JP6111221B2 - タイヤ状態監視装置 - Google Patents

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Description

本発明は、タイヤの状態を監視するためのタイヤ状態監視装置に関する。
ホイール部にタイヤを装着した複数の車輪が車両に設けられ、そのタイヤにおける状態を監視できる装置として、無線方式のタイヤ状態監視装置が提案されている。このタイヤ状態監視装置は、車両の各車輪のタイヤ内に設けられるタイヤセンサユニット(車輪側ユニット)と、車両の車体に設けられる受信機(受信機ユニット)とを備えている。車輪毎のタイヤセンサユニットには、送信機を含むように構成されており、送信機は、検出されたタイヤの状態に関する送信信号を無線送信する。そして、受信機は、各送信機からの送信信号に基づいて、タイヤ空気圧に関する情報を、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、例えば、特許文献1に示すように、電波の発信及び受信によってホイール部とタイヤのトレッド部との距離が検出され、その検出結果によりタイヤの空気圧などのタイヤの状態に関する送信信号が送信されるものが開示されている。
特開2005−178697号公報
しかしながら、このようなタイヤ状態監視装置においては、タイヤの状態を検出するために電波を用いているため、他のタイヤ状態監視装置からの電波の連続的な干渉によってタイヤにおける状態を安定して監視できないおそれがあった。
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、電波の干渉を抑制することによって、タイヤにおける状態を安定して監視することができるタイヤ状態検出装置を提供することにある。
上記問題点を解決するタイヤ状態監視装置は、ホイール部にタイヤを装着した複数の車輪を備える車両に設けられ、タイヤにおける状態を監視するためのタイヤ状態監視装置であって、前記複数の車輪のそれぞれには、前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離を電波の発信及び受信によって検出する距離検出部が設けられ、前記距離検出部は、前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離を検出する場合には、不規則な間隔で電波を発信することを要旨とする。
これによれば、他の車輪からの電波により連続的に干渉されにくくなり、電波の干渉を抑制することによって、タイヤにおける状態を安定して監視することができる。
上記タイヤ状態監視装置について、前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離に基づいて前記タイヤの空気圧を監視するための制御を行う構成としてもよい。
上記タイヤ状態監視装置について、前記距離検出部は、前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離を検出する場合には、予め定めた基準時間に不規則な遅延時間を加算した間隔で電波を発信する構成としてもよい。
上記タイヤ状態監視装置について、前記遅延時間は、前記基準時間よりも小さく、前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離を検出する場合における電波の出力時間よりも大きい時間である構成としてもよい。
これによれば、基準時間の経過を契機として、遅延時間が重複し難くすることができ、他の車輪からの電波により連続的に干渉されにくくなり、電波の干渉を抑制することによって、タイヤにおける状態を安定して監視することができる。
本発明によれば、電波の干渉を抑制することによって、タイヤにおける状態を安定して監視することができる。
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、ホイール部及びタイヤセンサユニットを示す断面図。 タイヤセンサユニットの回路構成を示す図。 電波の発信についての態様を示す図。 タイヤ、ホイール部及びタイヤセンサユニットを示す断面図。
以下、図1〜図4を用いてタイヤ状態監視装置を具体化した一実施形態について説明する。
図1に示すように、車両10は、タイヤ状態監視装置30を搭載している。車両10の4つの車輪1〜4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とから構成されている。
次に、タイヤ状態監視装置30について説明する。
タイヤ状態監視装置30は、車両10の4つの車輪1〜4にそれぞれ取り付けられるタイヤセンサユニット13と、車両10の車体に設置される受信機ユニット31とを備えている。
図2に示すように、ホイール部5には、タイヤバルブ8と一体的にタイヤセンサユニット13が配設されている。このタイヤセンサユニット13は、ホイール部5のホイールリム5aとタイヤ6のトレッド部7との距離D(以下、単に「距離D」と示す)を検出し、各種の検出結果に関する情報を含む送信信号(検出結果情報)を無線送信する。詳しくは、タイヤセンサユニット13は、タイヤ6の径方向に沿ったホイール部5のホイールリム5aとタイヤ6のトレッド部7との直線的な距離を検出する。なお、本実施形態において、発明の理解を容易とするために、タイヤセンサユニット13やトレッド部7の厚み等による距離Dの誤差についての説明を省略する。
図3に示すように、各タイヤセンサユニット13は、センサユニットコントローラ14、RFセンサ15、及び電池20を備える。タイヤセンサユニット13は、電池20からの電力供給によって動作する。なお、本実施形態において、タイヤセンサユニット13には圧力センサや温度センサが備えられておらず、タイヤ6内の空気を取り入れる必要がない密閉型のセンサである。
RFセンサ15は、特定の周波数帯域(本実施形態では2.4GHz)の電波を用いて各種の機能を兼用するセンサである。RFセンサ15は、空間に放射する電波と対象物で反射した電波との位相差から対象物との距離を検出する距離検出機能15aと、受信機ユニット31に対する送信信号(送信データ)を出力するデータ通信機能15bとを兼ね備えているセンサである。
センサユニットコントローラ14は、CPU14a及び記憶部14b(RAMやROM等)を含むマイクロコンピュータ等よりなる。センサユニットコントローラ14の記憶部14bには、タイヤセンサユニット13の動作を統括的に制御する統括プログラムが記憶されている。
センサユニットコントローラ14は、所定の間隔でRFセンサ15に検知信号を出力し、RFセンサ15に距離Dを検出させる。RFセンサ15は、センサユニットコントローラ14からの検知信号の入力により、電波を放射するとともにタイヤ6のトレッド部7に埋設されたスチールワイヤによって反射された電波を検知する。RFセンサ15は、それら電波の位相差から距離Dを検出して、その検出によって得られた距離データをセンサユニットコントローラ14に出力する。よって、センサユニットコントローラ14には、所定の間隔毎に距離データが入力され、それら距離データは記憶部14bに記憶される。本実施形態では、RFセンサ15が、電波制御部、距離検出部及び送信部を構成する。なお、本実施形態では、トレッド部7において、タイヤセンサユニット13によって距離Dが検出される箇所を測定部7aと示す。
センサユニットコントローラ14の記憶部14bには、RFセンサ15によって検出された距離データと比較するための閾値が予め記憶されている。閾値は、タイヤ6固有の情報であり、ホイール部5とタイヤ6とによって封入されたタイヤ6内の圧力(タイヤ6の空気圧)が過度に低くなったときに検出される距離データよりも余裕を持って設定されている。センサユニットコントローラ14は、RFセンサ15によって検出された距離データが閾値を超えた場合には、警告を示す送信信号を生成し、RFセンサ15に送信させる。一方、センサユニットコントローラ14は、RFセンサ15によって検出された距離データが閾値を超えていない場合には、警告を示す送信信号を生成させない。なお、本実施形態において、センサユニットコントローラ14は、RFセンサ15によって検出された距離データが閾値を超えていない場合であっても、所定回(例えば4回)毎に正常を示す送信信号をRFセンサ15に送信させる。よって、本実施形態では、センサユニットコントローラ14が、タイヤ6の空気圧を監視(判定)するための制御を行う制御部及び判定部を構成する。
また、本実施形態において、基準となる基準時間から不規則な遅延時間が経過した後に、距離Dを検出するための電波が発信される場合がある。本実施形態において、基準時間は、所定の周期(例えば15sなど)で規定されている。また、遅延時間には、遅延させる単位遅延時間と、上限となる上限遅延時間とが規定されており、ランダムで遅延時間が決定される。具体的な一例を挙げると、距離Dを検出するための電波が出力される出力時間が10msである場合、単位遅延時間として20msが、上限遅延時間として200msがそれぞれ規定される。この場合、基準時間を基準として、0ms、20ms、40ms、・・・、180ms、200msの何れかがランダムで遅延時間として決定される。つまり、遅延時間は、予め定めた基準時間よりも小さく、距離Dを検出するための電波の出力時間よりも大きい時間となる。このように、距離Dを検出する場合には、不規則な間隔で電波が発信されることとなる。
図1に示すように、受信機としての受信機ユニット31は、受信機ユニットコントローラ33を備えるとともに、受信回路としてのRF受信回路35を備えている。受信機ユニット31の受信機ユニットコントローラ33には、表示器38が接続されている。受信機ユニットコントローラ33はCPU及び記憶部(ROMやRAM等)を含むマイクロコンピュータ等よりなり、記憶部には受信機ユニット31の動作を統括的に制御するプログラムが記憶されている。RF受信回路35は、各タイヤセンサユニット13からRF受信アンテナ32を通じて受信されたRF信号(送信信号)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RF信号に基づき、送信元のタイヤセンサユニット13に対応するタイヤ6の状態(空気圧)が閾値を超えたことを特定する。受信機ユニットコントローラ33は、タイヤ6の空気圧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10の搭乗者の視認範囲に配置され、受信機ユニットコントローラ33により特定されたタイヤ6の空気圧の異常を表示(報知)する。
次に、本実施形態の車輪位置判定装置の作用について説明する。
本実施形態では、タイヤセンサユニット13のRFセンサ15によって、電波の発信及び受信が行われ、その結果に基づいて距離Dが検出される。
そして、距離Dが閾値以下である場合には、センサユニットコントローラ14によりタイヤ6の空気圧が低下していると判定され、警告を示す送信信号がRFセンサ15から受信機ユニット31に出力される。受信機ユニット31においては、警告を示す送信信号の入力に基づく状態が表示器38に表示される。一方、距離Dが閾値以下ではない場合には、センサユニットコントローラ14によりタイヤ6の空気圧が低下していないと判定され、タイヤセンサユニット13によって警告を示す送信信号が生成されず、正常を示す送信信号がRFセンサ15から受信機ユニット31に出力される場合がある。
特に、図4に示すように、車輪1におけるタイヤセンサユニット13(図中では「センサ1」と示す)では、符号T11に示すタイミングにおいて基準時間となり、センサユニットコントローラ14によって遅延時間が0msとして決定される。この場合、RFセンサ15からは、符号T11に示すタイミングで、距離Dを検出する電波が発信される。
次に、符号T11に示すタイミングから基準時間Tが経過し、符号T12に示すタイミングにおいて、センサユニットコントローラ14によって遅延時間が0msとして決定される。この場合も同じように、RFセンサ15からは、符号T12に示すタイミングで、距離Dを検出する電波が発信される。
次に、符号T12に示すタイミングから基準時間Tが経過し、符号T13に示すタイミングにおいて、センサユニットコントローラ14によって遅延時間がT2として決定される。この場合、RFセンサ15からは、符号T13に示すタイミングから遅延時間T2が経過し、符号T22に示すタイミングにおいて、距離Dを検出する電波が発信される。
最後に、符号T13に示すタイミングから基準時間Tが経過し、符号T14に示すタイミングにおいて、センサユニットコントローラ14によって遅延時間が上限時間T1として決定される。この場合、RFセンサ15からは、符号T14に示すタイミングから遅延時間T1が経過し、符号T24に示すタイミングにおいて、距離Dを検出する電波が発信される。
一方、車輪2におけるタイヤセンサユニット13(図中では「センサ2」と示す)でも、符号T11に示す同じようなタイミングにおいて基準時間となることがある。この場合において、センサユニットコントローラ14によって遅延時間が0msとして決定されてしまうと、RFセンサ15からは、車輪1,2におけるタイヤセンサユニット13で同じように、符号T11に示すタイミングで、距離Dを検出する電波が発信され、車輪1におけるタイヤセンサユニット13からの電波と干渉するおそれがある。
次に、符号T11に示すタイミングから基準時間Tが経過し、符号T12に示すタイミングにおいて、センサユニットコントローラ14によって遅延時間が上限時間T1として決定される。この場合、RFセンサ15からは、符号T12に示すタイミングから遅延時間T1が経過し、符号T21に示すタイミングにおいて、距離Dを検出する電波が発信される。このように、車輪1,2におけるタイヤセンサユニット13で、符号T12に示す同じようなタイミングが基準時間となるものの、符号T12に示すタイミングと符号T21に示すタイミングというように、異なるタイミングで、距離Dを検出する電波が発信されることもある。
次に、符号T12に示すタイミングから基準時間Tが経過し、符号T13に示すタイミングにおいて、センサユニットコントローラ14によって遅延時間が0msとして決定される。この場合、RFセンサ15からは、符号T13に示すタイミングにおいて、距離Dを検出する電波が発信される。このように、車輪1,2におけるタイヤセンサユニット13で、符号T13に示す同じようなタイミングが基準時間となるものの、符号T22に示すタイミングと符号T13に示すタイミングというように、異なるタイミングで、距離Dを検出する電波が発信されることもある。
最後に、符号T13に示すタイミングから基準時間Tが経過し、符号T14に示すタイミングにおいて、センサユニットコントローラ14によって遅延時間がT3として決定される。この場合、RFセンサ15からは、符号T14に示すタイミングから遅延時間T3が経過し、符号T23に示すタイミングにおいて、距離Dを検出する電波が発信される。このように、車輪1,2におけるタイヤセンサユニット13で、符号T14に示す同じようなタイミングが基準時間となるものの、符号T24に示すタイミングと符号T23に示すタイミングというように、異なるタイミングで、距離Dを検出する電波が発信されることもある。
このように、各車輪1〜4におけるタイヤセンサユニット13で基準時間が重なってしまった場合であっても、不規則な遅延時間が経過した後に、距離Dを検出するための電波が発信されることによって、実際の電波が発信されるタイミングが連続して重なることを抑制することができる。
したがって、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)ホイール部5とタイヤ6のトレッド部との距離を検出する場合には、検出の度に不規則な間隔で電波が発信される。このため、他の車輪からの電波により連続的に干渉されにくくなり、電波の干渉を抑制することによって、タイヤにおける状態を安定して監視することができる。
(2)複数の車輪1〜4のそれぞれにはRFセンサ15が設けられ、距離Dを電波の発信及び受信によって検出する距離検出機能15aと、その検出された検出結果に基づく検出結果情報を電波の発信によって送信するデータ通信機能15bとを兼ね備えている。このため、距離Dによってタイヤ6の空気圧を監視できるとともに、例えば、タイヤ6の空気圧を検出するための検出部と検出結果情報を送信する送信部との両方をそれぞれ設ける必要がない。したがって、装置の大型化することなくタイヤ6の空気圧を監視することができる。
(3)また、検出された距離Dに基づいてタイヤ6の空気圧の低下が判定可能となる。このため、タイヤ6の空気圧を検出するための空気を取り込む空気穴をタイヤセンサユニット13に形成しなくてもよく、結露やタイヤのパンク修理剤等による異物の混入を抑制することができる。
(4)タイヤセンサユニット13がホイール部5側に配設されている。このため、タイヤセンサユニット13をタイヤバルブ8に一体的に構成することができる。
(5)遅延時間は、基準時間よりも小さく、距離Dを検出するための電波の出力時間よりも大きい時間である。このため、基準時間の経過を契機として、遅延時間が重複し難くすることができ、他の車輪からの電波により連続的に干渉されにくくなり、電波の干渉を抑制することによって、タイヤにおける状態を安定して監視することができる。
なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 具体的な単位遅延時間や上限遅延時間については限定されるものではない。特に、単位遅延時間は、距離Dを検出するための電波が出力される出力時間以上であることが好ましく、上限遅延時間は、出力時間よりも十分に大きいことが好ましい。
・ 基準時間となる前に遅延時間が決定されていてもよい。基準時間から遅延する遅延時間ではなく、基準時間よりも前に距離Dを検出するための電波が発信されるように制御してもよい。つまり、距離Dを検出するための電波が不規則な間隔で発信されるように制御されればよい。
・ 単に所定の周期となるように基準時間が規定されていたが、これに限らず、例えば、距離Dを検出するための電波の発信を基準として、所定の周期となるように基準時間が規定されてもよい。
・ RFセンサ15自体が、距離Dを検出するための電波を不規則に発信すればよく、他のRFセンサ15が距離Dを検出するための電波を不規則に発信してもしなくてもよい。また、例えば、同じ車両10に取り付けられた他のRFセンサ15だけではなく、他の車両に取り付けられた他のRFセンサ15からの電波の干渉をも抑制することができる。
・ 1〜3回、5回以上、タイヤ6の空気圧が低下していないと判定された場合に、正常を示す送信信号が出力されるように構成してもよい。つまり、距離Dを検出するための電波と比べて、同じ又は少ない頻度で正常を示す送信信号が出力されることとなる。
・ 図5に示すように、例えば、タイヤセンサユニット13がタイヤ6のトレッド部7の内周面7bに取り付けられてもよい。これによって、タイヤセンサユニット13に内蔵されたRFセンサ15は、タイヤ6のトレッド部7側に配設され、電波の反射率が高い金属板で形成されたホイール部5のホイールリム5aで電波を反射させることとなり、反射された電波の検知精度を高めることができる。また、タイヤ6固有の識別情報が記憶されることによって、例えばホイール部5とタイヤ6との組み合わせを変更するときにタイヤ6固有の識別情報を入力する手間を省くことができるなど、利便性を向上させることができる。
・ 距離データを示す送信信号がタイヤセンサユニット13から受信機ユニット31に出力され、受信機ユニット31は、距離データが閾値を超えたか否かを判定してもよい。また、タイヤセンサユニット13によって距離データからタイヤ6内の空気圧を示す圧力データが演算され、圧力データを示す送信信号がタイヤセンサユニット13から受信機ユニット31に出力され、受信機ユニット31は、圧力データが閾値を超えたか否かを判定してもよい。つまり、RFセンサ15によって検出された検出結果に関する検出結果情報が、RFセンサ15によって出力されればよい。また、タイヤ6における状態を監視する機能が、タイヤセンサユニット13に含まれても、受信機ユニット31に含まれてもよく、これらの組み合わせであってもよい。この場合、タイヤの種類を特定可能とする特定情報やその特定情報に対応する閾値等が受信機ユニット31の記憶部に記憶されていてもよく、センサユニットコントローラ14に記憶されており、タイヤセンサユニット13から受信機ユニット31に出力されてもよい。
・ RFセンサ15によって検出された現在の距離と、それ以前に検出された距離との変化量が所定量を超えたか否かによって、タイヤ6の空気圧を監視してもよい。
・ 車輪1〜4のそれぞれにRFセンサ15を含むタイヤセンサユニット13が配設され、車輪1〜4と車体とを含む車両10にタイヤ状態監視装置が配設されていればよい。つまり、タイヤ状態監視装置としては、受信機ユニット31を含まずに、車輪1〜4のそれぞれに配設されるタイヤセンサユニット13で構成されてもよい。
・ RFセンサ15の通信対象は、車両10の車体に搭載された受信機ユニット31でなくてもよく、例えば、携帯端末や車道等の設備であってもよい。
・ タイヤ状態監視装置30は、4輪の車両10におけるタイヤ6への適用に限定されるものではなく、2輪や3輪、4輪以上など4輪以外の車両におけるタイヤに適用してもよい。
・ RFセンサ15において、距離Dを検出する距離検出機能15aと検出結果情報を送信するデータ通信機能15bとが一体に搭載されたが、これに限らず、例えば、別体のセンサに分けて複数の機能が搭載されてもよい。
・ タイヤセンサユニット13において、距離Dを検出するための電波や検出結果情報を出力するための電波を発信するセンサとして、RF信号を生成するRFセンサ15ではなく、LF信号を生成する送信回路であってもよい。
・ タイヤセンサユニット13に、受信機ユニット31との通信以外に、操作装置との間で通信可能な回路(例えばLFトリガ回路など)を備えてもよい。例えば、このような通信によって、タイヤの種類を示す情報、タイヤの状態を監視する周期を示す情報、タイヤの状態の監視を開始させるための情報など、各種の情報が入力されてもよい。また、RF信号であっても、低周波の信号であってもよい。
・ 受信機ユニット31の受信回路は、RF受信回路35ではなく低周波の受信回路であってもよい。
・ 距離Dに基づいてタイヤ6の回転位置や回転速度を監視してもよい。この場合、測定部7aが地面に接地されたときに距離Dが短くなることを検出すると、その検出した周期によってタイヤ6の回転位置や回転速度を検出することができる。
次に、上記実施形態及び別例から把握することのできる技術的思想について以下に追記する。
(イ)前記複数の車輪のそれぞれには、前記距離検出部によって検出された検出結果に基づく検出結果情報を電波の発信によって送信する送信部が設けられ、前記距離検出部と前記送信部とは、電波の発信及び受信を行う共通の電波制御部に含まれることを特徴とする。
(ロ)前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離に基づいて前記タイヤにおける状態を判定する判定部が前記電波制御部側に設けられ、前記電波制御部は、前記判定部による判定結果を送信することを特徴とする。
(ハ)前記電波制御部は、前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離に基づいて前記タイヤにおける状態を判定する判定部が設けられた受信機に、前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離に関する情報を出力することを特徴とする。
1〜4…車輪、5…ホイール部、6…タイヤ、7…トレッド部、10…車両、13…タイヤセンサユニット、14…センサユニットコントローラ、15…RFセンサ、20…電池、30…タイヤ状態監視装置、33…受信機ユニットコントローラ、35…RF受信回路。

Claims (4)

  1. ホイール部にタイヤを装着した複数の車輪を備える車両に設けられ、タイヤにおける状態を監視するためのタイヤ状態監視装置であって、
    前記複数の車輪のそれぞれには、前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離を電波の発信及び受信によって検出する距離検出部が設けられ、
    前記距離検出部は、前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離を検出する場合には、不規則な間隔で電波を発信するタイヤ状態監視装置。
  2. 前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離に基づいて前記タイヤの空気圧を監視するための制御を行う請求項1に記載のタイヤ状態監視装置。
  3. 前記距離検出部は、前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離を検出する場合には、予め定めた基準時間に不規則な遅延時間を加算した間隔で電波を発信する請求項1又は請求項2に記載のタイヤ状態監視装置。
  4. 前記遅延時間は、前記基準時間よりも小さく、前記ホイール部と前記タイヤのトレッド部との距離を検出する場合における電波の出力時間よりも大きい時間である請求項3に記載のタイヤ状態監視装置。
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