JPH1114643A - タイヤ回転検知装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タイヤの回転検知を磁気的に行い、非接触で
行えるタイヤ回転検知装置で、長時間安定してタイヤの
回転検知を行える装置及び方法を提供する。 【解決手段】 タイヤの磁界を検出する磁気センサー
１，２の出力が差動増幅回路６で差動増幅され、その出
力を波形整形回路７で波形整形してタイヤ回転検知信号
のパルスを得る。レベル検知部において、ピークホール
ド回路８，９によりセンサー出力のプラスとマイナスの
ピークがホールドされ、両回路８，９の出力が差動増幅
回路１０で差動増幅され、センサー出力のピークトゥピ
ーク値が得られる。さらにコンパレータ１１で、ピーク
トゥピーク値の電圧と、タイヤの回転判定のために必要
なセンサー出力の最小値に対し２倍以上の大きさの所定
しきい値に対応する基準電圧とが比較され、その結果の
信号がレベル判定信号として出力される。

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
速度又は移動距離等を計測するためにタイヤの回転を検
知するタイヤ回転検知装置及び方法に関し、特にタイヤ
の回転の検知を磁気的に行うタイヤ回転検知装置及び方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の車両の現在位置の報知や道路
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、接続が専門ディーラ
ーでないと行えないこととその費用が高いことが今後更
にカーナビが普及する上で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を検知し、且つ簡単
に車両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、理想的な検知方法としてはタイヤ
の回転の検知が非接触でできれば最適である。また、長
時間安定してタイヤの回転検知を行えることが必要であ
る。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、タイヤの回転検知を磁気的に行い、非接触で
行えるタイヤ回転検知装置及び方法であって、長時間安
定してタイヤの回転検知を行えるタイヤ回転検知装置及
び方法を提供することを課題としている。

【０００７】

【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、車両のタイヤから発生する磁界を
磁気センサーにより検出してタイヤの回転を検知するタ
イヤ回転検知装置において、前記磁気センサーの出力が
タイヤの回転を判定するために必要な最小値に対し２倍
以上の大きさの所定しきい値より大きいか否かを判定
し、該判定結果を示すレベル判定信号を出力するレベル
判定手段を設けた構成を採用した。

【０００８】レベル判定手段の具体的な構成は、例え
ば、前記磁気センサーの出力のプラス側ピークをホール
ドする第１のピークホールド回路と、前記磁気センサー
の出力のマイナス側ピークをホールドする第２のピーク
ホールド回路と、該第１と第２のピークホールド回路の
出力を差動増幅して前記磁気センサーの出力のピークト
ゥピーク値を得る差動増幅回路と、前記ピークトゥピー
ク値の電圧を前記しきい値に対応する基準電圧と比較
し、該比較結果を示す信号を前記レベル判定信号として
出力するコンパレータとを有する構成、あるいは、前記
第１と第２のピークホールド回路と、前記第１のピーク
ホールド回路の出力電圧を前記しきい値に対応する電圧
分降下させる電圧降下手段と、該電圧降下手段により降
下させた前記出力電圧を前記第２のピークホールド回路
の出力電圧と比較し、該比較結果を示す信号を前記レベ
ル判定信号として出力するコンパレータとを有する構成
とする。

【０００９】また、本発明によれば、車両のタイヤから
発生する磁界を磁気センサーにより検出してタイヤの回
転を検知するタイヤ回転検知方法において、タイヤの回
転を検知する前に、前記磁気センサーの出力がタイヤの
回転を判定するために必要な最小値に対し２倍以上の大
きさの所定しきい値より大きいか否かを判定する方法を
採用した。

【００１０】前記磁気センサーの出力が前記しきい値よ
り大きいか否かを判定するために、具体的には、例え
ば、前記磁気センサーの出力のプラス側ピークとマイナ
ス側ピークをホールドする工程と、ホールドしたプラス
側ピークとマイナス側ピークを差動増幅して前記磁気セ
ンサーの出力のピークトゥピーク値を得る工程と、前記
ピークトゥピーク値の電圧を前記しきい値に対応する基
準電圧と比較する工程とを行う。あるいは、前記磁気セ
ンサーの出力のプラス側ピークとマイナス側ピークをホ
ールドする工程と、ホールドしたプラス側ピークの電圧
を前記しきい値に対応する電圧分降下させる工程と、該
工程により降下させた前記プラス側ピークの電圧をマイ
ナス側ピークの電圧と比較する工程とを行う。

【００１１】

【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。

【００１２】まず、実施形態の前提となる構成を説明す
る。タイヤの回転検知を非接触で行うことを考慮して、
本発明者が着目したのは、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
トを外周に内包している点である。そのスチールベルト
は着磁が可能であり、磁石等により外部より着磁し、そ
の残留磁化により発生する磁界を外部から検知し、その
磁界変化よりタイヤの回転を検知することができる。

【００１３】そのための基本構成を図１に示す。差動検
出で外乱磁界の影響を排除するため、２つの磁気センサ
ー１，２を設けたタイヤ回転検知装置３を車両のタイヤ
４の裏側に当たるトランクルームの底部に設置し、タイ
ヤ４からの磁界を検知する。タイヤ４は上記スチールベ
ルトを外周部に内包したものを用いる。タイヤ４の着磁
は、一例として、外周部に磁石を当て、一方向に全周に
わたって着磁したのち、９０°分を逆方向に着磁する。

【００１４】このように着磁したタイヤ４の磁界を磁気
センサー１，２で検知すると、その差動出力として図２
のような出力が得られ、これを波形処理により、タイヤ
回転検知信号としてのパルスに変換し、カーナビ本体に
車速データとして供給する。

【００１５】次に、タイヤ回転検知装置の具体的な構成
を図３により説明する。

【００１６】図３に示すタイヤ回転検知装置の回路構成
は、上記の磁気センサー１，２を含むセンサー部、セン
サー出力を波形処理に必要なレベルに増幅する増幅部、
タイヤ回転検知信号のパルスをカーナビ本体に供給する
波形整形部、及びセンサー出力のレベルを判定するレベ
ル検知部からなる。

【００１７】センサー部は磁気センサー１，２と駆動回
路５からなる。磁気センサー１，２は、例えばフラック
スゲートセンサー，磁気抵抗効果素子，あるいは磁気イ
ンピーダンス素子等からなり、駆動回路５より動作に必
要な電流が供給される。

【００１８】タイヤからの磁界は、車両走行時の鉄橋や
トンネル等での外部磁界による変動を除去するために、
２つの磁気センサー１，２により差動で検出する。この
ために増幅部は差動増幅回路６から構成され、磁気セン
サー１，２の出力が差動増幅回路６により差動増幅さ
れ、タイヤからの磁界がタイヤの回転に応じたピークを
持つ信号に変換される。

【００１９】この信号は次の波形整形部の波形整形回路
７で波形整形され、カーナビ本体に要求されるタイヤ回
転検知信号のパルスが生成される。この波形整形回路７
は、例えばコンパレータから構成され、差動増幅された
センサー出力の信号を所定のしきい値電圧と比較してタ
イヤ回転検知信号のパルスを生成する。

【００２０】一方、差動増幅されたセンサー出力信号
は、レベル検知部にも印加され、そのレベルが判定され
る。このレベル検知部の構成を説明する前に、これを設
けた理由を説明する。

【００２１】上述のように着磁したタイヤは、時間の経
過や走行中の外乱磁界により減磁し、それに伴いセンサ
ー出力の低下が生ずる。前述の波形整形回路７におい
て、タイヤ回転検知信号のパルスを生成するために必要
なセンサー出力の最小値、すなわちタイヤの回転を判定
するために必要なセンサー出力の最小値（波形整形回路
７がコンパレータからなる場合は比較に用いるしきい
値。以下、最小検知感度という）Ｖsは、使用する磁気
センサーの感度や使用環境により決まるノイズ等を考慮
し決定されるが、上記の減磁による出力低下でセンサー
出力が最小検知感度Ｖsを下回るとタイヤの回転検知が
不能となる。このため、最初にタイヤ回転検知装置を車
両内のタイヤ近傍に設置する際のセンサー出力は、タイ
ヤ回転検知装置のタイヤからの距離、磁気センサーの向
き等の設置条件により異なるが、その際のセンサー出力
が最小検知感度Ｖsに対してどの程度マージンがあるか
で、その後の装置の安定して使用できる時間が決まって
しまう。

【００２２】そこで本発明者は、タイヤ回転検知装置を
長時間安定して使用できる条件を確保するためには、装
置を設置した初期状態でセンサー出力として最小検知感
度に対しどの位の大きさのセンサー出力を確保する必要
があるかを調査し、突き止めた。

【００２３】図４は、その結果を示すもので、ある車両
のタイヤハウス裏のトランクルームに本タイヤ回転検知
装置を設置し、直ぐにタイヤを着磁し、その磁界の検知
を行い、時間の経過とともにセンサー出力が低下する様
子を調べた結果を示す。

【００２４】その様子は、着磁直後よりタイヤの減磁に
伴う出力の低下が早く起こり、設置当初のセンサー出力
に対し５０％の所でほぼ飽和し横ばいになる。この傾向
は、その他の車両やタイヤを換えて行ったが、同様の傾
向を示した。これは、タイヤのスチールベルトの磁気特
性が着磁を考慮されたものとなっていないため、保持力
Ｈｃのばらつきが比較的大きく、保持力Ｈｃの小さい部
分が時間的に早く減磁し、保持力Ｈｃの大きい部分が残
り、安定して保持されることによると考えられる。

【００２５】減磁の飽和レベルは、複数台の車両で調べ
たが、２０００Ｈ経過で５０％前後の出力低下であるこ
とが確認できている。この減磁の飽和レベルでのセンサ
ー出力が、最小検知感度より上回れば長時間安定して使
用できる条件となる。

【００２６】したがって、減磁による出力を考慮するた
めに減磁分の出力低下を５０％と見れば、最初の回転検
知装置の設置時におけるセンサー出力が最小検知感度に
対し２倍以上確保できれば長時間安定して使用できる条
件と説明できる。

【００２７】そこで、そのようなセンサー出力のレベル
を確保するための手段として図３の装置の構成にレベル
検知部を設けた。このレベル検知部は、センサー出力が
最小検知感度に対して２倍以上の大きさの所定しきい値
より大きいか否かを判定し、その判定結果を示すＨ（ハ
イ）またはＬ（ロー）レベルのレベル判定信号をカーナ
ビ本体に出力する。これにより、タイヤ回転検知装置を
最初に設置するとき、タイヤの回転を検知する前に、カ
ーナビ本体側でレベル判定信号のレベルによって設置条
件が適切であるか否かを判断できる。

【００２８】次に、レベル検知部の具体的な構成と動作
を説明する。

【００２９】レベル検知部は、プラスとマイナスのピー
クホールド回路８，９、差動増幅回路１０及びコンパレ
ータ１１からなる。この構成で、前述した増幅部の差動
増幅回路６により差動増幅されたセンサー出力のプラス
側ピークをピークホールド回路８、マイナス側ピークを
ピークホールド回路９により、それぞれホールドする。
そして、ピークホールド回路８，９の出力を差動増幅回
路１０により差動増幅してセンサー出力のピークトゥピ
ーク値を得る。さらに、コンパレータ１１において、前
記のピークトゥピーク値の電圧と、前述の最小検知感度
Ｖsの２倍以上の所定の大きさに設定した基準電圧Ｖref
とを比較し、その比較結果を示す信号を上述したレベル
判定信号として出力する。

【００３０】なお、ここではタイヤ回転検知装置にレベ
ル検知部を設けるものとしたが、これをカーナビ本体に
設け、差動増幅回路６で差動増幅したセンサー出力をカ
ーナビ本体に直接入力し、カーナビ本体で上述したレベ
ル判定を行わせるようにしてもよい。また、カーナビ本
体が例えばＡ／Ｄ変換器を有する等してセンサー出力の
値を認識できるものならば、ハードウェアとしてのレベ
ル検知部を設けずに、ソフトウェアにより上述のレベル
判定を行わせるようにしてもよい。その場合、ディスク
などの記憶媒体で提供されるカーナビのソフトウェアに
前記レベル判定を実行するためのソフトウェアを含ませ
ればよい。

【００３１】また、ユーザーに上述のレベル判定の結果
を報知するＬＥＤやブザー等の出力手段をタイヤ回転検
知装置に設け、これをレベル判定信号により駆動して判
定結果を報知するようにしてもよい。

【００３２】次に、タイヤ回転検知装置の他の構成例を
図５により説明する。

【００３３】図５の構成では、図３の構成と比較してレ
ベル検知部の構成が若干異なり、差動増幅回路１０の代
わりにダイオード１２を設けている。これ以外の部分の
構成は図３の構成と共通である。

【００３４】図５の構成では、センサー出力のプラス側
ピークをホールドするプラスピークホールド回路８の出
力電圧を、ダイオード１２により、最小検知感度Ｖsの
２倍以上の所定の大きさに設定された所定電圧ΔＶ分だ
け降下させる。そして、このプラスピークホールド回路
８の出力電圧をΔＶ降下させた電圧と、センサー出力の
マイナス側ピークをホールドするマイナスピークホール
ド回路９の出力電圧とをコンパレータ１１で比較し、そ
の比較結果を示す信号をレベル判定信号として出力す
る。

【００３５】このような図５の構成によれば、図３の構
成と実質的に同一のレベル判定信号を得ることができ、
同様の作用効果が得られる。

【００３６】

【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、車両のタイヤから発生する磁界を磁気センサ
ーにより検出してタイヤの回転を検知するタイヤ回転検
知装置及び方法において、前記磁気センサーの出力がタ
イヤの回転を判定するために必要な最小値に対し２倍以
上の大きさの所定しきい値より大きいか否かを判定し、
該判定結果を示すレベル判定信号を出力するレベル判定
手段を設けた装置の構成、及び、タイヤの回転を検知す
る前に、前記磁気センサーの出力がタイヤの回転を判定
するために必要な最小値に対し２倍以上の大きさの所定
しきい値より大きいか否かを判定する方法を採用したの
で、タイヤの回転検知を磁気的に行い、非接触で行え、
タイヤを着磁した直後にタイヤ回転検知装置を車両に設
置する際に、レベル判定によりセンサーの出力がタイヤ
の経時的な減磁分のマージンを確保しているかどうかを
判定でき、その判定を頼りにそのマージンを確保できる
設置条件を選択して確保でき、それによりタイヤの経時
的な減磁にかかわらず長時間安定してタイヤの回転検知
を行うことができるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の前提となるタイヤ回転検知
のための基本的な構成を示す説明図である。

【図２】図１の構成により得られるセンサー出力と、そ
れを整形して得られるタイヤ回転検知信号のパルスを示
す信号波形図である。

【図３】タイヤ回転検知装置の実施形態の回路構成を示
すブロック回路図である。

【図４】タイヤの経時的減磁に応じたセンサー出力の低
下の様子を示すグラフ図である。

【図５】タイヤ回転検知装置の実施形態の他の回路構成
を示すブロック回路図である。

【符号の説明】

１，２ 磁気センサー ３ タイヤ回転検知装置 ４ タイヤ ５ 駆動回路 ６ 差動増幅回路 ７ 波形整形回路 ８ プラスピークホールド回路 ９ マイナスピークホールド回路 １０ 差動増幅回路 １１ コンパレータ １２ ダイオード

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両のタイヤから発生する磁界を磁気セ
   ンサーにより検出してタイヤの回転を検知するタイヤ回
   転検知装置において、 前記磁気センサーの出力がタイヤの回転を判定するため
   に必要な最小値に対し２倍以上の大きさの所定しきい値
   より大きいか否かを判定し、該判定結果を示すレベル判
   定信号を出力するレベル判定手段を設けたことを特徴と
   するタイヤ回転検知装置。
2. 【請求項２】 前記レベル判定手段を構成するものとし
   て、 前記磁気センサーの出力のプラス側ピークをホールドす
   る第１のピークホールド回路と、 前記磁気センサーの出力のマイナス側ピークをホールド
   する第２のピークホールド回路と、 該第１と第２のピークホールド回路の出力を差動増幅し
   て前記磁気センサーの出力のピークトゥピーク値を得る
   差動増幅回路と、 前記ピークトゥピーク値の電圧を前記しきい値に対応す
   る基準電圧と比較し、該比較結果を示す信号を前記レベ
   ル判定信号として出力するコンパレータとを有すること
   を特徴とする請求項１に記載のタイヤ回転検知装置。
3. 【請求項３】 前記レベル判定手段を構成するものとし
   て、 前記磁気センサーの出力のプラス側ピークをホールドす
   る第１のピークホールド回路と、 前記磁気センサーの出力のマイナス側ピークをホールド
   する第２のピークホールド回路と、 前記第１のピークホールド回路の出力電圧を前記しきい
   値に対応する電圧分降下させる電圧降下手段と、 該電圧降下手段により降下させた前記出力電圧を前記第
   ２のピークホールド回路の出力電圧と比較し、該比較結
   果を示す信号を前記レベル判定信号として出力するコン
   パレータとを有することを特徴とする請求項１に記載の
   タイヤ回転検知装置。
4. 【請求項４】 車両のタイヤから発生する磁界を磁気セ
   ンサーにより検出してタイヤの回転を検知するタイヤ回
   転検知方法において、 タイヤの回転を検知する前に、前記磁気センサーの出力
   がタイヤの回転を判定するために必要な最小値に対し２
   倍以上の大きさの所定しきい値より大きいか否かを判定
   することを特徴とするタイヤ回転検知方法。
5. 【請求項５】 前記磁気センサーの出力が前記しきい値
   より大きいか否かを判定するために、 前記磁気センサーの出力のプラス側ピークとマイナス側
   ピークをホールドする工程と、 ホールドしたプラス側ピークとマイナス側ピークを差動
   増幅して前記磁気センサーの出力のピークトゥピーク値
   を得る工程と、 前記ピークトゥピーク値の電圧を前記しきい値に対応す
   る基準電圧と比較する工程とを行うことを特徴とする請
   求項４に記載のタイヤ回転検知方法。
6. 【請求項６】 前記磁気センサーの出力が前記しきい値
   より大きいか否かを判定するために、 前記磁気センサーの出力のプラス側ピークとマイナス側
   ピークをホールドする工程と、 ホールドしたプラス側ピークの電圧を前記しきい値に対
   応する電圧分降下させる工程と、 該工程により降下させた前記プラス側ピークの電圧をマ
   イナス側ピークの電圧と比較する工程とを行うことを特
   徴とする請求項４に記載のタイヤ回転検知方法。