JP3014659B2 - タイヤ回転検知信号処理方法及びタイヤ回転検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の車両の
速度または移動距離等を計測するためのタイヤの回転の
検知を磁気的に行なうタイヤ回転検知装置、及びその検
知のためのタイヤ回転検知信号処理方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】車両の現在位置確認や道路案内等に使用
されるカーナビゲーション装置（以下カーナビと略す）
は、１９９０年頃に登場し、かなり普及してきた。

【０００３】カーナビは、ＧＰＳ航法により人工衛星か
らの電波により絶対位置を検出する機能を有している
が、最近ではジャイロセンサーによる角度変位と車両本
体からの車速データより車両の移動状況を示す自立航法
が組み込まれたハイブリッド方式が増え、主流となって
きた。このハイブリッド方式により、マップマッチング
の精度を向上させることができる。

【０００４】しかし、自立航法の機能を得る上で車速の
データを車両本体よりもらう必要があり、このために車
両本体の配線図を持った専門ディーラーに装置の接続を
行ってもらう必要があった。この接続作業は一般ユーザ
ーが行うことが安全上困難であり、費用が高いことや接
続が専門ディーラーでないと行えないことが、今後さら
にカーナビが普及するための障害となりつつある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで車速または移動
距離の計測のためにタイヤの回転ないし回転数を検知
し、且つ簡単に取り付けられるセンサーを供給できれば
上記の問題が解決できるが、理想的な方法としてはタイ
ヤの回転ないし回転数の検知が非接触でできれば最適で
ある。

【０００６】そこで本発明者が着目したのが、最近のタ
イヤはスチールラジアルタイヤが主流になり、このタイ
ヤではスチールベルトを外周の内側に内包している点で
ある。そのスチールベルト自身は弱いながらも残留磁化
を持ち、タイヤの外部に磁界を放出していることを予測
した。実際その磁界をタイヤを１回転させて計測する
と、図１０に示すような磁界分布が現れた。計測はタイ
ヤから１５ｃｍ程度離れた所で外周に沿って行ったもの
であるが、タイヤの１回転に対応して明確なピークが存
在することが判り、タイヤ回転の磁気的検知の可能性が
判った。

【０００７】しかし、このタイヤからの磁界はピークツ
ーピーク値で０．３８ガウスであり、地磁気（０．５ガ
ウス程度）よりも小さく、タイヤの種類やセンサーの設
置場所によっては０．１ガウスを下回るケースが予測さ
れる。

【０００８】このようなタイヤを対象にして、タイヤの
回転ないし回転数の磁気的検知を良好に行なうために
は、以下の条件を満足する必要がある。

【０００９】（１）センサーの構成 磁気センサーの感度は、分解能を考えると数ミリガウス
の感度は必要である。また、フラックスゲートセンサー
に見られるような、帯磁による状態変化の無いことが要
求される。

【００１０】（２）センサーの設置 車両内でセンサーの設置が容易にでき、しかも磁界検出
に適した場所にセンサーを設置する必要がある。

【００１１】（３）外乱の影響排除 橋梁やトンネル等の鉄筋，鉄骨の残留磁化から発生する
外乱となる磁界の影響を排除する必要がある。

【００１２】本発明の課題は、このような条件を満足
し、タイヤの回転の磁気的な検知において、磁気センサ
ーの出力の外乱によるレベル変動のみならずタイヤとセ
ンサー間の距離などによるセンサー出力のばらつきをも
吸収でき、センサー出力の波形歪みにも強いタイヤ回転
検知装置及びその信号処理方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明によれば、タイヤのスチールベルトの残留磁
化による磁界を外部より磁気センサーで検出して前記タ
イヤの回転を検知するタイヤ回転検知装置、及びその信
号処理方法において、磁気センサーの出力のマキシマム
ホールド及びミニマムホールドを行い、ホールド電圧の
それぞれとゼロ電位近傍の所定電位との間の電圧を所定
分圧比で分圧してプラス側とマイナス側のしきい値電圧
を設定し、磁気センサーの出力を前記プラス側とマイナ
ス側のしきい値電圧のそれぞれと比較して磁気センサー
の出力のプラスのピークに対応した第１のパルス信号
と、マイナスのピークに対応した第２のパルス信号を得
て、さらに前記第１と第２のパルス信号のパルスの一方
に応じて立上り、他方に応じて立ち下がるパルスをタイ
ヤ回転検知出力として生成するようにした。

【００１４】こうすれば、センサー出力のレベル変動及
びばらつきに応じて、プラス側とマイナス側のしきい値
電圧を自動的に可変に設定できるので、センサー出力の
レベル変動及びばらつきを吸収できる。また、センサー
出力の波形歪みによる擬似ピークがプラス側とマイナス
側のしきい値電圧を続けて越えるケース（このケースは
殆どない）でない限り、疑似ピークによりタイヤ回転検
知出力のパルスが誤って生成されることがなく、疑似ピ
ークの影響を回避できる。

【００１５】なお、上記と異なるしきい値電圧の設定の
仕方として、上記マキシマムホールド電圧とミニマムホ
ールド電圧の間の電圧を所定分圧比で２段階に分圧して
プラス側とマイナス側のしきい値電圧を設定するように
してもよい。こうすれば、センサー出力の変動が大きく
てセンサー出力がゼロクロスしない場合でも、ゼロ電位
を跨いでのしきい値設定が可能になる。

【００１６】さらに、他の設定の仕方として、上記マキ
シマムホールド電圧とミニマムホールド電圧の間の電圧
を所定分圧比で２段階に分圧し、さらに該分圧により得
た高い方の分圧点の電圧と該電圧より高い所定電圧の間
の電圧を所定分圧比で分圧してプラス側のしきい値電圧
を設定し、低い方の分圧点の電圧と該電圧より低い所定
電圧の間の電圧を所定分圧比で分圧してマイナス側のし
きい値電圧を設定するようにしてもよい。こうすれば、
タイヤ回転検知において不感帯が設けられるので、タイ
ヤ静止時にノイズをパルス化して誤検知してしまうこと
を回避できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を説明する。

【００１８】［基本の実施形態］まず、本発明の基本の
実施形態として、タイヤ回転検知方法及び装置、並びに
タイヤ回転数検知方法の実施形態を図１〜図９により説
明する。

【００１９】まず、回転検知に用いられる磁気センサー
の構成及び設置について説明する。

【００２０】本発明の実施形態では、図１（ａ）に示す
車両１０において、先ずタイヤ１２には外周部内側にス
チールベルトを内包したスチールラジアルタイヤを使用
し、磁気センサー１４は、車両１０のトランクルームま
たはキャビン内で後部タイヤ１２の裏側近傍に設置す
る。磁気センサー１４は後部タイヤ１２の左右どちらの
裏側に設置してもよい。前輪タイヤ側でもセンサーの設
置は一応可能であるが、その場合はハンドル操作による
タイヤの角度変化で、タイヤとセンサーとの距離が一定
とならず、センサーの出力波形が変動してしまうので適
さない。

【００２１】設置位置の詳細について、図１（ａ）の矢
印に沿って見た拡大斜視図の図１（ｂ）で説明する。こ
こに示すように、センサー１４はタイヤ１２の裏側近傍
に当たるトランク側壁またはトランク底面で、タイヤ１
２の外周から１５ｃｍ前後の位置に設置する。図１では
普通乗用車の例を示しているが、他の軽自動車，バン，
ＲＶ車でも後部タイヤ裏側でキャビン内またはトランク
内に設置スペースは存在し、タイヤの外周から３０ｃｍ
以内の距離を確保できる。

【００２２】カーナビ本体ヘの接続は、ケーブル１６で
行うが、車体の外側にセンサーを設ける場合と異なり、
キャビンを経由しカーナビ本体ヘの引き回しは容易であ
る。

【００２３】次に磁気センサー１４の構成に関して説明
する。磁気センサー１４は１対の磁気検出素子１８Ａ，
１８Ｂを備えている。この磁気検出素子１８Ａ，１８Ｂ
には、特開平７−１８１２３９号に開示されている磁気
インピーダンス効果を利用した磁気インピーダンス素子
（以下、ＭＩ素子と略す）が適している。磁気インピー
ダンス効果とは、アモルファスワイヤーもしくは磁性薄
膜にＭＨｚ帯の高周波電流を印加すると、外部磁界によ
り磁性体両端のインピーダンスが数１０％変化する現象
であり、ＭＩ素子は数ミリガウス以上の実用感度を持っ
ている。

【００２４】ＭＩ素子が優れている点は、感度がフラッ
クスゲートセンサーと同等以上であり、且つ数ｍｍ程度
の長さからセンサーの小型化が容易であること。さら
に、帯磁に対して強く、外部磁界が激しく変化する状況
で安定動作が可能である点が挙げられ、本センサーに適
している。

【００２５】本センサーでは外部磁界の影響を少なく
し、できるだけタイヤからの磁界のみを検出するため
に、２個のＭＩ素子１８Ａ，１８Ｂを差動動作させる。
その動作を有効にするため２個の素子１８Ａ，１８Ｂ
は、磁気検出方向が平行または同一軸になるように配置
する。磁界検出方向の設定に関しては、図１（ｂ）では
磁界検出方向を矢印で示すようにトランク底面に対し垂
直な方向としているが、その他の方向でも特に優位差は
なく、どの方向を選択しても良い。

【００２６】次に、ＭＩ素子１８Ａ，１８Ｂによりタイ
ヤからの磁界を検出する磁気センサー１４の磁気検出回
路は図２に示すような構成とする。この磁気検出回路で
は、高周波発振回路２０よりバッファー２２Ａ，２２Ｂ
を介してＭＩ素子１８Ａ，１８Ｂにそれぞれ高周波電流
が印加され、ＭＩ素子１８Ａ，１８Ｂが駆動される。Ｍ
Ｉ素子１８Ａ，１８Ｂの他端側は接地されている。外部
磁界の変化はＭＩ素子１８Ａ，１８Ｂのインピーダンス
をそれぞれ変化させ、ＭＩ素子１８Ａ，１８Ｂの両端の
電圧がそれぞれ変化するが、その信号がそれぞれ２つの
検波回路２４Ａ，２４Ｂにより検波されてそれぞれＭＩ
素子１８Ａ，１８Ｂの磁気検出信号として取り出され、
さらに差動増幅回路２６に入力されて差動増幅される。
なお、ＭＩ素子１８Ａ，１８Ｂには、感度を得るためＤ
Ｃバイアス磁界Ｈｂを固定磁石かコイルにより１〜２ガ
ウス程度かけておく。

【００２７】図１（ｂ）に示すＭＩ素子１８Ａ，１８Ｂ
どうしの間隔ｄは、狭すぎると出力が低下するため、適
当な寸法を選択する必要があるので、間隔ｄを変えてタ
イヤ回転による磁界検出出力を測定してみた。その結
果、図３に示すとおり、ピークツーピーク値の出力で見
て、ｄ＝２ｃｍ未満では出力が急に落ち込むが、ｄ＝２
ｃｍ以上では実用的な出力が得られる。

【００２８】また、高周波電流をＭＩ素子１８Ａ，１８
Ｂに印加するために、ＭＩ素子を磁気検出回路に接続す
る引出し線の引き回しが長くなると浮遊容量等不要なイ
ンピーダンスが増加し、図４の通り、引出し線の長さに
従ってインピーダンス変化効率が低下するので、８０％
程度までの低下を許容すれば片側１０ｃｍが目安とな
り、素子の間隔ｄは２０ｃｍ以下に抑えたい。したがっ
て間隔ｄは２ｃｍ以上２０ｃｍ以下とするのが好まし
い。

【００２９】次に、ここまで説明したセンサーの構成、
設置で、実際にタイヤを回転させた時のセンサーの差動
出力の計測結果について説明する。

【００３０】計測のために、ＭＩ素子１８Ａ，１８Ｂに
はＦｅ−Ｔａ−Ｃ系の磁性薄膜（膜厚２μｍ）でガラス
基板上にパターン化した素子を２個用い、素子の間隔ｄ
を３ｃｍに設定した磁気センサーを製作した。磁気検出
回路は図２で説明した回路を使用し、センサーに内蔵し
た。そして、図５の様にトランクルームの後部タイヤ１
２の裏側近傍の（ａ）〜（ｆ）の６点に磁気センサー１
４を設置してその差動出力を計測した。測定条件は、Ｍ
Ｉ素子１８Ａ，１８ＢにＤＣバイアス磁界１ガウスをか
け、２０ＭＨｚの高周波電流を印加し、差動増幅回路２
６のゲインを１００倍とした。その結果を図６に示す。

【００３１】先ず、ポイント（ａ）の波形を説明すると
矢印の範囲が１回転に相当し、その中に正負極それぞれ
ピークが４つ存在していることが分かり、そのうち正極
ピーク２個が大きなピークとなっている。Ｓ／Ｎは良好
である。

【００３２】ポイント（ｂ）では磁界検出方向が（ａ）
と９０゜異なり、バイアス磁界の極性の関係で上下極性
は反転しているものの波形は相似である。

【００３３】ポイント（ｃ），（ｄ），（ｆ）はタイヤ
の外周に距離が近いためポイント（ａ）より倍以上出力
が出ている。

【００３４】逆にポイント（ｅ）は距離が離れているた
め出力が（ａ）の半分程度になっている。

【００３５】出力の低いものをアンプゲインでカバーす
ることはできるが、出力が低いのはもともとタイヤから
の磁界が小さいためであり、外部からの外乱磁界との差
が取れないために、波形の変動が大きくなってしまう。

【００３６】したがって、センサーの設置場所にはでき
るだけスチールベルトの埋め込まれているタイヤの外周
部に近い場所を選択し、出力を確保すべきである。

【００３７】ここまで説明した内容により、タイヤから
の磁界を高感度に検出できるセンサー構成と適した設置
場所について明らかにした。次にタイヤの回転数を検知
する方法について説明する。

【００３８】図６で示したのは、外乱磁界の無い安定し
た状況でのタイヤからの磁界の計測結果であるが、この
状況では、ゼロクロスまたはあるしきい値のクロスの数
を数え、１回転当たりのパルス数から回転数を求めるこ
とは容易である。

【００３９】しかし、実際の車両走行では、橋梁，トン
ネル等の鉄骨，鉄筋の残留磁化の影響，車両の振動によ
るタイヤとセンサーとの位置変動，対向車両の残留磁化
の影響等により、出力波形にうねり状のレベル変動が発
生する。この変動を受けたセンサーの出力波形の中から
いかに回転数を求めるかが容易ではない。

【００４０】その一例として図７に、ある橋梁上で約５
０ｋｍ／ｈの車両走行におけるタイヤの回転による磁界
変化を計測した連続データを示す。このデータでは、タ
イヤ１回転に対しＣ点に示されるような一つの大きなピ
ークを持つ波形となっており、このピークを確実に捉え
ることができれば、正確に回転数を検知し、速度や移動
距離を求めることができる。

【００４１】しかし、波形全体を見るとうねりを生じて
いることが判り、このうねりをどう扱うかが難しい。こ
のうねりは橋梁に存在する鉄筋または鉄骨の影響であ
り、その残留磁化による磁気外乱により、出力波形上に
うねりを生じている。センサーの構成を差動動作とし、
外乱の影響を低減しているものの、外乱の影響をゼロに
することはできない。

【００４２】このうねりはタイヤ回転の出力波形の周波
数成分に比べて低い周波数成分なので、ハイパスフィル
ターによりうねりを除去し、ゼロクロスまたはあるしき
い値でのクロスをカウントする検討も行ったが、車両の
速度が人間の歩くスピード以下になったり、高速性能で
は２００ｋｍ／ｈ程度の動作まで性能的に要求されるこ
とを考えると、帯域的にはほとんどＤＣから２００Ｈｚ
程度は考慮する必要があり、複数のフィルターを用意し
なくてはならなかったり、低速時のフィルター通過後の
出力低下によるＳ／Ｎ低下等の問題が生ずる。

【００４３】そこで、出力波形をマイコンにより逐次数
値化し、データの変化（増加または減少）が反転してい
るかどうかで、出力波形のピーク検出を行い、そのピー
クと直前のピークとの電位差がある所定のしきい値を超
えているかどうかで、そのピークがタイヤの回転の検知
に相応しい有効なピークか判定し、その有効ピークをカ
ウントすることによりタイヤの回転数を求め、さらにタ
イヤの径と円周率より車両の移動距離または速度を求め
る方法を採用した。

【００４４】この方法によれば、出力波形の中の相対的
に低い周波数である外乱の影響はほとんど排除でき、ま
た速度に依存しないタイヤ回転の検知が可能となる。

【００４５】次に、この方法によりタイヤの回転の検知
を行なうタイヤの回転検知装置の構成を図８に示す。こ
こに示す構成においてＭＩ素子１８Ａ，１８Ｂ〜差動増
幅回路２６の構成、すなわち図２の磁気検出回路の構成
を磁気センサー１４としても良いし、図８の装置全体の
構成を磁気センサー１４としてよい。

【００４６】図８の構成では、前述のように高周波発振
回路２０の出力の高周波電流をＭＩ素子１８Ａ，１８Ｂ
に印加し、ＭＩ素子１８Ａ，１８Ｂの両端電圧の変化の
信号を検波回路２４Ａ，２４Ｂに通して高周波成分を除
去して磁気検出信号として取り出し、これを差動増幅回
路２６に入力して差動増幅した後、その差動出力をＡＤ
変換器２８によりＡＤ変換し、そのデジタル信号をマイ
クロコンピュータ（以下、マイコンと略す）３０に入力
し、マイコン３０で前記デジタル信号から上述したピー
ク検出と有効ピークの判定を行う。

【００４７】ここで上記ＡＤ変換以後の処理の詳細を図
９のフローチャート及び図７の差動出力の信号波形図を
参照して説明する。

【００４８】図９のフローチャートに示した処理では、
まずステップＳ１でセンサーの差動出力電圧がＡＤ変換
器２８によりＡＤ変換され、マイコン３０内に取り込ま
れる。

【００４９】次に、ステップＳ２ではステップＳ１で取
り込まれたデータがピークかどうか判定される。その判
別は、今回取り込んだデータの前回取り込んだデータに
対する変化が、前回取り込んだデータの前々回取り込ん
だデータに対する変化に対して、正（増加）から負（減
少）、または負から正に反転しているかどうかで行われ
る。そしてピークでないと判定した場合はステップＳ１
に戻り、ピークであると判定した場合はステップＳ３に
移行する。

【００５０】例えば、図７の差動出力波形の点Ｂの場合
は変化が負（減少）のままであってピークではないと判
定され、ステップＳ１に戻って次のデータがＡＤ変換さ
れる。その後、点Ｃのデータを数値化した時点で、負か
ら正ヘの変化の反転が認識され、点Ｃのデータがピーク
として判定され、ステップＳ３に移行する。

【００５１】ステップＳ３では、ピークと判定した例え
ば点Ｃのデータをマイコン３０内のＲＡＭ等にピーク値
Ｓpとして記憶する。

【００５２】次に、ステップＳ４では、今回のピーク値
Ｓpと前回のピーク値Ｓp-1との差の絶対値が所定のしき
い値Ｌを超えているかどうかで、ピーク値Ｓpのデータ
がタイヤ回転検知に有効な有効ピークか否か判定され
る。ピーク値ＳpとＳp-1との関係は、例えば図７では、
Ｓpが点Ｃの場合でＳp-1が点Ａ、Ｓpが点Ｄの場合で点
ＣがＳp-1である。

【００５３】しきい値Ｌを設定する意図は、ごく小さな
ピークはＳ／Ｎが低く外乱に対して弱いため扱わず、あ
る程度大きいピークだけを対象にすることで信頼性を確
保しようとするものである。当然のことながら、しきい
値Ｌを小さく設定すれば細かくピークが拾え、逆に大き
く設定すれば大きいピークだけを対象にでき、タイヤの
スチールベルトの着磁状態やセンサーの設置位置によっ
て変わる出力波形にそれぞれ対応させることができる。
しきい値Ｌは、予め測定された最大ピーク間電位差を基
準で見て出力波形自身のばらつきが１０％程度あるの
で、前記最大ピーク間電位差の１０％〜９０％の範囲で
設定するのが良い。

【００５４】図７の例では、波形全体を見ると最大ピー
ク間電位差は約０．５Ｖ程度あり、しきい値Ｌを６０％
の０．３Ｖに設定して有効ピークを判定すると、ピーク
Ｃの場合は直前のピークＡとの差は約０．５５Ｖであ
り、しきい値Ｌの０．３Ｖを超えるため、有効ピークと
して判定される。しかし、ピークＥの場合は、直前のピ
ークＤとの差は約０．０２Ｖ程度であり、しきい値Ｌを
越えないため無視される。したがって、図の矢印の範囲
で示すタイヤ１回転に相当する範囲では、Ｃ，Ｄの２つ
のピークが有効ピークとして判定される。

【００５５】再び図９において、ステップＳ４で有効ピ
ークとして判定されると、ステップＳ５でマイコン３０
の出力ピンより幅の狭いパルス信号が出力される。これ
は有効ピークの認識をカーナビ本体に伝達することを目
的としており、その他の出力形態として、有効ピークと
判定した毎に反転するパルス信号としてもよい。

【００５６】ステップＳ５の次はステップＳ６に移行す
る。また、ステップＳ４の判定で有効ピークでないと判
定された場合もステップＳ６に移行する。ステップＳ６
では、今回のピーク値Ｓpを前回のピーク値Ｓp-1として
ピーク値Ｓp-1を更新してＲＡＭに記憶し、その後ステ
ップＳ１のＡＤ変換に戻り、上述した処理を繰り返す。

【００５７】上述した処理におけるピーク検出および有
効ピーク判定には、時間のパラメータが含まれないた
め、タイヤの回転速度に依存しないタイヤ回転検知が行
える。したがって、車両の速度が極低速から高速の走行
でも一定の検知性能を保てる。

【００５８】なお、上記の処理において、ステップＳ５
で出力するパルスのパルス数、すなわち有効ピークの検
出数をカウントし、その数からタイヤの回転数を求める
処理を行なうようにしても良く、さらに求めた回転数に
タイヤの直径と円周率をかけて車両の移動距離を求める
処理を行なうようにしてもよい。ただし、この場合、本
装置ではタイヤの１回転に１パルスが対応して出力され
る訳ではないため、予め１回転に何パルス対応している
か調べておく必要がある。その他、１回転に対するパル
ス数は整数倍であるので、カーナビのＧＰＳの測距デー
タとの比較で、整数分の１の補正を行う方法も有効であ
る。

【００５９】以上説明した本実施形態によれば、前述し
た本発明の課題を解決できる。すなわち、磁気センサー
１４はＭＩ素子を用いて極めて高感度であり、しかもフ
ラックスゲートセンサーに見られるような帯磁による状
態変化が無い。また、磁気センサー１４は車両のキャビ
ン内またはトランクルーム内で後部タイヤ近傍に設置す
ることにより、設置が容易で、タイヤからの磁界の検出
を良好に行なえる。また、上述した差動検出を行なうこ
とと、マイコン３０のピーク検出、有効ピークの判定処
理により、外乱の磁界の影響を排除し、タイヤの回転な
いし回転数の検知を正確に行なえる。

【００６０】なお、本実施形態では、磁気検出素子とし
てＭＩ素子を用いるものとしたが、感度が良ければ他の
磁気検出素子を用いてもよいことは勿論である。

【００６１】最後に、本実施形態の回転検知装置を搭載
した２０００ｃｃの普通乗用車で市街地１０ｋｍの距離
を走行し、移動距離を測定した結果について説明する。

【００６２】テスト走行では、市街地走行のため、停
止、発進を繰り返し、速度はかなり変化している。な
お、テスト車両のタイヤの径は６０ｃｍであり、１回転
で１．８８ｍ移動する。測定結果は、上述した図８の構
成で得られる出力のパルスのカウント数で２１９８２を
数え、１回転で２パルス出ていることから、移動距離は
９．７８２ｋｍと計測された。計測誤差は２．２％と良
好であり、車両の速度が可変し、外乱磁界の多い市街地
でも、カーナビの自立航法に必要な精度を持っているこ
とが証明された。

【００６３】［タイヤの着磁方法及びタイヤの磁界検出
方法の実施形態］上述した基本の実施形態では、回転な
いし回転数を検知する対象のタイヤは、そのスチールベ
ルトが自然に着磁された状態、すなわち着磁を人為的に
コントロールしていない状態であることを前提としてい
た。

【００６４】この場合、図１０で前述したように、タイ
ヤの回転に伴なう磁界変化のパターンでタイヤの１回転
に対応して複数のピークが存在している。

【００６５】しかし、上記の磁界パターンでタイヤの１
回転中に複数のピークが存在すると、上述した基本の実
施形態でタイヤ回転数を求める場合におけるように、ピ
ークをカウントしてタイヤの回転数を求める際に整数分
の１の補正を行う必要があり、またタイヤ個々にピーク
の数が異なるため補正値をタイヤ毎に設定する必要があ
る。

【００６６】そこで、タイヤの着磁をコントロールして
１回転に１個のパルスに対応した信号が得られれば、タ
イヤの回転の磁気的検知が容易になる。そこで、この点
を考慮したタイヤの磁気的な回転検知に適したタイヤの
着磁方法の実施形態と、その着磁方法で着磁されたタイ
ヤの磁界検出方法で安定した出力波形が得られる磁界検
出方法の実施形態を図１１〜図１９により以下に説明す
る。

【００６７】タイヤの着磁方法の実施形態 まずタイヤの着磁方法の実施形態について述べる。本実
施形態の着磁方法では、まず第１の着磁工程として、図
１１に示す外周部内側にスチールベルトを内包したタイ
ヤ１２の外周部の全周にわたり連続して周方向に沿った
一方向に着磁する。

【００６８】このために、図１１に示すようにタイヤ１
２の外周面に対し着磁用磁石１１を当接または近接さ
せ、磁石１１をタイヤ１２の周方向に沿って１回転の３
６０゜以上相対移動させる。すなわち、磁石１１自体を
タイヤ１２の外周面に沿って１周以上移動させるか、或
は磁石１１を移動させずにタイヤ１２を１回転以上回転
させる。ここで磁石１１は、図１２の拡大図に示すよう
に、ＮＳ極がタイヤ１２の周方向、すなわち相対移動方
向に前後するように配置し、磁石１１の発生磁界Ｈｗが
タイヤ１２の周方向に沿ってタイヤ外周部下のスチール
ベルトに印加されるようにする。

【００６９】なお、タイヤ１２の外周面の全幅にわたっ
て着磁するのが好ましい。そのために、図１１，１２の
ように配置した磁石１１の幅がタイヤ１２の外周面の幅
より小さい場合には、図１２に矢印で示すように磁石１
１をタイヤ１２の外周面の幅方向（タイヤ１２の軸方
向）に沿って相対移動させるとともに、磁石１１をタイ
ヤ１２の周方向に沿って２回転以上相対移動させること
により、タイヤ１２の外周面の全幅にわたり着磁する。
ただし、必ずしもタイヤ外周面の全幅にわたり着磁しな
くてもよく、タイヤ外周面において後述する磁気センサ
ー側寄りで例えば全幅の２／３程度の部分を着磁するも
のとしてもよい。

【００７０】また、磁石１１とタイヤ１２の相対移動方
向はタイヤ１２の周方向に沿った一方向としてもよい
し、周方向に沿った２方向として両方向に往復移動させ
るようにしてもよい。

【００７１】なお、タイヤを車両に装着したままの状態
で着磁を行う場合、対象となるタイヤをジャッキにより
浮かし、着磁用磁石をタイヤ外周面に当てタイヤを手で
回転させるか、或はジャッキアップせずにまずタイヤ外
周面の接地部以外を磁石で擦って着磁した後、少し車両
を移動させて残りの部分を擦って着磁する等により、容
易に着磁を行なうことができる。

【００７２】このようにして、第１の着磁工程により、
タイヤの外周部の全周にわたり連続して周方向に沿った
一方向に着磁し、タイヤが最初に持っていた残留磁化を
一方向に着磁し直し、リセットする。

【００７３】ここで交流減衰磁界をタイヤにかけること
により、最初の残留磁化を完全に消磁する方法もある
が、完全消磁されたスチールベルト部は着磁しやすくな
り、外部磁界によるランダムな着磁発生によるノイズが
問題となるので適さない。

【００７４】次に、第２の着磁工程として、図１３に示
すように、着磁用磁石１１の極性をタイヤ１２の周方向
に関して反転させて磁石１１をタイヤ１２の外周面に当
接または近接させ、タイヤ１２の周方向に沿って相対移
動させることにより、タイヤ１２の外周部の３６０゜よ
り小さな所定角度θの範囲を連続して第１の着磁工程の
着磁方向と逆方向に再着磁する。これによりタイヤ１２
の回転を磁気的に検知するための着磁ができ、磁気セン
サーで検知しやすい磁界を発生させることができる。

【００７５】ここで、２回目の着磁の角度θは、発生す
る磁界のパターンや大きさを左右し、最適な角度が存在
する。その最適値について検討した結果を以下に説明す
る。

【００７６】先ず、検討では２回目の着磁の角度θを２
２．５°ずつ変え、それぞれの角度で着磁したタイヤを
回転させてタイヤ外周より２０ｃｍ離れた所の周方向に
沿った磁界を測定し、そのパターンを調べた。使用した
着磁用磁石は、ＮＳ極の間隔が２ｍｍで、磁石の着磁対
向面より１０ｍｍの所で着磁磁界Ｈｗが２００ガウス程
度のものを使用した。その結果を図１４に示す。データ
の横軸は時間軸であり、測定時のタイヤの回転は一定速
でないためばらついているが、周期的なパターンより１
回転を認識できる。

【００７７】磁界パターンを見ると、角度θが９０°以
下では、下に尖ったピークを持ち、θ＝９０°で最も磁
界変化が大きくなっている。当然のことながら、着磁の
極性を逆にすれば、上に尖ったピークとなる。さらに９
０°を超えると尖ったピークに凹みを生じ角度の増加と
ともにその凹みが深くなる。

【００７８】タイヤから発生する磁界を検出し、タイヤ
の回転を検知するのには、所定のしきい値を設定する
が、外部磁界によりタイヤからの磁界パターンにレベル
変動が生ずることを考えれば、しきい値の設定範囲を広
く取れることが必要である。そのしきい値の設定に適し
た範囲である判別幅は、着磁角度θがおよそ９０°以下
では、下に尖ったピークと上にある凹みの底との間Ｌ
（６７．５゜の図参照）であり、着磁角度が９０°を超
えて下に尖ったピークに凹みが生ずる場合は、上と下の
凹みの間Ｌ′（１５７．５゜の図参照）が判別幅とな
る。

【００７９】その判別幅Ｌ，Ｌ′をグラフにすると、図
１５のようになる。このグラフから、９０°が最適な着
磁角度であることが判る。また、実用範囲を検討する
と、着磁の角度θが小さい領域ではタイヤから発生する
磁界が小さく、外乱磁界の影響が相対的に大きくなるた
め、最大判別幅の５０％を実用範囲とすれば、着磁角度
θは３０°から１８０°が適している。さらに、最適な
範囲を最大判別幅の８０％とすれば、５５°から１０５
°の範囲が対応し、より安定した磁界が得られる。

【００８０】なお、ここまで角度範囲は１８０°までの
範囲で説明しているが、２回目の着磁角度θが１８０°
を超えた場合は、極性が反転するだけで対称であり、２
回目の着磁がなされなかった１回目の着磁の残留磁化の
角度３６０°−θについて上記と同様に考えることがで
きる。すなわち、上述した最適着磁角度の範囲は、第１
と第２の着磁工程により着磁されたタイヤの外周部の一
方向と逆方向の残留磁化のそれぞれの角度の内で小さい
方の角度を対象にして考えればよい。

【００８１】さて、ここまで説明したタイヤの着磁方法
では、タイヤの周方向に沿った磁界で着磁するものとし
て説明してきたが、実際の磁気センサーを配置する場合
には、磁界検出方向がその周方向に沿っているとは限ら
ず、磁化が円弧状であることより検出位置により磁界方
向が変化する等により、周方向の磁界による着磁の最適
条件が維持されるか懸念がある。しかし、実際検討した
結果では、周方向の磁界による着磁で見た最適条件が、
実際使用される条件でも適用できることが判った。以下
その検討内容について説明する。

【００８２】タイヤからの磁界を磁気センサーで検出す
る場合、センサー設置に適した場所は普通乗用車の場合
では、タイヤの裏側に当たるトランクルームであると考
えられ、座標表現をすると図１６（ａ），（ｂ）に示す
ようなＸＹ平面上にセンサーを配置するのが考えられ
る。

【００８３】検討では直径６０ｃｍのタイヤを用い、Ｘ
Ｙ平面からタイヤトップまでの高さＨを１０ｃｍ、ＸＺ
平面とタイヤ側面との距離Ｓを１５ｃｍにした。また、
タイヤの着磁は前述の方法で、第１と第２の着磁工程に
よるタイヤ外周部の２方向の残留磁化の内で小さい方の
磁化の角度範囲θを９０°に設定した。磁界検出方向は
Ｚ軸方向で、図のＸ軸上のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅで示す１
０ｃｍ間隔の各点でタイヤ回転による磁界変化の様子を
測定した。

【００８４】その結果を図１７に示すが、図１４で説明
した角度θ＝９０°のデータと比較すると、Ａ点では位
相が９０°回り微分したような波形になっているが、タ
イヤ外周部に近い外側のＤ点に行くに従い外周方向の磁
界と波形は似てくる。これにより、測定点に最も近いタ
イヤ外周部の磁化方向と磁界検出方向であるＺ軸方向と
の角度により位相の変化が左右されていることが判る。

【００８５】点ＡからＥでは確かに波形で位相の変化が
生じているが、下端のピークは１回転に１個で安定して
出ており、その上のピークとの間の判別幅Ｌが安定して
得られている。この事は、周方向の磁界で見た着磁の最
適条件が維持されていることを示す。

【００８６】したがって、タイヤの周方向に沿った磁界
で着磁する方法は、実際のセンサーの設置されるどのよ
うな位置、磁界検出方向に対しても有効である。

【００８７】以上説明したようにして、外周部にスチー
ルベルトを内包したタイヤの回転検知に最適な磁界を発
生するタイヤの着磁方法を確立し、さらに最適な着磁の
角度範囲を設定することができた。

【００８８】ところで、以上の実施形態の着磁方法で
は、第１の着磁工程でタイヤ外周部の全周にわたり連続
して周方向に沿った一方向に着磁し、第２の着磁工程で
タイヤ外周部の３６０゜より小さな所定角度の範囲を連
続して前記一方向と逆方向に再着磁するものとした。こ
れに対し、第２の着磁方法として、着磁用磁石の配置、
発生磁界の向き、相対移動、磁石の極性の反転等の仕方
は上記と同じとして、第１の着磁工程では、タイヤの外
周部の３６０゜より小さな所定角度の範囲を連続して周
方向に沿った一方向に着磁し、第２の着磁工程では、タ
イヤの外周部で第１の着磁工程で着磁されていない未着
磁の部分を連続して前記一方向と逆方向に着磁するよう
にしてもよい。ただし未着磁部分のみを正確に着磁する
のは容易ではないから、未着磁部分に隣接する部分をも
含めて着磁してもよい。この第２の着磁方法について
も、上述した２方向の残留磁化の小さい方の角度につい
ての３０゜から１８０゜、特に５５゜から１０５゜とい
う最適な角度範囲の設定は当てはまる。

【００８９】なお、この第２の着磁方法によればタイヤ
をジャッキアップすることなく着磁を行える。

【００９０】タイヤの磁界検出方法の実施形態 次に、上述した本発明に係る着磁方法により着磁された
タイヤの磁界を検出するタイヤの磁界検出方法の実施形
態を説明する。特にタイヤの磁界を磁気センサーにより
検出する際の磁気検出素子の最適な配置について説明す
る。

【００９１】タイヤからの磁界を検出する素子として
は、数ミリガウス程度の実用感度を持っていれば、例え
ばフラックスゲートセンサー，ＭＩ素子，ホール素子等
のどれを用いても良いが、検出手段は外部磁界の影響、
例えば隣接通行車両からの磁界、道路周辺の鉄筋、鉄骨
等の残留磁化からの磁界の影響を受けるので、２個の磁
気検出素子の差動動作によりタイヤからの磁界のみを出
来るだけ検出できるようにする。しかし、この差動検出
では２個の磁気検出素子の配置を適切にしないと、タイ
ヤからの磁界検出で位相が大きく変化し、しきい値の設
定が困難になり扱いづらくなってしまう。

【００９２】そこで本実施形態では、差動検出する際の
２個の磁気検出素子に関してタイヤの磁界を検出する際
の位置関係を規定しようとするものである。

【００９３】素子の配置に関しての条件は、 （１）検出出力でタイヤ１回転に対し１個の正または負
の大きく鋭いピークが得られること。

【００９４】（２）検出出力で先述したしきい値を設定
すべき判定幅Ｌが広く取れること。

【００９５】（３）２個の磁気検出素子から構成される
磁気センサーの設置位置によって（１），（２）の条件
が大きく変動しないこと。

【００９６】であり、（１），（２）はタイヤ着磁の最
適条件の維持、（３）は磁気センサーの設置位置に精度
を必要とせず設置を簡単にすることを目的とするもので
ある。

【００９７】２個の磁気検出素子の配置に関しての最適
化は以下の検討により求められた。

【００９８】差動検出する２個の磁気検出素子の配置の
検討では、図１６（ａ），（ｂ）で説明した座標の位置
関係で、測定点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに磁気センサーを置き、
そのセンサーで使用される２個の磁気検出素子は間隔を
３ｃｍとして、Ｘ軸方向に沿って並列に並べた配置とＹ
軸方向に沿って並列に並べた配置の比較を行なってみ
た。検討に使用した磁気検出素子には、ＭＩ素子を使用
し、Ｚ方向、すなわちタイヤ１２の側面に平行な方向に
磁界検出感度を持つよう構成した。

【００９９】その結果を図１８に示すが、Ｘ軸方向に沿
って並列に並べた方はＡからＤの各点で検出出力波形の
位相の変化が激しく、波形が変化し、しきい値を設定す
べき判定幅Ｌが一定せず、磁気センサーの設置場所に応
じて調整が必要となり、実用的で無い。

【０１００】それに比べＹ軸方向、すなわちタイヤの側
面に対し垂直な方向に沿って並列に並べた方は、各測定
点とも検出出力波形の下端のピークが安定し、位相変化
の影響はその前後に現れるピークの大きさが変化するの
みで、しきい値を設定すべき判定幅Ｌが安定している。
これは、周方向に沿う磁界による着磁の最適条件が維持
され、磁気センサーの設置場所によりしきい値を細かく
調整する必要が無く、極めて扱いやすいことを示すもの
である。

【０１０１】従って、図１９の斜視図に示すとおり、先
述の本発明に係る着磁方法で着磁されたタイヤ１２を使
用し、タイヤ１２から外部に放出される磁界を磁気セン
サー１４の２個の磁気検出素子１８により差動検出する
のに際し、２個の磁気検出素子１８の磁界検出方向が共
にタイヤ１２の側面に対し平行であり、且つ２個の磁気
検出素子１８がタイヤ１２の側面に対し垂直な方向に沿
って並列に並ぶようにすれば、磁気センサー１４の設置
が容易で、且つ検出出力波形でしきい値を設定するため
の判別幅を広く且つ安定して得られることが明確になっ
た。

【０１０２】［改良したタイヤ回転検知装置とタイヤ回
転検知信号処理方法の実施形態］ところで、上述した本
発明に係る着磁方法で、例えば最適条件として図１３の
着磁角度θを９０゜とすることで、図２０の様にタイヤ
周方向に沿った磁界で見て、磁界変化が大きく１回転で
一つの大きなピークを持った磁界パターンが得られる。
しかし、この磁界を前述した磁気センサーで車両のトラ
ンクルームまたはキャビン側から検知してタイヤの回転
検知出力を得るが、信頼性の高い検知を行なうために
は、以下の点が課題になってくる。

【０１０３】（１）外乱によるレベル変動を吸収できる
こと。

【０１０４】タイヤからの磁界は検知位置で１ガウス以
下と小さく、車両走行中の外部からの磁界例えば、鉄
筋，鉄板、鉄骨等の残留磁化の影響が外乱となり、セン
サー出力にレベル変動を生じてしまう。図２１に橋梁上
を時速６５ｋｍ／ｈで走行した際のタイヤ回転のセンサ
ー出力を示すが、所々にある鉄骨の影響を受け、レベル
変動が生じていることが判る。このデータでは、磁気検
出素子にＭＩ素子を使用し、３ｃｍ間隔で差動動作させ
ているが、外乱が十分除去できないことを示す。

【０１０５】（２）センサー出力のばらつきを吸収でき
ること。

【０１０６】次にセンサーの出力の大きさは、車種毎で
タイヤとセンサーの距離がばらつくこと、また、タイヤ
の種類，大きさ等で着磁の大きさが異なる等の影響で、
数倍程度のバラツキが生じてしまう。その結果、回転検
知のしきい値の設定が固定値では扱いが困難となってし
まう。

【０１０７】（３）センサー出力の波形歪みに対し強い
こと。

【０１０８】さらに、センサーとタイヤの相対的な位置
関係が車種により一定せず、置き方がまちまちとなり、
タイヤからの磁界を差動検知する際に、図２０で示した
タイヤからの磁界パターンの位相が変化しやすく、場合
により図２２（Ａ），（Ｂ）に示すような疑似ピーク等
の波形歪みが生ずる。

【０１０９】前述した基本の実施形態では（１）の課題
を考慮したが、（２），（３）の課題は考慮しなかっ
た。そこで、これらをも考慮して改良したタイヤ回転検
知装置とタイヤ回転検知信号処理方法の実施形態を図２
３〜図２５により以下に説明する。

【０１１０】図２３は、本実施形態のタイヤ回転検知装
置の磁気センサーからタイヤ回転検知出力を得るための
回路構成を示す。同図において、ＭＩ素子１８Ａ，１８
Ｂ、高周波発振回路２０、バッファー２２Ａ，２２Ｂ、
検波回路２４Ａ，２４Ｂ及び差動増幅回路２６からなる
部分は、前述した基本の実施形態における図２の回路と
同じであり、前述した磁気センサー１４を構成する回路
である。この回路において、前述と同様に、高周波発振
回路２０よりバッファー２２Ａ，２２Ｂを介してＭＩ素
子１８Ａ，１８Ｂに高周波電流が印加される。タイヤか
らの磁界の変化に応じてＭＩ素子１８Ａ，１８Ｂのイン
ピーダンスが変化し、それぞれの両端の電圧が変化す
る。その信号がそれぞれ検波回路２４Ａ，２４Ｂで検波
されてＭＩ素子１８Ａ，１８Ｂの磁気検出信号として取
り出され、さらに差動増幅回路２６に入力されて差動増
幅され、センサー出力が得られる。このセンサー出力に
は、例えば前述の図２１や図２２に示した波形の信号が
得られる。

【０１１１】なお、上記の磁気センサーの回路の変更例
として、図２４に示すように、ＭＩ素子１８Ａ，１８Ｂ
を直列に接続し、これに対して高周波発振回路２０から
バッファー２２を介して高周波電流を印加し、ＭＩ素子
１８Ａ，１８Ｂ間の接続点の信号を検波回路２４で検波
して取り出し、これを反転増幅器２７で増幅してセンサ
ー出力を得るようにしてもよい。また、磁気検出素子は
ＭＩ素子に限らず、フラックスゲートセンサー、ホール
素子、ＭＲ素子等の他の素子を用いてもよい。その場
合、図２３の差動増幅回路２６ないし図２４の反転増幅
器２７より前段の磁気検出素子を駆動する駆動回路の構
成が磁気検出素子の種類に応じて異なる。

【０１１２】再び図２３において、差動増幅回路２６よ
り後段の構成は前述の基本の実施形態における図８の構
成と異なり、以下のようになっている。

【０１１３】差動増幅回路２６の差動増幅出力、すなわ
ちセンサー出力の信号は、マキシマムホールド回路３２
とミニマムホールド回路３４にそれぞれ入力される。こ
の回路３２，３４は、それぞれ２つのオペアンプとダイ
オードと抵抗とコンデンサＣ１ないしＣ２から構成さ
れ、それぞれセンサー出力の波形のプラスのピーク（最
大値）とマイナスのピーク（最小値）の電圧レベルをホ
ールドするピークホールド回路である。このマキシマム
ホールド及びミニマムホールドは、磁気センサーの出力
レベルがばらついても、その出力レベルに応じて以降説
明するしきい値を自動的に可変に設定するための手段と
して使用する。なお、ホールドするためのコンデンサー
Ｃ１，Ｃ２の容量によりホールド電圧の持続性が決定さ
れるが、センサー出力がレベル変動する事を考えると、
むやみにホールド性を高めず、ある程度の減衰を認めた
方が扱いやすい。

【０１１４】次に、マキシマムホールド回路３２とミニ
マムホールド回路３４の出力は、それぞれ２つの抵抗の
直列接続からなる分圧器３８Ａ，３８Ｂに印加され、そ
れぞれのホールド電圧とゼロ電位との間の電圧を所定の
比率で分圧した電圧Ｄ１（プラス側）とＤ２（マイナス
側）がそれぞれしきい値として設定され、それぞれオペ
アンプと抵抗から構成されたコンパレータ３６Ａ，３６
Ｂに比較電圧として入力される。プラス側とマイナス側
でしきい値を設定するのは、プラス側のピークとマイナ
ス側のピークを取り出すためであり、分圧器３８Ａ，３
８Ｂでの抵抗分圧比を適切に設定すれば、波形のレベル
変動を吸収できる。その詳細は後述する。

【０１１５】次に、コンパレータ３６Ａ，３６Ｂにはそ
れぞれ差動増幅回路２６からのセンサー出力が入力され
ており、コンパレータ３６Ａ，３６Ｂのそれぞれにおい
てセンサー出力はしきい値Ｄ１，Ｄ２との比較でパルス
化され、そのパルスはそれぞれＲＳフリップフロップ回
路４０のセット入力とリセット入力に入力され、このＲ
Ｓフリップフロップ回路４０において、タイヤ１回転に
対し１パルスの最終的なタイヤ回転検知出力が得られ
る。ここでＲＳフリップフロップ回路４０を使用する理
由は、上記２つのしきい値Ｄ１ないしＤ２を越えたピー
クを認識してプラス側とマイナス側のピークを交互に認
識することで、１回転に１個のパルスを生成するためで
ある。この結果、出力のレベル変動や波形歪みに強いタ
イヤ回転検知の信号処理が可能となる。

【０１１６】次に、上記タイヤ回転検知装置の回路の動
作の詳細を図２５により説明する。図２５は、上記回路
における実際のセンサー出力（差動増幅回路２６の出
力）の波形と、それを処理した各部の信号波形を示して
いる。

【０１１７】図２５の上段にセンサー出力の周期波形を
示してあるが、この波形は途中磁気外乱を受けレベル変
動を持った波形となっている。この波形に上述のマキシ
マムホールド及びミニマムホールドを行うと、図２５中
破線で示すように、プラスのピークを結ぶ包絡線Ｈ１と
マイナスのピークを結ぶ包絡線Ｈ２の波形が得られる。
包絡線Ｈ１，Ｈ２の波形では、センサー出力の波形の各
ピークを過ぎると減衰が見られるが、これはセンサー出
力波形のレベル変動にも対応できるようにあえて減衰さ
せている。

【０１１８】この包絡線Ｈ１，Ｈ２の波形を使ってセン
サー出力からコンパレータ３６Ａ，３６Ｂにてプラスの
ピークを認識したパルスとマイナスのピークを認識した
パルスを得ることになるが、確実にピークを認識するた
めに、分圧器３８Ａ，３８Ｂにより、包絡線Ｈ１，Ｈ２
のそれぞれのホールド電圧とゼロ電位の中間でしきい値
Ｄ１，Ｄ２の電位を設定し、その電位を基準にコンパレ
ータ３６Ａ，３６Ｂでコンパレートしてセンサー出力よ
りパルスを生成する。

【０１１９】図２５では、ホールド電圧とゼロ電位との
間の電圧を、図２３で示した分圧器３８Ａ，３８Ｂの各
抵抗の抵抗値Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）及びＲ４／（Ｒ３＋
Ｒ４）で決められる５０％の比率で分圧した場合のしき
い値Ｄ１，Ｄ２の波形を点線で示してある。分圧比は５
０％程度が良く、プラスとマイナスのピークを確実に捕
らえることができる。分圧比は、１０％と小さくし過ぎ
ると符号Ｐ１の様にゼロ電位付近の疑似ピークを拾いや
すくなるし、また９０％と大きくし過ぎると、符号Ｐ２
の様に実際のピークを見逃してしまう場合があるので、
１０％から９０％の間で選択するのが良い。

【０１２０】なお、ここまでの説明では、ゼロ電位を対
象としてホールド電圧を分圧してしきい値Ｄ１，Ｄ２を
設定するものとしたが、センサーの出力が交流結合で構
成される場合は、タイヤが静止状態でゼロ電位となるこ
とより、ノイズを拾わないようにゼロ電位近傍に不感帯
を設けるため、ゼロ電位よりホールド電圧側に少しずれ
た電圧とホールド電圧の間で分圧を行なうようにする。

【０１２１】次に、コンパレータ３６Ａ，３６Ｂにおい
て、センサー出力としきい値Ｄ１，Ｄ２との電圧比較に
より、図２５の２段目と３段目に示すパルスＡ，Ｂの様
な出力が得られる。パルスＡはセンサー出力のプラスの
ピークに対応し、パルスＢはセンサー出力のマイナスの
ピークに対応している。なお、パルスＡ，Ｂは、ＲＳフ
リップフロップ回路４０がローレベル入力で動作するた
めに、ピークを認識するとローレベルになるよう、極性
を設定する。

【０１２２】パルスＡ，ＢはＲＳフリップフロップ回路
４０に入力され、同回路４０の出力は、パルスＡの立ち
下がりに応じて立下がり、パルスＢの立ち下がりに応じ
て立ち上がるパルスになる（立ち下がり、立上りの関係
は、この逆でもよい）。すなわち、同回路４０の出力
は、センサーの出力波形のプラスのピークの認識に応じ
て立下がり、マイナスのピークの認識に応じて立ち上が
るパルスになる。このようにして、最終的にタイヤ１回
転に対し１パルスの回転検知出力が得られる。

【０１２３】ところで、図２５のパルスＢでは、上段に
示すセンサー出力の符号Ｐ３の疑似ピークに応じた誤検
知パルスが発生しているが、その誤検知パルスと直前の
パルスの間の期間でパルスＡの立ち下がりがないため、
フリップフロップ回路４０によりパルスＢの誤検知パル
スは見事に無視されている。

【０１２４】つまり、フリップフロップ回路４０の採用
により、センサー出力の波形歪みによる擬似ピークがプ
ラス側とマイナス側のしきい値Ｄ１，Ｄ２を続けて越え
るケースでない限り、疑似ピークによりタイヤ回転検知
出力のパルスが誤って生成されることがなく、センサー
出力の波形歪みによる疑似ピークの影響を回避できるこ
とになる。しかも、通常の車両における磁気センサーの
設置環境では、ほとんど上記ケースは現れない。すなわ
ち、本実施形態の信号処理方法によれば、センサー出力
の波形歪みに対して非常に強くなる。また、本実施形態
によれば、上述のようにセンサー出力のマキシマムホー
ルドとミニマムホールド及びホールド電圧の分圧を行な
うことにより、センサー出力のレベル変動及びばらつき
に応じて、センサー出力波形のピークを認識するための
しきい値Ｄ１，Ｄ２を自動的に可変に設定できるので、
センサー出力のレベル変動及びばらつきを吸収できる。
このように、本実施形態のタイヤ回転検知信号処理方法
は非常に有効であり、信頼性の高いタイヤ回転検知装置
を実現できる。

【０１２５】［改良したタイヤ回転検知装置とタイヤ回
転検知信号処理方法の第２の実施形態］ところで、上述
した図２３〜図２５の実施形態では、センサー出力のマ
キシマムとミニマムの両ホールド電圧とゼロ電位との間
でしきい値を設定しているので、外乱によるセンサー出
力の変動が極めて大きい場合で、センサー出力がゼロク
ロスしない信号の場合に、しきい値がセンサー出力とク
ロスせず、パルスエラーが出やすい。

【０１２６】この問題を回避するためには、しきい値が
ゼロ電位を超えて機能できるようにする必要がある。そ
の方法として、センサー出力のマキシマムホールド電圧
とミニマムホールド電圧の間の電圧を所定分圧比で２段
階に分圧してプラス側とマイナス側の２点のしきい値電
圧を設定すれば解決できる。

【０１２７】そうするためには、図２３の構成を図２６
のように変更する。図２６の構成において、図２３の構
成と共通な部分は説明を省略して相違点のみ説明する
が、相違点は、マキシマムホールド回路３２とミニマム
ホールド回路３４の出力間に、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ
１３からなる分圧器３８Ｃを接続し、センサ出力のマキ
シマムホールド電圧とミニマムホールド電圧の間の電圧
を所定分圧比で２段階に分圧し、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２間
の分圧点の電圧Ｄ１１と、抵抗Ｒ１２，Ｒ１３間の分圧
点の電圧Ｄ１２をそれぞれプラス側とマイナス側のしき
い値としてコンパレータ３６Ａ，３６Ｂに入力している
点である。

【０１２８】この構成によれば、差動増幅回路２６から
のセンサー出力がゼロクロスしない場合でも、しきい値
電圧が設定され、ゼロ電位を跨いでのしきい値の設定が
可能になる。

【０１２９】その一例として、図２６の構成で分圧器３
８Ｃの抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３の抵抗値の比を１：
２：１にした場合の各部の信号波形を図２７に示すが、
センサーの差動出力がゼロ電位を超えた符号Ｐ１１で示
すマイナス側ピークの部分では、図２３の構成の場合は
破線Ｄ２で示すしきい値が設定されてセンサー出力とク
ロスさせることができないが、本実施形態ではしきい値
Ｄ１２が設定されてセンサー出力とのクロスポイントが
存在し、パルスエラーが回避されるのが分かる。

【０１３０】なお、分圧器３８Ｃの分圧比の考え方は、
疑似ピークを除去する概念で図２３の実施形態の場合と
同様に考えることができ、マキシマムホールド電圧とプ
ラス側しきい値電圧の差、およびミニマムホールド電圧
とマイナス側しきい値電圧の差がそれぞれマキシマムホ
ールド電圧とミニマムホールド電圧の差に対し、１０％
から９０％の範囲内になるように分圧比を設定すればよ
い。

【０１３１】［改良したタイヤ回転検知装置とタイヤ回
転検知信号処理方法の第３の実施形態］ところで、図２
６の構成では、タイヤが静止している際にしきい値Ｄ１
１とＤ１２が近接し、ノイズをパルス化して誤検知して
しまうおそれがある。これを回避するには、不感帯を設
けてやる必要があり、そのためには図２８のような回路
構成とする。

【０１３２】図２８の構成において、図２６の構成と共
通な部分は説明を省略して相違点のみ説明するが、相違
点は、分圧器３８Ｃの電圧Ｄ１１が取り出される抵抗Ｒ
１１，Ｒ１２間の分圧点と、電圧Ｄ１１より高い所定電
圧、例えば＋の電源電圧との間に抵抗Ｒ２１，Ｒ２２を
接続するとともに、電圧Ｄ１２が取り出される抵抗Ｒ１
２，Ｒ１３間の分圧点と、電圧Ｄ１２より低い所定電
圧、例えば−の電源電圧との間に抵抗Ｒ２３，Ｒ２４を
接続し、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２間の分圧点の電圧Ｄ２１と
抵抗Ｒ２３，Ｒ２４間の分圧点の電圧Ｄ２２をそれぞれ
プラス側とマイナス側のしきい値としてコンパレータ３
６Ａ，３６Ｂに入力する点である。

【０１３３】このような構成によれば、センサー出力の
マキシマムホールド電圧とミニマムホールド電圧の間の
電圧を分圧器３８Ｃで分圧して得た２分圧点の電圧Ｄ１
１，Ｄ１２のレベルをそれぞれ抵抗Ｒ２１，Ｒ２２及び
Ｒ２３，Ｒ２４による分圧で引き上げ（Ｄ１１）および
引き下げ（Ｄ１２）てしきい値の電圧Ｄ２１，Ｄ２２が
求められるので、タイヤ静止時でもしきい値の電圧Ｄ２
１，Ｄ２２間に前記レベルの引き上げ分と引き下げ分の
差に応じた電位差があり、この電位差をノイズレベルよ
り大きなものとすることにより、ノイズをパルス化する
ことを回避できる。

【０１３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、タイヤのスチールベルトの残留磁化による磁
界を外部より磁気センサーで検出して前記タイヤの回転
を検知するタイヤ回転検知装置、及びその信号処理方法
において、磁気センサーの出力のマキシマムホールド及
びミニマムホールドを行い、ホールド電圧のそれぞれと
ゼロ電位近傍の所定電位との間の電圧を所定分圧比で分
圧してプラス側とマイナス側のしきい値電圧を設定し、
磁気センサーの出力を前記プラス側とマイナス側のしき
い値電圧のそれぞれと比較して磁気センサーの出力のプ
ラスのピークに対応した第１のパルス信号と、マイナス
のピークに対応した第２のパルス信号を得て、さらに前
記第１と第２のパルス信号のパルスの一方に応じて立上
り、他方に応じて立ち下がるパルスをタイヤ回転検知出
力として生成するようにしたので、外乱によるセンサー
出力のレベル変動のみならず、センサー出力のばらつき
を吸収でき、さらにはセンサー出力の波形歪みに対して
も強く、センサー出力から信頼性の高いタイヤ回転検知
出力のパルスを得ることが可能となった。

【０１３５】また、上記と異なるしきい値電圧の設定の
仕方として、上記マキシマムホールド電圧とミニマムホ
ールド電圧の間の電圧を所定分圧比で２段階に分圧して
プラス側とマイナス側のしきい値電圧を設定すれば、外
乱によるセンサー出力の変動が大きくてセンサー出力が
ゼロクロスしない場合でも、ゼロ電位を跨いでのしきい
値設定が可能になり、安定して回転検知を行うことがで
きる。

【０１３６】さらに、他の設定の仕方として、上記マキ
シマムホールド電圧とミニマムホールド電圧の間の電圧
を所定分圧比で２段階に分圧し、さらに該分圧により得
た高い方の分圧点の電圧と該電圧より高い所定電圧の間
の電圧を所定分圧比で分圧してプラス側のしきい値電圧
を設定し、低い方の分圧点の電圧と該電圧より低い所定
電圧の間の電圧を所定分圧比で分圧してマイナス側のし
きい値電圧を設定することにより、タイヤ回転検知にお
いて不感帯を設け、タイヤ静止時にノイズをパルス化し
て誤検知してしまうことを回避できる。

【０１３７】このようにして、従来手間や費用の掛かっ
ていた車速データを取るための車両本体とカーナビの接
続に代わり、設置が容易で、且つ信頼性の高いタイヤ回
転検知出力が得られるタイヤ回転検知装置が供給できる
ことで、カーナビの更なる市場拡大が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における車両内の磁気センサ
ーの設置位置および磁気検出素子（ＭＩ素子）の配置を
示す車両の平面図およびトランクルーム内の斜視図であ
る。

【図２】同実施形態の磁気センサーの磁気検出回路の構
成を示す回路図である。

【図３】同磁気センサーのＭＩ素子どうしの間隔ｄと磁
気検出出力の関係を示すグラフ図である。

【図４】同磁気センサーのＭＩ素子の引出し線長とイン
ピーダンス変化効率の関係を示すグラフ図である。

【図５】タイヤ回転による磁界変化計測試験における磁
気センサーの異なる設置位置（測定点）を示すトランク
ルーム内の斜視図である。

【図６】同試験の各測定点での計測結果を示すオシロ波
形の写真である。

【図７】橋梁上での車両走行におけるタイヤ回転による
磁界変化の計測結果を示す差動出力の波形図である。

【図８】タイヤ回転検知装置の実施形態の全体の構成を
示すブロック図である。

【図９】図８中のマイコン３０による信号処理の手順を
示すフローチャート図である。

【図１０】タイヤ回転による磁界変化の計測結果を示す
波形図である。

【図１１】本発明によるタイヤの着磁方法の実施形態に
おける第１の着磁工程を説明する斜視図である。

【図１２】図１１の要部を拡大した拡大図である。

【図１３】同実施形態における第２の着磁工程を説明す
る斜視図である。

【図１４】同第２の着磁工程の着磁角度θの違いに応じ
たタイヤの発生磁界パターンのそれぞれを示す波形図で
ある。

【図１５】同着磁角度θに応じた、磁界の検出出力の回
転検知用しきい値を設定するための判別幅Ｌ，Ｌ′を示
すグラフ図である。

【図１６】磁気センサーの実際の配置に対する同実施形
態の着磁方法の有効性の検討におけるタイヤに対する磁
界測定点のそれぞれの位置を示す上面図および側面図で
ある。

【図１７】図１６の各測定点におけるタイヤ回転による
磁界変化を示す波形図である。

【図１８】本発明によるタイヤの磁界検出方法の実施形
態を説明するもので、２個の磁気検出素子により差動検
出する場合の素子の配置と検出出力波形の関係を示す表
の波形図である。

【図１９】同実施形態で決定した２個の磁気検出素子の
配置を示す斜視図である。

【図２０】本発明の着磁方法により着磁角度９０゜で着
磁されたタイヤの回転に伴なう磁界パターンを示す波形
図である。

【図２１】車両の橋梁走行時におけるタイヤ回転検知の
センサー出力の実測データを示すグラフ図である。

【図２２】タイヤ回転検知のセンサー出力の疑似ピーク
を伴なう波形歪みを示す波形図である。

【図２３】本発明によるタイヤ回転検知装置の他の実施
形態の回路構成を示す回路図である。

【図２４】同回路構成の一部の変更例を示す回路図であ
る。

【図２５】図２３の回路の動作を説明する各部の信号波
形を示す波形図である。

【図２６】タイヤ回転検知装置の更に他の実施形態の回
路構成を示す回路図である。

【図２７】図２６の回路の動作を説明する各部の信号波
形を示す波形図である。

【図２８】タイヤ回転検知装置の更に他の実施形態の回
路構成を示す回路図である。

【符号の説明】

１０ 車両 １１ 着磁用磁石 １２ タイヤ １４ 磁気センサー １８，１８Ａ，１８Ｂ 磁気検出素子（ＭＩ素子） ２０ 高周波発振回路 ２２，２２Ａ，２２Ｂ バッファ ２４Ａ，２４Ｂ 検波回路 ２６ 差動増幅回路 ２７ 反転増幅器 ２８ ＡＤ変換器 ３０ マイコン ３２ マキシマムホールド回路 ３４ ミニマムホールド回路 ３６Ａ，３６Ｂ コンパレータ ３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ 分圧器 ４０ ＲＳフリップフロップ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01P 3/487 G01C 22/00 G01R 33/09 B60C 19/00 G01D 5/245 G01R 33/02

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タイヤのスチールベルトの残留磁化によ
   る磁界を外部より磁気センサーで検出して前記タイヤの
   回転を検知するためのタイヤ回転検知信号処理方法であ
   って、 前記磁気センサーの出力のマキシマムホールド及びミニ
   マムホールドを行なう処理と、 該処理により得たホールド電圧のそれぞれとゼロ電位近
   傍の所定電位との間の電圧を所定分圧比で分圧してプラ
   ス側とマイナス側のしきい値電圧を設定する処理と、 前記磁気センサーの出力を前記プラス側とマイナス側の
   しきい値電圧のそれぞれと比較して前記磁気センサーの
   出力のプラスのピークに対応した第１のパルス信号と、
   マイナスのピークに対応した第２のパルス信号を得る処
   理と、 前記第１と第２のパルス信号のパルスの一方に応じて立
   上り、他方に応じて立ち下がるパルスをタイヤ回転検知
   出力として生成する処理を行なうことを特徴とするタイ
   ヤ回転検知信号処理方法。
2. 【請求項２】 前記しきい値電圧を設定する処理におけ
   る分圧比を１０％から９０％の範囲内とすることを特徴
   とする請求項１に記載のタイヤ回転検知信号処理方法。
3. 【請求項３】 タイヤのスチールベルトの残留磁化によ
   る磁界を外部より磁気センサーで検出して前記タイヤの
   回転を検知するタイヤ回転検知装置であって、前記磁気
   センサーの出力からタイヤ回転検知出力を得るための回
   路に、 前記磁気センサーの出力のマキシマムホールド及びミニ
   マムホールドを行なうホールド手段と、 該ホールド手段から出力されるホールド電圧のそれぞれ
   とゼロ電位近傍の所定電位との間の電圧を所定分圧比で
   分圧してプラス側とマイナス側のしきい値電圧を設定す
   るしきい値設定手段と、 前記磁気センサーの出力を前記しきい値設定手段により
   設定されたプラス側とマイナス側のしきい値電圧のそれ
   ぞれと比較して前記磁気センサーの出力のプラスのピー
   クに対応した第１のパルス信号と、マイナスのピークに
   対応した第２のパルス信号を出力する比較手段と、 該比較手段から出力される第１と第２のパルス信号のパ
   ルスの一方に応じて立上り、他方に応じて立ち下がるパ
   ルスをタイヤ回転検知出力として生成するパルス生成手
   段とを有することを特徴とするタイヤ回転検知装置。
4. 【請求項４】 タイヤのスチールベルトの残留磁化によ
   る磁界を外部より磁気センサーで検出して前記タイヤの
   回転を検知するためのタイヤ回転検知信号処理方法であ
   って、 前記磁気センサーの出力のマキシマムホールド及びミニ
   マムホールドを行なう処理と、 該処理により得たマキシマムホールド電圧とミニマムホ
   ールド電圧の間の電圧を所定分圧比で２段階に分圧して
   プラス側とマイナス側のしきい値電圧を設定する処理
   と、 前記磁気センサーの出力を前記プラス側とマイナス側の
   しきい値電圧のそれぞれと比較して前記磁気センサーの
   出力のプラスのピークに対応した第１のパルス信号と、
   マイナスのピークに対応した第２のパルス信号を得る処
   理と、 前記第１と第２のパルス信号のパルスの一方に応じて立
   上り、他方に応じて立ち下がるパルスをタイヤ回転検知
   出力として生成する処理を行なうことを特徴とするタイ
   ヤ回転検知信号処理方法。
5. 【請求項５】 前記しきい値電圧を設定する処理におけ
   る分圧比は、前記マキシマムホールド電圧とプラス側し
   きい値電圧の差、および前記ミニマムホールド電圧とマ
   イナス側しきい値電圧の差がそれぞれマキシマムホール
   ド電圧とミニマムホールド電圧の差に対し１０％から９
   ０％の範囲内になるように設定することを特徴とする請
   求項４に記載のタイヤ回転検知信号処理方法。
6. 【請求項６】 タイヤのスチールベルトの残留磁化によ
   る磁界を外部より磁気センサーで検出して前記タイヤの
   回転を検知するタイヤ回転検知装置であって、前記磁気
   センサーの出力からタイヤ回転検知出力を得るための回
   路に、 前記磁気センサーの出力のマキシマムホールド及びミニ
   マムホールドを行なうホールド手段と、 該ホールド手段から出力されるマキシマムホールド電圧
   とミニマムホールド電圧の間の電圧を所定分圧比で２段
   階に分圧してプラス側とマイナス側のしきい値電圧を設
   定するしきい値設定手段と、 前記磁気センサーの出力を前記しきい値設定手段により
   設定されたプラス側とマイナス側のしきい値電圧のそれ
   ぞれと比較して前記磁気センサーの出力のプラスのピー
   クに対応した第１のパルス信号と、マイナスのピークに
   対応した第２のパルス信号を出力する比較手段と、 該比較手段から出力される第１と第２のパルス信号のパ
   ルスの一方に応じて立上り、他方に応じて立ち下がるパ
   ルスをタイヤ回転検知出力として生成するパルス生成手
   段とを有することを特徴とするタイヤ回転検知装置。
7. 【請求項７】 タイヤのスチールベルトの残留磁化によ
   る磁界を外部より磁気センサーで検出して前記タイヤの
   回転を検知するためのタイヤ回転検知信号処理方法であ
   って、 前記磁気センサーの出力のマキシマムホールド及びミニ
   マムホールドを行なう処理と、 該処理により得たマキシマムホールド電圧とミニマムホ
   ールド電圧の間の電圧を所定分圧比で２段階に分圧し、
   さらに該分圧により得た高い方の分圧点の電圧と該電圧
   より高い所定電圧の間の電圧を所定分圧比で分圧してプ
   ラス側のしきい値電圧を設定し、低い方の分圧点の電圧
   と該電圧より低い所定電圧の間の電圧を所定分圧比で分
   圧してマイナス側のしきい値電圧を設定する処理と、 前記磁気センサーの出力を前記プラス側とマイナス側の
   しきい値電圧のそれぞれと比較して前記磁気センサーの
   出力のプラスのピークに対応した第１のパルス信号と、
   マイナスのピークに対応した第２のパルス信号を得る処
   理と、 前記第１と第２のパルス信号のパルスの一方に応じて立
   上り、他方に応じて立ち下がるパルスをタイヤ回転検知
   出力として生成する処理を行なうことを特徴とするタイ
   ヤ回転検知信号処理方法。
8. 【請求項８】 タイヤのスチールベルトの残留磁化によ
   る磁界を外部より磁気センサーで検出して前記タイヤの
   回転を検知するタイヤ回転検知装置であって、前記磁気
   センサーの出力からタイヤ回転検知出力を得るための回
   路に、 前記磁気センサーの出力のマキシマムホールド及びミニ
   マムホールドを行なうホールド手段と、 該ホールド手段から出力されるマキシマムホールド電圧
   とミニマムホールド電圧の間の電圧を所定分圧比で２段
   階に分圧し、さらに該分圧により得た高い方の分圧点の
   電圧と該電圧より高い所定電圧の間の電圧を所定分圧比
   で分圧してプラス側のしきい値電圧を設定し、低い方の
   分圧点の電圧と該電圧より低い所定電圧の間の電圧を所
   定分圧比で分圧してマイナス側のしきい値電圧を設定す
   るしきい値設定手段と、 前記磁気センサーの出力を前記しきい値設定手段により
   設定されたプラス側とマイナス側のしきい値電圧のそれ
   ぞれと比較して前記磁気センサーの出力のプラスのピー
   クに対応した第１のパルス信号と、マイナスのピークに
   対応した第２のパルス信号を出力する比較手段と、 該比較手段から出力される第１と第２のパルス信号のパ
   ルスの一方に応じて立上り、他方に応じて立ち下がるパ
   ルスをタイヤ回転検知出力として生成するパルス生成手
   段とを有することを特徴とするタイヤ回転検知装置。
9. 【請求項９】 前記パルス生成手段はフリップフロップ
   回路であることを特徴とする請求項３，６，８のいずれ
   か１項に記載のタイヤ回転検知装置。