JP2022115843A - 複数のアンテナを備えるタイヤ空気圧検出器の自動測位方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のアンテナを備えるタイヤ空気圧検出器の自動測位方法を提供する。【解決手段】複数のアンテナを備えるタイヤ空気圧検出器の自動測位方法は複数のタイヤ空気圧検出器１、受信器２、ＣＰＵ３を有し、複数のタイヤ空気圧検出器１は車両の各タイヤに取り付け、各タイヤ上にタイヤ空気圧検出器１を取り付け、各タイヤ空気圧検出器１は信号発射ユニット１１を内蔵し、受信器２は２個のアンテナ２１、内蔵の受信制御ユニット２２を有し、各タイヤ空気圧検出器１が発送した信号と各アンテナ２１の間は第一位相角θ１、第二位相角θ２をそれぞれ形成し、受信制御ユニット２２は各第一位相角θ１、各第二位相角θ２を受信し、内蔵する演算ユニット２３の演算後に異なるパラメーター値の複数の位相差を得て、各タイヤの位置を判断し、最後にＣＰＵ３内蔵の信号受信ユニット３１は受信器２の演算ユニット２３が計算後の情報を受信し完成した測位を表示する。【選択図】図１

Description

本発明は複数のアンテナを備えるタイヤ空気圧検出器の自動測位方法に関し、特に自動車領域に応用する技術で、各タイヤ上に取り付ける各タイヤ空気圧検出器と各アンテナ間の位相角の違いを利用し相対角度を計算し、こうして各タイヤの前後、左右位置を正確かつ明確に識別し、各タイヤの測位が適正であるかどうかを判断する極めて実用性に優れた発明である複数のアンテナを備えるタイヤ空気圧検出器の自動測位方法に関する。

近年、交通安全は非常に重視され、しかも強く求められている。
歩行者であろうと運転者であろうと、遵守しなければならない交通規則はたくさんあるが、中でも、ここ数年規定されたものとして、「タイヤ空気圧検知補助システム」の設置がある。
新たに発売される乗用車及び小型トラックには、必ず「タイヤ空気圧検知補助システム」を設置する必要があり、これにより歩行者の全体的な安全性を高める他、車両高速走行の安定性を確保することもできる。

そのため、自動車メーカーは生産、組み立ての過程で、タイヤにタイヤ空気圧検出器を取り付ける。
こうして、自動車の走行時に、タイヤ空気圧検出器を利用し、タイヤの圧力、温度、電池残量などのタイヤ情報を検出し、運転者に知らせることができる。
一方、タイヤ空気圧検出器の取り付けには、いくつもの作業プロセスを経ての調整、設定、タイヤとの測位対応が必要で、こうして初めて自動車走行時にタイヤに対して検知を行うことができるのである。
タイヤ空気圧検出器の測位設定で常用される方法には、以下の二種がある

1.手動入力：診断線（ＯＢＤ ＩＩ）インターフェースを通して本体に入力し、本体を手に持つ方法で、タイヤを一つ一つ順番に読み取り、しかもその時入力したタイヤの、自動車に相対した位置を人為的かつ詳細に判断しなければならず、非常に不便である。
2.自動測位：タイヤ内部式とタイヤ外部式の二種のタイヤ空気圧検出器に分けられる。その内、タイヤ内部式タイヤ空気圧検出器は、取り付け方向が固定で、受信器は検出器上のＸとＺ軸加速度計により数値を読み取られ、演算法を通して演算されタイヤ位置を算出する。この方法はＡ．ＷＡＬ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ａｕｔｏ Ｌｏｃａｔｉｏｎ）とＢ．ＰＡＬ（Ｐｈａｓｅ Ａｕｔｏ Ｌｏｃａｔｉｏｎ）の二種にさらに細分される。ＷＡＬは、Ｘ-Ａｘｉｓ回転方向により左右輪を判断し、次に信号強弱を通して前後輪を判断して測位する。ＰＡＬは、ＡＢＳによりタイヤの回転角度を取得し、次にＲＦ発射時間と対比して、回転時リムの位相角度差を取得し、これによりタイヤ位置を計算する。

上述の二種の方法では、タイヤ空気圧検出器の取り付け時に、タイヤ空気圧検出器のＸ軸は走行方向に平行でなければならず、Ｚ軸は走行方向に垂直でなければならず、そうでなければ正確に加速度を計算することはできない。
しかし、タイヤ外部式のタイヤ空気圧検出器では、エアノズル角度がまちまちで、しかも回転組み立て後の角度も一定でないため、検出器そのもののＸ、Ｚ軸検知データには、ＰＡＬ方法測位を使用できない。

前記先行技術では、タイヤ空気圧検出器をたとえ自動車に組み付けたとしても、正確に測位できないなら、自動車走行時に、各タイヤに対するタイヤ空気圧検知システムの検知は、エラーが続く中で行われ、自動車の走行時に極めて高い危険性が存在するという欠点がある。

本発明はより迅速、より正確な方法で各タイヤ上のタイヤ空気圧検出器の測位設定を行うことで、従来の技術に存在する欠点及び問題を改善できる複数のアンテナを備えるタイヤ空気圧検出器の自動測位方法に関する。

本発明による複数のアンテナを備えるタイヤ空気圧検出器の自動測位方法は、複数のタイヤ空気圧検出器、受信器、ＣＰＵを有する。
該複数のタイヤ空気圧検出器は、車両の複数のタイヤに取り付け、各タイヤ上には、少なくとも１個のタイヤ空気圧検出器を取り付け、また各タイヤ空気圧検出器はさらに、信号発射ユニットを内蔵する。
該受信器は、２個のアンテナ及び内蔵の受信制御ユニットを有し、該２個のアンテナの間は、同じ水平高度で、一定の間隔を開けて設置され、各タイヤ空気圧検出器は、各信号発射ユニットにより該２個のアンテナへと信号を発送し受信し、また各タイヤ空気圧検出器が発送した信号と各アンテナの間には、第一位相角及び第二位相角をそれぞれ形成し、該受信制御ユニットは、各第一位相角及び各第二位相角を受信し、内蔵された演算ユニットの演算後、パラメーター値が異なる複数の位相差を取得し、該受信制御ユニットは、各位相差のパラメーター値により各タイヤ空気圧検出器と受信器の間の相対角度を算出し、これにより左右、前後の各タイヤの位置を判断する。
該ＣＰＵは、内蔵された信号受信ユニットを有し、該信号受信ユニットは、受信器の演算ユニットが計算した後の情報を受信し表示する。
該２個のアンテナの設置を利用し、各タイヤ空気圧検出器が発出する信号を受信後、第一位相角及び第二位相角を形成し、さらに、演算ユニットにより第一位相角及び第二位相角の間の位相差を計算し、こうして複数個の位相差パラメーター値を形成し、該受信制御ユニットは、複数個の位相差パラメーター値により、各タイヤの左右、前後位置を正確に判断し、測位を完成する。

本発明の長所は以下の通りである。
２個のアンテナの設置により、各タイヤ上に取り付けた各タイヤ空気圧検出器の第一位相角、第二位相角を取得し、演算ユニットの計算を利用し、異なるパラメーター値の位相差を取得し、異なるパラメーター値の位相差を通して、各タイヤ空気圧検出器と受信器の間の相対角度を算出し、各タイヤの所在位置を判断し、これにより最も迅速な方法で各タイヤの正確な測位を完成し、誤差を減らして、手動入力がもたらす問題を改善できる。
すなわち、本発明は高い実用性及び進歩性を備えた発明であり、産業界へと普及を進めるに値し、社会全体にとって大きな利益となるものである。

本発明のブロックチャートである。 本発明において左下タイヤに取り付けたタイヤ空気圧検出器が初期位置にある時のタイヤ空気圧検出器と各アンテナとの間の測位模式図である。 本発明において左上タイヤに取り付けたタイヤ空気圧検出器が初期位置にある時のタイヤ空気圧検出器と各アンテナとの間の測位模式図である。 本発明において右下タイヤに取り付けたタイヤ空気圧検出器が初期位置にある時のタイヤ空気圧検出器と各アンテナとの間の測位模式図である。 本発明において右上タイヤに取り付けたタイヤ空気圧検出器が初期位置にある時のタイヤ空気圧検出器と各アンテナとの間の測位模式図である。 本発明において左下タイヤに取り付けたタイヤ空気圧検出器がタイヤの回転時に、極めて近い位置、極めて遠い位置にある時のタイヤ空気圧検出器と各アンテナとの間の測位模式図である。 本発明において左上タイヤに取り付けたタイヤ空気圧検出器がタイヤの回転時に、極めて近い位置、極めて遠い位置にある時のタイヤ空気圧検出器と各アンテナとの間の測位模式図である。 本発明において右下タイヤに取り付けたタイヤ空気圧検出器がタイヤの回転時に、極めて近い位置、極めて遠い位置にある時のタイヤ空気圧検出器と各アンテナとの間の測位模式図である。 本発明において右上タイヤに取り付けたタイヤ空気圧検出器がタイヤの回転時に、極めて近い位置、極めて遠い位置にある時のタイヤ空気圧検出器と各アンテナとの間の測位模式図である。

（実施形態）
本発明が達成可能な上述の目的及び効果を明確に説明するため、図と実施例を用いて本発明の特徴と効果詳細に説明する。

図１～図９に示す通り、本発明による複数のアンテナを備えるタイヤ空気圧検出器の自動測位方法は、複数のタイヤ空気圧検出器１、受信器２、ＣＰＵ３を有する。

複数のタイヤ空気圧検出器１は、車両の複数のタイヤ１０に取り付け、各タイヤ１０上には、少なくとも１個のタイヤ空気圧検出器１を取り付け、また各タイヤ空気圧検出器１はさらに、信号発射ユニット１１を内蔵する。

受信器２（図は、車両末端位置への受信器２取り付けを主要な技術説明とするが、受信器２の取り付け位置を制限するものではない）は、２個のアンテナ２１及び内蔵の受信制御ユニット２２を有する。
２個のアンテナ２１は、同じ水平面上にあり、しかも同じ高さで、一定の間隔を開けて設置される。
各タイヤ空気圧検出器１は、各信号発射ユニット１１により２個のアンテナ２１へと信号を発送し受信し、また各タイヤ空気圧検出器１が発送した信号と各アンテナ２１の間には、第一位相角θ１及び第二位相角θ２をそれぞれ形成する。
受信制御ユニット２２は、各第一位相角θ１及び各第二位相角θ２を受信し、内蔵された演算ユニット２３の演算後、パラメーター値が異なる複数の位相差を取得する。
受信制御ユニット２２は、各位相差のパラメーター値により、左右、前後の各タイヤ１０の位置を判断する。

ＣＰＵ３は、内蔵された信号受信ユニット３１を有する。
信号受信ユニット３１は、受信器２の演算ユニット２３が計算した後の情報を受信し、表示する。
その内、２個のアンテナ２１の設置を利用し、各タイヤ空気圧検出器１が発出する信号を受信後、第一位相角θ１及び第二位相角θ２を形成する。
さらに、演算ユニット２３により第一位相角θ１及び第二位相角θ２の間の位相差を計算し、こうして複数個の位相差パラメーター値を形成し、受信制御ユニット２２は、複数個の位相差パラメーター値により、各タイヤ１０の左右、前後位置を正確に判断し、測位を完成する。

以下では、図１～９を用い、単一のタイヤ１０中において説明を行う。
図２～５に明らかなように、図中では４個のタイヤ１０を有する。
各タイヤ１０には、以下の説明の便のため、それぞれＡ（左下）、Ｂ（左上）、Ｃ（右下）、Ｄ（右上）と符号を付す。
各タイヤ１０上には、タイヤ空気圧検出器１を設置し、前述の各タイヤ１０の符号に従い、各タイヤ空気圧検出器１には、それに対応する符号Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１を付す。
先ず、本発明は、各タイヤ１０に偏りが未発生の状態で測位方法の説明を行う。

図２に示す通り、Ａタイヤ１０の未回転時には、Ａ１タイヤ空気圧検出器１は、固定位置にあり、それを初期位置４と定義する。
Ａ１タイヤ空気圧検出器１は、信号発射ユニット１１を利用し、受信器２に信号を発送し、受信器２に設置する２個のアンテナ２１（それぞれＸ、Ｙと符号を付す）は、信号を受信する。
この時、受信器２は、Ｘアンテナ２１及びＹアンテナ２１の間の距離を開けた設置の方法により、Ａ１タイヤ空気圧検出器１からＸアンテナ２１までの間の第一位相角θ１、Ａ１タイヤ空気圧検出器１からＹアンテナ２１までの間の第二位相角θ２を得る。
この時、第一位相角θ１の角度は、第二位相角θ２の角度より小さく、また受信制御ユニット２２は、第一位相角θ１、第二位相角θ２の角度値を得た後、受信器２に内蔵の演算ユニット２３を利用して位相差計算を行う。

この時得られたパラメーター値は、Ａタイヤ１０専属の数値データで、さらに演算ユニット２３が計算後の位相差情報をＣＰＵ３に伝送する。
ＣＰＵ３は、信号受信ユニット３により１受信後、信号の処理、転換を行い、こうしてＡタイヤ１０を正確に測位し、Ａタイヤ１０現下の状況を運転者に知らせる（図２中ではＡ、Ｃを主として信号伝送を図示し左、右タイヤを判断する。他のタイヤ１０も同時に信号発送を行い、点線も同様に信号の伝送を示す。図３～５も同様である）。

他のＢタイヤ１０、Ｃタイヤ１０、Ｄタイヤ１０の測位方法も前述の方法と同様である。
上述の測位方法では、主に各タイヤ１０の車両に相対した左、右位置に対してで、各タイヤ１０の前後位置に関してはなお正確に判断できていない。
各タイヤ１０の前後位置を判断するためには、各タイヤ１０が回転しなければ正確に測位することはできない。
図６に示す通り、Ａ１タイヤ空気圧検出器１は、各タイヤ１０の回転時には、受信器２に相対して、それぞれ極めて近い位置５、極めて遠い位置６を定義する

Ａ１タイヤ空気圧検出器１が、極めて近い位置５にある時、Ａ１タイヤ空気圧検出器１は信号を発射し、受信器２のＸアンテナ２１及びＹアンテナ２１が受信する。
また、Ａ１タイヤ空気圧検出器１が、極めて遠い位置６にある時、同様に信号を発射し、受信器２のＸアンテナ２１及びＹアンテナ２１が受信する。
Ａタイヤ１０がある一定の時間回転し、受信器２がある一定時間受信し、信号を累績した後、演算ユニット２３の計算により、Ａタイヤ１０のもう一つの位相差パラメーター値を得る。
こうして、各タイヤ１０の前後位置を測位できる。
さらに図７に示す通り、図６と図７の間の第一位相角θ１及び第二位相角θ２の角度値は同じではないため、同じように左側の上、下タイヤ１０の位置を非常に明確に判断できる。

完成後に、Ａタイヤ１０の左、右位置を判断する際に生じる位相差パラメーター値を比較することで、Ａタイヤ１０のが、車両左側下方に取り付けられていることを正確に判断できる（図６中ではＡ、Ｂを主として信号伝送を図示し前、後タイヤを判断する。Ａタイヤ１０は、太い実線により極めて近い位置５を示し、細い実線により極めて遠い位置６を示す。他のタイヤ１０も同時に信号発送を行い、点線も同様に信号の伝送を示す。図６～図９も同様である）。

他のＢタイヤ１０、Ｃタイヤ１０、Ｄタイヤ１０の測位方法も前述の方法と同様である。
こうして、各タイヤ空気圧検出器１が初期位置４で、或いは極めて近い位置５、極めて遠い位置６で２個のアンテナ２１へと発射する信号を通して、演算ユニット２３の一連の演算により得られた位相差パラメーターの違いにより、各タイヤ１０の位置を正確かつ迅速に判断に測位することができる。

その内、θはタイヤ空気圧検出器１と受信器２の間の相対角度で、ψは位相差で、λは、各タイヤ空気圧検出器１が各アンテナ２１に発送する波長で、ｄは２個のアンテナ２１の間の距離である。
この計算式の演算により、各タイヤ空気圧検出器１が発射する信号の、２個のアンテナ２１への間の位相角度差を正確に計算することができる。
これにより、受信制御ユニット２２は、パラメーター値に基づき、各タイヤ１０の位置を判断する。

以下では、本発明の他の特徴について、説明する。
先ず図１に示す通り、本発明は、受信器２の信号発送において、内蔵のＲＦトランシーバーユニット２４を採用する。
ＲＦトランシーバーユニット２４は、各タイヤ空気圧検出器１の信号を受信し、演算ユニット２３が計算後の位相差パラメーター値をＣＰＵ３へと発送する。
また、本発明のＣＰＵ３は、ディスプレイスクリーンを有する電子設備で、よってＣＰＵ３により、運転者、設定者は、各タイヤ１０測位後の結果、測位前の状況などの情報を見ることができる。
本発明のＣＰＵ３は、各タイヤ１０の測位状態を表示できる他、各タイヤ１０の細部状況を表示できる。
例えば、各タイヤ空気圧検出器１はさらに、それぞれ処理ユニット１２、圧力検知ユニット１３、温度検知ユニット１４、加速度検知ユニット１５を内蔵する。
圧力検知ユニット１３は、タイヤ１０内の残余圧力を検知し、温度検知ユニット１４は、タイヤ１０内の温度を検知し、加速度検知ユニット１５は、タイヤ１０回転時の回転速度を検知する。
前記の検知後、処理ユニット１２に集計し統合を行い、処理ユニット１２は統合完成後に、信号発射ユニット１１により受信器２へと発送し、受信器２は各項情報を整理、転換後、ＣＰＵ３に伝送する。
最後に、ＣＰＵ３に表示し、現下の各タイヤ１０の圧力、温度、加速度などの関連パラメーター値を運転者、設定者に知らせ、走行上の安全性を確保する（図１参照）。

最後に特記する。
本発明においては、さらに正確な測位を提供するため、アンテナ２１の設置数を増やすことができる。
設置されるアンテナ２１が多ければ多いほど、ノイズの干渉によく抵抗でき、しかも複数のアンテナ２１の配列は線形配列、マトリックス配列或いは円形配列（図示なし）とすることができる。
複数のアンテナ２１の設置を通して、演算の正確性を高め、これにより各タイヤ１０は測位においてより確実となる。

前述した本発明の実施形態は本発明を限定するものではなく、よって、本発明により保護される範囲は後述される特許請求の範囲を基準とする。

１０ タイヤ、
１ タイヤ空気圧検出器、
１１ 信号発射ユニット、
１２ 処理ユニット、
１３ 圧力検知ユニット、
１４ 温度検知ユニット、
１５ 加速度検知ユニット、
２ 受信器、
２１ アンテナ、
２２ 受信制御ユニット、
２３ 演算ユニット、
２４ ＲＦトランシーバーユニット、
θ１ 第一位相角、
θ２ 第二位相角、
３ ＣＰＵ、
３１ 信号受信ユニット、
４ 初期位置、
５ 極めて近い位置、
６ 極めて遠い位置。

Claims (7)

1. 複数のアンテナを備えるタイヤ空気圧検出器の自動測位方法であって、複数のタイヤ空気圧検出器、受信器、ＣＰＵを有し、
   前記複数のタイヤ空気圧検出器は、車両の複数のタイヤに取り付け、各タイヤ上には、少なくとも１個のタイヤ空気圧検出器を取り付け、また各タイヤ空気圧検出器はさらに、信号発射ユニットを内蔵し、
   前記受信器は、２個のアンテナ及び内蔵の受信制御ユニットを有し、前記２個のアンテナ間は、一定の間隔距離を開けて設置され、各タイヤ空気圧検出器は、各信号発射ユニットにより前記２個のアンテナへと信号を発送し受信し、また各タイヤ空気圧検出器が発送した信号と各アンテナの間には、第一位相角及び第二位相角をそれぞれ形成し、前記受信制御ユニットは、各第一位相角及び各第二位相角を受信し、内蔵された演算ユニットの演算後、パラメーター値が異なる複数の位相差を取得し、前記受信制御ユニットは、各位相差のパラメーター値により各タイヤ空気圧検出器と受信器の間の相対角度を算出し、これにより左右、前後の各タイヤの位置を判断し、
   前記ＣＰＵは、内蔵された信号受信ユニットを有し、前記信号受信ユニットは、受信器の演算ユニットが計算した後の情報を受信して表示し、
   前記２個のアンテナの設置を利用し、各タイヤ空気圧検出器が発出する信号を受信後、第一位相角及び第二位相角を形成し、さらに、演算ユニットにより第一位相角及び第二位相角の間の位相差を計算し、こうして複数個の位相差パラメーター値を形成し、前記受信制御ユニットは、複数個の位相差パラメーター値により、各タイヤの左右、前後位置を正確に判断し、測位を完成する
   ことを特徴とする、
   複数のアンテナを備えるタイヤ空気圧検出器の自動測位方法。
2. 前記受信器はさらに、内蔵のＲＦトランシーバーユニットを有し、
   前記ＲＦトランシーバーユニットは、各タイヤ空気圧検出器の信号を受信し、前記演算ユニットが計算後の位相差パラメーター値を前記ＣＰＵへと発送する
   ことを特徴とする、
   請求項１に記載の複数のアンテナを備えるタイヤ空気圧検出器の自動測位方法。
3. 前記各タイヤ空気圧検出器はさらに、処理ユニット、圧力検知ユニット、温度検知ユニット、加速度検知ユニットをそれぞれ内蔵し、
   前記圧力検知ユニットは、タイヤ内の残余圧力を検知し、前記温度検知ユニットは、タイヤ内の温度を検知し、前記加速度検知ユニットは、タイヤ回転時の回転速度を検知し、前記の検知後、前記処理ユニットに集計し統合を行い、前記処理ユニットは統合完成後に、前記信号発射ユニットにより前記受信器へと発送する
   ことを特徴とする、
   請求項１に記載の複数のアンテナを備えるタイヤ空気圧検出器の自動測位方法。
4. 前記各タイヤ空気圧検出器はさらに、処理ユニット、圧力検知ユニット、温度検知ユニット、加速度検知ユニットを内蔵し、
   前記圧力検知ユニットは、タイヤ内の残余圧力を検知し、前記温度検知ユニットは、タイヤ内の温度を検知し、前記加速度検知ユニットは、タイヤ回転時の回転速度を検知し、前記の検知後、前記処理ユニットに集計し統合を行い、前記処理ユニットは統合完成後に、前記信号発射ユニットにより前記受信器へと発送する
   ことを特徴とする、
   請求項２に記載の複数のアンテナを備えるタイヤ空気圧検出器の自動測位方法。
5. 前記演算ユニット内における第一位相角、第二位相角の間の位相差の計算式は
   

   

   θはタイヤ空気圧検出器と受信器の間の相対角度で、ψは前記２個のアンテナ受信の位相角度差で、λは各タイヤ空気圧検出器が各アンテナに発送する無線信号波長で、ｄは前記２個のアンテナの間の距離であるθ
   ことを特徴とする、
   請求項１～４の任意の一項に記載の複数のアンテナを備えるタイヤ空気圧検出器の自動測位方法。
6. 前記アンテナの設置数は２個以上で、アンテナを複数設置することで、測位がさらに迅速かつ正確となり、しかもその配列方法は線形配列、マトリックス配列或いは円形配列とすることができる
   ことを特徴とする、
   請求項５に記載の複数のアンテナを備えるタイヤ空気圧検出器の自動測位方法。
7. 前記各タイヤ空気圧検出器において、各タイヤの未回転時を初期位置と定義し、各タイヤ空気圧検出器が初期位置時に受信器へと発射した信号により各タイヤの左右位置を測位でき、
   前記各タイヤ空気圧検出器は、各タイヤの回転時に、受信器に相対して、それぞれ極めて近い位置、極めて遠い位置を定義し、各タイヤ空気圧検出器が前記極めて近い位置、前記極めて遠い位置にある時に受信器へと発射する信号により、各タイヤの前後位置を測位でき、
   前記各タイヤ空気圧検出器は、間断なく持続的に信号を受信器に発送し、前記受信器に内蔵の演算ユニットは持続的に計算し、各タイヤ測位の正確性を向上させられる
   ことを特徴とする、
   請求項６に記載の複数のアンテナを備えるタイヤ空気圧検出器の自動測位方法。

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