JP2021178590A - タイヤ取付け位置検出システム、タイヤ及びタイヤ用センサユニット - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ側からの受信信号の強度による影響を抑制することの可能なタイヤ取付け位置検出システムを提供する。【解決手段】タイヤ取付け位置検出システム１において、各タイヤ３にセンサユニット４が設けられる。センサユニット４は、タイヤ３の方向変化データを取得する地磁気センサ１２と、タイヤ３の回転数データを取得する歪センサ１１と、タイヤ３の前記方向変化データ及び前記回転数データを送信する送信部１５と、を有する。ユーザ端末２０の演算部２３は、送信部１５から送信された各タイヤ３の前記方向変化データ及び前記回転数データを基に、各タイヤ３の取付け位置を判定する。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用のタイヤ取付け位置検出システム、タイヤ及びタイヤ用センサユニットに関する。

車両に取り付けられたタイヤの空気圧を監視するシステムとして、ＴＰＭＳ（Tire Pressure Monitoring System）が知られている。ＴＰＭＳでは、各タイヤに設けた空気圧センサユニットから車体側の受信機に検出結果をタイヤのＩＤと共に無線送信する。車体側のコンピュータは、受信機での受信内容がタイヤの空気圧の低下を示す場合、運転手に画面表示等により警告を発する。空気圧の低下が前後左右いずれのタイヤで発生したかを特定するためには、各タイヤの位置、すなわち各ＩＤのタイヤが左前、右前、左後、右後のいずれに取り付けられているかを、車体側のコンピュータが認識する必要がある。

下記特許文献１は、タイヤ空気圧モニター装置を開示する。この装置は、各タイヤに設けられた無線送信装置付きの空気圧センサユニットと、受信機を有する制御コントローラと、を有する。受信機は、各空気圧センサユニットからの距離がそれぞれ異なるように設置される。各空気圧センサユニットは、タイヤのＩＤと空気圧の検出結果を受信機に無線送信する。制御コントローラは、受信機における各空気圧センサユニットからの受信信号の強度の大小関係を比較して、各タイヤの取付け位置を特定する。

特開2008-049875号公報

特許文献１の装置において、受信機での受信信号の強度は、実際には、各空気圧センサユニットからの距離だけでなく、各空気圧センサユニットの送信装置の出力信号の強度や受信機と各空気圧センサユニットとの間の遮蔽物の有無等にも依存すると想定される。このため、受信信号の強度によりタイヤ取付け位置を特定するのは、現実には難しい。

特許文献１のようにタイヤから当該タイヤのＩＤと空気圧の検出結果を無線送信するだけでは、受信側においては受信信号の強度によって当該タイヤの取付け位置を特定することしかできない。受信信号の強度によりタイヤ取付け位置を特定するのが現実には難しいことは、上述のとおりである。すなわち、特許文献１のタイヤでは、受信側に自身の取付け位置を認識させることが現実には困難である。

本発明の第１の目的は、タイヤ側からの受信信号の強度による影響を抑制することの可能なタイヤ取付け位置検出システムを提供することにある。

本発明の第２の目的は、受信側に自身の取付け位置を認識させる場合の、受信側における受信信号の強度による影響を抑制することの可能なタイヤを提供することにある。

本発明の第３の目的は、受信側にタイヤの取付け位置を認識させる場合の、受信側における受信信号の強度による影響を抑制することの可能なタイヤ用センサユニットを提供することにある。

本発明の第１の態様は、車両用のタイヤ取付け位置検出システムであって、
前記車両の各タイヤに設けられ、前記各タイヤの方向変化データを取得する方向変化検出手段と、
前記各タイヤに設けられ、前記各タイヤの回転数データを取得する回転数検出手段と、
前記各タイヤに設けられ、前記各タイヤの前記方向変化データ及び前記回転数データを送信する送信手段と、
前記各タイヤの前記送信手段から送信された前記方向変化データ及び前記回転数データを基に、前記車両における各タイヤの取付け位置を判定する位置判定手段と、を備える。

前記位置判定手段は、
(1) 前記車両が進行方向を変更するときに、一部のタイヤの方向変化を他のタイヤの方向変化よりも先に検出した場合、
(2) 一部のタイヤの方向変化を検出し、他のタイヤの方向変化を検出しなかった場合、
(3) 直進から曲進に遷移する際に一部のタイヤの方向変化が他のタイヤの方向変化よりも大きいことを検出した場合、
(4) 一部のタイヤの方向変化が前記車両のハンドルの回転と連動し、他のタイヤの方向変化が前記ハンドルの回転と連動しなかった場合、
(5) 前記車両の曲進の開始時と終了時との間で、一部のタイヤの方向変化が他のタイヤの方向変化よりも小さかった場合、
(6) 前記各タイヤの方向が揃っている状態から少なくとも一部のタイヤの方向変化を検出した時と、その後に前記各タイヤの方向が揃った状態に戻った時との間で、一部のタイヤの方向変化が他のタイヤの方向変化よりも小さかった場合、
(7) 一部のタイヤの方向変化が前記車両のハンドルの回転が指示する進行方向の変化と一致し、他のタイヤの方向変化が前記進行方向の変化と一致しなかった場合、
の少なくともいずれかにおいて、前記一部のタイヤを前輪と判定し、前記車両の旋回時の回転数の多少により、各タイヤが右輪及び左輪のいずれであるかを判定してもよい。

本発明の第２の態様は、車両用のタイヤ取付け位置検出システムであって、
前記車両の各タイヤに設けられ、前記各タイヤの方向変化データを取得する方向変化検出手段と、
前記各タイヤに設けられ、前記各タイヤの前記方向変化データを送信する送信手段と、
前記各タイヤの前記送信手段から送信された前記方向変化データを基に、各タイヤが前輪及び後輪のいずれであるかを判定する位置判定手段と、を備え、
前記位置判定手段は、所定速度以下の車速において、
(1) 前記車両が進行方向を変更するときに、一部のタイヤの方向変化を他のタイヤの方向変化よりも先に検出した場合、
(2) 一部のタイヤの方向変化を検出し、他のタイヤの方向変化を検出しなかった場合、
(3) 直進から曲進に遷移する際に一部のタイヤの方向変化が他のタイヤの方向変化よりも大きいことを検出した場合、
(4) 一部のタイヤの方向変化が前記車両のハンドルの回転と連動し、他のタイヤの方向変化が前記ハンドルの回転と連動しなかった場合、
(5) 前記車両の曲進の開始時と終了時との間で、一部のタイヤの方向変化が他のタイヤの方向変化よりも小さかった場合、
(6) 前記各タイヤの方向が揃っている状態から少なくとも一部のタイヤの方向変化を検出した時と、その後に前記各タイヤの方向が揃った状態に戻った時との間で、一部のタイヤの方向変化が他のタイヤの方向変化よりも小さかった場合、
(7) 一部のタイヤの方向変化が前記車両のハンドルの回転が指示する進行方向の変化と一致し、他のタイヤの方向変化が前記進行方向の変化と一致しなかった場合、
の少なくともいずれかにおいて、前記一部のタイヤを前輪と判定する。

前記方向変化検出手段は、地磁気を検出可能な磁気センサを含んでもよい。

前記磁気センサは、三軸タイプであり、
第１軸は、前記磁気センサが設けられたタイヤの回転軸と平行であり、
第２軸は、前記磁気センサの配置部の回転接線方向と平行であり、
第３軸は、前記第１及び第２軸と垂直であってもよい。

前記各タイヤに設けられた第１及び第２接地センサを備え、
前記第１接地センサは、前記タイヤの周方向において前記磁気センサの近傍に位置し、
前記第２接地センサは、前記タイヤの回転中心を挟んで前記第１接地センサの反対側に位置し、
前記位置判定手段は、前記第１及び第２接地センサの検出信号により、前記磁気センサが、前記タイヤの前部及び後部のいずれに位置するかを判定し、前記タイヤの方向を検出してもよい。

本発明の第３の態様は、車両用のタイヤ取付け位置検出システムであって、
前記各タイヤに設けられ、前記各タイヤの回転数データを取得する回転数検出手段と、
前記各タイヤに設けられ、前記各タイヤの前記回転数データを送信する送信手段と、
前記各タイヤの前記送信手段から送信された前記回転数データを基に、各タイヤが右輪及び左輪のいずれであるかを判定する位置判定手段と、を備え、
前記位置判定手段は、前記車両の旋回時の回転数の多少により、各タイヤが右輪及び左輪のいずれであるかを判定する。

前記回転数検出手段が、接地センサを含んでもよい。

前記接地センサが、歪センサ又は加速度センサであってもよい。

衛星測位システムの受信機を備え、
前記受信機の受信信号により前記車両の旋回方向を判定可能であってもよい。

ユーザが前記車両の旋回方向を入力可能な入力手段を備え、
前記入力手段に入力された旋回方向により前記車両の旋回方向を認識してもよい。

ユーザがタイヤ取付け位置の検出開始を指示可能な入力手段と、
タイヤ取付け位置の検出の成否を表示する表示手段と、を備えてもよい。

前記各タイヤに設けられ、各タイヤの状態データを取得する状態取得手段を備え、
前記送信手段は、前記各タイヤの前記状態データを送信してもよい。

本発明の第４の態様は、タイヤである。このタイヤは、
地磁気を検出可能な磁気センサと、
前記磁気センサの出力信号を外部に無線送信可能な送信部と、を備える。

接地センサを備え、
前記送信部は、前記接地センサの出力信号も外部に無線送信可能であってもよい。

本発明の第５の態様は、タイヤ用センサユニットであって、
地磁気を検出可能な磁気センサと、
前記磁気センサの出力信号を外部に無線送信可能な送信部と、を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法や装置、プログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明の第１〜第３の態様によれば、タイヤ側からの受信信号の強度による影響を抑制することの可能なタイヤ取付け位置検出システムを提供することができる。

本発明の第４の態様によれば、受信側に自身の取付け位置を認識させる場合の、受信側における受信信号の強度による影響を抑制することの可能なタイヤを提供することができる。

本発明の第５の態様によれば、受信側にタイヤの取付け位置を認識させる場合の、受信側における受信信号の強度による影響を抑制することの可能なタイヤ用センサユニットを提供することができる。

本発明の実施の形態に係るタイヤ取付け位置検出システム１の模式平面図。 タイヤ取付け位置検出システム１の機能ブロック図。 前輪操舵の車両２が直進、曲進、直進の順番で走行した場合の、各タイヤ３及び車体５の姿勢変化を示す模式平面図。 四輪操舵の車両２が直進、曲進、直進の順番で走行した場合の、各タイヤ３及び車体５の姿勢変化を示す模式平面図。 車両２が曲進したときの内輪と外輪との回転半径差を示す模式平面図。 タイヤ取付け位置検出システム１のセンサユニット４の配置を示す断面図。 タイヤ３の外周面のうちセンサユニット４の配置部の真裏の部分が路面７に接地した接地状態を示す模式側断面図。 センサユニット４の歪センサ１１のセンシング信号の波形の一例を示す波形図。 センサユニット４の地磁気センサ１２の検出軸であるｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の方向を示す模式斜視図。 タイヤ３の進行方向が南北方向に対して成す角度θを示す模式平面図。 地磁気センサ１２の検出結果と角度θの関係を示すグラフ。 前輪操舵の車両２に適用可能なタイヤ取付け位置検出方法の流れを示すフローチャート。 前輪操舵及び四輪操舵の車両２に適用可能なタイヤ取付け位置検出方法の流れを示すフローチャート。 歪センサ１１ａ、１１ｂをタイヤ３の周方向に１８０度間隔で二つ配置し、歪センサ１１ｂをタイヤ３の周方向において地磁気センサ１２と同じ位置とした状態を示す模式側面図。 図１４の構成における、地磁気センサ１２がタイヤ３の前半分に位置するか後半分に位置するかを加味した、地磁気センサ１２の検出結果と角度θの関係を示すグラフ。

以下において、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示である。実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本実施の形態は、車両用のタイヤ取付け位置検出システム１、タイヤ３及びタイヤ用のセンサユニット４に関する。図１により、車両２の互いに直交する前後及び左右の各方向を定義する。車両２は、車体５と、車体５に取り付けられた四本のタイヤ３と、を備える。タイヤ３は、左前輪３ａ、右前輪３ｂ、左後輪３ｃ及び右後輪３ｄからなる。以下、いずれのタイヤかを特定して説明する必要がある場合に「左前輪３ａ」、「右前輪３ｂ」、「左後輪３ｃ」及び「右後輪３ｄ」の各表記を用いる。その他の場合には「タイヤ３」の表記を用いる。車両２は、前輪操舵（二輪操舵）の場合と四輪操舵の場合がある。

タイヤ取付け位置検出システム１は、各タイヤ３に設けられたセンサユニット４と、ユーザ端末２０と、を備える。タイヤ取付け位置検出システム１では、ユーザ端末２０が、各タイヤ３のセンサユニット４と通信し、各タイヤ３の取付け位置、すなわち各タイヤ３が左前輪、右前輪、左後輪、及び右後輪のいずれであるかを検出するものである。各タイヤ３の取付け位置の検出は、車両２におけるタイヤ３の交換後やローテンション後などに行う。

図２に示すように、センサユニット４は、回転数検出手段としての歪センサ１１と、方向変化検出手段としての地磁気センサ１２と、状態取得手段としての空気圧センサ１３と、送信手段としての送信部１５と、を有する。

歪センサ１１は、例えば圧電薄膜（薄膜ＰＺＴ）の両面に電極をそれぞれ設けた薄膜圧電素子チップであって、図示しないフレキシブル基板上に設けられる。歪センサ１１は、タイヤ３の回転数データを取得する。地磁気センサ１２は、地磁気を検出可能な磁気センサの例示であり、タイヤ３の方向変化データを取得する。空気圧センサ１３は、タイヤ３の状態データの一例である空気圧データを取得する。

送信部１５は、Bluetooth（登録商標）等の近距離無線通信に対応した無線通信モジュールである。送信部１５は、ノイズ除去や増幅、アナログデジタル変換等の信号処理を行う信号処理部を含んでもよい。送信部１５は、歪センサ１１が取得した回転数データ、地磁気センサ１２が取得した方向変化データ、及び空気圧センサ１５が取得した空気圧データを、ユーザ端末２０の受信部２１に送信する。送信部１５は、タイヤ３のＩＤを受信部２１に送信してもよい。

ユーザ端末２０は、車両２のカーナビゲーションシステムを構成するコンピュータ（車載コンピュータ）であってもよいし、スマートフォンやタブレット端末等の携帯端末であってもよい。ユーザ端末２０は、受信部２１と、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機２２と、演算部２３と、表示手段としての表示部２４と、入力手段としての入力部２５と、を有する。

受信部２１は、Bluetooth（登録商標）等の近距離無線通信に対応した無線通信モジュールである。ＧＰＳ受信機２２は、衛星測位システムの受信機の例示である。演算部２３は、タイヤ３の取付け位置検出に必要な各種演算処理を実行可能なマイクロコントローラを含む。表示部２４は、各種情報をユーザに画面表示で報知する。入力部２５は、ユーザからの各種入力を受け付けるボタン等を含む。表示部２４がタッチパネルである場合、当該タッチパネルを入力部２５としてもよい。ユーザは、入力部２５により、各タイヤ３の取付け位置の検出開始を指示可能である。

図３は、前輪操舵の車両２が直進、曲進、直進の順番で走行した場合の、各タイヤ３及び車体５の姿勢変化を示す模式平面図である。図３（Ａ）に示すように、車両２の直進時は、各タイヤ３の向きは同じである（揃っている）。図３（Ｂ）に示すように、車両２が直進から曲進に遷移するとき、まず前輪（左前輪３ａ及び右前輪３ｂ）が先に進行方向に曲がる。その後、車両２が曲進するにつれて、図３（Ｃ）に示すように、後輪（左後輪３ｃ及び右後輪３ｄ）が前輪に遅れて曲がる。その後、図３（Ｄ）に示すように直進に戻ると、各タイヤ３の向きは同じになる。図３（Ｂ）に示す曲進開始時と、図３（Ｄ）に示す曲進終了時とでは、前輪の方向変化量が、後輪の方向変化量よりも少ない。

図４は、四輪操舵の車両２が直進、曲進、直進の順番で走行した場合の、各タイヤ３及び車体５の姿勢変化を示す模式平面図である。図４（Ａ）に示すように、車両２の直進時は、各タイヤ３の向きは同じである。図４（Ｂ）に示すように、車両２が直進から曲進に遷移するとき、前輪と後輪は逆位相で方向変化する。すなわち、前輪が進行方向に曲がる一方、後輪は進行方向とは反対に曲がる。車両２が曲進して図４（Ｃ）の状態となり、図４（Ｄ）に示すように直進に戻ると、各タイヤ３の向きは同じになる。図４（Ｂ）に示す曲進開始時と、図４（Ｄ）に示す曲進終了時とでは、前輪の方向変化量が、後輪の方向変化量よりも少ない。

上記の他、前輪操舵の場合、前輪の方向変化は車両２のハンドルの回転と連動するのに対し、後輪の方向変化は前記ハンドルの回転と連動しない。また、前輪の方向変化は車両２のハンドルの回転が指示する進行方向の変化と一致するのに対し、後輪の方向変化は前記ハンドルの回転が指示する進行方向の変化と一致しない（後輪は前記ハンドルが回転しただけでは方向変化しない）。四輪操舵の場合、前輪と後輪が逆位相で方向変化する所定速度以下の車速において、前輪の方向変化は車両２のハンドルの回転が指示する進行方向の変化と一致するのに対し、後輪の方向変化は前記ハンドルの回転が指示する進行方向の変化と一致しない（前記進行方向の変化と逆である）。

以上を踏まえる、ユーザ端末２０の演算部２３は、送信部１５から送信された各タイヤ３の方向変化データを基に、例えば、
(1) 車両２が進行方向を変更するときに、一部のタイヤ３の方向変化を他のタイヤ３の方向変化よりも先に検出した場合、
(2) 一部のタイヤ３の方向変化を検出し、他のタイヤ３の方向変化を検出しなかった場合、
(3) 直進から曲進に遷移する際に一部のタイヤ３の方向変化が他のタイヤ３の方向変化よりも大きいことを検出した場合、
(4) 一部のタイヤ３の方向変化が車両２のハンドルの回転と連動し、他のタイヤ３の方向変化が前記ハンドルの回転と連動しなかった場合、
(5) 車両２の曲進の開始時と終了時との間で、一部のタイヤ３の方向変化が他のタイヤ３の方向変化よりも小さかった場合、
(6) 各タイヤ３の方向が揃っている状態から少なくとも一部のタイヤ３の方向変化を検出した時と、その後に各タイヤ３の方向が揃った状態に戻った時との間で、一部のタイヤ３の方向変化が他のタイヤ３の方向変化よりも小さかった場合、
(7) 一部のタイヤ３の方向変化が車両２のハンドルの回転が指示する進行方向の変化と一致し、他のタイヤ３の方向変化が前記進行方向の変化と一致しなかった場合、
の少なくともいずれかにおいて、前記一部のタイヤ３を前輪と判定し、残りのタイヤ３を後輪と判定できる。上記(1)-(4)は、車両２が前輪操舵の場合の判定条件である。上記(5)-(7)は、前輪操舵と四輪操舵に共通する判定条件である。

図５は、車両２が曲進したときの内輪と外輪との回転半径差を示す模式平面図である。図５から明らかなように、車両２が右に旋回する際、内輪である右輪（右前輪３ｂ及び右後輪３ｄ）のほうが、外輪である左輪（左前輪３ａ及び左後輪３ｃ）よりも、軌跡の曲率半径が小さく、移動長が短くなる。ユーザ端末２０の演算部２３は、送信部１５から送信された各タイヤ３の回転数データを基に、車両２の旋回（曲進）に伴う各タイヤ３の回転数の多少から旋回時の各タイヤ３の移動長の長短を導出できる。旋回に伴う回転数が多かったタイヤ３は当該旋回による移動長が長かったタイヤ３であり、演算部２３は、当該タイヤ３を当該旋回における外輪と判定できる。旋回に伴う回転数が少なかったタイヤ３は当該旋回による移動長が短かったタイヤ３であり、演算部２３は、当該タイヤ３を当該旋回における内輪と判定できる。

図６に示すように、センサユニット４は、タイヤ３の内周面の左右方向における中心部上に設けられる。センサユニット４の歪センサ１１は、タイヤ３が回転して図７に示す接地状態になる前後でレベル変化するセンシング信号を得る。センシング信号の波形の一例を図８に示す。図８に例示のように、センシング信号の波形は、タイヤ３の回転中に、図７に示す接地状態となるたびに極小値をとる。ある極小値から次の極小値までの期間に、タイヤ３は一回転する。このため、センシング信号から、所望の期間におけるタイヤ３の回転数を特定できる。すなわち、センシング信号は、タイヤ３の回転数を特定可能な回転数データの一例である。

図９は、センサユニット４の地磁気センサ１２の検出軸であるｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の方向を示す模式斜視図である。地磁気センサ１２は、三軸タイプである。第１軸としてのｘ軸は、地磁気センサ１２の設けられたタイヤ３の回転軸と平行（タイヤ３の幅方向と平行）である。第２軸としてのＺ軸は、Ｘ軸と垂直かつ地磁気センサ１２の配置部の回転接線方向と平行である。第３軸としてのＹ軸は、Ｘ軸及びＺ軸と垂直である。Ｙ軸の軸線は、地磁気センサ１２とタイヤ３の中心とを結ぶ線となる。

地磁気センサ１２の各軸測定値を以下のように定義する。
Ｘ軸測定値…ｍｘ
Ｙ軸測定値…ｍｙ
Ｚ軸測定値…ｍｚ

図１０に示すように、タイヤ３の進行方向が南北方向に対して成す角度θを定義する。図１１のグラフは、角度θを変化させながら、

を座標上にプロットした結果を示す。式１に示す座標は、タイヤ３の回転によらず、タイヤ３の向きによって決まる。図１１において、図１０の状態における地磁気センサ１２の測定結果と原点とを線分で結んでいる。この線分の方向が、タイヤ３の進行方向の検出結果となる。地磁気センサ１２の測定結果により、タイヤ３の進行方向及びその変化を検出できる。

図１２及び図１３は、タイヤ取付け位置検出システム１において各タイヤ３の取付け位置を検出する手順の一例をそれぞれ示す。図１２及び図１３の各フローチャートは、演算部２３がタイヤ取付け位置検出プログラムを実行した場合の処理の流れを示す。これらフローチャートの開始は、例えば、タイヤ取付け位置の検出開始の指示を入力部２５がユーザから受け付けたことを契機とする。

図１２は、前輪操舵の車両２に適用可能なタイヤ取付け位置検出方法の流れを示すフローチャートである。演算部２３は、送信部１５から送信される各タイヤ３の方向変化データを基に、一部のタイヤ３の向きが変わったことを検出すると（Ｓ１のｙｅｓ）、向きの変わったタイヤ３を前輪と判定する（Ｓ２）。ステップＳ１に先だって、演算部２３は、表示部２４による画面表示や図示しない音声出力手段から発する音声等により、ハンドルを回すようにユーザに指示してもよい。この場合において、ハンドルを回す方向を入力部２５により入力（選択）させてもよい。

演算部２３は、送信部１５から送信される回転数データを基に、各タイヤ３の回転数の計測を開始する（Ｓ３）。演算部２３は、四本のタイヤ３間で回転数の差を検出すると（Ｓ４のｙｅｓ）、各タイヤ３の回転数の計測を停止する（Ｓ５）。演算部２３は、前輪と後輪の各々について、回転数の多い方のタイヤ３を外輪、回転数の少ない方のタイヤ３を内輪と判定する（Ｓ６）。演算部２３は、ステップＳ１〜Ｓ５の実行過程で車両２が右旋回していた場合は内輪を右輪、外輪を左輪と判定し、左旋回していた場合は内輪を左輪、外輪を右輪と判定する（Ｓ７）。演算部２３は、判定が正常に行えた否かを表示部２４による画面表示や音声によりユーザに報知する。

図１３は、前輪操舵及び四輪操舵の車両２に適用可能なタイヤ取付け位置検出方法の流れを示すフローチャートである。演算部２３は、送信部１５から送信される各タイヤ３の方向変化データを基に、各タイヤ３の向きが変わったこと（ある二つのタイヤ３と他の二つのタイヤ３の向きが異なること）を検出し（Ｓ１１のｙｅｓ）、かつ車両２が低速の場合（Ｓ１２のｙｅｓ）、送信部１５から送信される回転数データを基に、各タイヤ３の回転数の計測を開始する（Ｓ１３）。演算部２３は、ある二つのタイヤ３と他の二つのタイヤ３の向きが異なることを検出することで、旋回の開始と判断できる。低速は、所定速度以下の速度であり、四輪操舵の車両２の前輪と後輪が逆位相で方向変化する車速である。

演算部２３は、各タイヤ３の向きが同じになると（Ｓ１４のｙｅｓ）、すなわち旋回が終わって直進に戻ると（車体５の向きの変化が終わると）、各タイヤ３の回転数の計測を停止する（Ｓ１５）。演算部２３は、ステップＳ１１の時点から向きの変化が小さい二本のタイヤ３を前輪と判定する（Ｓ１６）。演算部２３は、前輪と後輪の各々について、回転数の多い方のタイヤ３を外輪、回転数の少ない方のタイヤ３を内輪と判定する（Ｓ１７）。演算部２３は、ステップＳ１１〜Ｓ１５の実行過程で車両２が右旋回していた場合は内輪を右輪、外輪を左輪と判定し、左旋回していた場合は内輪を左輪、外輪を右輪と判定する（Ｓ１８）。演算部２３は、判定が正常に行えた否かを表示部２４による画面表示や音声によりユーザに報知する。

演算部２３は、図１２のステップＳ７及び図１３のステップＳ１８において、車両２の旋回方向を、ＧＰＳ受信機２２の受信信号により検出できる。あるいは、演算部２３は、事前にユーザが入力部２５によりハンドルの回転方向を入力している場合、その回転方向が示す方向に旋回したと判断してもよい。あるいは、演算部２３は、送信部１５から送信される各タイヤ３の方向変化データを基に、後輪と前輪の向きの違いから旋回方向を導出しても良い。あるいは、図示しないハンドル回転位置検出手段を設けておき、演算部２３は、ハンドルの回転方向から旋回方向を導出してもよい。

図１２のフローチャートは、車両２の前進、後退によらず適用できる。図１３のフローチャートは、車両２の前進を想定したものである。この点、ステップＳ１１に先だって、演算部２３は、表示部２４による画面表示や音声等によりユーザに前進を指示してもよい。あるいは、演算部２３は、ステップＳ１６において、車両２が後退していた場合には前輪と後輪の判断を逆にしてもよい。

演算部２３は、各タイヤ３の取付け位置を検出した後は、各タイヤ３の空気圧センサ１５の検出信号を基に、左前輪３ａ、右前輪３ｂ、左後輪３ｃ及び右後輪３ｄの空気圧を検出し、表示部２４による画面表示や音声等によりユーザに報知可能である。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) ユーザ端末２０は、各センサユニット４から受信した各タイヤ３の方向変化データを基に前輪と後輪を判定し、各センサユニット４から受信した各タイヤ３の回転数データを基に右輪及び左輪を判定する。このため、各センサユニット４からの受信信号の強度によって各タイヤ３の取付け位置を判定する場合と比較して、センサユニット４からの受信信号の強度による影響を抑制することができる。

(2) 各センサユニット４からの受信信号の強度によって各タイヤ３の取付け位置を判定する方式ではないため、ユーザ端末２０の受信部２１の配置は、各タイヤ３からの距離が異なるようにする必要がない。よって、ユーザ端末２０の配置の自由度が高められ、設計上好都合である。また、ユーザ端末２０として、スマートフォンやタブレット端末等の携帯端末も利用可能で利便性が高い。

(3) 地磁気センサ１２が三軸タイプであり、図９に示すような検出軸の配置としているため、回転するタイヤ３の内面に地磁気センサ１２を配置しても、タイヤ３の回転の影響を受けることなくタイヤ３の向きを好適に検出できる。

(4) 車両２の旋回方向をＧＰＳ受信機２２の受信信号により検出するため、多くの車両や携帯端末が備えているＧＰＳ受信機能を利用でき、便利である。

(5) タイヤ３は、歪センサ１１及び地磁気センサ１２の検出信号を送信部１５からユーザ端末２０に送信するため、ユーザ端末２０に自身の取付け位置を認識させる場合の、ユーザ端末２０における受信信号の強度による影響を抑制できる。

(6) センサユニット４は、歪センサ１１及び地磁気センサ１２の検出信号を送信部１５からユーザ端末２０に送信するため、ユーザ端末２０にタイヤ３の取付け位置を認識させる場合の、ユーザ端末２０における受信信号の強度による影響を抑制できる。

図１４は、歪センサ１１ａ、１１ｂをタイヤ３の周方向に１８０度間隔で二つ配置し、歪センサ１１ｂをタイヤ３の周方向において地磁気センサ１２と同じ位置とした状態を示す模式側面図である。図１４の構成とすれば、歪センサ１１ａ、１１ｂの出力信号（それぞれ図８と同様）により、ユーザ端末２０の演算部２３は、地磁気センサ１２がタイヤ３の前半分及び後半分のいずれに存在するかを認識できる。演算部２３は、歪センサ１１ａ、１１ｂがそれぞれ接地を検出する度に（歪センサ１１ａ、１１ｂの出力信号のレベル変化を検出する度に）、

の符号を反転させることで、地磁気センサ１２がタイヤ３の前半分に位置するか後半分に位置するかを、タイヤ３の向きの導出に反映できる。

図１５は、図１４の構成における、地磁気センサ１２がタイヤ３の前半分に位置するか後半分に位置するかを加味した、地磁気センサ１２の検出結果と角度θの関係を示すグラフである。本図と図１１との比較より、地磁気センサ１２がタイヤ３の前半分に位置するか後半分に位置するか反映することで、タイヤ３の向きの変化を３６０度に渡って把握できる。なお、歪センサ１１ａ、１１ｂがそれぞれ接地を検出する度に式２の符号を反転させる場合、車両２が前進している時と後進している時で式２の符号が入れ替わる。この点、タイヤ３の取付け位置検出は車両２の前進を利用すると決めれば問題がない。もっとも、仮に車両２が後進するときに位置検出を行ったとしても、全てのタイヤ３が同じ方向に回転するので位置検出への影響は限定される。あるいは、演算部２３において、後進時は前進時に対して、式２の符号を反転させる処理を行ってもよい。

図１４のように歪センサ１１ａ、１１ｂを設ける場合、演算部２３では、タイヤ３の半回転も検出できる。このように、歪センサをタイヤ３の周方向に複数、例えば等角度間隔で設けておけば、演算部２３ではタイヤ３の一回転の満たない回転も検出できる。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

歪センサ１１、１１ａ、１１ｂは、それぞれ加速度センサに置換してもよく、あるいは歪センサ及び加速度センサ以外の接地センサに置換してもよい。接地センサは、タイヤ３の一部であってタイヤ３の周方向における位置が自身と共通する一部が路面に接地したことを検出可能なセンサである。地磁気センサ１２は、モーションセンサに置換してもよい。モーションセンサでもタイヤ３の方向の変化を検出できる。

車両２のタイヤ３の数は、四輪に限定されず、二輪、三輪、その他の任意の複数であってもよい。図２に示すセンサユニット４の各構成要素は、ユニットやモジュールとして一体化されず、互いに別体かつ離間配置されてもよい。タイヤ３の状態データは、空気圧データに限定されず、歪データや、静電容量、寄生抵抗、又は誘電正接などの電気的特性であってもよい。歪データは、歪センサ１１の検出信号としてもよい。静電容量、寄生抵抗、又は誘電正接は、タイヤ３の内周面上に設けた２つの電極間に例えば１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲内の所定周波数の交流電圧を印加した結果により導出できる。

１ タイヤ取付け位置検出システム、３ タイヤ、３ａ 右前輪、３ｂ 左前輪、３ｃ 左後輪、３ｄ 右後輪、４ センサユニット、５ 車体、７ 路面、１１ 歪センサ、１２ 地磁気センサ、１３ 空気圧センサ、１５ 送信部、２１ 受信部、２２ ＧＰＳ受信機、２３ 演算部、２４ 表示部、２５ 入力部。

Claims (16)

1. 車両用のタイヤ取付け位置検出システムであって、
   前記車両の各タイヤに設けられ、前記各タイヤの方向変化データを取得する方向変化検出手段と、
   前記各タイヤに設けられ、前記各タイヤの回転数データを取得する回転数検出手段と、
   前記各タイヤに設けられ、前記各タイヤの前記方向変化データ及び前記回転数データを送信する送信手段と、
   前記各タイヤの前記送信手段から送信された前記方向変化データ及び前記回転数データを基に、前記車両における各タイヤの取付け位置を判定する位置判定手段と、を備える、タイヤ取付け位置検出システム。
2. 前記位置判定手段は、
   (1) 前記車両が進行方向を変更するときに、一部のタイヤの方向変化を他のタイヤの方向変化よりも先に検出した場合、
   (2) 一部のタイヤの方向変化を検出し、他のタイヤの方向変化を検出しなかった場合、
   (3) 直進から曲進に遷移する際に一部のタイヤの方向変化が他のタイヤの方向変化よりも大きいことを検出した場合、
   (4) 一部のタイヤの方向変化が前記車両のハンドルの回転と連動し、他のタイヤの方向変化が前記ハンドルの回転と連動しなかった場合、
   (5) 前記車両の曲進の開始時と終了時との間で、一部のタイヤの方向変化が他のタイヤの方向変化よりも小さかった場合、
   (6) 前記各タイヤの方向が揃っている状態から少なくとも一部のタイヤの方向変化を検出した時と、その後に前記各タイヤの方向が揃った状態に戻った時との間で、一部のタイヤの方向変化が他のタイヤの方向変化よりも小さかった場合、
   (7) 一部のタイヤの方向変化が前記車両のハンドルの回転が指示する進行方向の変化と一致し、他のタイヤの方向変化が前記進行方向の変化と一致しなかった場合、
   の少なくともいずれかにおいて、前記一部のタイヤを前輪と判定し、前記車両の旋回時の回転数の多少により、各タイヤが右輪及び左輪のいずれであるかを判定する、請求項１に記載のタイヤ取付け位置検出システム。
3. 車両用のタイヤ取付け位置検出システムであって、
   前記車両の各タイヤに設けられ、前記各タイヤの方向変化データを取得する方向変化検出手段と、
   前記各タイヤに設けられ、前記各タイヤの前記方向変化データを送信する送信手段と、
   前記各タイヤの前記送信手段から送信された前記方向変化データを基に、各タイヤが前輪及び後輪のいずれであるかを判定する位置判定手段と、を備え、
   前記位置判定手段は、所定速度以下の車速において、
   (1) 前記車両が進行方向を変更するときに、一部のタイヤの方向変化を他のタイヤの方向変化よりも先に検出した場合、
   (2) 一部のタイヤの方向変化を検出し、他のタイヤの方向変化を検出しなかった場合、
   (3) 直進から曲進に遷移する際に一部のタイヤの方向変化が他のタイヤの方向変化よりも大きいことを検出した場合、
   (4) 一部のタイヤの方向変化が前記車両のハンドルの回転と連動し、他のタイヤの方向変化が前記ハンドルの回転と連動しなかった場合、
   (5) 前記車両の曲進の開始時と終了時との間で、一部のタイヤの方向変化が他のタイヤの方向変化よりも小さかった場合、
   (6) 前記各タイヤの方向が揃っている状態から少なくとも一部のタイヤの方向変化を検出した時と、その後に前記各タイヤの方向が揃った状態に戻った時との間で、一部のタイヤの方向変化が他のタイヤの方向変化よりも小さかった場合、
   (7) 一部のタイヤの方向変化が前記車両のハンドルの回転が指示する進行方向の変化と一致し、他のタイヤの方向変化が前記進行方向の変化と一致しなかった場合、
   の少なくともいずれかにおいて、前記一部のタイヤを前輪と判定する、タイヤ取付け位置検出システム。
4. 前記方向変化検出手段は、地磁気を検出可能な磁気センサを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のタイヤ取付け位置検出システム。
5. 前記磁気センサは、三軸タイプであり、
   第１軸は、前記磁気センサが設けられたタイヤの回転軸と平行であり、
   第２軸は、前記磁気センサの配置部の回転接線方向と平行であり、
   第３軸は、前記第１及び第２軸と垂直である、請求項４に記載のタイヤ取付け位置検出システム。
6. 前記各タイヤに設けられた第１及び第２接地センサを備え、
   前記第１接地センサは、前記タイヤの周方向において前記磁気センサの近傍に位置し、
   前記第２接地センサは、前記タイヤの回転中心を挟んで前記第１接地センサの反対側に位置し、
   前記位置判定手段は、前記第１及び第２接地センサの検出信号により、前記磁気センサが、前記タイヤの前部及び後部のいずれに位置するかを判定し、前記タイヤの方向を検出する、請求項５に記載のタイヤ取付け位置検出システム。
7. 車両用のタイヤ取付け位置検出システムであって、
   前記各タイヤに設けられ、前記各タイヤの回転数データを取得する回転数検出手段と、
   前記各タイヤに設けられ、前記各タイヤの前記回転数データを送信する送信手段と、
   前記各タイヤの前記送信手段から送信された前記回転数データを基に、各タイヤが右輪及び左輪のいずれであるかを判定する位置判定手段と、を備え、
   前記位置判定手段は、前記車両の旋回時の回転数の多少により、各タイヤが右輪及び左輪のいずれであるかを判定する、タイヤ取付け位置検出システム。
8. 前記回転数検出手段が、接地センサを含む、請求項１又は７に記載のタイヤ取付け位置検出システム。
9. 前記接地センサが、歪センサ又は加速度センサである、請求項６又は８に記載のタイヤ取付け位置検出システム。
10. 衛星測位システムの受信機を備え、
    前記受信機の受信信号により前記車両の旋回方向を判定可能である、請求項１から９のいずれか一項に記載のタイヤ取付け位置検出システム。
11. ユーザが前記車両の旋回方向を入力可能な入力手段を備え、
    前記入力手段に入力された旋回方向により前記車両の旋回方向を認識する、請求項１から９のいずれか一項に記載のタイヤ取付け位置検出システム。
12. ユーザがタイヤ取付け位置の検出開始を指示可能な入力手段と、
    タイヤ取付け位置の検出の成否を表示する表示手段と、を備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載のタイヤ取付け位置検出システム。
13. 前記各タイヤに設けられ、各タイヤの状態データを取得する状態取得手段を備え、
    前記送信手段は、前記各タイヤの前記状態データを送信する、請求項１から１２のいずれか一項に記載のタイヤ取付け位置検出システム。
14. 地磁気を検出可能な磁気センサと、
    前記磁気センサの出力信号を外部に無線送信可能な送信部と、を備える、タイヤ。
15. 接地センサを備え、
    前記送信部は、前記接地センサの出力信号も外部に無線送信可能である、請求項１４に記載のタイヤ。
16. 地磁気を検出可能な磁気センサと、
    前記磁気センサの出力信号を外部に無線送信可能な送信部と、を備える、タイヤ用センサユニット。

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