JP5438049B2 - 車輪回転検出装置、タイヤセンサユニット及びタイヤ状態監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の車輪に設けられる車輪回転検出装置、同車輪回転検出装置が適用されたタイヤセンサユニット、及び同タイヤセンサユニットを備えたタイヤ状態監視装置に関するものである。

例えば特許文献１には、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に、無線方式のタイヤ状態監視装置が提案されている、同特許文献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タイヤセンサユニットと、車両の車体に搭載される受信機ユニットとを備えている。各タイヤセンサユニットは、対応するタイヤの状態、即ちタイヤ内の圧力や温度を検出し、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無線送信する。一方、受信機ユニットは、各タイヤセンサユニットからのデータ信号を受信アンテナを通じて受信して、タイヤ状態に関する情報を、車室内に設けられた表示器に必要に応じて表示させる。

上記タイヤセンサユニットは車輪と共に回転するので、車両走行時には、受信アンテナに対するタイヤセンサユニットの位置関係が常に変化する。しかし、受信アンテナでのデータ信号の受信レベルは、車輪の周方向におけるタイヤセンサユニットの位置、すなわち周方向位置に応じて異なる。そして、タイヤセンサユニットの周方向位置によっては、受信アンテナでのデータ信号の受信レベルが必要なレベルに満たない場合もある。

そこで、上記特許文献１では、タイヤセンサユニットに加速度センサを設け、その加速度センサの検出信号に基づいてタイヤセンサユニットの周方向位置を判定するようにしている。車両の走行時（すなわち、車輪の回転時）、加速度センサの加速度の検出方向は、重力加速度の方向に対して変化する。そのため、車両の走行時、加速度センサの検出信号は、車輪が１回転する期間を１周期として正弦波状に変化する。この正弦波状に変化する検出信号に基づき、タイヤセンサユニットの周方向位置を判定することができる。そして特許文献１では、タイヤセンサユニットが受信アンテナの受信可能範囲内の周方向位置に位置しているときにデータ信号の送信を行うようにして、データ信号を受信アンテナで確実に受信できるようにしている。

特開２００５−３２１９５８号公報 特開２００９−１８４４０５号公報

ところで、上記特許文献１には記載されていないが、通常、加速度センサの検出信号は、タイヤセンサユニットに備えられたマイクロコンピュータによって一定の時間間隔で読み取られる。マイクロコンピュータは、この一定の時間間隔で読み取った検出信号に基づき、タイヤセンサユニットの周方向位置を判定する。一方、車輪が１回転する時間は、車両の走行速度（すなわち、車輪の回転速度）の変化に応じて大きく変化する。そのため、車輪が１回転する間における検出信号の読み取り回数は、車両の走行速度の変化に応じて大きく変化する。

例えば、特許文献２には、加速度センサの検出信号に基づいてタイヤが回転しているか否かを判定するタイヤ回転検出装置が開示されている。同特許文献２の段落［００１２］によれば、加速度センサの検出信号は一定の時間間隔、例えば０．１秒間隔で読み取られるようになっている。また、同段落［００１２］によれば、車両が時速約４ｋｍの低速で走行しているとき、車輪は約１．８秒で１回転する。従って、この特許文献２では、車両が時速約４ｋｍで走行しているとき、車輪が１回転する間に加速度センサの検出信号が約１８回読み取られることになる。しかしながら、車両が例えば時速約４０ｋｍで走行しているときには、車輪が１回転する間に加速度センサの検出信号を約１．８回しか読み取ることができない。そのため、上記特許文献１において、この特許文献２のように検出信号の読み取り時間間隔を０．１秒に設定したとすると、車両が低速域以外の速度域で走行している際にはタイヤセンサユニットの周方向位置を正確に把握することが困難になる。

そこで、検出信号の読み取り時間間隔を０．０１秒という短い時間間隔に設定したとすると、車両が時速約４０ｋｍで走行しているときには、車輪が１回転する間に加速度センサの検出信号が約１８回読み取られることになる。一方、このようにすると、車両が時速約４ｋｍで走行しているときには、車輪が１回転する間に加速度センサの検出信号が約１８０回という非常に多くの回数読み取られることになる。しかし、このように多くの回数の読み取りを行ったとしても、読み取られた検出信号から得られる加速度値全ての精度を保証できるようにするためには、加速度センサの分解能や精度を高くする必要がある。

図８（ａ）には車輪５０が１回転する間に加速度センサの検出信号を１２回読み取る例が示されており、図８（ｂ）には車輪５０が１回転する間に加速度センサの検出信号を１８回読み取る例が示されている。この図８（ａ）及び図８（ｂ）においては、車輪５０上にそれぞれ１２個、１８個の点で示される各周方向位置にタイヤセンサユニットが位置するときに、加速度センサの検出信号が読み取られるとともにその検出信号から加速度値が得られるものとする。なお、タイヤセンサユニットが周方向位置Ｐ１に位置するときに加速度センサが１Ｇの重力加速度を検出するように、タイヤセンサユニットが車輪５０に取り付けられているものとする。また、図８（ｃ）には、各周方向位置にてそれぞれ得られる加速度値が示されている。ただし、この図８（ｃ）には、車輪５０が１回転する間に検出信号を１２回読み取った場合と１８回読み取った場合とに得られる加速度値だけでなく、車輪５０が１回転する間に検出信号を１８０回読み取った場合に得られる加速度値も示されている。

ここで、これらの周方向位置にてそれぞれ得られる加速度値を互いに区別できるようにするためには、少なくとも、隣り合う２つの周方向位置（例えば、図８（ａ）及び図８（ｂ）におけるＰ１，Ｐ２）にてそれぞれ得られる加速度値を互いに区別可能な程度の分解能や精度を有する加速度センサを用いる必要がある。例えば、加速度センサに要求される精度は、以下の式で表される。

（位置Ｐ１での加速度値−位置Ｐ２での加速度値）／２
よって、車輪１回転当たりの読み取り回数が１２回の場合には（１−０．８６６）／２＝０．０６７Ｇの精度が要求され、車輪１回転当たりの読み取り回数が１８回の場合には（１−０．９４）／２＝０．０３Ｇの精度が要求され、車輪１回転当たりの読み取り回数が１８０回の場合には（１−０．９９９）／２＝０．０００５Ｇの精度が要求される。すなわち、隣り合う２つの周方向位置にてそれぞれ得られる加速度値の差は、車輪が１回転する間における検出信号の読み取り回数が多いほど小さくなる。従って、車輪が１回転する間における検出信号の読み取り回数が多いほど、加速度センサとして分解能や精度のより高いものを使用する必要があるのである。しかしこれは、タイヤセンサユニットの製造コストを上昇させる原因となる。加えて、タイヤセンサユニットは一般的に、内蔵電池から供給される電力によって駆動される。そのため、検出信号の読み取り時間間隔を短くすると、タイヤセンサユニットが頻繁に動作することとなり、電池の消費電力が増大して電池寿命が短くなってしまう。

本発明の目的は、車輪の周方向における位置を適切に判定することができ、しかも製造コストや消費電力を抑制することのできる車輪回転検出装置、タイヤセンサユニット及びタイヤ状態監視装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、車輪に設けられる車輪回転検出装置において、前記車輪と共に回転して、重力加速度に応じた検出信号を発生する加速度センサと、前記加速度センサの検出信号に基づいて、前記車輪の周方向における車輪回転検出装置の位置を判定する判定部と、を備える車輪回転検出装置を提供する。前記判定部は、所定の読み取り時間間隔で前記加速度センサの検出信号を読み取るように構成されるとともに、車輪１回転当たりにおける前記検出信号の読み取り回数が一定値となるよう、前記車輪の回転速度に応じて前記読み取り時間間隔を変更するように構成される。

本発明によれば、車輪１回転当たりにおける検出信号の読み取り回数が一定値となるよう、車輪の回転速度に応じて検出信号の読み取り時間間隔が変更される。すなわち、検出信号の読み取り時間間隔は、車輪の回転速度が速くなれば短くなり、車輪の回転速度が遅くなれば長くなる。そのため、車輪１回転当たりにおける検出信号の読み取り回数を、車輪の回転速度に拘わらず常に適切な回数に維持することが可能となる。よって、読み取った検出信号に基づき車輪の周方向における車輪回転検出装置の位置を適切に判定することができる。しかも、車輪１回転当たりにおける検出信号の読み取り回数が過剰に多くなることもないので、加速度センサとして分解能や精度の高い高価なものを使用する必要もない。よって、製造コストを抑制することができる。加えて、検出信号の読み取り時間間隔は車輪の回転速度が遅くなれば長くなるので、消費電力を極力抑制することができる。

本発明において、前記加速度センサの検出信号は前記車輪が１回転する間の期間を１周期として変化するようになっている。そして、前記判定部は、前記１周期の間における前記検出信号の読み取り回数を計数して、同読み取り回数が前記一定値より少ない場合には前記読み取り時間間隔を短くし、同読み取り回数が前記一定値より多い場合には前記読み取り時間間隔を長くする。

上記構成によれば、車輪が１回転する度に、検出信号の読み取り時間間隔を適正な値に調整することができる。
本発明の一態様において、前記加速度センサは、加速度の検出方向が前記車輪の周方向と一致するように同車輪に対して配置される。

仮に、加速度の検出方向が車輪の径方向と一致するように加速度センサを車輪に対して配置した場合には、加速度センサの検出信号には、重力加速度成分と、車輪の回転に伴い生じる遠心加速度成分との両方が含まれるようになる。遠心加速度は車輪の回転速度に応じて変化するので、このような配置を採用した場合には、加速度センサとして、加速度の検出範囲の大きなものを使用する必要がある。

これに対し、本発明のように、加速度の検出方向が車輪の周方向と一致するように加速度センサを車輪に対して配置すれば、加速度センサの検出信号には、重力加速度成分のみが含まれ、遠心加速度成分は含まれないようになる。そのため、加速度センサとしては、加速度の検出範囲の大きなものを使用する必要はなく、よって、比較的狭い検出範囲で加速度を高精度に検出することが可能となる。

上述した車輪回転検出装置は、車両の車輪に設けられるタイヤセンサユニットに好適に適用することができる。すなわち、同タイヤセンサユニットは、車輪におけるタイヤの状態を検出するタイヤ状態検出部と、前記タイヤ状態検出部によって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無線送信する送信部と、前記車輪と共に回転して、重力加速度に応じた検出信号を発生する加速度センサと、前記加速度センサの検出信号に基づいて、前記車輪の周方向におけるタイヤセンサユニットの位置を判定する判定部と、を備える。前記送信部は、前記タイヤセンサユニットが特定の位置に配置されたときにデータ信号の無線送信を行うように構成される。前記判定部は、所定の読み取り時間間隔で前記加速度センサの検出信号を読み取るように構成されるとともに、車輪１回転当たりにおける前記検出信号の読み取り回数が一定値となるよう、前記車輪の回転速度に応じて前記読み取り時間間隔を変更するように構成される。

本発明によれば、車輪の周方向におけるタイヤセンサユニットの位置を適切に判定することができるので、適切なタイミングでデータ信号の無線送信を行うことができる。しかも、製造コストを抑制することができるだけでなく、消費電力を極力抑制することができる。

上記したタイヤセンサユニットは、車両の車体に設置されるとともにタイヤセンサユニットから送信されるデータ信号を受信する受信機ユニットと共に、タイヤ状態監視装置として好適に用いることができる。

本発明の一実施形態に係る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。 図１のタイヤセンサユニットの回路構成を示すブロック図。 （ａ）〜（ｄ）は、タイヤセンサユニットの周方向位置のそれぞれにおいて加速度センサが検出する加速度成分を説明するための車輪の概略図。 図２のタイヤセンサユニットが実行する読み取り時間間隔調整手順を示すフローチャート。 （ａ），（ｂ）は、図４の読み取り時間間隔調整手順を説明するためのタイミングチャート。 車輪に対する加速度センサの配置にそれぞれ対応する、加速度センサの検出信号の変化態様を示すグラフ。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の別例に係るタイヤセンサユニットの配置を説明するための車輪の概略図。 （ａ）は車輪が１回転する間に加速度センサの検出信号を１２回読み取る例を示す車輪の概略図、（ｂ）は車輪が１回転する間に加速度センサの検出信号を１８回読み取る例を示す車輪の概略図、（ｃ）は車輪が１回転する間に検出信号を１２回、１８回及び１８０回読み取った場合のそれぞれについて、各周方向位置にてそれぞれ得られる加速度値を示す表。

以下に、本発明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には、タイヤ状態監視装置を搭載した車両１が示されている。タイヤ状態監視装置は、車両１の４つの車輪２にそれぞれ取り付けられる４つのタイヤセンサユニット３と、車両１の車体に設置される受信機ユニット４とを備えている。前記各車輪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とを含む。

車輪回転検出装置としての前記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２に示すように、前記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、制御部及び判定部としての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及び温度センサ１２は、タイヤ６の状態を検出するタイヤ状態検出部を構成する。センサ１１，１２，１３、センサユニットコントローラ１４、及びＲＦ送信回路１６は、タイヤセンサユニット３に内蔵された電池１８から供給される電力によって駆動される。

前記圧力センサ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。センサユニットコントローラ１４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ１４ａ（記憶部）及びＲＯＭを含むマイクロコンピュータ等よりなり、ＲＡＭ１４ａには固有の識別情報であるＩＤコードが登録されている。このＩＤコードは、各タイヤセンサユニット３を受信機ユニット４において識別するために使用される情報であり、センサユニットコントローラ１４からの送信信号に含められる。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及びＩＤコードを含むデータを、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を生成し、変調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、例えば、タイヤ状態の計測動作を第１の所定時間間隔（例えば、１〜１５秒間隔）で定期的に行う一方、前記データ信号の送信動作を前記第１の所定時間間隔よりも長い第２の所定時間間隔（例えば、１分間隔）で定期的に行う。但し、計測されたタイヤ状態が異常を示す場合（例えば、タイヤ内圧力の異常低下、タイヤ内圧力の急変、タイヤ内温度の急変等）、タイヤセンサユニット３は定期的な送信動作とは関係無く、直ちに送信動作を行う。

図１に示すように、前記受信機ユニット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少なくとも１つの受信アンテナ３２を備えており、各タイヤセンサユニット３から受信アンテナ３２を通じて前記データ信号を受信して、その受信した信号を処理する。

受信機ユニット４は、受信機ユニットコントローラ３３、ＲＦ受信回路３５、警報器３７、及び表示器３８を備えている。受信機ユニットコントローラ３３はＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ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。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変調信号を復調して、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温度を把握する。

受信機ユニットコントローラ３３はまた、前記内部空気圧及び内部温度に関する情報等を前記表示器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、内部空気圧や内部温度の異常を前記警報器（報知器）３７にて報知させる。警報器３７としては、例えば、異常を音によって報知する装置や、異常を光によって報知する装置が適用される。なお、このような異常を報知器としての表示器３８によって報知させるようにしてもよい。この場合、異常の具体的内容を表示器３８上に文字で表示することが好ましい。

次に、本発明の要部に係る構成について説明する。
前記タイヤセンサユニット３に備えられた加速度センサ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、加速度に応じた検出信号を発生して出力する。なお本実施形態では、加速度センサ１３として１軸の加速度センサ、すなわち一つの検出軸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。図３（ａ）〜図３（ｄ）に示すように、加速度センサ１３は、加速度の検出方向（すなわち、検出軸）１０が車輪２の周方向と一致するように、同車輪２に対して配置される。言い換えれば、加速度センサ１３は、車輪２の周方向の加速度成分を検出するが、車輪２の径方向の加速度成分は検出しないように、同車輪２に対して配置される。

図３（ａ）〜図３（ｄ）は、タイヤセンサユニット３が車輪２の周方向における４つの位置、すなわち４つの周方向位置にそれぞれ位置する状態を示している。図３（ａ）及び図３（ｃ）は、タイヤセンサユニット３が図３（ｄ）の最上位置と図３（ｂ）の最下位置との間の中間位置に位置している状態を示している。車輪２の回転に伴い、タイヤセンサユニット３の周方向位置は、図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）、図３（ｄ）の順に変化する。

車輪２の回転時において、タイヤセンサユニット３が図３（ａ）に示す中間位置に位置するときには、加速度センサ１３の検出軸１０は重力加速度ＡＧの方向と平行で且つ遠心加速度ＡＣの方向と直交する。そのため、加速度センサ１３は重力加速度ＡＧのみを反映する検出信号、ここでは１Ｇの重力加速度ＡＧの値を示す検出信号を出力する。

その後、タイヤセンサユニット３が図３（ｂ）に示す最下位置に移動すると、加速度センサ１３の検出軸１０は重力加速度ＡＧの方向及び遠心加速度ＡＣの方向の双方と直交する。そのため、加速度センサ１３は０Ｇの加速度の値を示す検出信号を出力する。

その後、タイヤセンサユニット３が図３（ｃ）に示す中間位置に移動すると、図３（ａ）の場合と同様、加速度センサ１３の検出軸１０は重力加速度ＡＧの方向と平行で且つ遠心加速度ＡＣの方向と直交する。そのため、加速度センサ１３は重力加速度ＡＧのみを反映する検出信号、ここでは−１Ｇの重力加速度ＡＧの値を示す検出信号を出力する。

その後、タイヤセンサユニット３が図３（ｄ）に示す最上位置に移動すると、図３（ｂ）の場合と同様、加速度センサ１３の検出軸１０は重力加速度ＡＧの方向及び遠心加速度ＡＣの方向の双方と直交する。そのため、加速度センサ１３は０Ｇの加速度の値を示す検出信号を出力する。

以上のように、車輪２の回転時、加速度センサ１３の検出軸の方向は、遠心加速度の方向に対して直交した状態を維持しつつ、重力加速度の方向に対して変化する。そのため、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、車輪２の回転時、加速度センサ１３の検出信号は、車輪２が１回転する期間を１周期として、−１Ｇの加速度値と１Ｇの加速度値との間で正弦波状に変化する。この正弦波状に変化する検出信号に基づき、センサユニットコントローラ１４は、タイヤセンサユニット３の周方向位置を判定することができる。より具体的には、センサユニットコントローラ１４は、この検出信号が示す加速度値の大きさ、及びその加速度値の変化の方向に基づき、タイヤセンサユニット３の周方向位置を判定することができる。

そして、本実施形態では、センサユニットコントローラ１４は、タイヤセンサユニット３が図３（ｄ）に“θ”で示す適正受信範囲内の周方向位置に位置しているときに、ＲＦ送信回路１６にデータ信号の送信を行わせるようにしている。例えば、前述した第２の所定時間間隔に従う送信タイミングが到来した場合、タイヤセンサユニット３が適正受信範囲θ内の周方向位置に移動してからデータ信号の送信が行われる。これにより、データ信号を受信アンテナ３２で確実に受信することができる。

なお、前記加速度センサ１３の検出信号に基づき、車両１の走行の有無を判定したり、車輪２の回転速度（言い換えれば、車速）を判定したりすることもできる。例えば、加速度センサ１３の検出信号から得られる加速度値の大きさ（或いは加速度値の変化量）が所定値を越えたか否かに基づいて、車両１の走行の有無を判定することができる。また、例えば、加速度センサ１３の検出信号の１周期の時間に基づき、車輪２の回転速度（車速）を判定することができる。

そして、車両１が走行しているか否かに応じて、或いは車速に応じて、前記圧力センサ１１の動作態様や前記温度センサ１２の動作態様を制御することができる。例えば、車両１が走行停止しているときには、少なくともデータ信号の定期的な送信動作を行わないようにしてもよいし、或いは前記第１の所定時間間隔や前記第２の所定時間間隔を車両走行時よりも長くしてもよい。さらには、車両１の走行時において、車速に応じて前記第１の所定時間間隔や前記第２の所定時間間隔を変更してもよい。この場合、車速が上昇するほど、第１の所定時間間隔や第２の所定時間間隔を短くするのが好ましい。

また、本実施形態では、センサユニットコントローラ１４は、所定の読み取り時間間隔ΔＴで加速度センサ１３の検出信号を読み取るように構成されている。さらに、センサユニットコントローラ１４は、車輪１回転当たりにおける前記検出信号の読み取り回数が所定の一定値である基準値ＣＲとなるよう、車輪２の回転速度に応じて前記読み取り時間間隔ΔＴを変更するように構成されている。なお、基準値ＣＲは例えば“８”〜“１６”の範囲の値に設定され、本実施形態では“１２”に設定されているが、この値に限定されるものではない。

以下、センサユニットコントローラ１４が実行する読み取り時間間隔調整手順について、図５を参照しつつ、図４のフローチャートに従って説明する。なお、図４に示すルーチンは、車両１の走行停止時には実行されず、車両１の走行時において、その時点で設定されている読み取り時間間隔ΔＴが経過する度に繰り返し実行される。なお、車両１の走行停止時には、車両１の走行開始を検出可能な程度の所定の読み取り時間間隔ΔＴで加速度センサ１３の検出信号が読み取られるものとする。そして、車両１の走行開始が検出された後には先ず、加速度センサ１３の検出信号の周期的な変化を把握可能な程度の所定の読み取り時間間隔ΔＴが初期値として設定されるものとする。

まずステップＳ１において、センサユニットコントローラ１４は、加速度センサ１３の検出信号の読み取り回数を示す現在のカウント値Ｃに“１”を加算し、その加算結果を新たなカウント値Ｃとして設定する。このカウント値Ｃはセンサユニットコントローラ１４のＲＡＭ１４ａに記憶される。続くステップＳ２において、センサユニットコントローラ１４は、加速度センサ１３の検出信号を読み取って、同検出信号から加速度値Ｇ_ｉを得る。

そしてステップＳ３では、センサユニットコントローラ１４は、今回得た加速度値Ｇ_ｉが前回得た加速度値Ｇ_ｉ―１以下であるか否かを判定する。今回の加速度値Ｇ_ｉが前回の加速度値Ｇ_ｉ―１より大きい場合には、センサユニットコントローラ１４は処理を一旦終了し、現在設定されている読み取り時間間隔ΔＴが経過した後に本ルーチンを開始する。一方、今回の加速度値Ｇ_ｉが前回の加速度値Ｇ_ｉ―１以下である場合には、センサユニットコントローラ１４は処理をステップＳ４に移行する。

ステップＳ４において、センサユニットコントローラ１４は、前回の加速度値Ｇ_ｉ−１が前々回の加速度値Ｇ_ｉ―２より大きいか否かを判定する。前回の加速度値Ｇ_ｉ−１が前々回の加速度値Ｇ_ｉ―２以下である場合には、センサユニットコントローラ１４は処理を一旦終了し、現在設定されている読み取り時間間隔ΔＴが経過した後に本ルーチンを開始する。一方、前回の加速度値Ｇ_ｉ−１が前々回の加速度値Ｇ_ｉ―２より大きい場合には、センサユニットコントローラ１４は、検出信号の読み取りを同検出信号の１周期分完了したものとして、処理をステップＳ５に移行する。

ステップＳ５では、センサユニットコントローラ１４は、以下の式（１）に従い、新たな読み取り時間間隔ΔＴを設定する。
ΔＴ←ΔＴ×（Ｃ／ＣＲ） ・・・（１）
すなわち、センサユニットコントローラ１４は、ステップＳ１で設定されたカウント値Ｃを基準値ＣＲ（本実施形態では“１２”）で割ることによって得られた値を、現在設定されている読み取り時間間隔ΔＴに乗じて、その乗算結果を新たな読み取り時間間隔ΔＴとして設定する。

次に、ステップＳ６において、センサユニットコントローラ１４は、カウント値Ｃをゼロにリセットして、処理を一旦終了する。その後は、ステップＳ５で新たに設定された読み取り時間間隔ΔＴが経過した後に、本ルーチンが開始される。

以下に、上述した読み取り時間間隔調整手順を、図５（ａ）及び図５（ｂ）を用いて説明する。
先ず、図５（ａ）に例示するように、例えば時刻ｔ２で得られた今回の加速度値Ｇ_ｉが前回の加速度値Ｇ_ｉ―１以下であり（ステップＳ３：ＹＥＳ）、且つ前回の加速度値Ｇ_ｉ−１が前々回の加速度値Ｇ_ｉ―２より大きい（ステップＳ４：ＹＥＳ）場合には、今回の加速度値Ｇ_ｉは１Ｇの加速度値（ピーク値）を経た直後に得られた値であると判定できる。そこで、本実施形態では、この時刻ｔ２を加速度センサ１３の検出信号の１周期の起点（或いは終点）としている。なお、図５（ａ）において、時刻ｔ１，ｔ３，ｔ４，ｔ５も同様に、検出信号の１周期の起点（或いは終点）である。この起点の各時刻ｔ１〜ｔ５は、タイヤセンサユニット３が図３（ａ）に示す中間位置付近に位置するタイミングに相当する。そして、この起点の各時刻ｔ１〜ｔ５において、１周期の間における検出信号の読み取り回数に基づき、読み取り時間間隔ΔＴの調整が行われる（すなわち、ステップＳ５の処理が行われる）。

例えば図５（ａ）において、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの１周期の間は、検出信号の読み取りが読み取り時間間隔ΔＴ１で１２回行われている。すなわち、時刻ｔ２の時点でのカウント値Ｃは“１２”となる。この“１２”というカウント値Ｃは基準値ＣＲの“１２”と等しいので、時刻ｔ２において上記式（１）に従って求められる新たな読み取り時間間隔ΔＴ２は、読み取り時間間隔ΔＴ１と同じになる。よって、時刻ｔ２から次回の起点の時刻ｔ３までは、検出信号の読み取りが、以前の周期での読み取り時間間隔ΔＴ１と同じ読み取り時間間隔ΔＴ２で行われる。

しかし、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの１周期の間では、検出信号の読み取り回数が１５回になっている。すなわち、時刻ｔ３の時点でのカウント値Ｃは“１５”となる。この“１５”というカウント値Ｃは基準値ＣＲの“１２”よりも大きい。これは、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの１周期の時間が時刻ｔ１から時刻ｔ２までの１周期の時間よりも長くなった、つまり車輪２の回転速度が遅くなったことを示している。そのため、時刻ｔ３において上記式（１）に従って求められる新たな読み取り時間間隔ΔＴ３は、読み取り時間間隔ΔＴ２よりも長くなる。従って、時刻ｔ３から次回の起点の時刻ｔ４までは、検出信号の読み取りが、以前の周期での読み取り時間間隔ΔＴ２よりも長い読み取り時間間隔ΔＴ３で行われる。

時刻ｔ３から時刻ｔ４までの１周期の間では、検出信号の読み取り回数が１２回になっている。そのため、時刻ｔ４において上記式（１）に従って求められる新たな読み取り時間間隔ΔＴ４は、読み取り時間間隔ΔＴ３と同じになる。よって、時刻ｔ４から次回の起点の時刻ｔ５までは、検出信号の読み取りが、以前の周期での読み取り時間間隔ΔＴ３と同じ読み取り時間間隔ΔＴ４で行われる。

また、図５（ｂ）の例では、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの１周期の間は、検出信号の読み取りが読み取り時間間隔ΔＴ１１で１２回行われている。そのため、時刻ｔ１２において上記式（１）に従って求められる新たな読み取り時間間隔ΔＴ１２は、読み取り時間間隔ΔＴ１１と同じになる。よって、時刻ｔ１２から次回の起点の時刻ｔ１３までは、検出信号の読み取りが、以前の周期での読み取り時間間隔ΔＴ１１と同じ読み取り時間間隔ΔＴ１２で行われる。

しかし、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までの１周期の間では、検出信号の読み取り回数が１０回になっている。すなわち、時刻ｔ１３の時点でのカウント値Ｃは“１０”となる。この“１０”というカウント値Ｃは基準値ＣＲの“１２”よりも小さい。これは、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までの１周期の時間が時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの１周期の時間よりも短くなった、つまり車輪２の回転速度が速くなったことを示している。そのため、時刻ｔ１３において上記式（１）に従って求められる新たな読み取り時間間隔ΔＴ１３は、読み取り時間間隔ΔＴ１２よりも短くなる。従って、時刻ｔ１３から次回の起点の時刻ｔ１４までは、検出信号の読み取りが、以前の周期での読み取り時間間隔ΔＴ１２よりも短い読み取り時間間隔ΔＴ１３で行われる。

時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの１周期の間では、検出信号の読み取り回数が１２回になっている。そのため、時刻ｔ１４において上記式（１）に従って求められる新たな読み取り時間間隔ΔＴ１４は、読み取り時間間隔ΔＴ１３と同じになる。よって、時刻ｔ１４から次回の起点の時刻ｔ１５までは、検出信号の読み取りが、以前の周期での読み取り時間間隔ΔＴ１３と同じ読み取り時間間隔ΔＴ１４で行われる。

以上詳述した本実施形態は、下記の利点を有する。
（１）本実施形態では、所定の読み取り時間間隔ΔＴで加速度センサ１３の検出信号が読み取られる。そして、車輪１回転当たりにおける検出信号の読み取り回数が所定の一定値である基準値ＣＲとなるよう、車輪２の回転速度に応じて検出信号の読み取り時間間隔ΔＴが変更される。すなわち、検出信号の読み取り時間間隔は、車輪２の回転速度が速くなれば短くなり、車輪２の回転速度が遅くなれば長くなる。そのため、車輪１回転当たりにおける検出信号の読み取り回数を、車輪２の回転速度に拘わらず常に適切な回数に維持することが可能となる。よって、読み取った検出信号に基づき、車輪２の周方向におけるタイヤセンサユニット３の位置を適切に判定することができ、結果として、適切なタイミングでデータ信号の無線送信を行うことができる。

しかも、車輪１回転当たりにおける検出信号の読み取り回数が過剰に多くなることもないので、加速度センサ１３として分解能や精度の高い高価なものを使用する必要もない。よって、製造コストを抑制することができる。加えて、検出信号の読み取り時間間隔ΔＴは車輪２の回転速度が遅くなれば長くなるので、消費電力を極力抑制することができる。よって、電池１８の長寿命化を図ることができる。

（２）本実施形態において、加速度センサ１３の検出信号は車輪２が１回転する間の期間を１周期として変化するようになっている。そして、センサユニットコントローラ１４は、その１周期の間における検出信号の読み取り回数を計数して、同読み取り回数が基準値ＣＲより少ない場合には読み取り時間間隔ΔＴを短くし、同読み取り回数が基準値ＣＲより多い場合には読み取り時間間隔ΔＴを長くする。従って、車輪２が１回転する度に、読み取り時間間隔ΔＴを適正な値に調整することができる。

（３）本実施形態では、加速度センサ１３は、加速度の検出方向（検出軸）が車輪２の周方向と一致するように同車輪２に対して配置される。仮に、図７（ａ）〜図７（ｄ）に示すように、加速度の検出方向１０が車輪２の径方向と一致するように加速度センサ１３を車輪２に対して配置した場合には、加速度センサ１３の検出信号には、重力加速度成分と、車輪２の回転に伴い生じる遠心加速度成分との両方が含まれるようになる。遠心加速度は車輪２の回転速度に応じて変化するので、このような配置を採用した場合には、加速度センサ１３として、加速度の検出範囲の大きなものを使用する必要がある。

具体的には、加速度の検出方向１０が車輪２の径方向と一致するように加速度センサ１３を車輪２に対して配置した場合には、加速度センサ１３の検出信号は図６に一点鎖線で示すように推移する。なお、図６では、車輪２の回転速度が徐々に上昇している、すなわち遠心加速度が徐々に大きくなっている。そのため、遠心加速度の増大に伴い、正弦波状に変化する加速度センサ１３の検出信号のレベルが、全体として徐々に大きくなっている。よって、加速度センサ１３として、加速度の検出範囲の大きなものを使用して、比較的大きな加速度をも検出できるようにする必要があるのである。

これに対し、本実施形態のように、加速度の検出方向１０が車輪２の周方向と一致するように加速度センサ１３を車輪２に対して配置すれば、加速度センサ１３の検出信号には、重力加速度成分のみが含まれ、遠心加速度成分は含まれないようになる。すなわち、加速度センサ１３の検出信号は図６に実線で示すように、車輪２の回転速度の変化に関係なく、すなわち遠心加速度の変化に関係なく、−１Ｇの加速度値と１Ｇの加速度値との間の範囲でのみ正弦波状に変化する。そのため、加速度センサ１３としては、加速度の検出範囲の大きなものを使用する必要はなく、よって、比較的狭い検出範囲で加速度を高精度に検出することが可能となる。また、検出信号の波形形状が安定するので、これも加速度を正確に検出する上で有効である。

なお、上記実施形態は以下のように変更することも可能である。
・図７（ａ）〜図７（ｄ）に示すように、加速度センサ１３は、加速度の検出方向（検出軸）１０が車輪２の径方向と一致するように同車輪２に対して配置されてもよい。言い換えれば、加速度センサ１３は、車輪２の径方向の加速度成分を検出するが、車輪２の周方向の加速度成分は検出しないように、同車輪２に対して配置されてもよい。このようにした場合には、前述したように、加速度センサ１３の検出信号には、重力加速度成分と遠心加速度成分との両方が含まれるようにはなる。しかし、その検出信号は図６に一点鎖線で示すように、基本的には正弦波状に変化する信号となるので、上記実施形態と同様の読み取り時間間隔調整手順を適用することができる。

なお、タイヤセンサユニット３が図７（ａ）及び図７（ｃ）に示す中間位置に位置するときには、加速度センサ１３の検出軸１０は重力加速度ＡＧの方向と直交し且つ遠心加速度ＡＣの方向と平行になる。そのため、加速度センサ１３は遠心加速度ＡＣのみを反映する検出信号を出力する。タイヤセンサユニット３が図７（ｂ）に示す最下位置に位置するときには、加速度センサ１３の検出軸１０は重力加速度ＡＧの方向及び遠心加速度ＡＣの方向の双方と平行になる。この場合、加速度センサ１３は１Ｇの重力加速度ＡＧに遠心加速度ＡＣを加えた加速度値を示す検出信号を出力する。タイヤセンサユニット３が図７（ｄ）に示す最上位置に位置するときには、加速度センサ１３の検出軸１０は重力加速度ＡＧの方向及び遠心加速度ＡＣの方向の双方と平行になる。この場合、加速度センサ１３は−１Ｇの重力加速度ＡＧに遠心加速度ＡＣを加えた加速度値（言い換えれば、遠心加速度ＡＣから１Ｇの重力加速度ＡＧを差し引いた加速度値）を示す検出信号を出力する。

・上記実施形態では、検出信号の１周期の起点（或いは終点）を、タイヤセンサユニット３が図３（ａ）に示す中間位置付近に位置するときのタイミングとしている。しかし、検出信号の１周期の起点（或いは終点）を、タイヤセンサユニット３が図３（ｂ）〜図３（ｄ）のうちの何れかに示す位置付近に位置するときのタイミングとしてもよい。

・本発明は、タイヤ状態監視装置におけるタイヤセンサユニット３への適用に限定されるものではなく、周方向位置を把握する目的で車輪２に設けられる各種の装置に適用することができる。

以下に、上記実施形態から把握できる技術的思想について記載する。
［Ａ］前記加速度センサは、加速度の検出方向が前記車輪の径方向と一致するように同車輪に対して配置される、請求項１又は２に記載の車輪回転検出装置。

Ｃ…カウント値（読み取り回数）、ＣＲ…基準値（一定値）、ΔＴ…読み取り時間間隔、１…車両、２…車輪、３…タイヤセンサユニット（車輪回転検出装置）、４…受信機ユニット、６…タイヤ、１１…圧力センサ（タイヤ状態検出部）、１２…温度センサ（タイヤ状態検出部）、１３…加速度センサ、１４…センサユニットコントローラ（判定部）、１６…ＲＦ送信回路（送信部）。

Claims (5)

1. 車輪に設けられる車輪回転検出装置において、
   前記車輪と共に回転して、重力加速度に応じた検出信号を発生する加速度センサと、
   前記加速度センサの検出信号に基づいて、前記車輪の周方向における車輪回転検出装置の位置を判定する判定部と、を備え、
   前記判定部は、所定の読み取り時間間隔で前記加速度センサの検出信号を読み取るように構成されるとともに、車輪１回転当たりにおける前記検出信号の読み取り回数が一定値となるよう、前記車輪の回転速度に応じて前記読み取り時間間隔を変更するように構成される、車輪回転検出装置。
2. 前記加速度センサの検出信号は前記車輪が１回転する間の期間を１周期として変化するようになっており、
   前記判定部は、前記１周期の間における前記検出信号の読み取り回数を計数して、同読み取り回数が前記一定値より少ない場合には前記読み取り時間間隔を短くし、同読み取り回数が前記一定値より多い場合には前記読み取り時間間隔を長くする、請求項１に記載の車輪回転検出装置。
3. 前記加速度センサは、加速度の検出方向が前記車輪の周方向と一致するように同車輪に対して配置される、請求項１又は２に記載の車輪回転検出装置。
4. 車両の車輪に設けられるタイヤセンサユニットにおいて、
   前記車輪におけるタイヤの状態を検出するタイヤ状態検出部と、
   前記タイヤ状態検出部によって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無線送信する送信部と、
   前記車輪と共に回転して、重力加速度に応じた検出信号を発生する加速度センサと、
   前記加速度センサの検出信号に基づいて、前記車輪の周方向におけるタイヤセンサユニットの位置を判定する判定部と、を備え、
   前記送信部は、前記タイヤセンサユニットが特定の位置に配置されたときにデータ信号の無線送信を行うように構成され、
   前記判定部は、所定の読み取り時間間隔で前記加速度センサの検出信号を読み取るように構成されるとともに、車輪１回転当たりにおける前記検出信号の読み取り回数が一定値となるよう、前記車輪の回転速度に応じて前記読み取り時間間隔を変更するように構成される、タイヤセンサユニット。
5. 請求項４に記載のタイヤセンサユニットと、前記車両の車体に設置されるとともに前記タイヤセンサユニットから送信される前記データ信号を受信する受信機ユニットとを備えるタイヤ状態監視装置。

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