JP4637582B2

JP4637582B2 - 車輪状態監視システム

Info

Publication number: JP4637582B2
Application number: JP2004532778A
Authority: JP
Inventors: 俊弘宮崎
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2023-08-29
Also published as: EP1536392A4; WO2004021302A1; DE60325231D1; US20060049923A1; JPWO2004021302A1; AU2003257605A1; EP1536392B1; EP1536392A1; US7317381B2; ES2316852T3

Description

本発明は、回転する車輪に各別に装着され、車輪の状態を送信する送信機と、車体側に装着され、送信機から送信される車輪の状態を受信する受信機と、を備えた車輪状態監視システムに関するものである。

従来から、例えば、タイヤ内の圧力を監視する圧力センサと圧力センサにより検出された圧力データを送信する送信回路とからなる送信機と、送信機から送信されるタイヤ内の圧力データを受信する受信回路からなる受信機と、を備えた車輪状態監視システムは種々のものが知られている。この車輪状態監視システムでは、例えば、自動車用空気入りタイヤの圧力を監視して、異常があるときにドライバーへの警告やブレーキ等のシステムの制御を行っている。

上述した車輪状態監視システムでは、通常、４輪の各別に設けた圧力センサで定期的に検出した圧力データを、各別の送信機から車体側に設けた１つの受信機に送信している。ここで、送信機から送信される電波が受信機のアンテナに届く強さは、タイヤの回転によって起こる送信機の位置の変化に応じて変化する。ある回転角に送信機が存在するとき、受信機での電波の受信強度が小さくなり、送受信が成立しなくなる回転角が存在する場合がある。

図６は上述した従来の車輪状態監視システムにおける送受信の状態の一例を説明するための図である。図６に示す例では、タイヤの回転角度（タイヤ１周で３６０°）に対し受信強度の相対値をプロットしており、受信限界よりも外側の領域で安定したデータの送受信を行うことができる。図６では、右下の部分に、受信限界に満たない受信強度の部分であるデッドポイントが存在することがわかる。図６は一例の概念を示したものであり、タイヤサイズ、データサイズ、データ伝送スピード等により、デッドポイントの位置やデッドポイントの有無も変化する。上述した例では、このデッドポイントの所で、データの復調が不可能となる問題がある。このような状況では、送受信の成立する確率が低下し、システムが安定的な機能を発揮できなかった。

上述したデッドポイントに起因するデータの送受信障害をなくし、送受信の確率を高めるためには、一般に送信の回数を多くすればよい。しかし、本発明の対象とする車輪状態監視システムでは、送信回数をむやみに多く増やすと、以下のような不都合が生じる問題があった。
（１）送信回数を増やすことにより、電池の消耗を早めることになり、送信機の寿命を短くする。
（２）送信回数を増やすことにより、他のタイヤからの電波の送信と時間的に重なってしまい、受信不可能になる場合がある。

本発明は、デッドポイントが存在するような状況でも、送受信の確率を高めてシステムの安定的な機能を発揮することができる車輪状態監視システムを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、本発明はなされたものであり、その要旨構成ならびに作用を以下に示す。

請求項１に記載の車輪状態監視システムは、回転する車輪に各別に装着され、車輪の状態を送信する送信機と、車体側に装着され、送信機から送信される車輪の状態を受信する受信機と、を備えた車輪状態監視システムにおいて、車速１８０ｋｍ／ｈ〜３００ｋｍ／ｈの高速域を想定し、車速３００ｋｍ／ｈにおけるタイヤ１回転に要する時間より短い第１周期の送信間隔で車輪の状態を示す同一データの所定回数の送信を行うとともに、車速３０ｋｍ／ｈ以下の低速域を想定し、車速３０ｋｍ／ｈにおけるタイヤ１回転に要する時間より短い周期であって、第１周期より長い第２周期の送信間隔で、第１周期の送信間隔で行った所定回数のデータ送信と同じデータ送信を、所定回数繰り返して行う構成としたものである。

本発明に係るこの車輪状態監視システムによれば、複数回の送信を、高速域を想定した第１周期の送信間隔と、低速域を想定した第１周期より長い第２周期の送信間隔との２つの送信間隔を組み合わせて行うことで、送受信の不可能なデッドポイントが存在しても、数回の送信で送受信できる確率を高くでき、システムが安定してその機能を発揮することができる。

請求項２に記載の車輪状態監視システムは、請求項１に記載するところにおいて、複数の車輪に各別に設けた送信機からの複数のデータを受信機で受信するにあたり、各別の送信機からの複数の同一のデータ送信のうち最初のデータの送信が時間的にずれるように、各別の送信機からの最初のデータの送信を各別に設定した各別の待ち時間経過後に実施するものである。

送信機からの最初のデータの送信を、各別に設定した各別の待ち時間経過後に実施するこの車輪状態監視システムによれば、他の車輪からの電波の送信が時間的に重なってしまい、受信不可能となる問題を好適に解消することができる。

請求項３に記載の車輪状態監視システムは、請求項１または２に記載するところにおいて、第１周期での送信回数が２以上の場合、第１周期での送信間隔は送信ごとに異なるよう構成する。

第１周期での送信間隔を最初と２回目とで同一とならないよう構成したこの車輪状態監視システムによれば、最初の第１周期経過後のデータ送信で最初のデータ送信位置とデータ送信位置が重なっても、２回目の第１周期経過後のデータ送信では、必ず、最初のデータ送信位置とデータ送信位置が重ならなくなり、送信の無駄を好適になくすことができる。

請求項４に記載の車輪状態監視システムは、請求項１〜４のいずれか１項に記載するところにおいて、第２周期での送信回数が２以上の場合、第２周期での送信間隔は送信ごとに異なるよう構成する。

第２周期での送信間隔を最初と２回目とで同一とならないよう構成したこの圧力監視システムによれば、最初の第２周期経過後のデータ送信で第１周期での最初のデータ送信位置とデータ送信位置が重なっても、２回目の第２周期経過後のデータ送信では、必ず、第１周期での最初のデータ送信位置とデータ送信位置が重ならなくなり、送信の無駄を好適になくすことができる。

以下、本発明の実施形態について図１〜図３に基づいて説明する。図１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の車輪状態監視システムを構成する送信機と受信機の構成を示すブロック図である。

図１（ａ）に示す送信機１は、タイヤ内の圧力を測定する圧力センサ２と、タイヤ内の温度を測定する温度センサ３と、タイヤの加速度を測定する加速度センサ４と、圧力センサ２、温度センサ３及び加速度センサ４におけるデータ測定間隔を制御し、得られた圧力データ、温度データ及び加速度データを処理する制御回路５と、制御回路５からの出力を送信するための送信回路６と、送信回路に付属するアンテナ７とから構成されている。なお、ここでは温度センサ３と加速度センサ４を設けているが、これらのセンサは必要に応じて設けられるものであり、必須の構成ではない。

図１（ｂ）に示す受信機１１は、アンテナ１２と、送信機１から送信されてきた各種のデータを含む電波を受信する受信回路１３と、受信回路１３で受信した各種のデータを処理する制御回路１４と、制御回路１４で処理したデータをドライバー等に表示する表示装置１５とから構成されている。

図２は本発明の車輪状態監視システムを車両に装着した状態の一例を示す部分断面図である。図２に示す例において、車輪状態監視システムを構成する、圧力センサ２、温度センサ３、加速度センサ４、制御回路５、送信回路６、アンテナ７からなる送信機１は、タイヤ２１に空気を注入するための円筒状のバルブステム２２と一体となってホイール２３に取り付けられている。また、車体側には、アンテナ１２、受信回路１３、制御回路１４、表示装置１５からなる受信機１１が設けられている。本発明の車輪状態監視システムでは、通常、４輪のタイヤの各別に送信機１は装着され、４個の送信機１からの圧力データ等を、車体側に設けた１個の受信機１１で受信して、受信したデータを処理後必要な表示を行っている。

本発明の車輪状態監視システムでは、送信機１から受信機１１に圧力データ等のデータを送信するにあたり、複数回の送信を、高速域を想定した第１周期の送信間隔と、低速域を想定した第１周期より長い第２周期の送信間隔との２つの送信間隔を組み合わせて行うことで、送受信の効率を高めている。この構成は、以下の送受信の効率を向上させるために行った送信パターンの検討から得られたものである。なお、以下の考察では設計上限速度を３００ｋｍ／ｈとした。

（１）速度０（停止時）
停止時の受信確率は、送信時間中の回転角は０となるため、デッドポイントの角度分／３６０となる。したがって、送信時間および送信回数を操作しても向上は望めない。
（２）低速域（〜３０ｋｍ／ｈ）
停止時に近い領域、例えば３０ｋｍ／ｈの場合で、タイヤ１回転に要する時間は２５０ｍｓである。この領域で、デッドポイントにかからずに受信成功するためには、なるべく送信間隔が離れている方が有利である。送信間隔は、１００ｍｓ以上はなれていて３回程度の送信が望ましいと考えられる。なお、ここで送信間隔とは、あるデータ送信終了後次のデータの送信開始までの間隔のことを意味するのではなく、データの送信時間をも含んだあるデータの送信開始時と次のデータの送信開始時との間隔のことを意味している。

（３）高速域（１８０ｋｍ／ｈ〜３００ｋｍ／ｈ）
この範囲のタイヤ１回転に要する時間は、２２ｍｓ〜４０ｍｓとなる。したがって、送信周期は短くする（例えば１０ｍｓ〜１６ｍｓ）方が受信確率を向上しやすい。
（４）中速域（３０ｋｍ／ｈ〜１８０ｋｍ／ｈ）
低速域および高速域での送信パターンを組み合わせることで、個別の対応をしなくても、対応可能である。

以上の考察から、複数回の送信では、高速域を想定した短い第１周期の送信間隔と、低速域を想定した長い第２周期の送信間隔の２種の送信間隔をとるのが受信確率を向上する上で有利と考えられる。具体的には、以下のような第１周期と第２周期を考えることができる。なお、以下に示す例は一例であり、本発明がこれに限定されるものでないことは明らかである。

（ａ）第１周期（Ｔ１）
（１）Ｔ１での送信回数：２回の場合（２回のデータ送信の間に、１回の第１周期Ｔ１での送信間隔がある場合）
第１周期は、設計上最も高速な３００ｋｍ／ｈを想定する。タイヤサイズで、最もタイヤ１回転周期が短くなるものをＺＲ規格で外形が最終のサイズ２０５／４５ＺＲ１６（外形５８８ｍｍ）とすると、その場合のタイヤ１回転に要する時間は２２．２ｍｓ（３００ｋｍ／ｈ）となる。送信時間８ｍｓを考慮すると、
８ｍｓ＜Ｔ１＜２２ｍｓ
と、第１周期の送信間隔Ｔ１を８〜２２ｍｓとするのが妥当である。その理由は、なるべく重ならないで送信するためには、２２ｍｓ以下である必要があるからである。

（２）Ｔ１での送信回数：３回の場合（３回のデータ送信の間に、２回の第１周期Ｔ１１、Ｔ２２での送信間隔がある場合）
３回目のデータ送信が１回目のデータ送信と重ならないために、
８ｍｓ＜Ｔ１１＜１１ｍｓ
と、１回目の第１周期の送信間隔Ｔ１１を８〜１１ｍｓとするのが妥当である。また、１回目の第１周期Ｔ１１と２回目の第１周期Ｔ１２とが同一であると、１回目のデータ送信と３回目のデータ送信が重なる場合があるため、１回目の第１周期Ｔ１１と２回目の第１周期Ｔ１２とが同一とならないよう、
Ｔ１２＝Ｔ１１＋α
とすることが好ましい。

（ｂ）第２周期（Ｔ２）
（１）Ｔ２での送信回数：２回の場合（２回の送信間隔Ｔ１での所定回数のデータ送信の間に、１回の第２周期Ｔ２での送信間隔がある場合）
第２周期は、低速域での受信確率向上のために、比較的長く例えば１００ｍｓ以上としたい。また、Ｔ１の整数倍の周期を外すことが望ましく、
Ｔ２＝Ｔ１×（Ｎ＋０．５）
のような候補が考えられる。ここで、Ｎは整数値で、Ｎを適当に選択することで、Ｔ２の値を１００ｍｓ以上とする。

（２）Ｔ２での送信回数：３回の場合（３回の送信間隔Ｔ１での所定回数のデータ送信の間に、２回の第２周期Ｔ２１、Ｔ２２での送信間隔がある場合）
Ｔ２１＝Ｔ１×（Ｎ＋０．３）
Ｔ２２＝Ｔ１×（Ｎ＋０．６）
のような候補が考えられる。ここでも、Ｎは整数値で、Ｎを適当に選択することで、Ｔ２１、Ｔ２２の値を１００ｍｓ以上とする。

以上の考察に基づき求めた、実際の送信パターンの一例を、図３〜図５に案１〜６として示す。いずれも本発明の車輪状態監視システムにおける第１周期、第２周期として採り得る実際の値を示している。

図３では、案１として、第１周期でデータ送信を２回（１つの第１周期Ｔ１）行い、第２周期で第１周期での２回のデータ送信を２回（１つの第２周期Ｔ２）行う例を示し、案２として、第１周期でデータ送信を２回（１つの第１周期Ｔ１）行い、第２周期で第２周期での２回のデータ送信を３回（２つの異なる第２周期Ｔ２１、Ｔ２２）行う例を示している。

図４では、案３として、第１周期でデータ送信を３回（２つの同じ第１周期Ｔ１）行い、第２周期で第１周期での３回のデータ送信を２回（１つの第２周期Ｔ２）行う例を示し、案４として、第１周期でデータ送信を３回（２つの同じ第１周期Ｔ１）行い、第２周期で第１周期での３回のデータ送信を３回（２つの異なる第２周期Ｔ２１、Ｔ２２）行う例を示している。

図５では、案５として、第１周期でデータ送信を３回（２つの異なる第１周期Ｔ１１、Ｔ１２）行い、第２周期で第１周期での３回のデータ送信を２回（１つの第２周期Ｔ２）行う例を示し、案６として、第１周期でデータ送信を３回（２つの異なる第１周期Ｔ１１、Ｔ１２）行い、第２周期で第１周期での３回のデータ送信を３回（２つの異なる第２周期Ｔ２１、Ｔ２２）行う例を示している。

上述した例では、タイヤ内における圧力等の状態の測定について説明したが、本発明の車輪状態監視システムは、タイヤだけでなく回転体の内部圧力等の状態を測定する目的にも利用できることはいうまでもない。また、上述した例では、タイヤ内の測定すべき状態として、圧力、温度、加速度を一例として挙げたが、それ以外の車輪の状態、例えば、リムの振動等のデータも振動センサを送信機に装着することで測定できることはいうまでもない。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、複数回の送信を、高速域を想定した第１周期の送信間隔と、低速域を想定した第１周期より長い第２周期の送信間隔との２つの送信間隔を組み合わせて行っているため、送受信の不可能なデッドポイントが存在しても、数回の送信で送受信できる確率は高くでき、システムが安定してその機能を発揮することができる。

（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の車輪状態監視システムを構成する送信機と受信機の構成を示すブロック図である。本発明の車輪状態監視システムを車両に装着した状態の一例を示す部分断面図である。本発明の車輪状態監視システムにおける送信パターンの一例を説明するための図である。本発明の車輪状態監視システムにおける送信パターンの他の例を説明するための図である。本発明の車輪状態監視システムにおける送信パターンのさらに他の例を説明するための図である。従来の車輪状態監視システムにおける送受信の状態の一例を説明するための図である。

１送信機
２圧力センサ
３温度センサ
４加速度センサ
５、１４制御回路
６送信回路
７、１２アンテナ
１１受信機
１３受信回路
１５表示装置
２１タイヤ
２２バルブステム
２３ホイール

Claims

回転する車輪に各別に装着され、車輪の状態を送信する送信機と、車体側に装着され、送信機から送信される車輪の状態を受信する受信機と、を備えた車輪状態監視システムにおいて、車速１８０ｋｍ／ｈ〜３００ｋｍ／ｈの高速域を想定し、車速３００ｋｍ／ｈにおけるタイヤ１回転に要する時間より短い第１周期の送信間隔で車輪の状態を示す同一データの所定回数の送信を行うとともに、車速３０ｋｍ／ｈ以下の低速域を想定し、車速３０ｋｍ／ｈにおけるタイヤ１回転に要する時間より短い周期であって、第１周期より長い第２周期の送信間隔で、第１周期の送信間隔で行った所定回数のデータ送信と同じデータ送信を、所定回数繰り返して行うことを特徴とする車輪状態監視システム。
複数の車輪に各別に設けた送信機からの複数のデータを受信機で受信するにあたり、各別の送信機からの複数の同一のデータ送信のうち最初のデータの送信が時間的にずれるように、各別の送信機からの最初のデータの送信を各別に設定した各別の待ち時間経過後に実施する請求項１に記載の車輪状態監視システム。
第１周期での送信回数が２以上の場合、第１周期での送信間隔は送信ごとに異なる請求項１または２に記載の車輪状態監視システム。
第２周期での送信回数が２以上の場合、第２周期での送信間隔は送信ごとに異なる請求項１〜３のいずれか１項に記載の車輪状態監視システム。