幅器４７及び第２差動増幅器４８に接続されている。各差動増幅器４７，４８は、加速度センサ４１から入力された第１出力信号を増幅した第２出力信号を出力する。第１差動増幅器４７には、積分回路４９が接続されている。積分回路４９は、第１差動増幅器４７から入力された第２出力信号から交流成分を除去した第３出力信号を出力する。第２差動増幅器４８及び積分回路４９には、出力用差動増幅器５０が接続されている。出力用差動増幅器５０は、第２差動増幅器４８の第２出力信号と積分回路４９の第３出力信号の差分を増幅した第４出力信号を出力する。センサユニットコントローラは、重力加速度と加速度検出装置４０との位置関係から車輪の回転位置を検出する。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両に設けられた車輪の回転位置を検出する車輪の回転位置検出装置に関する。

特許文献１に記載のように、タイヤの状態を監視するタイヤ状態監視装置では、タイヤに設けられたセンサユニットがタイヤの状態を検出するとともに、検出した情報を車体などに設けられた受信機に送信する。センサユニットは、車輪と一体となって回転する加速度センサを有しており、加速度センサによって車両の走行検出が行われる。

図７の直線Ｌ１に示すように、加速度センサの出力電圧（出力信号）は、車両の速度が速くなるにつれて大きくなる。車輪が回転すると、加速度センサには遠心加速度及び重力加速度が作用し、加速度センサは遠心加速度及び重力加速度を電圧に変換して出力する。遠心加速度は直流成分として、重力加速度は交流成分として出力される。このため、図中で拡大して示すように、加速度センサの出力信号は、直流成分と交流成分を含んだ信号となる。センサユニットは、加速度センサの出力信号が予め設定された閾値以上になると、車両が走行していると判定する。そして、センサニットは、車両の走行中にタイヤ情報を受信機に向けて定期的に送信する。

特開２０１４−７３７９３号公報

ところで、タイヤ状態監視装置では、車輪の回転位置（回転角度）を検出する場合がある。例えば、タイヤ状態監視装置では、受信機が受信したタイヤの状態に関する情報が複数のタイヤのうちのどのタイヤに設けられたセンサユニットから発信されたものであるのかを判定する車輪の位置特定を行う必要がある。この位置特定のために加速度センサの出力信号を用いている。

車輪の回転位置が変化すると重力加速度が変化するため、加速度センサの出力信号に含まれる交流成分から車輪の回転位置を検出することができる。しかしながら、遠心加速度は、車両の速度が速くなると大きくなる一方で、重力加速度は、速度の変化に関わらず車輪が１回転する間に一定の変化量（±１Ｇ）であり、車両の速度が速くなると、出力信号に含まれる交流成分は直流成分に比べて相対的に小さくなっていく。このため、出力信号の交流成分を検出するためには分解能の高い機器（ＡＤコンバータなど）を用いる必要があり、車輪の回転位置の検出が困難であった。

本発明の目的は、車輪の回転位置を容易に検出することができる車輪の回転位置検出装置を提供することにある。

上記課題を解決する車輪の回転位置検出装置は、車両の車輪に設けられるとともに、前記車輪の回転位置を検出する車輪の回転位置検出装置であって、前記車輪とともに回転して加速度を検出する加速度センサと、前記加速度センサの出力信号が入力される積分回路と、前記加速度センサの出力信号と前記積分回路の出力信号が入力される出力用差動増幅器と、前記出力用差動増幅器の出力信号から前記車輪の回転位置を検出する検出部と、を備えている。

これによれば、加速度センサからは、直流成分及び交流成分を含んだ出力信号（電圧）が出力される。積分回路からは、加速度センサの出力信号から交流成分を除去した出力信号が出力される。そして、加速度センサの出力信号と積分回路の出力信号とが入力される出力用差動増幅器では、加速度センサの出力信号と積分回路の出力信号の差分が増幅される。したがって、直流成分及び交流成分を含んだ加速度センサの出力信号から、直流成分（積分回路の出力信号）、すなわち、遠心力成分を除去することができる。したがって、重力加速度に応じて変化する加速度センサの出力信号は、車両の速度が速くなっても相対的に小さくならず、検出部は、この加速度センサの出力信号（＝交流成分）から車輪の回転位置を検出することができる。したがって、容易に車輪の回転位置を検出することができる。なお、直流成分、交流成分の除去とは、それぞれの出力信号から各成分を完全に除くことのみを示すものではなく、出力信号に含まれる直流成分、交流成分を小さくすることも含む。

上記車輪の回転位置検出装置について、前記積分回路は、抵抗と、前記抵抗に直列接続されたコンデンサと、前記抵抗に並列接続されたスイッチング素子とを有し、前記スイッチング素子は、前記検出部が前記車輪の回転位置の検出を開始するときに、予め設定されたオン時間が経過するまでオンされ、前記オン時間が経過した後にはオフされることが好ましい。

これによれば、検出部が回転位置の検出を開始するときにスイッチング素子がオンされることで、コンデンサには抵抗を介さずに電流が流れる。このため、抵抗を介してコンデンサに電流が流れる場合に比べて、短時間でコンデンサに電荷が蓄積され、コンデンサの電位が安定するまでにかかる時間を短縮することができる。したがって、検出部が車輪の回転位置を検出するのに要する時間が短縮される。

本発明によれば、車輪の回転位置を容易に検出することができる。

車輪の回転位置検出装置が搭載された車両を示す概略構成図。 回転センサユニットを示す概略構成図。 センサユニットの電気的構成を示すブロック図。 加速度検出装置の電気的構成を示す回路図。 車輪の回転位置と重力加速度との関係を示す図。 車輪の回転位置検出装置を用いて車輪の位置特定を行う方法を説明するための図。 加速度センサの出力電圧と速度との関係を概略的に示す図。

以下、車輪の回転位置検出装置の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、ＡＢＳ（アンチロック・ブレーキシステム）１１及びタイヤ状態監視装置３０を搭載している。ＡＢＳ１１は、ＡＢＳコントローラ１２と、車両１０の４つの車輪１３にそれぞれ対応する回転センサユニット２１〜２４とを備えている。回転センサユニット２１は、前側左側に設けられた車輪ＦＬに対応し、回転センサユニット２２は、前側右側に設けられた車輪ＦＲに対応している。回転センサユニット２３は、後側左側に設けられた車輪ＲＬに対応し、回転センサユニット２４は、後側右側に設けられた車輪ＲＲに対応して設けられている。各車輪１３は、車両用ホイール１４と車両用ホイール１４に装着されたタイヤ１５とから構成されている。ＡＢＳコントローラ１２はマイクロコンピュータ等よりなり、回転センサユニット２１〜２４からの信号に基づき各車輪１３の回転位置（回転角度）を求める。

図２に示すように、各回転センサユニット２１〜２４は、車輪１３の近傍で且つバネ下に設けられており、車輪１３と一体回転する歯車２５と、歯車２５の外周面に対向するように配置された検出器２６とからなる。歯車２５の外周面には複数本（本実施形態では４８本）の歯が等角度間隔おきに設けられている。そして、検出器２６は、歯車２５が回転することで生じるパルス信号を検出する。ＡＢＳコントローラ１２は、各検出器２６に有線接続され、各検出器２６からのパルスのカウント数に基づき、各車輪１３の回転位置を求める。具体的にいえば、歯車２５は一回転する毎に、歯の数に対応した４８個のパルスを検出器２６に発生させる。このため、３６０度（１回転）を、歯の数で除算することで１個のパルスにつき、歯車２５が何度回転したかを把握することができ、原点からのパルスのカウント数によって歯車２５の回転位置を求めることができる。

図１に示すように、タイヤ状態監視装置３０は、４つの車輪１３にそれぞれ取り付けられるセンサユニット３１と、車両１０の車体に設置される受信機ユニット６０とを備えている。各センサユニット３１は、タイヤ１５の内部空間に配置されるように、そのタイヤ１５が装着された車両用ホイール１４に対して取り付けられている。各センサユニット３１は、対応するタイヤ１５の状態（タイヤ空気圧及びタイヤ内温度）を検出して、検出されたタイヤ状態を示すデータを含む送信信号を無線送信する。

図３に示すように、各センサユニット３１は、圧力センサ３２、温度センサ３３、加速度検出装置４０、センサユニットコントローラ３４、ＲＦ送信回路３５、バッテリ３６及び送信アンテナ３７を備えている。センサユニット３１は、バッテリ３６からの供給電力によって動作し、センサユニットコントローラ３４はセンサユニット３１の動作を統括的に制御する。圧力センサ３２は、対応するタイヤ１５内の圧力（タイヤ空気圧）を検出する。温度センサ３３は、対応するタイヤ１５内の温度（タイヤ内温度）を検出する。

図４に示すように、加速度検出装置４０は、加速度センサ４１を有している。加速度センサ４１は、車輪１３と一体となって回転して、自身に作用する加速度を検出する。加速度センサ４１としては、１軸の加速度センサ４１や、複数軸の加速度センサ４１を用いることができ、車輪１３（タイヤ１５）の径方向（遠心力が作用する方向）への加速度成分を検出できるように設けられる。

本実施形態の加速度センサ４１は、ピエゾ抵抗型であり、ダイアフラムの変形に伴い抵抗値が変化する４つのゲージ４２〜４５（ピエゾ抵抗素子）を有している。４つのゲージ４２〜４５は、フルブリッジ接続されている。４つのゲージ４２〜４５のうち、対向する（対角に位置する）第１ゲージ４２及び第２ゲージ４３では、加速度センサ４１に加わる加速度の上昇に応じて抵抗値が上昇する。また、対向する（対角に位置する）第３ゲージ４４と第４ゲージ４５では加速度センサ４１に加わる加速度の上昇に応じて抵抗値が低下する。

第１ゲージ４２と、第３ゲージ４４との接続点Ａには、定電流回路４６が接続されている。本実施形態の定電流回路４６は、２つの定電流用抵抗Ｒ１，Ｒ２、１つのツェナーダイオードＺＤ及び１つのオペアンプＯＰ１によって構成されている。加速度センサ４１には、定電流回路４６から定電流が供給される。加速度センサ４１は、加速度センサ４１に加わる加速度に応じた電圧を出力する。具体的にいえば、加速度センサ４１に加わる加速度に応じてダイアフラムが変形することで、ゲージ４２〜４５の抵抗値が変化し、これに伴い第１ゲージ４２と第４ゲージ４５の接続点Ｂと、第２ゲージ４３と第３ゲージ４４の接続点Ｃとの電位差が変化する。加速度センサ４１は、この電位差を電圧として出力する。この電圧が、加速度センサ４１の出力信号である第１出力信号となる。

加速度センサ４１は、第１差動増幅器４７及び第２差動増幅器４８に接続されている。すなわち、加速度センサ４１の第１出力信号を分岐させて、第１差動増幅器４７及び第２差動増幅器４８に第１出力信号が入力されるように構成している。第１差動増幅器４７及び第２差動増幅器４８は、同一構成であり、増幅率は同一である。第１差動増幅器４７及び第２差動増幅器４８は、１つのオペアンプＯＰ２と、４つの増幅用抵抗Ｒ１１〜１４とを有している。

第１ゲージ４２と第４ゲージ４５の接続点Ｂは、増幅用抵抗Ｒ１１を介して各差動増幅器４７，４８におけるオペアンプＯＰ２の反転入力端子に接続されている。第２ゲージ４３と第３ゲージ４４の接続点Ｃは、増幅用抵抗Ｒ１２を介して各差動増幅器４７，４８におけるオペアンプＯＰ２の非反転入力端子に接続されている。オペアンプＯＰ２の非反転入力端子は、増幅用抵抗Ｒ１３を介して接地されている。オペアンプＯＰ２の出力端子と、反転入力端子とは増幅用抵抗Ｒ１４を介して接続されている。各差動増幅器４７，４８は、オペアンプＯＰ２の反転入力端子と非反転入力端子に入力された出力の差、すなわち、接続点Ｂ，Ｃ間の電圧（第１出力信号）を増幅した第２出力信号（電圧）を出力端子から出力する。本実施形態のように、二つの出力端（接続点）の電位差を出力する加速度センサ４１では、差動増幅器によって出力差を増幅することで、加速度に応じた第２出力信号（出力電圧）を得ることができる。したがって、加速度センサ４１の出力信号とは、第１差動増幅器４７及び第２差動増幅器４８の出力した第２出力信号と捉えることもできる。

第１差動増幅器４７には、積分回路４９が接続されている。積分回路４９は、抵抗Ｒ２１と、抵抗Ｒ２１に直列接続されたコンデンサＣ１と、抵抗Ｒ２１に並列接続されたスイッチング素子ＳＷとを有している。第１差動増幅器４７におけるオペアンプＯＰ２の出力端子は、抵抗Ｒ２１に接続されている。スイッチング素子ＳＷは、センサユニットコントローラ３４に接続されており、センサユニットコントローラ３４によって、オン・オフ制御される。

積分回路４９は、ローパスフィルタとして機能して、第１差動増幅器４７から入力される第２出力信号に含まれる交流成分を遮断（除去）する。積分回路４９の抵抗Ｒ２１と、コンデンサＣ１とは、第２出力信号に含まれる交流成分、すなわち、重力加速度の変化によって生じると想定される交流成分を遮断できるような遮断周波数になるように選定されている。積分回路４９は、第２出力信号から交流成分を除去した第３出力信号を積分回路４９の出力信号として出力する。

第２差動増幅器４８及び積分回路４９には、出力用差動増幅器５０が接続されている。出力用差動増幅器５０は、１つのオペアンプＯＰ３と、４つの出力用抵抗Ｒ３１〜Ｒ３４とを有している。第２差動増幅器４８におけるオペアンプＯＰ２の出力端子は、出力用差動増幅器５０におけるオペアンプＯＰ３の非反転入力端子に出力用抵抗Ｒ３１を介して接続されている。積分回路４９は、出力用差動増幅器５０におけるオペアンプＯＰ３の反転入力端子に出力用抵抗Ｒ３２を介して接続されている。オペアンプＯＰ３の非反転入力端子は、出力用抵抗Ｒ３３を介して接地されている。オペアンプＯＰ３の出力端子と、反転入力端子とは出力用抵抗Ｒ３４を介して接続されている。

出力用差動増幅器５０は、入力された第２差動増幅器４８の第２出力信号と積分回路４９の第３出力信号の差分を増幅した第４出力信号を出力用差動増幅器５０の出力信号として出力する。

出力用差動増幅器５０は、ＡＤコンバータ５１に接続されている。ＡＤコンバータ５１は、出力用差動増幅器５０から入力されたアナログ信号（第４出力信号）を、デジタル信号に変換して出力する。ＡＤコンバータ５１は、センサユニットコントローラ３４に接続されている。

図中の符号４Ａで示すように、各差動増幅器４７，４８から出力される第２出力信号には、直流成分と交流成分が含まれている。第２出力信号が交流成分のみの場合、波形は、破線で示すように、０Ｖを基準として振幅する。第２出力信号が直流成分のみの場合、波形は時間によって変化せず、一定の値となる。第２出力信号に交流成分及び直流成分が含まれている場合には、出力信号の波形は、実線で示すように直流成分に応じて基準が変化する。なお、第２出力信号は、第１出力信号を増幅した信号であるため、第１出力信号にも直流成分及び交流成分が含まれる。

図中の符号４Ｂで示すように、積分回路４９から出力される第３出力信号には、交流成分が含まれず、直流成分のみが含まれている。なお、本実施形態では、説明の便宜上、積分回路４９で交流成分を完全に除去した場合について説明を行うが、積分回路４９は、第２出力信号に含まれる交流成分を完全に除去するものではなくてもよく、第２出力信号に含まれる交流成分を小さくできればよい。

図の符号４Ｃで示すように、出力用差動増幅器５０から出力される第４出力信号には、直流成分が含まれず、交流成分のみが含まれている。出力用差動増幅器５０では、第２差動増幅器４８の第２出力信号（直流成分及び交流成分）と、積分回路４９の第３出力信号（直流成分）との差分である交流成分のみが増幅されて出力される。すなわち、ＡＤコンバータ５１には、加速度センサ４１の出力信号から交流成分のみを抽出した第４出力信号、言い換えれば、重力加速度の変化に伴う電圧が出力される。

図３に示すように、センサユニットコントローラ３４は、ＣＰＵ、記憶部３８（ＲＡＭやＲＯＭ等）及びタイマ３９を含むマイクロコンピュータ等よりなり、記憶部３８には各センサユニット３１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、各センサユニット３１を受信機ユニット６０において識別するために使用される情報である。センサユニットコントローラ３４は、タイヤ空気圧データ、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３５に出力する。ＲＦ送信回路３５は、センサユニットコントローラ３４からのデータを変調して送信信号を生成し、送信信号を送信アンテナ３７から無線送信する。

図１に示すように、受信機ユニット６０は、受信機ユニットコントローラ６１、ＲＦ受信回路６２及び受信アンテナ６４を備えている。受信機ユニット６０の受信機ユニットコントローラ６１には、表示器６３が接続されている。受信機ユニットコントローラ６１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６０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６２は、各センサユニット３１から受信アンテナ６４を通じて受信された送信信号を復調して、受信機ユニットコントローラ６１に送る。

受信機ユニットコントローラ６１は、ＲＦ受信回路６２からの送信信号に基づき、送信元のセンサユニット３１に対応するタイヤ１５の状態（タイヤ空気圧及びタイヤ内温度）を把握する。受信機ユニットコントローラ６１は、タイヤ空気圧に関する情報等を表示器６３に表示させる。

受信機ユニットコントローラ６１は、ＡＢＳコントローラ１２に接続され、各回転センサユニット２１〜２４で生成されたパルス信号を、ＡＢＳコントローラ１２を通じて受け取る。

図５に示すように、センサユニット３１（加速度検出装置４０）が車輪１３の最下位置に移動すると、加速度検出装置４０は＋１Ｇの重力加速度を検出し、＋１Ｇに相当する第４出力信号を出力する。また、センサユニット３１が車輪１３の最下位置から９０度回転すると、加速度検出装置４０は０Ｇの重力加速度を検出し、０Ｇに相当する第４出力信号を出力する。さらに、センサユニット３１が車輪１３の最下位置から１８０度回転し、車輪１３の最上位置に移動すると、加速度検出装置４０は−１Ｇの加速度を検出し、−１Ｇに相当する第４出力信号を出力する。また、センサユニット３１が車輪１３の最下位置から２７０度回転すると、加速度検出装置４０は０Ｇの加速度を検出し、０Ｇに相当する第４出力信号を出力する。

センサユニットコントローラ３４には、加速度検出装置４０の第４出力信号がデジタル信号に変換されて入力される。これにより、センサユニットコントローラ３４は、センサユニット３１（加速度センサ４１）に作用している加速度（重力加速度）を把握することができる。そして、センサユニットコントローラ３４は、上記した重力加速度と、加速度検出装置４０の位置との関係から、車輪１３の回転位置を検出することができる。例えば、加速度検出装置４０が、＋１Ｇの加速度を検出したときには、車輪１３の回転位置は、センサユニット３１が車輪１３の最下位置に位置する角度と検出することができる。したがって、センサユニットコントローラ３４が、車輪１３の回転位置を検出する検出部として機能している。また、加速度検出装置４０と、センサユニットコントローラ３４によって車輪の回転位置検出装置が構成されている。

次に、上記した車輪の回転位置検出装置によって車輪１３の位置特定を行う方法について説明する。
センサユニットコントローラ３４は、圧力センサ３２によって検出されたタイヤ空気圧、温度センサ３３によって検出されたタイヤ内温度及び加速度検出装置４０によって検出された加速度（重力加速度）を予め定められた取得頻度で取得する。

また、センサユニットコントローラ３４は、予め定められた一定位置で各センサによって検出されるタイヤ状態の送信動作を行う。本実施形態では、センサユニット３１（加速度検出装置４０）が車輪１３の最下位置に位置する車輪１３の回転位置を一定位置としており、加速度検出装置４０によって検出された加速度が＋１Ｇのときの位置である。そして、センサユニットコントローラ３４は、加速度検出装置４０が＋１Ｇを検出したタイミングでタイヤ状態を送信する。詳細にいえば、センサユニットコントローラ３４は、タイマ３９に基づいて予め定められた検出頻度で、各センサによって検出されたタイヤ状態を取得し、センサユニット３１（加速度検出装置４０）が車輪１３の最下位置に移動したタイミングで送信する。なお、センサユニットコントローラ３４は、車輪１３の回転位置を検出しようとするときに、加速度検出装置４０のスイッチング素子ＳＷをオンする。そして、スイッチング素子ＳＷをオンしてから予め設定されたオン時間が経過したあとにスイッチング素子ＳＷをオフする。オン時間は、例えば、コンデンサＣ１の電位が安定するのに要する時間である。

受信機ユニットコントローラ６１は、ＲＦ送信回路３５から出力された送信信号を受信すると、その送信信号をＲＦ受信回路６２が受信した時点で、各回転センサユニット２１〜２４で生成されたパルスのカウント数から、車輪１３の回転位置を特定する。

図６に示すように、例えば、各車輪１３に設けられた各センサユニット３１のＩＤコードが、それぞれ、「１」、「２」、「３」、「４」とする。このとき、ＩＤコード「１」のセンサユニット３１が設けられた車輪１３に着目すると、このセンサユニット３１は、時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４（センサユニット３１が車輪１３の最下位置に移動する時刻）で送信信号を出力している。時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４は、ＩＤコード「１」のセンサユニット３１が車輪１３の最下位置に移動した時刻なので、それぞれの時刻で、ＩＤコード「１」のセンサユニット３１が設けられた車輪１３の回転位置は同一となる。一方で、各車輪１３の回転数は右左折などの影響によって異なるため、時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４で、ＩＤコード「２」、「３」、「４」のセンサユニット３１が設けられたそれぞれの車輪１３の回転位置は異なる。このため、ＩＤコード「１」のセンサユニット３１から送信された送信信号を受信したときに、パルスのカウント数、すなわち、車輪１３の回転位置のばらつきが最も少ない回転センサユニット２１〜２４に対応した車輪１３が、ＩＤコード「１」のセンサユニット３１が設けられた車輪と特定することができる。例えば、ＩＤコード「１」のセンサユニット３１からの送信信号を複数回受信したときに、回転センサユニット２２のパルスのカウント数のばらつきが最も少なければ、ＩＤコード「１」のセンサユニット３１は、前側右側の車輪ＦＲに設けられていると特定することができる。

同様に、ＩＤコード「２」、「３」、「４」のセンサユニット３１からの送信信号を複数回受信したときの回転センサユニット２１〜２４のパルスのカウント数のばらつきから、ＩＤコード「２」、「３」、「４」のセンサユニット３１が設けられた車輪１３の位置を特定することができる。すなわち、センサユニット３１によって検出される車輪１３の回転位置と、受信機ユニット６０によって検出される車輪１３の回転位置の一致性から車輪１３の位置特定を行っている。

なお、センサユニット３１は、理想的には各センサユニット３１が設けられた車輪１３の回転位置が同一位置（センサユニット３１が車輪１３の最下位置に移動したとき）のときに送信信号を送信するが、実際には、走行状態などに伴う誤差によって、センサユニット３１が送信信号の送信を行う位置には、若干のばらつきが生じる。したがって、センサユニット３１が送信信号を出力する一定位置には、誤差などによるばらつきが生じ、パルスのカウント数にもばらつきが生じる。このため、パルスのカウント数のばらつきが最も少ない車輪１３を、送信信号を送信したセンサユニット３１が設けられた車輪１３と特定している。

次に、本実施形態の車輪の回転位置検出装置の作用について説明する。
加速度センサ４１から出力される第１出力信号（電圧）には、交流成分と、直流成分とが含まれている。この第１出力信号を、第１差動増幅器４７及び第２差動増幅器４８に分岐させて、第１差動増幅器４７から出力される第２出力信号のみを積分回路４９に入力するようにしている。そして、出力用差動増幅器５０で、第２差動増幅器４８の第２出力信号と、積分回路４９の第３出力信号との差分が増幅されて出力されることで、ＡＤコンバータ５１には、第２出力信号から直流成分が除去された第４出力信号が入力される。

ところで、図７に直線Ｌ２で示すように、検出部（実施形態ではダイアフラム）を変形しやすくすることで、回転位置（重力加速度）の検出感度の高い加速度センサ４１を用いると、検出部が変形限界まで変形しやすい。このため、車両１０の速度が速くなり、検出部が変形限界まで変形すると、検出部がそれ以上変形することができず、検出される加速度が一定になり、加速度の検出を行えなくなるおそれがある。本実施形態の加速度検出装置４０では、回転位置の検出感度の高い加速度センサ４１を用いなくても、重力加速度を容易に得ることができる。

センサユニットコントローラ３４が加速度検出装置４０から加速度を取得するときに、スイッチング素子ＳＷをオンすることで、コンデンサＣ１には、抵抗Ｒ２１を介さずに電流が流れる。このため、コンデンサＣ１には、抵抗Ｒ２１を介して電流が流れる場合に比べて電荷が蓄積されやすく、コンデンサＣ１の電位が安定するのに要する時間が短くなる。コンデンサＣ１の電位が安定すると、積分回路４９の機能が安定し、第２出力信号の交流成分を除去することができるため、スイッチング素子ＳＷをオフする。スイッチング素子ＳＷがオフされると、積分回路４９から交流成分が除去された第３出力信号が出力される。

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）加速度検出装置４０のＡＤコンバータ５１には、直流成分（遠心力成分）を除去した第４出力信号が出力されるため、センサユニットコントローラ３４は、分解能の高いＡＤコンバータ（例えば、１６ｂｉｔや２０ｂｉｔのＡＤコンバータ）を用いなくても加速度センサ４１に作用している重力加速度を容易に検出することができる。このため、重力加速度と、センサユニット３１（加速度センサ４１）との関係から、容易に車輪１３の回転位置を検出することができる。

（２）積分回路４９のスイッチング素子ＳＷは、センサユニットコントローラ３４が、加速度検出装置４０の加速度を取得しようとするときにオンされる。このため、加速度検出装置４０に通電がされると、コンデンサＣ１には急速に電荷が蓄積され、コンデンサＣ１の電位が安定しやすい。コンデンサＣ１に電荷が蓄積されたあとには、スイッチング素子ＳＷをオフすることで、積分回路４９を機能させる。このため、加速度を検出するのに要する時間が短くなり、バッテリ３６の消費電力が小さくなる。

（３）車輪の回転位置検出装置によって、車輪１３の回転位置を容易に検出することができるため、車輪１３の位置特定も容易に行うことができる。
なお、実施形態は、以下のように変更してもよい。

・積分回路４９の抵抗Ｒ２１には、スイッチング素子ＳＷが並列接続されていなくてもよい。
・積分回路４９は、オペアンプを用いた積分回路４９（アクティブフィルタ）を用いてもよい。

・加速度センサ４１として、静電容量型の加速度センサを用いてもよい。この場合、加速度センサによって検出された静電容量を電圧（出力信号）に変換したあとに、出力を分岐させて、一方を積分回路４９に、他方を出力用差動増幅器５０に出力する。静電容量型の加速度センサを用いる場合、ピエゾ抵抗型の加速度センサ４１のように、二つの出力の出力差から出力信号を得る必要がないため、第１差動増幅器４７と、第２差動増幅器４８を設けなくてもよい。

・一定位置として、センサユニット３１が車輪１３の最下位置に移動したときの車輪１３の回転位置としたが、センサユニット３１が車輪１３の最上位置に移動したときや、車輪１３の最下位置から９０度や２７０度回転した位置などであってもよい。

・タイヤ情報とともに車輪１３の角度情報を送信信号によって送信してもよい。この場合、一定位置で送信信号を送信しなくても、車輪１３の角度情報から、車輪１３の位置を特定することができる。

・加速度検出装置４０に、第２出力信号や、第３出力信号をデジタル信号に変換して、センサユニットコントローラ３４に出力するＡＤコンバータを設けてもよい。第２出力信号及び第３出力信号は、直流成分を含んだ出力信号、すなわち、遠心加速度による電圧の変化を含んだ出力信号である。車両１０の走行検出を行う場合には、遠心加速度による電圧の変化を含んでいない出力信号に比べて、遠心加速度による電圧の変化を含んだ出力信号から走行検出を行うほうが容易である。このため、車輪１３の回転位置の検出は、第４出力信号で行い、車両１０の走行検出は、第２出力信号や、第３出力信号で行うことで、車輪１３の回転位置検出及び車両１０の走行検出の両方を容易に行うことができる。

Ｃ１…コンデンサ、ＳＷ…スイッチング素子、Ｒ２１…抵抗、１０…車両、１３…車輪、３４…センサユニットコントローラ、４０…加速度検出装置、４１…加速度センサ、４９…積分回路、５０…出力用差動増幅器。

Claims (2)

1. 車両の車輪に設けられるとともに、前記車輪の回転位置を検出する車輪の回転位置検出装置であって、
   前記車輪とともに回転して加速度を検出する加速度センサと、
   前記加速度センサの出力信号が入力される積分回路と、
   前記加速度センサの出力信号と前記積分回路の出力信号が入力される出力用差動増幅器と、
   前記出力用差動増幅器の出力信号から前記車輪の回転位置を検出する検出部と、を備えた車輪の回転位置検出装置。
2. 前記積分回路は、抵抗と、前記抵抗に直列接続されたコンデンサと、前記抵抗に並列接続されたスイッチング素子とを有し、
   前記スイッチング素子は、前記検出部が前記車輪の回転位置の検出を開始するときに、予め設定されたオン時間が経過するまでオンされ、前記オン時間が経過した後にはオフされる請求項１に記載の車輪の回転位置検出装置。