JP4692068B2 - 車輪位置検出装置およびそれを備えたタイヤ空気圧検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、対象車輪が車両のどの位置に搭載されている車輪かを自動的に検出する車輪位置検出装置に関するもので、特に、タイヤが取り付けられた車輪に圧力センサが備えられた送信機を直接取り付け、その圧力センサからの検出信号を送信機から送信し、車体側に取り付けられた受信機によって受信することで、タイヤ空気圧の検出を行うダイレクト式のタイヤ空気圧検出装置に適用して好適である。

従来より、タイヤ空気圧検出装置の１つとして、ダイレクト式のものがある。このタイプのタイヤ空気圧検出装置では、タイヤが取り付けられた車輪側に、圧力センサ等のセンサが備えられた送信機が直接取り付けられている。また、車体側には、アンテナおよび受信機が備えられており、センサからの検出信号が送信機から送信されると、アンテナを介して受信機にその検出信号が受信され、タイヤ空気圧の検出が行われるようになっている。

このようなダイレクト式のタイヤ空気圧検出装置では、送信されてきたデータが自車両のものであるかどうか及び送信機がどの車輪に取り付けられたものかを判別できるように、送信機が送信するデータ中に、自車両か他車両かを判別するため及び送信機が取り付けられた車輪を判別するためのＩＤ情報を付加している。

送信データに含まれるＩＤ情報から送信機の位置を特定するためには、各送信機のＩＤ情報を各車輪の位置と関連づけて受信機側に予め登録しておく必要がある。ところが、タイヤのローテーション時には、送信機のＩＤ情報と車輪の位置関係を受信機に登録し直す必要があり、ユーザが自由にタイヤ位置を変えることができない。

各送信機に付されているバーコードを読み込んで送信機のＩＤ情報を受信機に登録する方法があるが、この方法ではＩＤ情報の登録作業が発生し作業効率が悪くなってしまう等の問題が発生する。このため、送信機のＩＤ情報登録作業を自動的に行うことができるシステムが求められている。

そこで、各送信機に対応して設けられたトリガ機から送信機にトリガ信号を送信し、それに同期して送信機からＩＤ情報を含んだデータを受信機に送信することにより、送信機のＩＤ情報と車輪の位置関係を受信機に登録する方法が提案されている（特許文献１参照）。また、２軸の加速度センサを用いてタイヤ回転方向を検出する方法（特許文献２参照）、複数のアンテナで受信した受信強度を累積的に計測し、この受信強度により送信機の位置を判定する方法（特許文献３参照）、各輪に装着された送信機から送られる信号のＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）値の分布により送信機の位置を判定する方法（特許文献４参照）が知られている。
特許第３２１２３１１号公報 欧州特許出願公開第１１７２６５６号明細書 米国特許第６０１８９９３号明細書 米国特許第６４８９８８８号明細書

しかしながら、特許文献１に記載の方法では各輪にトリガ機が必要となり、部品点数増によるコストの上昇を招いてしまう。また、特許文献２に記載の方法では、各送信機の左右位置しか特定することができず、各送信機の前後位置を特定することができないという問題がある。

また、タイヤ回転中に送信機がデータを送信するタイミング、すなわち送信機がデータを送信するタイヤ角度位置はランダムであり、送信機からデータが送信される際のタイヤ角度位置により受信機で受ける受信強度が異なる。このため、特許文献３、４に記載の方法では、受信強度で送信機の位置を特定するために受信強度の平均化や分布を取る必要がある。このため、受信機の位置を特定するまでに時間がかかり、さらに受信強度データの平均化や分布を取るための手段が必要となり、コストの上昇に直結するという問題がある。

なお、このような車両におけるタイヤ位置検出が必要であることは、タイヤ空気圧検出装置における送信機だけでなく、その他の装置に関しても同様のことが言える。

本発明は上記点に鑑みて、車輪が車両のどの位置に搭載されているかを自動的に検出できる車輪位置検出装置およびそれを備えたタイヤ空気圧検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、タイヤを備えた複数の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに設けられ、複数の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれの回転角度に応じた検出信号を出力する車輪回転角度検出手段（２２）と、送信フレームを作成する第１制御部（２３ａ）と、送信フレームを所定の送信タイミングに送信する送信部（２３ｂ）とを有する複数の送信機（２）と、車体（６）側に設けられ、送信フレームを受信する受信部（３２ａ）と、送信フレームの受信強度を検出するとともに、送信フレームから得られるデータの処理を行う第２制御部（３２ｂ）を有する受信機（３）とを備えている。

第１制御部（２３ａ）は、車輪回転角度検出手段（２２）の検出信号から車輪（５ａ〜５ｄ）の回転角度を検出して、回転角度が所定角度となったときを所定の送信タイミングとして決定し、第２制御部（３２ｂ）は、送信機（２）からの送信フレームの受信強度に基づいて、送信機（２）が複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）のいずれに設けられているものかを特定する。

このように、各送信機（２）は所定のタイヤ回転角度で送信フレームを受信機（３）に送信し、受信機（３）側は送信機（２）から送られた送信フレームの受信強度の順位付けすることで、各送信フレームが各車輪（５ａ〜５ｄ）のいずれのものであるかを特定することが可能となる。これにより、各車輪（５ａ〜５ｄ）が車両のどの位置に搭載されているかを自動的に検出できる。

また、予め設定したタイヤ角度位置を送信機（２）内の車輪回転角度検出手段（２２）を用いて検出することで、各車輪（５ａ〜５ｄ）の送信機（２）から同一の車輪角度位置で信号を送信することができる。これにより、受信機（３）は各車輪（５ａ〜５ｄ）でバラツキが少ない受信強度を得られるため、各車輪の位置を短時間で特定できる。
また、送信タイミングとして決定される所定角度を、複数の送信機（２）からの送信フレームを前記受信機（３）で受信する際のそれぞれの受信強度の差が最も大きくなる車輪角度とすることで、車輪（５ａ〜５ｄ）の位置特定精度を向上させることができる。

また、請求項２に記載の発明は、タイヤを備えた複数の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに設けられ、複数の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれの回転角度に応じた検出信号を出力する車輪回転角度検出手段（２２）と、複数の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれの回転方向に応じた検出信号を出力する車輪回転方向検出手段（２２）と、車輪回転方向検出手段（２２）の検出信号が示す回転方向に関するデータを車輪左右位置情報として含む送信フレームを作成する第１制御部（２３ａ）と、送信フレームを所定の送信タイミングに送信する送信部（２３ｂ）とを有する複数の送信機（２）と、車体（６）側に設けられ、送信フレームを受信する受信部（３２ａ）と、送信フレームの受信強度を検出するとともに、送信フレームから得られるデータの処理を行う第２制御部（３２ｂ）を有する受信機（３）とを備えている。

第１制御部（２３ａ）は、車輪回転角度検出手段（２２）の検出信号から車輪（５ａ〜５ｄ）の回転角度を検出して、回転角度が所定角度となったときを所定の送信タイミングとして決定し、第２制御部（３２ｂ）は、車輪左右位置情報に基づいて、送信機（２）が複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）のうち右車輪（５ａ、５ｃ）と左車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれに取り付けられたものかを特定するとともに、送信機（２）からの送信フレームの受信強度に基づいて、送信機（２）が前輪（５ａ、５ｂ）あるいは後輪（５ｃ、５ｄ）のいずれの設けられているものかを特定することで、送信機（２）が複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）のいずれに設けられているものかを特定する。

このように、車輪（５ａ〜５ｄ）の前後位置を送信フレームの受信強度に基づいて特定し、車輪（５ａ〜５ｄ）の左右位置を車輪回転方向検出手段の出力に基づいて特定することで、各送信フレームが各車輪（５ａ〜５ｄ）のいずれのものであるかを特定することが可能となる。これにより、各車輪（５ａ〜５ｄ）が車両のどの位置に搭載されているかを自動的に検出できる。
また、送信タイミングとして決定される所定角度を、複数の送信機（２）からの送信フレームを前記受信機（３）で受信する際のそれぞれの受信強度の差が最も大きくなる車輪角度とすることで、車輪（５ａ〜５ｄ）の位置特定精度を向上させることができる。

また、請求項３に記載の発明のように、車輪回転角度検出手段は、車輪（５ａ〜５ｄ）の回転により出力が変化する少なくとも１つの加速度センサ（２２ａ）とし、第１制御部（２３ａ）は、車輪（５ａ〜５ｄ）の回転による加速度センサ（２２ａ）の検出信号の変化に基づいて車輪回転角度を検出することができる。

また、請求項４に記載の発明は、車輪回転角度検出手段は、車輪（５ａ〜５ｄ）の回転により出力が変化する少なくとも１つの加速度センサ（２２ａ、２２ｂ）であり、第１制御部（２３ａ）は、車輪（５ａ〜５ｄ）の回転による加速度センサ（２２ａ、２２ｂ）の検出信号の変化に基づいて車輪回転角度を検出するとともに、車輪回転方向検出手段は、加速度センサ（２２ａ、２２ｂ）であることを特徴としている。これにより、車輪（５ａ〜５ｄ）の左右位置を特定するための車輪回転方向検出手段を新たに設ける必要がない。

また、請求項５に記載の発明のように、第２制御部（３２ｂ）は、複数の送信機（２）から送信フレームが所定角度で送信された場合の受信強度の順序を予め設定しておき、複数の送信機（２）からの送信フレームを実際に受信した際の受信強度を順序づけし、予め設定された順序に基づいて、送信フレームが複数の送信機（２）のいずれから送信されたものであるかを決定することができる。

また、請求項６に記載の発明のように、第２制御部（３２ｂ）は、複数の送信機（２）から送信フレームが所定角度で送信された場合の受信強度の値を予め設定しておき、複数の送信機（２）からの送信フレームを実際に受信した際の受信強度の値と、予め設定された受信強度の値とに基づいて、送信フレームが複数の送信機（２）のいずれから送信されたものであるかを決定することができる。

また、請求項７に記載の発明は、送信機（２）は、車速を検出する車速検出手段（２２）を有し、第１制御部（２３ａ）は、車速検出手段（２２）にて検出した車速が所定速度を上回った場合に、車速が所定速度以下の場合より、送信フレームの送信に要する時間を短くすることを特徴としている。これにより、高速走行時における受信強度のバラツキを抑え、車輪（５ａ〜５ｄ）の位置特定精度を向上させることができる。

これら請求項１ないし７では、車輪位置検出装置として本発明を示したが、請求項８に示されるように、この車輪位置検出装置をタイヤ空気圧検出装置に組み込むことも可能である。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態における車輪位置検出装置が適用されるタイヤ空気圧検出装置の全体構成を示すブロック図である。図１の紙面上方向が車両１の前方、紙面下方向が車両１の後方に一致する。この図を参照して、本実施形態におけるタイヤ空気圧検出装置について説明する。

図１に示すように、タイヤ空気圧検出装置は、車両１に取り付けられるもので、送信機２、受信機３および表示器４を備えて構成されている。

図１に示すように、送信機２は、車両１における各車輪５ａ〜５ｄに取り付けられるもので、車輪５ａ〜５ｄに取り付けられたタイヤの空気圧を検出すると共に、その検出結果を示す検出信号のデータを送信フレーム内に格納して送信するものである。また、受信機３は、車両１における車体６側に取り付けられるもので、送信機２から送信される送信フレームを受信すると共に、その中に格納された検出信号に基づいて各種処理や演算等を行うことでタイヤ空気圧を求めるものである。図２に送信機２および受信機３のブロック構成を示す。

図２（ａ）に示すように、送信機２は、センシング部２１、車輪回転角度検出部２２、マイクロコンピュータ２３、アンテナ２４および電池２５を備えた構成となっており、電池２５からの電力供給に基づいて各部が駆動されるようになっている。

センシング部２１は、例えばダイアフラム式の圧力センサや温度センサを備えた構成とされ、タイヤ空気圧に応じた検出信号や温度に応じた検出信号を出力するようになっている。車輪回転角度検出部２２は、送信機２が、車輪の回転角度を検出するものであり、本発明の車輪回転角度検出手段に相当する。車輪回転角度検出部２２には、加速度センサ（Ｇセンサ）２２ａが設けられている。

マイクロコンピュータ２３は、制御部（第１制御部）２３ａや送信部２３ｂなどを備えた周知のもので、制御部２３ａ内のメモリ２３ｃ内に記憶されたプログラムに従って、所定の処理を実行するようになっている。制御部２３ａ内のメモリ２３ｃには、各送信機２を特定するための送信機固有の識別情報を含むＩＤ情報が格納されている。

制御部２３ａは、センシング部２１からのタイヤ空気圧に関する検出信号を受け取り、それを信号処理すると共に必要に応じて加工し、検出結果を示すデータを各送信機２のＩＤ情報と共に送信フレーム内に格納し、その後、送信フレームを送信部２３ｂに送るものである。送信部２３ｂは、アンテナ２４を通じて、制御部２３ａから送られてきた送信フレームを受信機３に向けて送信する出力部としての機能を果たすものである。

このように構成される送信機２ａ〜２ｄは、例えば、各車輪５ａ〜５ｄのホイールにおけるエア注入バルブに取り付けられ、センシング部２１がタイヤの内側に露出するように配置される。これにより、該当するタイヤ空気圧を検出し、各送信機２ａ〜２ｄに備えられたアンテナ２４を通じて、所定周期毎（例えば１分毎）に送信フレームを送信するようになっている。

制御部２３ａから送信部２３ｂに信号を送る処理は、上記プログラムに従って所定の周期毎に実行されるようになっている。制御部２３ａは、送信部２３ｂに信号を送信する際に、加速度センサ２２ａの検出信号をモニタし、この検出信号に基づいて検出した所定のタイヤ回転角度において送信フレームを送信する。送信機２から受信機３への送信タイミングについては後述する。

図２（ｂ）に示すように、受信機３は、受信アンテナ３１およびマイクロコンピュータ３２を備えた構成となっている。受信アンテナ３１は、各送信機２ａ〜２ｄから送られてくる送信フレームを受信するためのものである。受信アンテナ３１は、車体６に固定されている。

マイクロコンピュータ３２は、受信部３２ａ、制御部（第２制御部）３２ｂなどを備えた周知のものである。このマイクロコンピュータ３２は、各送信機２ａ〜２ｄから送られてくる送信フレームを用いて、制御部３２ｂ内のメモリ（図示せず）に記憶されたプログラムに従って、所定の処理を実行するようになっている。

受信部３２ａは、受信アンテナ３１によって受信された各送信機２ａ〜２ｄからの送信フレームを入力し、その送信フレームを制御部３２ｂに送る入力部としての機能を果たすものである。制御部３２ｂは、受信部３２ａで受信した送信フレームの受信強度を検出する。さらに制御部３２ｂは、各送信フレームの受信強度に基づいて、送られてきた送信フレームが車輪５ａ〜５ｄのいずれのものかを特定するタイヤ位置検出処理を行う。タイヤ位置検出処理については後述する。

表示器４は、図１に示されるように、ドライバが視認可能な場所に配置され、例えば車両１におけるインストルメントパネル内に設置される警報ランプによって構成される。この表示器４は、例えば受信機３における制御部３２ｂからタイヤ空気圧が低下した旨を示す信号が送られてくると、その旨の表示を行うことでドライバにタイヤ空気圧の低下を報知するようになっている。以上のようにしてタイヤ空気圧検出装置が構成されている。

図３は、受信機３における各車輪５ａ〜５ｄに設けられた送信機２からの受信強度を示している。図３に示すように、送信機２からの受信強度はタイヤ回転角度により変化する。つまり、車輪５ａ〜５ｄが回転することで、車輪５ａ〜５ｄに設けられた送信機３と車体６に設けられた受信アンテナ３１との位置関係が変化し、各送信機２からの受信強度がタイヤ回転角度により変化することとなる。ここで、タイヤ回転角度は、送信機２が最上部に位置する場合を０°とし、送信機２が最下部に位置する場合を１８０°としている。また、本実施形態のタイヤ回転角度は車両前進時の角度であり、９０°は右輪であれば時計回りに９０°回転した位置であり、左輪では反時計回りに９０°回転した位置にあたる。

また、各車輪５ａ〜５ｄの送信機２と受信機３の受信アンテナ３１との位置関係がそれぞれ異なることから、同一のタイヤ回転角度における各送信機２からの受信強度はそれぞれ異なっている。このため、受信機３の制御部３２ｂでは、所定のタイヤ回転角度における各送信機２からの受信強度の順序を予め設定しておき、実際の各送信機２からの受信強度を比較することで、各送信機２が装着された車輪５ａ〜５ｄを特定することができる。設定した受信強度の順序は図示しないメモリに記憶されている。

各送信機２から受信機３に送信フレームを送信するタイヤ回転角度は任意に設定できるが、受信機３で各送信機２からの受信強度に基づいて各送信機２が装着された車輪５ａ〜５ｄを特定するためには、各送信機２からの受信強度の差が最も大きくなるタイヤ回転角度で受信強度を比較することが望ましい。本実施形態では、各送信機２から受信機３に送信フレームを送信するタイヤ回転角度を２７０°に設定している。図３で示した例では、タイヤ回転角度２７０°における各送信機２からの受信強度は、ＲＬ輪５ｄが最も高く、ＦＲ輪５ａ、ＦＬ輪５ｂ、ＲＲ輪５ｃの順に低くなっている。

図４は、車輪位置検出部２２の車輪への搭載形態を示したものである。図４に示されるように、送信機２に加速度センサ２２ａが内蔵されており、各車輪５ａ〜５ｄに対して送信機２が決められた形態で搭載されている。加速度センサ２２ａは、各車輪５ａ〜５ｄの径方向の加速度を検出できるようになっている。加速度センサ２２ａにより車輪５ａ〜５ｄの回転することによって変化する重力加速度が検出できる。なお、加速度センサ２２ａの取り付け角度は、各車輪５ａ〜５ｄの回転方向の加速度を検出できる角度でもよい。

図５は、車輪５ａ〜５ｄが回転している場合における加速度センサ２２ａの出力波形を示している。図５に示すように、各車輪５ａ〜５ｄが回転している場合には、車輪５ａ〜５ｄの一回転を一周期として、加速度センサ２２ａから重力加速度に応じた出力が発生させられることになる。したがって、加速度センサ２２ａの出力変化からタイヤ回転角度を検出することができる。

加速度センサ２２ａの出力波形を０Ｇを閾値として信号処理することで、図５に示すパルス信号が得られる。このパルス信号は、タイヤ回転角度２７０°で立ち上がり、タイヤ回転角度９０°で立ち下がる。このため、送信機２の制御部２３ａは、パルス信号のエッジの立ち上がりを検出することで、タイヤ回転角度２７０°を検出することができる。車両後退時には、タイヤ回転角度９０°と２７０°が入れ替わるが、制御部２３ａが車両の前進または後退を示す進行方向情報を持ち、例えば車両前進時のみのデータを採用することにより、タイヤ回転角度９０°と２７０°の入れ替わりを防ぐことができる。

進行方向情報を得るための進行方向検出手段として例えば車速センサやギア位置センサを用い、これらの検出信号を制御部２３ａに入力することで、制御部２３ａは車両の進行方向情報を得ることができる。ギア位置センサはシフトレバー位置を検出するものであり、シフトレバー位置が「Ｄ」等の場合は車両が前進しており、「Ｒ」の場合は車両が後退していると判別できる。

次に、上記構成のタイヤ空気圧検出装置の作動について説明する。上述したように、送信機２では、制御部２３ａに、センシング部２１からのタイヤ空気圧やタイヤ内の温度を示す検出信号が入力されると共に、加速度センサ２２ａから加速度に応じた検出信号が入力される。そして、センシング部２１からの検出信号が必要に応じて信号処理されたのち、送信フレームに格納され、送信部２３ｂを通じて受信機３側に所定周期毎に定期送信される。

制御部２３ａは、加速度センサ２２ａの出力を信号処理して得られたパルス信号の立ち上がりを検出したときに、送信フレームを送信する。これにより、各車輪５ａ〜５ｄに設けられた送信機２から受信機３に対し、常にタイヤ回転角度２７０°で送信フレームが送信される。

送信機２から送信フレームが送信されると、それが受信機３のアンテナ３１にて受信され、受信部３２ａを通じて制御部３２ｂに入力される。そして、制御部３２ｂにおいて、送信フレームからタイヤ空気圧を示すデータおよびタイヤ内の温度を示すデータが抽出され、温度を示すデータに基づいて必要に応じて温度補正が成され、タイヤ空気圧が求められる。このとき、求められたタイヤ空気圧が所定のしきい値を下回っていると判定されれば、制御部３２ｂから表示器４にその旨を示す信号が出力され、表示器４にて警報が行われるようになっている。

さらに、受信機３は、制御部３２ｂにて、各送信機２からの送信フレームを受け取ると、各送信フレームの受信強度に基づいて、送られてきた送信フレームがＦＲ輪５ａ、ＦＬ輪５ｂ、ＲＲ輪５ｃ、ＲＬ輪５ｄのいずれのものであるかを特定するタイヤ位置検出処理を行う。具体的には、制御部３２ｂは、各送信機２からの送信フレームの受信強度の順序付けを行い、予め設定された受信強度の順序にしたがって、各送信フレームがＦＲ輪５ａ、ＦＬ輪５ｂ、ＲＲ輪５ｃ、ＲＬ輪５ｄのいずれに設けられた送信機２から送信されたものであるかを特定する。制御部３２ｂは、送信フレームに含まれるＩＤ情報を対応する各車輪５ａ〜５ｄの位置と関連づけて図示しないメモリに登録する。

以上説明したように、本実施形態のタイヤ空気圧検出装置によれば、各送信機２は加速度センサ２２ａの出力から検出した所定のタイヤ回転角度で送信フレームを受信機３に送信し、受信機３側は送信機２から送られた送信フレームの受信強度の順位付けすることで、各送信フレームがＦＲ輪５ａ、ＦＬ輪５ｂ、ＲＲ輪５ｃ、ＲＬ輪５ｄのいずれのものであるかを特定することが可能となる。

また、予め設定したタイヤ角度位置を送信機２内の加速度センサ２２ａを用いて検出することで、各車輪５ａ〜５ｄの送信機２から同一タイヤ角度位置で信号を送信することができる。これにより、受信機３は各車輪５ａ〜５ｄでバラツキが少ない受信強度を得られるため、短時間で判断できると共に、平均化等の処理も簡潔にできるためコストの上昇も抑えることが出来る。

また、このような送信機２によれば、すべての送信機２を同様の構成にすることができると共に、各送信機２に対して右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられているかを示すＩＤ情報設定のための工程などを行う必要がないため、タイヤ空気圧検出装置の設定工程数の削減を図ることも可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図６〜図８に基づいて説明する。上記第１実施形態では、送信機２から送信される送信フレームの受信強度のみに基づいて各車輪５ａ〜５ｄの位置を特定したが、本第２実施形態では、車輪５ａ〜５ｄの前後位置を送信フレームの受信強度に基づいて特定し、車輪５ａ〜５ｄの左右位置を加速度センサの出力に基づいて特定するように構成されている。以下、上記第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図６は、本実施形態のタイヤ空気圧検出装置に備えられる送信機２のブロック構成を示したものである。図７は、加速度センサ２２ａ、２２ｂを備えた送信機２の各車輪５ａ〜５ｄへの搭載形態の一例を示したものである。

図６、図７に示すように、本実施形態では、各送信機２に２つの加速度センサ２２ａ、２２ｂが設けられている。第１の加速度センサ２２ａは、各車輪５ａ〜５ｄの径方向の加速度を検出でき、第２の加速度センサ２２ｂは、各車輪５ａ〜５ｄの回転方向の加速度を検出できるようになっている。

このような形態で加速度センサ２２ａ、２２ｂを搭載した場合、各加速度センサ２２ａ、２２ｂの検出信号の関係を図８に示す。

加速度センサ２２ａは、各車輪５ａ〜５ｄの周方向に垂直な両方向の加速度を検出し、重力加速度に応じた出力を発生させる。このため、車輪側送受信機２が図７の実線に示す場所（車輪５ａ〜５ｄの上部位置）に位置しているときには、重力加速度を正の値として示す出力となる。そして、車輪５ａ〜５ｄが１８０°回転して、車輪５ａ〜５ｄの下部位置に車輪側送受信機２が位置しているときには、重力加速度を負の値として示す出力となる。

一方、加速度センサ２２ｂは、各車輪５ａ〜５ｄの周方向に平行な両方向の加速度を検出し、加速度センサ２２ａと同様に、重力加速度に応じた出力を発生させる。しかしながら、加速度センサ２２ｂが加速度センサ２２ａに対して検出できる加速度の角度が９０°ずらされていることから、検出される重力加速度に応じた出力波形の位相も、加速度センサ２２ａの出力波形の位相から９０°ずれたものとなる。すなわち、車輪側送受信機２が図７中の破線で示す場所に位置しているときには、重力加速度を負の値として示す出力となる。そして、車輪５ａ〜５ｄが１８０°回転して、図７の破線で示す場所から１８０°ずれた場所に車輪側送受信機２が位置しているときには、重力加速度を正の値として示す出力となる。

したがって、図８に示されるように、車輪５ａ〜５ｄの回転方向が図８中に示す反時計回りの場合には、加速度センサ２２ｂの出力波形に対して加速度センサ２２ａの出力波形の位相が９０°進んだ状態となる。逆に、車輪５ａ〜５ｄの回転方向が図８に示す時計回りの場合には、加速度センサ２２ｂの出力波形に対して加速度センサ２２ａの出力波形の位相が９０°遅れた状態となる。

このように、車輪５ａ〜５ｄの回転方向が逆になると、加速度センサ２２ａ、２２ｂの出力波形の位相のずれ方も逆になる。そして、右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄとで回転方向が逆になることから、加速度センサ２２ａ、２２ｂの出力波形の位相のずれ方から、各送信機２は、制御部２３ａにて、自分自身が右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられているかを判別することが可能となる。

具体的には、制御部２３ａには位相検出を行うプログラム（位相検出手段）が記憶されており、このプログラムに基づいて加速度センサ２２ａ、２２ｂの出力波形の位相のずれ方を求められるようになっている。そして、制御部２３ａにて、加速度センサ２２ｂの出力波形に対して加速度センサ２２ａの出力波形の位相が９０°進んでいることが確認されれば、その送信機２は右車輪５ａ、５ｃに取り付けられたものと判別され、逆に位相が９０°遅れていることが確認されれば、その送信機２は左車輪５ｂ、５ｄに取り付けられたものと判別される。なお、車輪回転が逆になれば、位相のずれ方も逆になるため、車輪回転の方向に対応して上記判別が行われる。

このように送信機２が右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられているかが検出されると、制御部２３ａは、その取り付けられた車輪が右車輪５ａ、５ｃであるか左車輪５ｂ、５ｄであるかを示す車輪左右位置情報を送信フレーム内に格納し、送信部２３ｂに送るようになっている。なお、車両後退時には、位相のずれ方が入れ替わるが、制御部２３ａが車両の前進または後退を示す進行方向情報を持ち、例えば車両前進時のみのデータを採用することにより、位相のずれの入れ替わりを防ぐことができる。進行方向情報を得るための進行方向検出手段として、例えば車速センサやギア位置センサを用いればよい。

送信機２から受信機３に送信フレームを送信するタイミングは、上記第１実施形態と同様、加速度センサ２２ａの出力変化に基づいて決定する。具体的には、加速度センサ２２ａの出力を信号処理して得られたパルス信号の立ち上がりを検出したときに送信フレームを送信する。

これにより、受信機３側の制御部３２ｂにて、送信機２から送られてきた送信フレームを解析することにより、それが右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられた送信機２が送ってきたものなのかを判別することができる。したがって、後は各送信フレームの受信強度に基づいて、送信機２が右車輪５ａ、５ｃにおける前輪５ａと後輪５ｃのいずれに取り付けられたものかあるいは左車輪５ｂ、５ｄにおける前輪５ｂと後輪５ｄのいずれに取り付けられたものかを検出することで、最終的に送信機２が車輪５ａ〜５ｄのいずれに取り付けられたものなのかを特定することができ、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

また、左右輪を特定するための車輪回転方向検出手段と車輪回転角度を検出するための車輪回転角度検出手段とで、同一の加速度センサ２２ａ、２２ｂを用いることで、左右輪を特定するための手段を新たに設ける必要がない。

（他の実施形態）
なお、上記第１実施形態では、各送信フレームの受信強度を順序づけし、予め設定された受信強度の順序と比較することで、各送信フレームがいずれの車輪５ａ〜５ｄに設けられた送信機２から送信されたものかを特定したが、異なる方法に各送信フレームを送信した送信機３を特定してもよい。例えば、受信機３の制御部３２ｂで所定タイヤ回転角度における各送信機２からの受信強度の値を予め設定してメモリに記憶しておき、実際に受信した各送信フレームの受信強度の値を予め設定された値と比較して、各送信フレームがいずれの車輪５ａ〜５ｄに設けられた送信機２から送信されたものかを特定することができる。

また、車両の走行速度が上昇すると、送信機２からのデータ送信の間に車輪５ａ〜５ｄが回転し、受信強度のバラツキが大きくなることも想定される。この場合、タイヤ位置検出処理の精度が低下するおそれがある。このため、高速走行時には、通常走行時より送信フレームに含まれるデータ量を減少させるか、あるいは受信機３で受信強度を測定するために必要な最小限のデータ量を送信することで、データ送信時間を短くでき、受信強度のバラツキを抑えることができる。

つまり、制御部２３ａは、車速が所定速度を上回った場合に、車速が所定速度以下の場合より、送信フレームの送信に要する時間を短くすればよい。一般に、時速１００ｋｍで走行した場合、車輪５ａ〜５ｄは７５ｍｓｅｃ程度で一回転するので、時速１００ｋｍを超えた場合にはデータ送信時間を例えば１０ｍｓｅｃ以下とすればよい。そして、タイヤ位置検出処理が終了した後は、通常のデータ送信時間に戻せばよい。車速検出手段として、加速度センサ２２ａ、２２ｂを用いることができる。加速度センサ２２ａ、２２ｂの出力変化により車輪５ａ〜５ｄの一回転を検出できるので、単位時間当たりの車輪回転数と車輪５ａ〜５ｄの外周から車速を検出することで車速を検出することができる。

また、予め設定された所定のタイヤ回転角度における各送信機２からの受信強度の順序や受信強度の値は、車種毎に一律に設定して制御部３２ａのメモリに記憶させておけばよい。さらに、同一車種でも個々の車両で受信強度にバラツキが発生する可能性があるので、車両出荷時に各車両毎に受信強度のトレーニングを行い、そこで得られた受信強度の順序や受信強度の値をメモリに記憶できるようにしてもよい。

また、上記各実施形態では、１個の加速度センサ２２ａを用いてタイヤ回転角度を検出するように構成したが、車輪５ａ〜５ｄの回転により出力変化する複数の加速度センサの出力に基づいてタイヤ回転角度を検出するようにしてもよい。

また、上記第２実施形態では、回転方向検出手段として、２軸の加速度センサ２２ａ、２２ｂを用いたが、これに限らず、一軸の加速度センサを用いて車輪５ａ〜５ｄの回転方向を検出するように構成してもよい。この場合には、各車輪５ａ〜５ｄの周方向に平行な両方向の加速度を検出する加速度センサ２２ｂのみを設け、さらに車両進行方向検出手段として例えばギア位置を検出するギア位置センサ、車両の加減速を検出する加減速センサを設け、車両進行方向と車両の加減速情報と加速度センサ２２ｂの正負の出力から車輪回転方向を検出することができる。

第１実施形態のタイヤ空気圧検出装置の全体構成を示すブロック図である。 第１実施形態の送信機および受信機のブロック構成を示す図である。 第１実施形態の受信機における各車輪に設けられた送信機からの受信強度を示す図である。 第１実施形態の加速度センサを備えた車輪側送受信機の各車輪への搭載形態の一例を示す概念図である。 第１実施形態の加速度センサで検出される加速度の関係を示す図である。 第２実施形態の送信機のブロック構成を示す図である。 第２実施形態の加速度センサを備えた車輪側送受信機の各車輪への搭載形態の一例を示す概念図である。 第２実施形態の加速度センサで検出される加速度の関係を示す図である。

符号の説明

１…車両、２…送信機、３…受信機、４…表示器、５ａ〜５ｄ…車輪、２１…センシング部、２２…車輪回転方向検出部、２２ａ、２２ｂ…加速度センサ、２３…マイクロコンピュータ、２３ａ…制御部（第１制御部）、２３ｂ…送信部、２４…アンテナ、２５…電池、３１…受信アンテナ、３２…マイクロコンピュータ、３２ａ…受信部、３２ｂ…制御部（第２制御部）。

Claims (8)

1. タイヤを備えた複数の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに設けられ、前記複数の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれの回転角度に応じた検出信号を出力する車輪回転角度検出手段（２２）と、送信フレームを作成する第１制御部（２３ａ）と、前記送信フレームを所定の送信タイミングに送信する送信部（２３ｂ）とを有する複数の送信機（２）と、
   車体（６）側に設けられ、前記送信フレームを受信する受信部（３２ａ）と、前記送信フレームの受信強度を検出するとともに、前記送信フレームから得られるデータの処理を行う第２制御部（３２ｂ）を有する受信機（３）とを備え、
   前記第１制御部（２３ａ）は、前記車輪回転角度検出手段（２２）の検出信号から前記車輪（５ａ〜５ｄ）の回転角度を検出して、前記回転角度が所定角度となったときを前記所定の送信タイミングとして決定し、
   前記第２制御部（３２ｂ）は、前記送信機（２）からの送信フレームの受信強度に基づいて、前記送信機（２）が前記複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）のいずれに設けられているものかを特定し、
   前記所定角度は、前記複数の送信機（２）からの送信フレームを前記受信機（３）で受信する際のそれぞれの受信強度の差が最も大きくなる車輪角度であることを特徴とする車輪位置検出装置。
2. タイヤを備えた複数の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに設けられ、前記複数の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれの回転角度に応じた検出信号を出力する車輪回転角度検出手段（２２）と、前記複数の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれの回転方向に応じた検出信号を出力する車輪回転方向検出手段（２２）と、前記車輪回転方向検出手段（２２）の検出信号が示す前記回転方向に関するデータを車輪左右位置情報として含む送信フレームを作成する第１制御部（２３ａ）と、前記送信フレームを所定の送信タイミングに送信する送信部（２３ｂ）とを有する複数の送信機（２）と、
   車体（６）側に設けられ、前記送信フレームを受信する受信部（３２ａ）と、前記送信フレームの受信強度を検出するとともに、前記送信フレームから得られるデータの処理を行う第２制御部（３２ｂ）を有する受信機（３）とを備え、
   前記第１制御部（２３ａ）は、前記車輪回転角度検出手段（２２）の検出信号から前記車輪（５ａ〜５ｄ）の回転角度を検出して、前記回転角度が所定角度となったときを前記所定の送信タイミングとして決定し、
   前記第２制御部（３２ｂ）は、前記車輪左右位置情報に基づいて、前記送信機（２）が前記複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）のうち右車輪（５ａ、５ｃ）と左車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれに取り付けられたものかを特定するとともに、前記送信機（２）からの送信フレームの受信強度に基づいて、前記送信機（２）が前輪（５ａ、５ｂ）あるいは後輪（５ｃ、５ｄ）のいずれの設けられているものかを特定することで、前記送信機（２）が前記複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）のいずれに設けられているものかを特定し、
   前記所定角度は、前記複数の送信機（２）からの送信フレームを前記受信機（３）で受信する際のそれぞれの受信強度の差が最も大きくなる車輪角度であることを特徴とする車輪位置検出装置。
3. 前記車輪回転角度検出手段は、前記車輪（５ａ〜５ｄ）の回転により出力が変化する少なくとも１つの加速度センサ（２２ａ）であり、前記第１制御部（２３ａ）は、前記車輪（５ａ〜５ｄ）の回転による前記加速度センサ（２２ａ）の検出信号の変化に基づいて車輪回転角度を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の車輪位置検出装置。
4. 前記車輪回転角度検出手段は、前記車輪（５ａ〜５ｄ）の回転により出力が変化する少なくとも１つの加速度センサ（２２ａ、２２ｂ）であり、前記第１制御部（２３ａ）は、前記車輪（５ａ〜５ｄ）の回転による前記加速度センサ（２２ａ、２２ｂ）の検出信号の変化に基づいて車輪回転角度を検出するとともに、前記車輪回転方向検出手段は、前記加速度センサ（２２ａ、２２ｂ）であることを特徴とする請求項２に記載の車輪位置検出装置。
5. 前記第２制御部（３２ｂ）は、前記複数の送信機（２）から前記送信フレームが前記所定角度で送信された場合の受信強度の順序を予め設定しておき、
   前記複数の送信機（２）からの送信フレームを実際に受信した際の受信強度を順序づけし、予め設定された順序に基づいて、前記送信フレームが前記複数の送信機（２）のいずれから送信されたものであるかを決定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車輪位置検出装置。
6. 前記第２制御部（３２ｂ）は、前記複数の送信機（２）から前記送信フレームが前記所定角度で送信された場合の受信強度の値を予め設定しておき、
   前記複数の送信機（２）からの送信フレームを実際に受信した際の受信強度の値と、予め設定された受信強度の値とに基づいて、前記送信フレームが前記複数の送信機（２）のいずれから送信されたものであるかを決定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車輪位置検出装置。
7. 前記送信機（２）は、車速を検出する車速検出手段（２２）を有し、第１制御部（２３ａ）は、前記車速検出手段（２２）にて検出した車速が所定速度を上回った場合に、車速が所定速度以下の場合より、前記送信フレームの送信に要する時間を短くすることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の車輪位置検出装置。
8. 請求項１ないし７のいずれか１つに記載の車輪位置検出装置を含むタイヤ空気圧検出装置であって、
   前記送信機（２）は、前記複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに備えられた前記タイヤの空気圧に応じた検出信号を出力するセンシング部（２１）を備え、前記第１制御部（２３ａ）によって前記センシング部（２１）の検出信号が信号処理されたのち、前記送信部（２３ｂ）を介して送信されるようになっており、
   前記受信機（３）は、前記第２制御部（３２ｂ）にて、該検出信号に基づいて前記複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに備えられた前記タイヤの空気圧を求めるようになっていることを特徴とするタイヤ空気圧検出装置。

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