WO2017061397A1 - タイヤマウントセンサおよびそれに用いられるセンサ装置 - Google Patents

タイヤマウントセンサおよびそれに用いられるセンサ装置 Download PDF

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tire mount
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雅士 森
高俊 関澤
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株式会社デンソー
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    • B60C2019/004—Tyre sensors other than for detecting tyre pressure

Definitions

  • the present disclosure relates to a tire mount sensor disposed inside a tire and a sensor device used therefor.
  • a tire mount sensor instead of a tire pressure sensor mounted on a wheel of a wheel, a tire mount sensor has been proposed in which a tire pressure sensor or the like is attached to the inside of a tire, for example, the back surface of a tire tread (see Patent Document 1). ).
  • the tire mount sensor is fixed to the inside of the tire by adhesion or the like, it is discarded at the same time when the tire is discarded. For this reason, the tire mount sensor cannot be reused.
  • This disclosure is intended to provide a tire mount sensor that can be replaced and that can suppress a decrease in sensor sensitivity, and a sensor device used therefor.
  • a tire mount sensor is a tire mount sensor that is fixed to an inner wall surface of a tire, and includes a sensor that detects a physical quantity applied to the tire and is attached to the tire.
  • a sensor holding member having a bottom part constituting the surface, and a sensor holding member from which a sensor terminal is exposed, and a control part and a control part configured to be detachable from the sensor holding member and for inputting a detection result of the sensor and performing signal processing Including a transmission unit that transmits information based on the detection result of the sensor processed by the signal, and a terminal for inputting the detection result of the sensor to the control unit is exposed and the terminal is attached to the sensor holding member. And a sensor device electrically connected to the terminal.
  • the sensor device can be detached from the sensor holding member.
  • the sensor device since the sensor device has a structure that can be attached to and detached from the sensor holding member, the sensor device can be removed and reused when exchanging tires. Only need to be discarded. Even if the sensor holding member is discarded, it is the sensor device that collects the various functional units of the tire mount sensor, and the sensor device that is most reusable. Therefore, even if only the sensor device can be reused, it is effective. Further, the sensor is arranged not on the sensor device side of the tire mount sensor but on the sensor holding member side located closer to the tire. Therefore, it is possible to suppress a decrease in sensor sensitivity.
  • the sensor device can be attached to and detached from a sensor holding member provided in a tire mount sensor fixed to the inner wall surface of the tire.
  • the sensor device includes a control unit that inputs a detection result of the sensor provided in the sensor holding member and performs signal processing, and a transmission unit that transmits information based on the detection result of the sensor signal-processed by the control unit, A terminal for inputting the detection result of the sensor to the control unit is exposed, and when attached to the sensor holding member, the terminal is electrically connected to the sensor terminal.
  • FIG. 1 shows a block configuration of a vehicle 1 to which the tire mount sensor according to the first embodiment is applied.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a mounting state of the tire mount sensor to the tire
  • FIG. 3 is an enlarged view of the tire mount sensor in FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the tire mount sensor
  • FIG. 5 is a top view of the tire mount sensor
  • FIG. 6 is a perspective view of a tire mount sensor
  • FIG. 7 is a perspective view of the sensor holding member
  • FIG. 8 is a diagram showing a block configuration of the tire mount sensor
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a block configuration of the receiver.
  • the tire air pressure detection device and the vehicle control device according to the present embodiment are based on detection data sent from a tire mount sensor provided on each wheel of the vehicle, and a decrease in tire air pressure or a road surface state (hereinafter simply referred to as a road surface state). ).
  • the vehicle 1 includes a tire mount sensor 2, a receiver 3, a meter display 4, an electronic control device (hereinafter referred to as ECU) 5 for vehicle control, and the like.
  • the tire mount sensor 2, the receiver 3, and the meter display 4 constitute a tire air pressure detection device.
  • the tire mount sensor 2, the receiver 3, and the ECU 5 constitute a vehicle control device.
  • the tire mount sensor 2 is attached to the tires 71a to 71d of the wheels 7a to 7d in the vehicle 1, respectively.
  • the receiver 3, the meter display 4 and the ECU 5 are attached to the vehicle body 6 side of the vehicle 1, and each part is connected through an in-vehicle LAN (Local Area Network) by CAN (Controller Area Network) communication, for example. Information can be transmitted.
  • LAN Local Area Network
  • CAN Controller Area Network
  • the tire mount sensor 2 detects the air pressure of the tires 71a to 71d attached to the wheels 7a to 7d, acquires various information related to the tires 71a to 71d, and stores various information including information related to the tire air pressure in the frame.
  • the tire mount sensors 2 of the wheels 7a to 7d are indicated by reference numerals 2a to 2d, respectively, but they have the same configuration.
  • the receiver 3 receives a frame transmitted from the tire mount sensor 2 and performs tire pressure detection, road surface condition detection, and the like by performing various processes and calculations based on detection signals stored therein. It is. Details of the tire mount sensor 2 will be described with reference to FIGS.
  • the tire mount sensor 2 includes a sensor holding member 21 and a sensor device 22.
  • the sensor holding member 21 is a member for holding the sensor device 22 on the inner wall surfaces of the tires 71a to 71d, for example, the back surface of the tread.
  • the sensor holding member 21 is provided with a G sensor 211 and a temperature sensor 212 corresponding to sensors.
  • the sensor holding member 21 is configured by including a G sensor 211 and a temperature sensor 212 at a desired position of the resin member 21a.
  • the sensor holding member 21 is formed by insert-molding the G sensor 211 and the temperature sensor 212, or by fitting the G sensor 211 and the temperature sensor 212 into a mounting hole (not shown) of the resin member 21a that is resin-molded. .
  • the resin member 21a has a plate-shaped bottom portion 21b and a holding piece 21c projected from the bottom portion 21b.
  • the bottom portion 21b has a front surface and a back surface, and is fixed by being attached to the inner wall surfaces of the tires 71a to 71d with the back surface as an attachment surface.
  • the bottom portion 21b is formed in a circular plate shape, but may have another shape such as a square plate shape or a shape different from the plate shape.
  • a G sensor 211 and a temperature sensor 212 are provided in the bottom portion 21b.
  • the G sensor 211 and the temperature sensor 212 have at least terminals 211a and 212a exposed from the surface of the bottom 21b, and can be electrically connected to terminals 22a and 22b provided in the sensor device 22 as described later. It has become.
  • the holding pieces 21c are projected from the front surface side of the bottom portion 21b to the side opposite to the back surface serving as the mounting surface, and a plurality of holding pieces 21 are provided at positions apart from each other across the terminals 22a and 22b. It has been.
  • Each holding piece 21c has a side wall 21ca having an arc shape on the top surface, and an engaging portion 21cb that is provided at the end opposite to the bottom 21b and projects inward on the other holding piece 21c side. It has been configured.
  • the resin member 21a is configured by such a structure, and the sensor device 22 is disposed in an inner space surrounded by the bottom portion 21b and the holding piece 21c. This space has a shape that matches the shape of the sensor device 22, and in the case of this embodiment, has a cylindrical shape.
  • the G sensor 211 outputs a detection signal corresponding to the acceleration.
  • the G sensor 211 is arranged to detect acceleration according to the ground contact state of the tires 71a to 71d and detect radial acceleration of the wheels 7a to 7d. It may be arranged to detect.
  • the acceleration changes greatly when the portion of the tires 71a to 71d where the G sensor 211 is attached contacts the traveling road surface and when the portion contacts the traveling road surface and then leaves the traveling road surface again. Further, the acceleration changes so as to vibrate according to the road surface condition during the grounding. These appear as detection signals of the G sensor 211.
  • the temperature sensor 212 outputs a detection signal corresponding to the temperature. By detecting the temperature at the mounting position of the tire mount sensor 2 among the tires 71a to 71d, the temperature of the tires 71a to 71d or the temperature of the traveling road surface. Measure.
  • the sensor device 22 is disposed in a space constituted by a bottom 21b and a holding piece 21c in the sensor holding member 21.
  • the sensor device 22 has a cylindrical outer shape, and the terminals 22a and 22b are exposed from the bottom as shown in FIG. Therefore, the bottom surface of the sensor device 22 is in contact with the bottom portion 21b and the top surface is in contact with the locking portion 21cb, and the sensor device 22 is sandwiched between the bottom portion 21b and the locking portion 21cb.
  • the side surface of the sensor device 22 is in contact with the inner wall surface of the holding piece 21c. For this reason, the sensor device 22 is in contact with the sensor holding member 21 on the side surface in addition to the top surface and the bottom surface, and is held on the sensor holding member 21 without being displaced.
  • the sensor device 22 includes a power source 221, a pressure sensor 222, a microcomputer 223, an RF circuit 224, and an antenna 225, and is covered with a resin portion.
  • the power source 221 is configured by a battery, for example, but may be one that receives power supply by a generator or a transponder system. In response to the power supply from the power source 221, the pressure sensor 222, the microcomputer 223, and the RF circuit 224 operate.
  • the pressure sensor 222 is constituted by a diaphragm type, for example, and outputs a detection signal corresponding to the tire pressure.
  • the arrangement location of the pressure sensor 222 is arbitrary, but in the case of the present embodiment, the pressure sensor 222 is exposed from between the engaging portions 21cb of both holding pieces 21c while being exposed from the resin portion at the central portion of the upper surface. Are arranged as follows. For this reason, the air pressure in the tires 71a to 71d is applied to the pressure sensor 222 with the space between the locking portions 21cb of the holding pieces 21c as a pressure inlet.
  • the microcomputer 223 is a well-known computer having a CPU, ROM, RAM, I / O, and the like, and executes predetermined processing according to a program stored in the ROM.
  • individual ID information including identification information unique to the transmitter for identifying which tire mount sensor 2 and identification information unique to the vehicle for identifying the host vehicle is stored. .
  • the microcomputer 223 receives detection signals from the G sensor 211, the temperature sensor 212, and the pressure sensor 222, processes the signals and processes them as necessary, and creates information on acceleration, temperature, and tire pressure.
  • the microcomputer 223 stores these pieces of information in the frame together with the ID information of each tire mount sensor 2.
  • the microcomputer 223 creates a frame, it sends it to the RF circuit 224.
  • the RF circuit 224 constitutes a transmission unit, and transmits a frame transmitted from the microcomputer 223 toward the receiver 3 from the antenna 225.
  • the RF circuit 224 since an RF band signal is used, the RF circuit 224 is used as a transmission unit, but a signal in a band other than the RF band may be used.
  • the pressure sensor 222, the microcomputer 223, the RF circuit 224, and the antenna 225 are configured by, for example, a one-chip semiconductor integrated circuit, and are covered with the resin portion together with the power source 221. And the external shape of the sensor apparatus 22 in the state in which these each part was covered and integrated with the resin part is a cylindrical shape.
  • the resin portion is formed by resin molding, and is formed by insert molding so that the pressure receiving portion of the pressure sensor 222 among the above portions is exposed.
  • the tire mount sensor 2 configured as described above is configured by, for example, expanding the space between the holding pieces 21c of the sensor holding member 21 by elastic deformation and arranging the sensor device 22 in a space surrounded by the sensor holding member 21. Is done.
  • the adhesive 23 is applied to the back side of the bottom 21b of the sensor holding member 21, and the tire mount sensor 2 is attached to the inner wall surfaces of the tires 71a to 71d, for example, the back side of the tread via the adhesive 23. wear.
  • the tire mount sensor 2 is attached to the inside of each tire 71a to 71d.
  • the tire mount sensor 2 configured as described above only holds the sensor device 22 with respect to the sensor holding member 21, the sensor device 22 can be detached from the sensor holding member 21. That is, the sensor device 22 can be detached from the sensor holding member 21 by expanding the holding piece 21c.
  • the sensor device 22 is structured to be detachable from the sensor holding member 21. For this reason, when exchanging tires, the sensor device 22 can be removed from the sensor holding member 21 and reused, and only the sensor holding member 21 of the tire mount sensor 2 can be discarded.
  • the receiver 3 includes an antenna 31, an RF circuit 32, a microcomputer 33, and the like.
  • the antenna 31 is for receiving a frame sent from each tire mount sensor 2.
  • the antenna 31 is fixed to the vehicle body 6.
  • the RF circuit 32 functions as a receiving circuit that receives a frame from each tire mount sensor 2 received by the antenna 31 and sends the frame to the microcomputer 33.
  • the microcomputer 33 is a well-known computer having a CPU, a ROM, a RAM, an I / O, and the like, and executes a tire air pressure detection process or a road surface condition detection process according to a program stored in the ROM or the like.
  • the microcomputer 33 stores the ID information of each tire mount sensor 2 in association with the position of each wheel 7a to 7d to which each tire mount sensor 2 is attached.
  • the microcomputer 33 detects the tire air pressure of each wheel 7a to 7d based on the ID information stored in the frame sent from each tire mount sensor 2 and the information related to the tire air pressure. Further, the microcomputer 33 detects the road surface state from information on acceleration and temperature stored in the frame sent from each tire mount sensor 2.
  • the microcomputer 33 compares the tire air pressure stored in the frame with a predetermined pressure threshold value, and determines whether or not the tire air pressure is an appropriate pressure. When the tire air pressure is lower than the pressure threshold, a signal indicating that is output to the meter display 4. Alternatively, the microcomputer 33 outputs a signal indicating the absolute value of the tire pressure stored in the frame to the meter display 4. In this case, the microcomputer 33 may correct the tire air pressure indicated by the information stored in the frame based on the temperature and use it as the actual tire air pressure.
  • the microcomputer 33 detects the road surface state based on the acceleration and temperature stored in the frame.
  • the waveform of acceleration takes a maximum value at the start of contact when a portion of the tread corresponding to the position where the tire mount sensor 2 is disposed starts to contact with rotation of the tires 71a to 71d.
  • the acceleration waveform takes a minimum value at the end of the grounding in which the portion corresponding to the location of the tire mount sensor 2 in the tread is grounded from the grounded state.
  • a period during which the acceleration waveform reaches a minimum value from a maximum value is defined as a grounding section, and the acceleration waveform in the grounding section is a waveform corresponding to the road surface condition.
  • ⁇ a relatively large friction coefficient
  • ⁇ a relatively small road surface
  • ⁇ a relatively small road surface
  • ⁇ a relatively small road surface
  • the waveform of acceleration differs depending on the case. That is, due to the influence of the road surface ⁇ , when the vehicle is traveling on a low ⁇ road surface, fine high-frequency vibration due to slip of the tires 71a to 71d is superimposed on the output voltage.
  • the level of the high frequency component was different depending on the road surface condition. Become a level. Specifically, the level of the high frequency component is higher when traveling on a low ⁇ road than when traveling on a high ⁇ road. For this reason, the level of the high-frequency component of the acceleration waveform serves as an index indicating the road surface condition, and the road surface ⁇ can be detected based on this.
  • the acceleration waveform also changes depending on whether the road surface is a dry road or a wet road. These can also be detected by performing frequency analysis of the acceleration waveform.
  • the acceleration waveform it is possible to detect the road surface ⁇ and the road surface state such as whether it is a dry road or a wet road.
  • the temperature of the tires 71a to 71d can be detected from the temperature information stored in the frame, and the road surface temperature can be detected based on this temperature.
  • the way in which heat is transmitted from the tires 71a to 71d and the road surface to the sensor holding member 21 is measured in advance, and the temperature is stored from the measurement data and the temperature information stored in the frame.
  • a map or approximate function formula is created from the measurement data and stored in the microcomputer 33.
  • the temperatures of the tires 71a to 71d and the road surface can be acquired from the temperature information included in the frame and the map or approximate function expression.
  • the meter display 4 functions as an alarm unit, and as shown in FIG. 1, is arranged in a place where a driver can visually recognize, and is configured by a meter display or the like installed in an instrument panel in the vehicle 1, for example. Is done. For example, when a signal indicating that the tire air pressure has decreased is sent from the microcomputer 33 in the receiver 3, the meter display 4 notifies the driver of the decrease in tire air pressure by displaying that effect.
  • ECU5 acquires the information regarding a road surface state from the receiver 3, ie, the information regarding the road surface ⁇ and the temperature of the road surface, and executes vehicle control.
  • brake ECU etc. are mentioned as ECU5.
  • the ECU 5 is a brake ECU
  • the anti-lock brake control and the skid prevention control are performed using the acquired road surface ⁇ .
  • control such as suppression of wheel slip can be performed by making the braking force generated with respect to the amount of brake operation by the driver weaker than that on an asphalt road or the like. it can.
  • the ECU 5 when the ECU 5 is capable of communicating with the outside of the vehicle using a communication device (not shown) such as a navigation ECU, information on road surface conditions can be transmitted to the communication center by road-to-vehicle communication.
  • the communication center can map the road surface state information and notify the following vehicle, for example.
  • road surface information can also be transmitted directly to the following vehicle by inter-vehicle communication. If it does in this way, it will become possible for a succeeding vehicle to grasp a road surface state beforehand, and to use it for vehicle control, and it becomes possible to raise the safety of vehicles running.
  • the tire air pressure detection device and the vehicle control device including the tire mount sensor 2 according to the present embodiment are configured.
  • the tire mount sensor 2 concerning this embodiment is only holding the sensor apparatus 22 with respect to the sensor holding member 21, it can remove the sensor apparatus 22 from the sensor holding member 21.
  • FIG. It becomes possible.
  • the sensor device 22 since the sensor device 22 has a structure that can be attached to and detached from the sensor holding member 21, the sensor device 22 can be removed and reused when replacing the tire. Only the sensor holding member 21 is discarded. Even if the sensor holding member 21 is discarded, various functional parts of the tire mount sensor 2 are collected on the sensor device 22 side, and the sensor device 22 is most desired to be reused. For this reason, even if only the sensor device 22 can be reused, it is effective.
  • the G sensor 211 and the temperature sensor 212 are arranged not on the sensor device 22 side of the tire mount sensor 2 but on the sensor holding member 21 side closer to the tires 71a to 71d. Therefore, vibration and temperature from the tires 71a to 71d are transmitted to the G sensor 211 and the temperature sensor 212. Therefore, it is possible to suppress a decrease in sensitivity of the G sensor 211 and the temperature sensor 212.
  • the tire mount sensor 2 can be replaced, and the sensor sensitivity can be prevented from decreasing.
  • the sensor holding member 21 includes both the G sensor 211 and the temperature sensor 212, but it is sufficient that at least one of them is provided.
  • the G sensor 211 and the temperature sensor 212 are configured separately, specifically, two chips, they may be configured integrally.
  • the vibration detection element is a vibration power generation element capable of generating power, it can be used as the power source 221.
  • any sensor that detects a physical quantity such as vibration or temperature applied to the tires 71a to 71d, or a sensor that detects a physical quantity related to the road surface condition via the tires 71a to 71d, is any sensor. May be provided.
  • the pressure sensor 222 is provided in the tire mount sensor 2, it is not always necessary to provide the pressure sensor 222.
  • the structure of the sensor device 22 and the sensor holding member 21 is arbitrary as long as the sensor device 22 is detachable and does not fall off even when the tires 71a to 71d rotate.
  • the sensor device 22 may not be a cylindrical shape but may be a rectangular shape or other polygonal column shape.

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Abstract

タイヤマウントセンサは、タイヤ（７１ａ～７１ｄ）の内壁面に固定される。上記のタイヤマウントセンサは、タイヤに加わる物理量を検出するセンサが内蔵され、かつ、タイヤに対して取り付けられる取付面を構成する底部を有すると共に、センサの端子（２１１ａ、２１２ａ）が露出させられたセンサ保持部材と、センサ保持部材に対して着脱可能に構成され、センサの検出結果を入力すると共に信号処理する制御部（２２３）および制御部で信号処理されたセンサの検出結果に基づく情報を送信する送信部（２２４）を含み、制御部に対してセンサの検出結果を入力する端子（２２ａ、２２ｂ）が露出させられ、センサ保持部材に取り付けた状態において端子がセンサの端子に電気的に接続されるセンサ装置（２２）と、を有している。

Description

タイヤマウントセンサおよびそれに用いられるセンサ装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１５年１０月８日に出願された日本特許出願番号２０１５―２００４２３号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、タイヤの内側に配置されるタイヤマウントセンサおよびそれに用いられるセンサ装置に関するものである。
　従来より車輪のホイールに装着されているタイヤ空気圧センサに代えて、タイヤの内側、例えばタイヤのトレッドの裏面にタイヤ空気圧センサ等を取り付けるようにしたタイヤマウントセンサが提案されている（特許文献１参照）。
特許第５０２０６１８号公報
　しかしながら、タイヤマウントセンサは、タイヤの内側に接着などによって固定されることから、タイヤ破棄時に同時に破棄されてしまう。このため、タイヤマウントセンサの再利用を行うことができない。
　このため、タイヤにセンサ保持部材を固定し、このセンサ保持部材に対してタイヤマウントセンサが取替え可能とされるようにすることについて検討を行った。ところが、タイヤマウントセンサを取替え可能に構成する場合、センサ保持部材を介してタイヤマウントセンサが取り付けられることになる。このため、タイヤ内壁面からタイヤマウントセンサまでの距離が長くなる。このため、タイヤマウントセンサに備えられるセンサ、例えば加速度センサ（以下、Ｇセンサという）や温度センサの感度が低下するということが確認された。
　本開示は、取替え可能、かつ、センサ感度の低下を抑制することが可能なタイヤマウントセンサおよびそれに用いられるセンサ装置を提供することを目的とする。
　本開示の第一の態様にかかるタイヤマウントセンサは、タイヤの内壁面に固定されるタイヤマウントセンサであって、タイヤに加わる物理量を検出するセンサが内蔵され、かつ、タイヤに対して取り付けられる取付面を構成する底部を有すると共に、センサの端子が露出させられたセンサ保持部材と、センサ保持部材に対して着脱可能に構成され、センサの検出結果を入力すると共に信号処理する制御部および制御部で信号処理されたセンサの検出結果に基づく情報を送信する送信部を含み、制御部に対してセンサの検出結果を入力する端子が露出させられ、センサ保持部材に取り付けた状態において該端子がセンサの端子に電気的に接続されるセンサ装置と、を有している。
　このような構成とされているため、センサ装置をセンサ保持部材から取り外すことが可能となる。このように、センサ装置をセンサ保持部材に対して着脱可能な構造としているため、タイヤ交換などの際には、センサ装置を取り外して再利用することができ、タイヤマウントセンサのうちのセンサ保持部材のみが廃棄されるだけで済む。センサ保持部材が廃棄されたとしても、タイヤマウントセンサの様々な機能部が集約されているのはセンサ装置側で、最も再利用したいのはセンサ装置である。このため、再利用できるのがセンサ装置のみであったとしても有効である。また、センサについては、タイヤマウントセンサのうちのセンサ装置側ではなく、よりタイヤの近くに位置しているセンサ保持部材側に配置している。したがって、センサの感度の低下を抑制することが可能となる。
　本開示の第二の態様にかかるセンサ装置は、タイヤの内壁面に固定されるタイヤマウントセンサに備えられるセンサ保持部材に対して着脱可能とされる。上記のセンサ装置は、センサ保持部材に備えられたセンサの検出結果を入力すると共に信号処理する制御部および制御部で信号処理された前記センサの検出結果に基づく情報を送信する送信部を含み、制御部に対してセンサの検出結果を入力する端子が露出させられ、センサ保持部材に取り付けられると端子がセンサの端子に電気的に接続される。
　このような構成によっても、取替え可能、かつ、センサ感度の低下を抑制することが可能である。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。図面において、
図１は、第１実施形態にかかるタイヤマウントセンサが適用された車両１のブロック構成を示したであり、 図２は、タイヤへのタイヤマウントセンサの取り付け状態を示した断面図であり、 図３は、図２中におけるタイヤマウントセンサの拡大図であり、 図４は、タイヤマウントセンサの拡大図であり、 図５は、タイヤマウントセンサの上面図であり、 図６は、タイヤマウントセンサの斜視図であり、 図７は、センサ保持部材の斜視図であり、 図８は、タイヤマウントセンサのブロック構成を示した図であり、及び、 図９は、受信機のブロック構成を示した図である。
　以下、本開示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、同一符号を付して説明を行う。
　（第１実施形態）
　図１～図９を参照して、本実施形態にかかるタイヤマウントセンサを備えたタイヤ空気圧検出装置や車両制御装置について説明する。本実施形態にかかるタイヤ空気圧検出装置および車両制御装置は、車両の各車輪に備えられるタイヤマウントセンサから送られる検出データに基づいて、タイヤ空気圧の低下や走行路面の状態（以下、単に路面状態という）の検出などを行うものとして用いられる。
　図１に示すように、車両１には、タイヤマウントセンサ２、受信機３、メータ表示器４および車両制御用の電子制御装置（以下、ＥＣＵという）５などが備えられている。これらのうち、タイヤマウントセンサ２、受信機３およびメータ表示器４によってタイヤ空気圧検出装置が構成されている。また、タイヤマウントセンサ２、受信機３およびＥＣＵ５によって車両用制御装置が構成されている。
　図１および図２に示すように、タイヤマウントセンサ２は、車両１における各車輪７ａ～７ｄそれぞれのタイヤ７１ａ～７１ｄに取り付けられている。また、受信機３、メータ表示器４およびＥＣＵ５は、車両１における車体６側に取り付けられており、各部が例えばＣＡＮ（Controller Area Network）通信などによる車内ＬＡＮ（Local Area Network）を通じて接続され、互いに情報伝達が行えるようになっている。
　タイヤマウントセンサ２は、車輪７ａ～７ｄに取り付けられたタイヤ７１ａ～７１ｄの空気圧を検出したり、タイヤ７１ａ～７１ｄに関する各種情報を取得し、タイヤ空気圧に関する情報を含む各種情報をフレーム内に格納して送信するものである。図１中では、各車輪７ａ～７ｄそれぞれのタイヤマウントセンサ２を符号２ａ～２ｄで示してあるが、これらは同じ構成とされている。受信機３は、タイヤマウントセンサ２から送信された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検出や路面状態検出などを行うものである。図３～図７を参照してタイヤマウントセンサ２の詳細について説明する。
　図３～図７に示すように、タイヤマウントセンサ２は、センサ保持部材２１とセンサ装置２２とを有した構成とされている。
　センサ保持部材２１は、図２および図３に示すように、センサ装置２２をタイヤ７１ａ～７１ｄの内壁面、例えばトレッドの裏面に保持するための部材である。このセンサ保持部材２１に、センサに相当するＧセンサ２１１および温度センサ２１２が備えられている。
　本実施形態では、図３、図４および図７に示すように、センサ保持部材２１は、樹脂部材２１ａの所望位置にＧセンサ２１１および温度センサ２１２が備えられることで構成されている。例えば、センサ保持部材２１は、Ｇセンサ２１１および温度センサ２１２をインサート成形すること、もしくは、樹脂成形した樹脂部材２１ａの図示しない取付穴内にＧセンサ２１１および温度センサ２１２を嵌め込むことで構成される。
　樹脂部材２１ａは、板状の底部２１ｂと、底部２１ｂから突出させられた保持片２１ｃとを有している。
　底部２１ｂは、表面および裏面を有しており、裏面を取付面としてタイヤ７１ａ～７１ｄの内壁面に貼り付けられることで固定される。本実施形態の場合、底部２１ｂは、円形板状で構成されているが、四角板状などの他の形であっても良いし、板状とは異なる形状であっても良い。この底部２１ｂ内にＧセンサ２１１および温度センサ２１２が備えられている。Ｇセンサ２１１および温度センサ２１２は、少なくとも端子２１１ａ、２１２ａが底部２１ｂの表面から露出させられており、後述するように、センサ装置２２に備えられる端子２２ａ、２２ｂと電気的な接続が行えるようになっている。
　保持片２１ｃは、底部２１ｂの表面側から取付面となる裏面と反対側に突出させられており、端子２２ａ、２２ｂを挟んで互いに離れた位置に複数本、本実施形態の場合は２本設けられている。各保持片２１ｃは、上面形状が円弧状とされた側壁２１ｃａと、底部２１ｂとは反対側の端部に設けられ、他方の保持片２１ｃ側となる内側に張り出した係止部２１ｃｂとを有した構成とされている。このような構造によって樹脂部材２１ａが構成されており、底部２１ｂおよび保持片２１ｃによって囲まれる内側の空間にセンサ装置２２が配置される。この空間はセンサ装置２２の形状に合わせた形状とされ、本実施形態の場合は円柱状とされている。
　Ｇセンサ２１１は、加速度に応じた検出信号を出力する。本実施形態の場合、Ｇセンサ２１１は、タイヤ７１ａ～７１ｄの接地状態に応じた加速度を検出し、各車輪７ａ～７ｄの径方向の加速度を検出するように配置されるが、接線方向の加速度を検出するように配置されていても良い。タイヤ７１ａ～７１ｄのうちＧセンサ２１１が取り付けられている部分が走行路面に接地したときと接地してから再び走行路面から離れたときに加速度が大きく変化する。また、接地中には路面状態に応じて振動するように加速度が変化する。これらがＧセンサ２１１の検出信号として表れるようになっている。
　温度センサ２１２は、温度に応じた検出信号を出力するもので、タイヤ７１ａ～７１ｄのうちのタイヤマウントセンサ２の取り付け位置の温度を検出することで、タイヤ７１ａ～７１ｄの温度もしくは走行路面の温度を測定する。
　センサ装置２２は、図３～図６に示すように、センサ保持部材２１における底部２１ｂと保持片２１ｃによって構成される空間に配置されている。本実施形態の場合、図６に示すように、センサ装置２２は、外形形状が円柱形状で構成されており、図３に示すように、その底面から端子２２ａ、２２ｂが露出している。このため、センサ装置２２の底面が底部２１ｂに接すると共に上面が係止部２１ｃｂに接し、底部２１ｂと係止部２１ｃｂとの間にセンサ装置２２が挟持されている。また、センサ装置２２の側面が保持片２１ｃの内壁面に当接している。このため、センサ装置２２は、上面と底面に加えて側面においてもセンサ保持部材２１に当接した状態になっており、位置ずれすることなくセンサ保持部材２１に保持されている。
　センサ装置２２は、図８に示すように、電源２２１、圧力センサ２２２、マイクロコンピュータ２２３、ＲＦ回路２２４およびアンテナ２２５を有し、樹脂部によって覆われている。
　電源２２１は、例えば電池によって構成されるが、発電機やトランスポンダ方式によって電力供給を受けるものであっても良い。この電源２２１からの電力供給を受けて、圧力センサ２２２、マイクロコンピュータ２２３、ＲＦ回路２２４が動作する。
　圧力センサ２２２は、例えばダイアフラム式のもので構成とされ、タイヤ空気圧に応じた検出信号を出力する。なお、圧力センサ２２２の配置場所については任意であるが、本実施形態の場合は上面の中央部において、樹脂部から露出させられつつ、両保持片２１ｃの係止部２１ｃｂの間から露出させられるように配置されている。このため、両保持片２１ｃの係止部２１ｃｂの間を圧力導入口としてタイヤ７１ａ～７１ｄ内の空気圧が圧力センサ２２２に印加されるようになっている。
　マイクロコンピュータ２２３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のもので、ＲＯＭなど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。ＲＯＭなどには、いずれのタイヤマウントセンサ２であるかを特定するための送信機固有の識別情報と自車両を特定するための車両固有の識別情報とを含む個別のＩＤ情報が格納されている。
　マイクロコンピュータ２２３は、Ｇセンサ２１１や温度センサ２１２および圧力センサ２２２の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、加速度や温度およびタイヤ空気圧に関する情報を作成する。そして、マイクロコンピュータ２２３は、これら各情報を各タイヤマウントセンサ２のＩＤ情報と共にフレーム内に格納する。また、マイクロコンピュータ２２３は、フレームを作成すると、それをＲＦ回路２２４に送っている。
　ＲＦ回路２２４は、送信部を構成するものであり、マイクロコンピュータ２２３から送られてきたフレームをアンテナ２２５より受信機３に向けて送信している。本実施形態の場合、ＲＦ帯域の信号を用いていることから、送信部としてＲＦ回路２２４を用いているが、ＲＦ帯域以外の帯域の信号を用いても良い。
　圧力センサ２２２、マイクロコンピュータ２２３、ＲＦ回路２２４およびアンテナ２２５は、例えば１チップの半導体集積回路によって構成されており、電源２２１と共に樹脂部に覆われている。そして、これら各部が樹脂部によって覆われて一体化された状態でのセンサ装置２２の外形形状が円柱形状となっている。例えば、樹脂部は、樹脂成形によって形成されており、上記各部のうち圧力センサ２２２の受圧部を露出させるようにしてインサート成形することで形成される。
　このように構成されるタイヤマウントセンサ２は、例えば、弾性変形によってセンサ保持部材２１における両保持片２１ｃの間を押し広げてセンサ装置２２をセンサ保持部材２１によって囲まれる空間に配置することで構成される。そして、この状態で、センサ保持部材２１の底部２１ｂの裏面側に接着剤２３を塗布し、接着剤２３を介してタイヤマウントセンサ２を各タイヤ７１ａ～７１ｄの内壁面、例えばトレッドの裏面に貼り付ける。このようにして、タイヤマウントセンサ２が各タイヤ７１ａ～７１ｄの内側に取り付けられる。
　また、このように構成されるタイヤマウントセンサ２は、センサ保持部材２１に対してセンサ装置２２を保持しているだけであるため、センサ装置２２をセンサ保持部材２１から取り外すことが可能となる。すなわち、保持片２１ｃを押し広げてセンサ装置２２をセンサ保持部材２１から取り外すことができる。
　このように、センサ装置２２をセンサ保持部材２１に対して着脱可能な構造としている。このため、タイヤ交換などの際には、センサ装置２２をセンサ保持部材２１から取り外して再利用することができ、タイヤマウントセンサ２のうちのセンサ保持部材２１のみが廃棄されるようにできる。
　一方、図９に示すように、受信機３は、アンテナ３１、ＲＦ回路３２、マイクロコンピュータ３３などを備えた構成とされている。
　アンテナ３１は、各タイヤマウントセンサ２から送られてくるフレームを受信するためのものである。アンテナ３１は、車体６に固定されている。
　ＲＦ回路３２は、アンテナ３１によって受信された各タイヤマウントセンサ２からのフレームを入力し、そのフレームをマイクロコンピュータ３３に送る受信回路としての機能を果たす。
　マイクロコンピュータ３３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のもので、ＲＯＭなどに記憶されたプログラムに従ってタイヤ空気圧検出処理を実行したり、路面状態検出処理を実行する。例えば、マイクロコンピュータ３３は、各タイヤマウントセンサ２のＩＤ情報と各タイヤマウントセンサ２が取り付けられている各車輪７ａ～７ｄの位置とを関連づけて記憶している。そして、マイクロコンピュータ３３は、各タイヤマウントセンサ２から送られるフレーム内に格納されたＩＤ情報およびタイヤ空気圧に関する情報に基づいて、各車輪７ａ～７ｄのタイヤ空気圧検出を行う。また、マイクロコンピュータ３３は、各タイヤマウントセンサ２から送られるフレーム内に格納された加速度や温度に関する情報より、路面状態検出を行う。
　例えば、マイクロコンピュータ３３は、フレーム内に格納されたタイヤ空気圧を所定の圧力閾値と比較し、タイヤ空気圧が適正圧力であるか否かを判定する。そして、タイヤ空気圧が圧力閾値よりも低下していると、メータ表示器４にその旨を示す信号を出力する。または、マイクロコンピュータ３３は、フレーム内に格納されたタイヤ空気圧の絶対値を示す信号をメータ表示器４に出力する。なお、この場合、マイクロコンピュータ３３にて、フレームに格納された情報が示すタイヤ空気圧を温度に基づいて補正し、それを実際のタイヤ空気圧として用いるようにしても良い。
　また、マイクロコンピュータ３３は、フレーム内に格納された加速度や温度に基づいて、路面状態を検出する。例えば、加速度の波形は、タイヤ７１ａ～７１ｄの回転に伴ってトレッドのうちタイヤマウントセンサ２の配置箇所と対応する部分が接地し始めた接地開始時に極大値をとる。さらに、トレッドのうちタイヤマウントセンサ２の配置箇所と対応する部分が接地していた状態から接地しなくなる接地終了時に、加速度の波形は極小値をとる。そして、加速度の波形が極大値から極小値に至る間を接地区間として、この接地区間における加速度の波形は路面状態に応じた波形となる。
　例えば、アスファルト路のように路面の摩擦係数（以下、μという）が比較的大きな高μ路面を走行している場合と、凍結路のように路面μが比較的小さな低μ路面を走行している場合とで、加速度の波形が異なったものとなる。すなわち、路面μの影響で、車両が低μ路面を走行しているときにはタイヤ７１ａ～７１ｄのスリップによる細かな高周波振動が出力電圧に重畳される。このため、高μ路面を走行している場合と低μ路面を走行してる場合それぞれについて、接地区間中における加速度の波形について周波数解析を行うと、高周波成分のレベルが路面状態に応じて異なったレベルになる。具体的には、低μ路を走行する場合の方が高μ路を走行する場合よりも高周波成分のレベルが高いレベルになる。このため、加速度の波形の高周波成分のレベルが路面状況を表す指標となり、これに基づいて路面μを検出することができる。
　なお、ここでは路面μについて説明したが、路面が乾燥路であるかウェット路であるなどに応じても、加速度の波形が変化する。これらについても、加速度の波形の周波数解析などを行うことによって検出できる。
　このように、加速度の波形に基づいて、路面μや乾燥路であるかウェット路であるかなどの路面状態を検出することができる。
　また、フレームに格納された温度の情報からタイヤ７１ａ～７１ｄの温度を検出でき、この温度に基づいて路面の温度を検出することができる。タイヤ７１ａ～７１ｄや路面の温度については、タイヤ７１ａ～７１ｄや路面からセンサ保持部材２１への熱の伝わり方などを予め測定しておき、その測定データとフレームに格納された温度の情報とから取得することができる。例えば、測定データからマップもしくは近似関数式などを作成し、それらをマイクロコンピュータ３３に記憶しておく。そして、フレームに含まれる温度の情報とマップもしくは近似関数式とから、タイヤ７１ａ～７１ｄや路面の温度を取得することができる。
　メータ表示器４は、警報部として機能するものであり、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メータディスプレイ等によって構成される。このメータ表示器４は、例えば受信機３におけるマイクロコンピュータ３３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。
　ＥＣＵ５は、受信機３から路面状態に関する情報、すなわち路面μや路面の温度に関する情報を取得し、車両制御を実行する。例えば、ＥＣＵ５としてはブレーキＥＣＵなどが挙げられる。ＥＣＵ５がブレーキＥＣＵである場合、取得した路面μを利用してアンチロックブレーキ制御や横滑り防止制御などを行っている。例えば、凍結路などの場合には、ドライバによるブレーキ操作量に対して発生させられる制動力がアスファルト路などと比較して弱くなるようにすることで、車輪スリップの抑制などの制御を行うことができる。
　また、ＥＣＵ５が例えばナビゲーションＥＣＵなどのように図示しない通信装置を用いて車外との通信が可能なものである場合、路車間通信によって通信センターに路面状態の情報を伝えることもできる。この場合、通信センターでは、路面状態の情報をマップ化し、例えば後続の車両に通知することができる。同様に、車車間通信によって、直接後続車両に路面状態の情報を伝えることもできる。このようにすれば、後続車両は、事前に路面状態を把握して車両制御に生かすことが可能となり、車両走行の安全性を高めることが可能となる。
　以上のようにして、本実施形態にかかるタイヤマウントセンサ２を備えたタイヤ空気圧検出装置や車両制御装置が構成されている。
　そして、上記したように、本実施形態にかかるタイヤマウントセンサ２は、センサ保持部材２１に対してセンサ装置２２を保持しているだけであるため、センサ装置２２をセンサ保持部材２１から取り外すことが可能となる。このように、センサ装置２２をセンサ保持部材２１に対して着脱可能な構造としているため、タイヤ交換などの際には、センサ装置２２を取り外して再利用することができ、タイヤマウントセンサ２のうちのセンサ保持部材２１のみが廃棄されるだけで済む。センサ保持部材２１が廃棄されたとしても、タイヤマウントセンサ２のうち様々な機能部が集約されているのはセンサ装置２２側で、最も再利用したいのはセンサ装置２２である。このため、再利用できるのがセンサ装置２２のみであったとしても有効である。
　また、Ｇセンサ２１１や温度センサ２１２については、タイヤマウントセンサ２のうちのセンサ装置２２側ではなく、よりタイヤ７１ａ～７１ｄの近くに位置しているセンサ保持部材２１側に配置している。このため、よりタイヤ７１ａ～７１ｄからの振動や温度がＧセンサ２１１や温度センサ２１２に伝わる。したがって、Ｇセンサ２１１や温度センサ２１２の感度の低下を抑制することが可能となる。
　このように、タイヤマウントセンサ２を取替え可能、かつ、センサ感度の低下を抑制するこが可能な構成とすることができる。
　（他の実施形態）
　本開示は上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更が可能である。
　例えば、上記実施形態では、センサ保持部材２１にＧセンサ２１１および温度センサ２１２の両方を備えているが、少なくとも一方のみが備えられていれば良い。また、Ｇセンサ２１１および温度センサ２１２を別体、具体的には２チップで構成しているが、これらを一体で構成しても良い。また、Ｇセンサ２１１に代えて、振動検出素子などで、タイヤ７１ａ～７１ｄの振動を検出するようにしても、加速度を検出する場合と同様のことができる。その場合、振動検出素子を発電も可能な振動発電素子とすれば、電源２２１として用いることも可能である。すなわち、タイヤ７１ａ～７１ｄに加わる振動や温度などの物理量を検出するもの、もしくは、タイヤ７１ａ～７１ｄを介して路面状態にかかわる物理量を検出するセンサであれば、どのようなセンサがセンサ保持部材２１に備えられていても良い。
　また、タイヤマウントセンサ２に圧力センサ２２２を備えるようにしたが、必ずしも圧力センサ２２２を備える必要は無い。
　さらに、センサ装置２２が着脱可能であり、かつ、タイヤ７１ａ～７１ｄの回転によっても脱落しない構造であれば、センサ装置２２やセンサ保持部材２１の構造は任意である。例えば、センサ装置２２を円柱形状とせず、長方体形状としたり、他の多角柱形状としても良い。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (6)

  1. 　タイヤ（７１ａ～７１ｄ）の内壁面に固定されるタイヤマウントセンサであって、
    　前記タイヤに加わる物理量を検出するセンサ（２１１、２１２）が内蔵され、かつ、前記タイヤに対して取り付けられる取付面を構成する底部（２１ｂ）を有すると共に、前記センサの端子（２１１ａ、２１２ａ）が露出させられたセンサ保持部材（２１）と、
    　前記センサ保持部材に対して着脱可能に構成され、前記センサの検出結果を入力すると共に信号処理する制御部（２２３）および前記制御部で信号処理された前記センサの検出結果に基づく情報を送信する送信部（２２４）を含み、前記制御部に対して前記センサの検出結果を入力する端子（２２ａ、２２ｂ）が露出させられ、前記センサ保持部材に取り付けた状態において該端子が前記センサの端子に電気的に接続されるセンサ装置（２２）と、を有しているタイヤマウントセンサ。
  2. 　前記センサ保持部材は、前記取付面を構成する底部（２１ｂ）と、前記底部から前記取付面と反対側に突出させられた複数の保持片（２１ｃ）とを有し、
    　前記底部の表面から前記センサの端子が露出させられていると共に、前記複数の保持片が前記センサの端子を挟んでおり、
    　前記複数の保持片の間に前記センサ装置が保持されている請求項１に記載のタイヤマウントセンサ。
  3. 　前記複数の保持片は、前記底部から前記取付面と反対側に突出した側壁（２１ｃａ）と、該側壁のうち前記底部と反対側の端部において前記センサ装置が配置される側に張り出した係止部（２１ｃｂ）とを有し、
    　前記センサ装置は、前記側壁の内壁面に接しつつ、前記係止部と前記底部との間に挟持されている請求項２に記載のタイヤマウントセンサ。
  4. 　前記センサは、前記タイヤを加わる物理量として、路面状態にかかわる物理量を検出するものである請求項１ないし３のいずれか１つに記載のタイヤマウントセンサ。
  5. 　前記センサは、加速度センサと温度センサの少なくとも１つである請求項１ないし４のいずれか１つに記載のタイヤマウントセンサ。
  6. 　タイヤ（７１ａ～７１ｄ）の内壁面に固定されるタイヤマウントセンサに備えられるセンサ保持部材（２１）に対して着脱可能とされるセンサ装置であって、
    　前記センサ保持部材に備えられたセンサ（２１１、２１２）の検出結果を入力すると共に信号処理する制御部（２２３）および前記制御部で信号処理された前記センサの検出結果に基づく情報を送信する送信部（２２４）を含み、前記制御部に対して前記センサの検出結果を入力する端子（２２ａ、２２ｂ）が露出させられ、前記センサ保持部材に取り付けられると該端子が前記センサの端子に電気的に接続されるセンサ装置。
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