JP5707292B2 - 車輪位置判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輪の位置を判定する車輪位置判定装置に関し、特にタイヤ状態監視装置に用いるのに好適な車輪位置判定装置に関する。

例えば、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の装置として、無線方式のタイヤ状態監視装置が提案されている。タイヤ状態監視装置は、車両の車輪（ホイール）にそれぞれ装着される複数の送信機と、車両の車体に搭載される受信機とを備えている。各送信機には、固有の識別情報であるＩＤコードが登録されている。また、各送信機は、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、ＩＤコードを含むデータ信号として無線送信する。

一方、受信機には、ＩＤコードと送信機の位置との対応が予め記憶されている。そして、受信機は、各送信機から送信されたＩＤコードから、タイヤ状態を示すデータ信号の送信元である送信機を識別し、各タイヤの状態を把握するとともに、車輪の位置と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。

このようなタイヤ状態監視装置において、車輪を車体から取り外した後、取り外し前と別の位置に車輪を装着した場合（例えば、ローテーションを行った場合）には、受信機に登録されたＩＤコードと送信機とが対応しなくなり、送信機からタイヤ状態に関する情報が送信されても、その送信元の送信機が特定できなくなる。このため、車輪位置の変更後は、送信機のＩＤコードと車輪位置との対応を更新して受信機に記憶させて車輪位置を特定できるようにしていた。

しかし、上記の更新操作が煩わしいため、車輪位置の変更後であっても、ＩＤコードと車輪位置との対応を更新する操作を必要とせずに、受信機による車輪位置の特定をできるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１のタイヤ空気圧検出装置において、車体の各ナックル（車軸側）には、車輪より発生した振動を検出し、振動情報として出力するＧセンサが設けられるとともに、各車輪には、各タイヤ内の空気圧を検出し、空気圧情報として出力する空気圧センサが設けられている。そして、タイヤ空気圧検出装置においては、車両に設けられた相関演算部が、各振動情報と、空気圧情報との相関を演算し、車両に設けられた特定部が、相関演算部が演算した相関に基づき空気圧情報を出力した空気圧センサを備える車輪を特定する。その結果、車輪位置の変更後であっても、車輪の位置を特定することができる。

特開２００７−１３９７０１号公報

ところが、特許文献１においては、振動情報と空気圧情報との相関を演算して車輪の位置を特定する必要があり、その演算は車両走行中に発生した振動情報を用いることから、車両停止中での車輪位置の変更直後では車輪の位置が特定できないという問題があった。

本発明の目的は、車両停止中での車輪位置の変更直後に、車輪の位置を特定することができる車輪位置判定装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、車両に設けられた複数の車輪の位置を判定するための車輪位置判定装置であって、前記車輪それぞれに設けられる車輪側ユニット、及び前記車両の車体に設置される受信機ユニットを備え、前記車体に、車軸に対する前記車輪の装着を検出し、車軸側検出信号を出力する車軸側検出部を備えるとともに、前記車軸側検出部の前記車両での配置位置は前記受信機ユニットに登録されており、前記各車輪側ユニットは、前記車軸に対する前記車輪の装着を検出し、車輪側検出信号を出力する車輪側検出部を備えるとともに、前記各車輪側ユニットには固有の識別情報が登録されており、さらに、前記車輪側検出信号及び前記識別情報を無線送信する送信部を備え、前記受信機ユニットは、前記各車輪側ユニットから送信される前記車輪側検出信号及び前記識別情報を受信アンテナを通じて受信する受信部と、前記車軸側検出信号及び前記車輪側検出信号に基づき該車輪側検出信号を出力した前記車輪側ユニットの識別情報を、装着された車輪の位置に登録する車輪位置特定部を前記受信機ユニットに備える。

この構成によれば、車両停止中であっても、受信機ユニットの車輪位置特定部は、車軸側検出信号に基づき車輪が装着された車軸の位置を特定する。さらに、車輪位置特定部は、車輪側検出信号に基づき、特定された車軸に装着され、かつ車輪側検出信号を出力した車輪側ユニットを、上記特定された車軸に対応させる。そして、受信機ユニットは、その車軸と対応させた車輪側ユニットの識別情報を受信機ユニットに登録する。その結果、車両の停止中の車輪の位置変更直後であっても、受信機ユニットによって車輪の位置を特定することが可能になる。

また、前記車体には、前記車軸に対し前記車輪が取り外されたことを検出する車輪外れ検出部が設けられ、前記車輪位置特定部は、前記車輪外れ検出部による検出を契機に、前記車輪の位置を登録する処理を行ってもよい。

この構成によれば、車輪が車軸から外されたときのみ、車輪位置の登録更新を行うことができる。
また、前記車輪位置特定部は、前記車輪外れ検出部による検出を契機に、前記受信機ユニットに登録済みの前記識別情報をクリアした後、前記車輪の位置を登録する処理を行うものであってもよい。

これによれば、受信機ユニットに登録済みの識別情報をクリアすることで、車輪の位置が変更された後は、識別情報が重ねて登録されてしまうことを防止することができる。そして、車輪の位置変更後は、最新の識別情報を受信機ユニット登録しておくことができる。

本発明によれば、車両停止中での車輪位置の変更直後に、車輪の位置を特定することができる。

実施形態の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。 タイヤセンサユニットの回路構成を示すブロック図。

以下に、本発明の車輪位置判定装置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１〜図２を参照して説明する。
図１に示すように、タイヤ状態監視装置は、車両１における車体１ａの４つの車輪２にそれぞれ取り付けられる４つの車輪側ユニットとしてのタイヤセンサユニット３と、車両１の車体１ａに設置される受信機ユニット４を備える。さらに、タイヤ状態監視装置は、車両１の車軸９に連結された４つのナックル９ａにそれぞれ取り付けられる車軸側ショックセンサ８と、近接センサ１０とを備えている。各車輪２は、ホイール部５と、このホイール部５に装着されるタイヤ６とを含む。なお以後、適宜に、前側左側の車輪２を符号ＦＬで示し、前側右側の車輪２を符号ＦＲで示し、後側左側の車輪２を符号ＲＬで示し、後側右側の車輪２を符号ＲＲで示す。

車軸側検出部としての車軸側ショックセンサ８は、それぞれ車輪２と共に回転しないようにナックル９ａに取り付けられるとともに、各車軸側ショックセンサ８は受信機ユニット４に有線接続されている。そして、各車軸側ショックセンサ８は、車軸９に対し車輪２が装着される際に、車軸９に発生した衝撃を検出して、車軸９に対して車輪２が装着されたことを検出したことを示す信号（車軸側検出信号）を受信機ユニット４に有線送信する。

また、各ナックル９ａには、車輪外れ検出部としての近接センサ１０が取り付けられるとともに、各近接センサ１０は受信機ユニット４に有線接続されている。そして、近接センサ１０は、車軸９に対し車輪２（ホイール部５）が装着されているか否かを検出し、車輪２が車軸９から外れると、車輪２が外れたことを示す信号（車輪外れ信号）を受信機ユニット４に有線送信する。逆に、近接センサ１０が車輪外れ信号を送信しない状況では、車輪２は車軸９に装着されている状態である。

車輪側ユニットとしての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を無線送信する。

図２に示すように、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、車輪側検出部としての車輪側ショックセンサ１３、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は、対応するタイヤ６内の圧力（タイヤ内圧力）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（タイヤ内温度）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。車輪側ショックセンサ１３は、車軸９に対する車輪２の装着時に、車輪２に発生する衝撃を検出して、衝撃を検出したことを示す信号（車輪側検出信号）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及び記憶部１４ａ（ＲＡＭやＲＯＭ等）を含むマイクロコンピュータ等よりなり、記憶部１４ａには各タイヤセンサユニット３に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、車輪側検出信号及び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、データ信号の送信動作を、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、受信機ユニット４は、車体１ａ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１ａの任意の箇所に配置された受信アンテナ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、車輪位置特定部としての受信機ユニットコントローラ３３を備えるとともに、受信部としてのＲＦ受信回路３５を備え、さらに、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及び記憶部３３ａ（ＲＯＭやＲＡＭ等）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。さらに、受信機ユニットコントローラ３３の記憶部３３ａには、各ナックル９ａに取り付けられた車軸側ショックセンサ８、及び近接センサ１０の位置（前側左側ＦＬ、前側右側ＦＲ、後側左側ＲＬ、後側右側ＲＲ）が予め登録されている。

そして、車軸側検出信号が受信機ユニットコントローラ３３に送信されたときは、受信機ユニットコントローラ３３は、その送信先の車軸側ショックセンサ８の位置を特定できるようになっている。また、車輪外れ信号が受信機ユニットコントローラ３３に送信されたときは、受信機ユニットコントローラ３３は、その送信先の近接センサ１０の位置を特定できるようになっている。さらに、受信機ユニットコントローラ３３の記憶部３３ａには、各タイヤセンサユニット３のＩＤコードが登録されるとともに、そのＩＤコードに基づいて受信機ユニットコントローラ３３がタイヤセンサユニット３の位置が把握できるようになっている。すなわち、受信機ユニットコントローラ３３は、ＩＤコードに基づいて、タイヤ状態に関するデータ信号の送信元のタイヤセンサユニット３と特定できるようになっている。言い換えると、受信機ユニットコントローラ３３は、ＩＤコードに基づいて、車輪２の位置を特定できるようになっている。

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のタイヤ内圧力及びタイヤ内温度を把握する。さらには、受信機ユニットコントローラ３３は、車軸側検出信号を送信した車軸側ショックセンサ８の位置情報と、車輪側検出信号を送信したタイヤセンサユニット３の位置情報とを照合し、車軸９に装着された車輪２の位置を記憶部３３ａに登録する。

また、受信機ユニットコントローラ３３は、近接センサ１０からの車輪外れ信号を受信すると、その車輪外れ信号の受信を契機に、車軸９に装着された車輪２の位置を受信機ユニットコントローラ３３に登録する処理を開始する。また、受信機ユニットコントローラ３３は、車輪外れ信号の受信を契機に、タイヤセンサユニット３のＩＤコードをクリアする。すなわち、受信機ユニットコントローラ３３は、車輪２が車軸９から外されると、その車輪２に搭載のタイヤセンサユニット３のＩＤコードをクリアする。

受信機ユニットコントローラ３３は、タイヤ内圧力及びタイヤ内温度に関する情報等を表示器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、タイヤ内圧力やタイヤ内温度の異常を警報器（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、タイヤ状態監視装置の作用について説明する。なお、車両１のエンジン停止時に、車両１の前側右側（ＦＲ）の車輪２と、後側右側（ＲＲ）の車輪２との位置を代える場合での、車輪２の位置を特定可能にする場合について説明する。なお、エンジン停止時であっても、受信機ユニット４はオンされており、各種信号を受信し、受信機ユニット４を統括的に制御可能になっている。

さて、車両１の前後右側及び後側右側（ＦＲ，ＲＲ）の車輪２が取り外されると、車両１の前側右側（ＦＲ）の近接センサ１０、及び後側右側（ＲＲ）の近接センサ１０から車輪外れ信号が受信機ユニットコントローラ３３に送信される。すると、受信機ユニットコントローラ３３では、前側右側（ＦＲ）のタイヤセンサユニット３に関するＩＤコードと、後側右側（ＲＲ）のタイヤセンサユニット３に関するＩＤコードがクリアされる。

その後、前側右側（ＦＲ）の車軸９に対し車輪２が装着される。すると、車輪２の装着時に、前側右側（ＦＲ）の車軸９に取り付けられた車軸側ショックセンサ８から、車軸側検出信号が受信機ユニットコントローラ３３に送信される。また、前側右側の車輪２に搭載のタイヤセンサユニット３から、車輪側検出信号が受信機ユニットコントローラ３３に無線送信される。車軸側ショックセンサ８の位置は、記憶部３３ａに登録済みであるため、受信機ユニットコントローラ３３は車軸側検出信号に基づき、車輪２が装着された車軸９の位置（前側右側）を特定する。その後、受信機ユニットコントローラ３３は、タイヤセンサユニット３からの車輪側検出信号に基づき、特定された前側右側（ＦＲ）の車軸９に車輪２が装着されたことを把握する。

同様に、後側右側（ＲＲ）の車軸９に対し車輪２が装着されると、受信機ユニットコントローラ３３は車軸側検出信号及び車両側検出信号に基づき、後側右側の車軸９に車輪２が装着されたことを把握する。

そして、受信機ユニットコントローラ３３は、各車輪２に搭載のタイヤセンサユニット３から送信されたＩＤコードを前側右側又は後側右側の車輪２のものに更新し、記憶部３３ａに記憶する。その結果、車輪２の位置を変更した後であっても、タイヤ状態に関する情報を送信するタイヤセンサユニット３の位置を受信機ユニットコントローラ３３で特定することができる。なお、車両１の前側左側、及び後側左側の車輪２に対しても同様に車輪２の位置特定が行われる。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）車両１の各ナックル９ａに車軸側ショックセンサ８を取り付けるとともに、各タイヤセンサユニット３に車輪側ショックセンサ１３を設けた。車両１停止中での車輪２の車軸９への装着時、車軸側ショックセンサ８によって車軸９に発生した衝撃を検出するとともに、車輪側ショックセンサ１３によって車輪２に発生した衝撃を検出するようにした。そして、衝撃の発生した車軸９に対し、衝撃の発生した車輪２を対応させ、タイヤセンサユニット３のＩＤコードを受信機ユニットコントローラ３３に登録することで、車輪２の位置変更後であっても、受信機ユニットコントローラ３３によって車輪２の位置を特定することが可能になる。したがって、背景技術のように、車両走行中に発生した振動情報を用いて車輪の位置を特定する場合と異なり、車両１の停止中であっても車輪２の位置を特定することができる。特に、車両１のユーザやディーラが、ローテーション等のために車輪２の位置を変更しても、タイヤ状態監視装置で車輪２の位置を登録できるため、ユーザやディーラが車輪２の位置を登録する操作を不要とすることができる。

（２）ナックル９ａに車軸側ショックセンサ８を取り付けるとともに、各タイヤセンサユニット３に車輪側ショックセンサ１３を設けた。そして、車輪２の装着時に、衝撃の発生した車軸９からの車軸側検出信号と、車輪２からの車輪側検出信号とを照合するだけで、車軸９に装着された車輪２の位置を特定可能にすることができる。したがって、背景技術のように、振動情報と空気圧情報との相関を演算する必要がなく、受信機ユニットコントローラ３３の制御負荷を軽減することができる。

（３）ナックル９ａに近接センサ１０を設け、車軸９に対し車輪２が外されたことを検出し、受信機ユニットコントローラ３３に車輪外れ信号を送信するようにした。そして、受信機ユニットコントローラ３３では、車輪外れ信号を受信すると、記憶部３３ａに登録済みのＩＤコードをクリアし、その後、新たなＩＤコードを記憶部３３ａに登録するようにした。よって、車輪２の位置が変更された後は、ＩＤコードが重ねて登録されてしまうことを防止することができる。そして、車輪２の位置変更後は、最新のタイヤセンサユニット３の位置情報を常に記憶部３３ａに登録しておくことができる。

（４）ナックル９ａに車軸側ショックセンサ８を取り付け、車輪２を装着する際に発生する僅かな衝撃を検出するようにした。このため、例えば、車軸側ショックセンサ８を盗難防止装置の衝撃センサ等と兼用して用いれば、車両１への部材点数を増やすことなく、車輪２の位置変更直後であっても、受信機ユニットコントローラ３３による車輪２の位置特定を可能にすることができる。

（５）ナックル９ａに車軸側ショックセンサ８を取り付けるとともに、タイヤセンサユニット３に車輪側ショックセンサ１３を設けた。よって、車輪２装着時の僅かな振動で、車輪２が装着されたことを検出することができ、車輪２の位置変更直後の位置特定を的確に行うことができる。

（６）ナックル９ａに近接センサ１０を設け、近接センサ１０によって車軸９から車輪２が外されたことを検出したことを契機に、受信機ユニットコントローラ３３によって車輪２の位置を特定する処理を開始するようにした。このため、車輪２が車軸９から外されたときのみ、車輪２の位置特定（登録更新）を行うことができ、車両１走行時の振動等で車輪２の位置特定（登録更新）が行われることを無くすことができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態では、車軸９におけるナックル９ａに車軸側ショックセンサ８を取り付けたが、車軸側ショックセンサ８を取り付ける位置は、車軸側ショックセンサ８が車輪２と共に回転せず、車輪２装着時の車軸９の振動を検出できる位置であればどこでもよく、例えば、ストラット、アクスルビーム、ロアアームであってもよい。

○ 実施形態では、ナックル９ａに近接センサ１０を設け、車輪２が車軸９から取り外されたことを検出するようにしたが、近接センサ１０の代わりに光電センサや、接触スイッチ等に変更してもよく、車輪２が車軸９から取り外されたことが検出できれば、その態様は適宜変更してもよい。また、近接センサ１０をはじめ車輪外れ検出部は、車輪２が車軸９から取り外されたことが検出できれば、その取り付け位置はどこでもよく、例えば、ストラット、アクスルビーム、ロアアームであってもよい。

○ 実施形態では、ナックル９ａに近接センサ１０を設け、車輪２が車軸９から取り外されたことを検出するようにしたが、近接センサ１０は無くてもよい。
○ 本発明は、タイヤ状態監視装置への適用に限定されるものではなく、車輪２の位置判定を行う各種の装置に適用することができる。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記車軸側検出部は、ショックセンサである請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の車輪位置判定装置。

（ロ）前記車輪側検出部は、ショックセンサである請求項１〜請求項３、及び技術的思想（イ）のうちいずれか一項に記載の車輪位置判定装置。
（ハ）前記車輪側ユニットは、前記車輪におけるタイヤの状態を検出するとともに検出し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タイヤセンサユニットである請求項１〜請求項３、及び技術的思想（イ）、（ロ）のうちいずれか一項に記載の車輪位置判定装置。

１…車両、１ａ…車体、２…車輪、３…タイヤセンサユニット（車輪側ユニット）、４…受信機ユニット、８…車軸側ショックセンサ（車軸側検出部）、９…車軸、
１０…近接センサ（車輪外れ検出部）、１３…車輪側ショックセンサ（車輪側検出部）、１６…ＲＦ送信回路（送信部）、３２…受信アンテナ、３５…ＲＦ受信回路（受信部）、３３…受信機ユニットコントローラ（車輪位置特定部）。

Claims (3)

1. 車両に設けられた複数の車輪の位置を判定するための車輪位置判定装置であって、
   前記車輪それぞれに設けられる車輪側ユニット、及び前記車両の車体に設置される受信機ユニットを備え、
   前記車体に、車軸に対する前記車輪の装着を検出し、車軸側検出信号を出力する車軸側検出部を備えるとともに、前記車軸側検出部の前記車両での配置位置は前記受信機ユニットに登録されており、
   前記各車輪側ユニットは、前記車軸に対する前記車輪の装着を検出し、車輪側検出信号を出力する車輪側検出部を備えるとともに、前記各車輪側ユニットには固有の識別情報が登録されており、さらに、前記車輪側検出信号及び前記識別情報を無線送信する送信部を備え、
   前記受信機ユニットは、前記各車輪側ユニットから送信される前記車輪側検出信号及び前記識別情報を受信アンテナを通じて受信する受信部と、
   前記車軸側検出信号及び前記車輪側検出信号に基づき該車輪側検出信号を出力した前記車輪側ユニットの識別情報を、装着された車輪の位置に登録する車輪位置特定部を前記受信機ユニットに備えることを特徴とする車輪位置判定装置。
2. 前記車体には、前記車軸に対し前記車輪が取り外されたことを検出する車輪外れ検出部が設けられ、前記車輪位置特定部は、前記車輪外れ検出部による検出を契機に、前記車輪の位置を登録する処理を行う請求項１に記載の車輪位置判定装置。
3. 前記車輪位置特定部は、前記車輪外れ検出部による検出を契機に、前記受信機ユニットに登録済みの前記識別情報をクリアした後、前記車輪の位置を登録する処理を行う請求項２に記載の車輪位置判定装置。

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