JP2016203722A - 車輪位置判定装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ヌル点を回避して車輪の位置判定を簡単に行うことが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、車輪2と共に回転して所定の回転位置で加速度を検出する加速度センサ13と、車輪2に関するデータ信号を無線送信するRF送信回路と、を有する。受信機ユニット4は、各タイヤセンサユニット3から送信されるデータ信号を受信するRF受信回路35と、データ信号がいずれの車輪2のタイヤセンサユニット3から送信されたデータ信号であるのかを判定する受信機ユニットコントローラ33と、を有する。タイヤセンサユニット3のRF送信回路は、加速度センサ13が予め設定された特定の加速度値を検出したタイミングから、一定の送信遅延時間が経過した後にデータ信号を送信する。
【選択図】図1

Description

本発明は、車輪の回転位置検出部を各車輪に対応して備える車両に設けられる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。
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(例えば、特許文献1参照)。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送信機と、車両の車体に搭載される受信機とを備えている。各送信機は、対応するタイヤの状態、即ちタイヤ内の圧力を検出し、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、送信アンテナを通じて無線送信する。
一方、受信機は、受信アンテナを備える。そして、受信機は、各送信機の送信アンテナからのデータ信号を、受信アンテナを通じて受信して、タイヤの圧力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。また、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タイヤのうちのどのタイヤに設けられた送信機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、受信機において判定するようになっている。
ところが、車輪が回転することで、各車輪に設けられた送信機も回転するため、送信機の回転位置は常に変化し、受信機では送信機からのデータ信号の受信強度が変化する。そして、送信機が車輪と共に回転する中で、送信機からのデータ信号に対して受信機の受信強度が著しく低下する範囲(所謂ヌル点)が存在する場合があり、このヌル点となる範囲に送信機が位置すると受信機においてデータ信号が受信不能となり、車輪の位置が判定できなくなる。
このヌル点でのデータ信号の受信不能を回避する構成として、例えば特許文献1が挙げられる。特許文献1のタイヤ状態監視装置では、送信機は、1回のデータの送信動作において、異なるビットレートで交互にデータを送信する送信サイクルを複数回連続して行っている。このため、受信機では、いずれかのビットレートでデータを受信でき、ヌル点を原因として車輪の位置が判定できなくなるということが回避される。
特開2003−272060号公報
ところで、タイヤ状態監視装置では、ヌル点を回避して車輪の位置判定を簡単に行うことが望まれている。
本発明の目的は、ヌル点を回避して車輪の位置判定を簡単に行うことができる車輪位置判定装置を提供することにある。
上記問題点を解決するための車輪位置判定装置は、車輪の回転位置検出部を各車輪に対応して備える車両に設けられる車輪位置判定装置であって、前記車輪それぞれに設けられる車輪側ユニット、及び前記車両の車体に設置される受信機ユニットを備え、各車輪側ユニットは、前記車輪と共に回転して加速度を検出する加速度センサと、前記車輪に関するデータ信号を無線送信する送信部と、を有し、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データ信号を受信する受信部と、前記データ信号がいずれの車輪の前記車輪側ユニットから送信されたデータ信号であるのかを判定する車輪位置判定部と、を有し、前記送信部は、前記加速度センサが予め設定された特定の加速度値を検出したタイミングから、一定の送信遅延時間が経過した後に前記データ信号を送信することを要旨とする。
これによれば、加速度センサが特定の加速度値を検出するときの車輪側ユニットの位置は、車速に関係なく常に一定の位置である。そして、特定の加速度値を検出したタイミングから一定の送信遅延時間が経過した後での車輪側ユニットの回転位置は、車速によって異なる。例えば、車速が速ければ、車輪側ユニットの回転位置は、特定の加速度値を検出した回転位置よりも回転方向に遠くなっていく。したがって、ある車速では、加速度センサが特定の加速度値を検出したタイミングから一定の送信遅延時間が経過したとき、車輪側ユニットの回転位置がヌル点となる範囲に位置したとしても、車速が異なれば、車輪側ユニットの回転位置はヌル点となる範囲から外れた位置に位置する。したがって、車輪位置判定部では、車輪側ユニットからのデータ信号を受信して車輪位置を判定することが可能になる。よって、例えば、ヌル点を回避するために、車輪側ユニットがデータ信号を送信する送信角度をずらす場合と比べると、ヌル点を回避しての車輪位置判定が簡単になる。
また、車輪位置判定装置について、前記車輪位置判定部は、前記データ信号を受信したタイミングから前記送信遅延時間前に前記回転位置検出部の検出した回転位置情報に基づいて前記データ信号がいずれの車輪の前記車輪側ユニットから送信されたデータ信号であるのかを判定してもよい。
これによれば、受信部がデータ信号を受信したタイミングは、加速度センサが特定の加速度値を検出したタイミングよりも送信遅延時間経過したときである。言い換えると、受信部がデータ信号を受信したタイミングよりも送信遅延時間だけ前に、加速度センサが特定の加速度値を検出している。よって、受信部がデータ信号を受信したタイミングより送信遅延時間分前に検出された回転位置情報が、特定の加速度値を検出したときの車輪側ユニットの回転位置情報となる。よって、送信遅延時間前の回転位置情報を照合することで、車輪の位置を判定することができる。
また、車輪位置判定装置について、前記送信遅延時間は複数設定されていてもよい。
これによれば、一定車速が継続されている場合には、特定の加速度値を検出したタイミングから送信遅延時間が経過したとき、車輪側ユニットの回転位置がヌル点となる範囲に位置する場合がある。このような場合であっても、送信遅延時間が複数設定されていれば、ある送信遅延時間が経過したときに、車輪側ユニットがヌル点となる範囲に位置していても、その他の送信遅延時間が経過したときには、車輪側ユニットの回転位置はヌル点となる範囲から外れることになり、車輪位置判定部では、車輪側ユニットからのデータ信号を受信して車輪位置を判定することが可能になる。
また、車輪位置判定装置について、前記送信部は、前記送信遅延時間に関するデータを前記データ信号と共に送信する。
これによれば、車輪位置判定部は、データ信号の受信と同時に送信遅延時間が認識できるため、車輪位置を容易に特定することができる。
本発明によれば、ヌル点を回避して車輪の位置判定を簡単に行うことができる。
(a)は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、(b)は車輪、タイヤセンサユニット及び加速度センサを示す図。 回転センサユニットを示す概略構成図。 タイヤセンサユニットの回路構成を示すブロック図。 (a)は第1の車速での送信遅延時間でのタイヤセンサユニットの回転位置を示す図、(b)は第2の車速での送信遅延時間でのタイヤセンサユニットの回転位置を示す図。 (a)は第1の車速での第1及び第2送信遅延時間でのタイヤセンサユニットの回転位置を示す図、(b)は第2の車速での第1及び第2送信遅延時間でのタイヤセンサユニットの回転位置を示す図。
以下、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一実施形態について、図面を参照して説明する。
図1(a)に示すように、車両1は、ABS(アンチロック・ブレーキシステム)10及びタイヤ状態監視装置20を搭載している。ABS10は、ABSコントローラ23と、車両1の4つの車輪2にそれぞれ対応する回転センサユニット24とを備えている。なお、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とから構成されている。以後、適宜に、前側左側の車輪2を符号“FL”で示し、前側右側の車輪2を符号“FR”で示し、後側左側の車輪2を符号“RL”で示し、後側右側の車輪2を符号“RR”で示す。
まず、ABS10について説明する。ABSコントローラ23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24から出力される信号に基づき各車輪2の回転速度(回転位置)を求める。
図2に示すように、各回転センサユニット24は、車輪2の近傍で且つバネ下に設けられており、車輪2と一体回転する歯車24aと、歯車24aの外周面に対向するように配置された検出器24bとからなる。歯車24aの外周面には複数本(本実施形態では48本)の歯24cが等角度間隔おきに設けられている。そして、検出器24bは、車両1のイグニッションオン状態から、歯24cの位置から車輪2の回転位置情報として、パルス信号を生成する。ABSコントローラ23は、各検出器24bに有線接続されている。
次に、タイヤ状態監視装置20について説明する。
図1(a)に示すように、タイヤ状態監視装置20は、4つの車輪2にそれぞれ取り付けられる4つの車輪側ユニットとしてのタイヤセンサユニット3と、車両1の車体1aに設置される受信機ユニット4とを備えている。
まず、タイヤセンサユニット3について説明する。
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3に示すように、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、加速度センサ13、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。
タイヤセンサユニット3に備えられた1軸の加速度センサ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、加速度に応じた加速度データを発生してセンサユニットコントローラ14に出力する。
図1(b)に示すように、加速度センサ13は、一つの検出軸7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。加速度センサ13は、加速度の検出軸7が鉛直方向に延びるように車輪2に対して配置され、この加速度センサ13によって重力加速度が検出されるようになっている。
図4及び図5に示すように、加速度センサ13は、タイヤセンサユニット3が車輪2の所定の回転位置に位置する度に加速度を検出し、その検出した加速度データをセンサユニットコントローラ14に出力する。本実施形態では、車輪2が1回転する間に、加速度センサ13は加速度を13回検出する。例えば、タイヤセンサユニット3が、車輪2の鉛直方向の最上位置に位置したときは加速度センサ13は−1Gを検出し、タイヤセンサユニット3が、車輪2の最下位置に位置したときは加速度センサ13は+1Gを検出する。
図3に示すように、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、後述の送信遅延時間に関するデータが記憶されている。そして、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、加速度データ、送信遅延時間に関するデータを含むデータを、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(データ信号)を生成し、そのデータ信号を送信アンテナ19から無線送信する。
各タイヤセンサユニット3は、タイヤ状態の計測動作を所定時間間隔で定期的に行い、受信機ユニット4に向けてデータ信号の送信動作を行う。
また、上述のように、RF送信回路16は、各種データをデータ信号として無線送信するが、RF送信回路16がデータ信号を送信するタイミングは、加速度センサ13が、特定の加速度値(+1G)を検出したタイミングから、一定の送信遅延時間が経過した後となっている。送信遅延時間は、記憶部14aに記憶されており、センサユニットコントローラ14は、特定の加速度値が加速度センサ13によって検出されたタイミングから、送信遅延時間が経過すると、RF送信回路16にデータ信号を送信させる制御を行う。なお、送信遅延時間は、変更可能になっている。
次に、受信機ユニット4について説明する。
図1(a)に示すように、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)からの供給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の送信アンテナ19から送信されたデータ信号を、受信アンテナ32を通じて受信して、その受信したデータ信号を処理する。
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、及びRF受信回路35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データ信号を復調して、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空気温度を把握する。また、受信機ユニットコントローラ33は、内部空気圧及び内部空気温度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、内部空気圧や内部空気温度の異常を警報器(報知器)37にて報知させる。警報器37としては、例えば、異常を光の点灯や点滅によって報知する装置や、異常を音によって報知する装置が適用される。
受信機ユニットコントローラ33は、ABSコントローラ23に接続され、各回転センサユニット24で生成されたパルス信号を、ABSコントローラ23を通じて受け取る。また、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から送信されたデータ信号を受信すると、そのデータ信号に含まれる送信遅延時間に関するデータ、及び回転センサユニット24で生成されたパルス信号に基づいて、データ信号を送信したタイヤセンサユニット3の位置を特定する。
次に、本実施形態の作用について説明する。なお、4つの車輪2の位置特定方法は全て同じであるため、4つの車輪2のうちの1つの車輪2の位置特定方法について説明し、残り3つの車輪2の位置特定方法は説明を省略する。
さて、図4(a)に示すように、車両1が第1の車速で走行している場合、タイヤセンサユニット3の回転位置が車輪2の最下位置に位置し、特定検出タイミングT1で加速度センサ13が特定の加速度値(+1G)を検出する。すると、センサユニットコントローラ14は、その特定検出タイミングT1から送信遅延時間が経過した後に、送信タイミングS1でRF送信回路16からデータ信号を送信させる。この第1の送信タイミングS1のとき、タイヤセンサユニット3の回転位置がヌル点の範囲に位置すると、タイヤセンサユニット3からのデータ信号に対して受信アンテナ32の受信強度が著しく低下する。このとき(ヌル点時)、受信機ユニットコントローラ33では、タイヤセンサユニット3からデータ信号を受信できない。
その後、車両1の車速が上がり、図4(b)に示すように、第2の車速で走行している場合、タイヤセンサユニット3の回転位置が車輪2の最下位置に位置すると、特定検出タイミングT1で加速度センサ13が特定の加速度値(+1G)を検出する。そして、センサユニットコントローラ14は、その特定検出タイミングT1から送信遅延時間経過した後に、送信タイミングS1でRF送信回路16からデータ信号を送信させる。このとき、第2の車速では、第1の車速に比べて車速が速くなっている分、同じ送信遅延時間が経過した後のタイヤセンサユニット3の回転位置は、第1の車速のときよりも回転方向に進んだ位置になる。すなわち、特定検出タイミングT1から送信遅延時間が経過した後のタイヤセンサユニット3の回転位置が、第1の車速と第2の車速とで異なる。よって、第1の車速のとき、タイヤセンサユニット3の回転位置がヌル点の範囲に位置しても、第2の車速のときは、タイヤセンサユニット3の回転位置はヌル点の範囲外に位置し、受信機ユニットコントローラ33では、タイヤセンサユニット3からのデータ信号が受信できる。
そして、受信機ユニットコントローラ33は、データ信号を受信すると、そのデータ信号に含まれる送信遅延時間に関するデータに基づき、受信機ユニットコントローラ33がデータ信号を受信したタイミングよりも、送信遅延時間だけ前に加速度センサ13によって特定の加速度値が検出されていたことを判定する。そして、受信機ユニットコントローラ33は、送信遅延時間だけ前に受け取ったパルス信号と、そのパルス信号と合致するパルス信号を生成した回転センサユニット24とを照合し、データ信号を送信したタイヤセンサユニット3の位置を特定する。
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)加速度センサ13が車輪2の最下位置に位置し、特定の加速度値を検出すると、その特定検出タイミングT1から一定の送信遅延時間が経過した後に、RF送信回路16からデータ信号を受信機ユニット4に向けて送信させるようにした。加速度センサ13が特定の加速度値を検出する位置は、車速に関係なく車輪2の最下位置であり、このときのタイヤセンサユニット3の位置も車速に関係なく車輪2の最下位置である。そして、特定の加速度値を検出した特定検出タイミングT1から一定の送信遅延時間が経過した後は、タイヤセンサユニット3の車輪2での回転位置は、第1の車速よりも第2の車速の方が車輪2の最下位置よりも回転方向に遠くなる。したがって、仮に第1の車速ではタイヤセンサユニット3の回転位置がヌル点となる範囲に位置したとしても、第2の車速ではタイヤセンサユニット3の回転位置はヌル点となる範囲から外れ、受信機ユニット4ではタイヤセンサユニット3からのデータ信号を受信することが可能になり、車輪2の位置を特定することができる。
(2)車両1の車速が異なれば、RF送信回路16による送信タイミングS1が異なる。車両1の車速は、ほぼ変化しているため、タイヤセンサユニット3がヌル点の範囲に位置し続けることを回避して、車輪2の位置特定を的確に行うことができる。
(3)センサユニットコントローラ14の記憶部14aに送信遅延時間に関するデータを記憶させ、送信遅延時間に関するデータを、車輪2の圧力及び温度に関するデータ信号と共に受信機ユニット4に向けて送信した。よって、受信機ユニット4の受信機ユニットコントローラ33では、データ信号を受信すると、そのデータ信号に含まれる送信遅延時間に基づいて、データ信号を送信したタイヤセンサユニット3を特定することができる。
(4)受信機ユニット4では、ABS10によって生成されたパルス信号を用いて車輪2の位置を特定する。このABS10は、車両1に既存の構成である。このため、タイヤセンサユニット3においては、送信遅延時間の設定だけでヌル点を回避することができ、受信機ユニット4では既存のABS10を用いて車輪2の位置を特定することができる。よって、車両1に部品を追加することなく、ヌル点を回避して車輪2の位置を特定することができる。
(5)加速度センサ13として1軸の加速度センサを用いた。加速度センサ13としては、1軸、2軸、3軸のものがあるが、安価な1軸の加速度センサ13を用いても、ヌル点によって車輪2の位置判定が不能になることを回避することができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態では、送信遅延時間を1種類だけ設定したが、複数の送信遅延時間を設定し、加速度センサ13が、特定の加速度値を検出したタイミングから異なるタイミングで、RF送信回路16からデータ信号を送信させてもよい。
図5(a)及び(b)に示すように、第1の送信遅延時間と、第2の送信遅延時間を設定する。第1の送信遅延時間の方が、第2の送信遅延時間より短くなっている。このように構成すると、図5(a)に示すように、第1の車速では、特定検出タイミングT1で特定の加速度値が検出されてから第1の送信遅延時間が経過した第1の送信タイミングS1のとき、RF送信回路16からデータ信号が送信される。このとき、タイヤセンサユニット3の回転位置がヌル点の範囲に位置したとする。しかし、第2の送信遅延時間が経過した第2の送信タイミングS2のときは、タイヤセンサユニット3がヌル点の範囲から外れる。
また、図5(b)に示すように、第1の車速より車速の速い第2の車速では、特定検出タイミングT1で特定の加速度値が検出されてから第1の送信遅延時間が経過した第1の送信タイミングS1のとき、RF送信回路16からデータ信号が送信される。このとき、タイヤセンサユニット3の回転位置がヌル点の範囲に位置したとする。しかし、第2の送信遅延時間が経過した第2の送信タイミングS2のときは、タイヤセンサユニット3がヌル点の範囲から外れる。
よって、送信遅延時間を複数設定し、RF送信回路16からの送信タイミングを異ならせることで、より確実にヌル点を回避することができる。
○ 実施形態では、タイヤ6の状態(タイヤ内圧力、タイヤ内温度)を示すデータ信号に、送信遅延時間に関するデータを含めたが、タイヤ6の状態を示すデータ信号と、送信遅延時間に関するデータは、別々に受信機ユニット4に送信してもよい。
○ 実施形態では、タイヤ6の状態(タイヤ内圧力、タイヤ内温度)を示すデータ信号に、送信遅延時間に関するデータを含めたが、送信遅延時間そのものの情報ではなく、送信遅延時間の識別信号をデータ信号に含めてもよい。例えば、識別信号として奇数のデータには、第1の送信遅延時間が対応付けられ、偶数のデータには、第2の送信遅延時間が対応付けられる。そして、受信機ユニット4では、データ信号を受信したとき、そのデータ信号に含まれる識別信号が奇数の場合は、第1の送信遅延時間に対応した処理を行い、識別信号が偶数の場合は、第2の送信遅延時間に対応した処理を行う。
○ 実施形態では、加速度センサ13は、1軸の加速度センサであったが、2軸又は3軸の加速度センサであってもよい。
○ 実施形態では、加速度センサ13が+1Gを検出したタイミングを特定検出タイミングとしたが、この特定検出タイミングは、適宜変更してもよい。
○ 実施形態では、第1及び第2の送信遅延時間を設定したが、3種類以上の送信遅延時間を設定してもよい。
○ 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。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
(イ)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。
1…車両、1a…車体、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、13…加速度センサ、16…RF送信回路(送信部)、20…タイヤ状態監視装置(車輪位置判定装置)、24…回転センサユニット(回転位置検出部)、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 (4)

  1. 車輪の回転位置検出部を各車輪に対応して備える車両に設けられる車輪位置判定装置であって、
    前記車輪それぞれに設けられる車輪側ユニット、及び前記車両の車体に設置される受信機ユニットを備え、
    各車輪側ユニットは、前記車輪と共に回転して加速度を検出する加速度センサと、
    前記車輪に関するデータ信号を無線送信する送信部と、を有し、
    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データ信号を受信する受信部と、
    前記データ信号がいずれの車輪の前記車輪側ユニットから送信されたデータ信号であるのかを判定する車輪位置判定部と、を有し、
    前記送信部は、前記加速度センサが予め設定された特定の加速度値を検出したタイミングから、一定の送信遅延時間が経過した後に前記データ信号を送信することを特徴とする車輪位置判定装置。
  2. 前記車輪位置判定部は、前記データ信号を受信したタイミングから前記送信遅延時間前に前記回転位置検出部の検出した回転位置情報に基づいて前記データ信号がいずれの車輪の前記車輪側ユニットから送信されたデータ信号であるのかを判定する請求項1に記載の車輪位置判定装置。
  3. 前記送信遅延時間は複数設定されている請求項1又は請求項2に記載の車輪位置判定装置。
  4. 前記送信部は、前記送信遅延時間に関するデータを前記データ信号と共に送信する請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の車輪位置判定装置。
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