JP5540426B2

JP5540426B2 - タイヤ状態監視システム

Info

Publication number: JP5540426B2
Application number: JP2009152690A
Authority: JP
Inventors: 大輔金成; 泰彦荒木
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2029-06-26
Also published as: CN101934687A; DE102010029458B4; US8686846B2; DE102010029458A1; JP2011005999A; CN101934687B; KR101025894B1; KR20110000521A; US20100328058A1

Description

本発明は、トラックやトレーラなどの業務用車両に用いられるタイヤ状態監視システムに関するものであり、特に、受信アンテナの最良の設置位置を容易に決めることができるタイヤ状態監視システムに関するものである。

従来、車両においてはタイヤの空気圧の点検管理が重要であり、タイヤ空気圧が異常値になると事故を引き起こす原因となることが多々ある。このため、車輪のタイヤ内の空気圧を検出してその情報を送信するタイヤ情報取得装置を各車輪に設けるとともに、各タイヤ情報取得装置から送信されたタイヤ空気圧の情報を取得して各タイヤの空気圧を監視するとともに空気圧に異常が生じたときに警報を発する監視装置とを備えたタイヤ状態監視システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２５４９２７号公報

しかしながら、トラックやトレーラなどの業務用車両は車型が乗用車に比べはるかに多種多様であり且つタイヤが多く、車両毎に上に乗る貨装も様々である。このため、電波の伝搬状態が車両毎に異なるので、受信アンテナを設置する際に良好に電波の届く位置を探すのに時間がかかり、受信アンテナの設置場所を決めることが非常に困難であった。

本発明の目的は、受信アンテナの設置位置を容易に決めることができるタイヤ状態監視システムを提供することである。

本発明は、車両の各タイヤ毎に設けられ、所定のタイヤ状態を検出する状態検出手段と、該検出したタイヤ状態の情報を電波によって送信する送信手段とを有する複数のタイヤ状態取得装置と、前記タイヤ状態取得装置から送信された電波を受ける受信アンテナと、該受信アンテナに同軸ケーブルを介して接続され且つ各タイヤ状態取得装置から送信されたタイヤ状態の情報を受信し、各タイヤ毎にタイヤ状態の情報を表示する監視装置とを備えたタイヤ状態監視システムにおいて、前記車両のタイヤの配置図を描いた図形を表示するとともに、各タイヤ状態取得装置から送信される電波の電界強度の値の強弱を複数段階に分け且つ該段階毎に異なる色を割り当てて各タイヤを表す図形の中に表示することによって前記電界強度を色によって表示する電界強度表示手段を前記監視装置に設けたことを最も主要な特徴とする。

本発明のタイヤ状態監視システムは、電界強度表示手段を設けたことにより、受信アンテナを設置する際に設置位置での受信感度を容易に把握することができるので、受信アンテナを取り付けるときに容易に最適な設置位置を探し当てることができるという利点がある。

本発明の第１実施形態におけるタイヤ状態監視システムを装着した業務用車両の全体を示す側面図本発明の第１実施形態におけるタイヤ状態監視システムを示す構成図本発明の第１実施形態におけるタイヤ状態取得装置のタイヤへの装着状態を示す図本発明の第１実施形態におけるタイヤ状態取得装置を示す外観図図４におけるＡ−Ａ線矢視方向断面図本発明の第１実施形態におけるタイヤ状態取得装置の電気系回路を示すブロック図本発明の第１実施形態における監視装置の電気系回路を示すブロック図本発明の第１実施形態における電界強度表示の一例を示す図本発明の第１実施形態における電界強度表示の一例を示す図本発明の第１実施形態における電界強度表示の一例を示す図本発明の第１実施形態における電界強度表示の一例を示す図本発明の第１実施形態における電界強度表示の一例を示す図本発明の第１実施形態における電界強度表示の一例を示す図本発明の第１実施形態における電界強度表示の一例を示す図本発明の第１実施形態における電界強度表示の一例を示す図本発明の第２実施形態におけるタイヤ状態監視システムを装着した業務用車両の全体を示す側面図本発明の第３実施形態におけるタイヤ状態監視システムを装着した業務用車両の全体を示す側面図本発明の第３実施形態におけるタイヤ状態監視システムを示す構成図本発明の第３実施形態における監視装置の電気系回路を示すブロック図本発明の第３実施形態における電界強度表示の一例を示す図

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。

図１は本発明の第１実施形態におけるタイヤ状態監視システムを装着した業務用車両の全体を示す側面図、図２は本発明の第１実施形態におけるタイヤ状態監視システムを示す構成図、図３は本発明の第１実施形態におけるタイヤ状態取得装置のタイヤへの装着状態を示す図、図４は本発明の第１実施形態におけるタイヤ状態取得装置を示す外観図、図５は図４におけるＡ−Ａ線矢視方向断面図である。

図１及び図２において、１は業務用の車両であり、例えばトラックやトレーラなどで、１０個のタイヤ２のそれぞれにはタイヤの状態を検知してこの検知結果を電波によって送信するタイヤ状態取得装置100が設けられている。

また、運転席近傍にはコントローラと表示パネルとを含み、タイヤ状態取得装置100から送信された電波を受信するアンテナ201に同軸ケーブル202を介して接続され、この受信信号に基づいて前記検知結果を表示パネルに表示する監視装置300が設置されている。

尚、本実施形態では、タイヤ状態取得装置100としてタイヤ２の空気室２１内の空気圧と温度を検出して、その検知結果を監視装置300の表示パネルに表示するタイヤ状態監視システムを構成しているが、タイヤの空気圧や温度以外のタイヤの状態を検出して表示するタイヤ状態監視システムであっても良い。

タイヤ状態取得装置100は、前述したようにタイヤ２の空気室２１内部においてリム３の所定位置に固定されており、このタイヤ状態取得装置100内に設けられている後述する圧力検出素子と温度検出素子によって各タイヤ２の空気室２１内の圧力と温度とを検出し、この検出結果をディジタル値に変換する。また、タイヤ状態取得装置100はこれらのディジタル値を含むディジタル情報を生成して送信する。このディジタル情報には、上記検出結果のディジタル値の他に各タイヤ状態取得装置100に固有の識別情報が含まれる。

尚、本実施形態では、図３及び図４に示すように、タイヤ状態取得装置100はリム３に固定されているバルブステム４のタイヤ内部側の端部に固定して設けられリム３の表面に沿って配置されている。また、図４及び図５に示すように、タイヤ状態取得装置100の筐体には筐体内部に設けられた内部空間102に連通する通気孔101が設けられいる。さらに、筐体の内部空間には空気圧センサ171と温度センサ172が搭載された回路基板103が固定されている。

タイヤ状態取得装置100の電気系回路の一具体例としては、図６に示す回路が挙げられる。すなわち、図６に示す一具体例では、タイヤ状態取得装置100の電気系回路は、センサ部110と、中央処理部120、発振部130、アンテナ140、電池150とから構成されている。

センサ部110は、空気圧センサ111とＡ／Ｄ変換回路112から構成されている。

空気圧センサ111は、タイヤ２内に充填されている空気の圧力を検出し、この検出結果をアナログ電気信号として出力する。空気圧センサ111としては、一般的に市販されているデバイスを使用することができる。

Ａ／Ｄ変換回路112は、空気圧センサ111から出力されたアナログ電気信号をディジタル信号に変換してＣＰＵ121に出力する。このディジタル信号はタイヤ２内の空気圧の値に対応する。

中央処理部120は、周知のＣＰＵ121と、記憶部122から構成されている。

ＣＰＵ121は、記憶部122の半導体メモリに格納されているプログラムに基づいて動作し、電気エネルギーが供給されて駆動すると、センサ部110による検知データを所定時間（例えば５分）おきに監視装置200に対して送信する処理を行う。また、記憶部122にはタイヤ状態取得装置100に固有の識別情報が予め記憶されており、ＣＰＵ121は検知データと共にこの識別情報を監視装置200に送信する。

記憶部122は、ＣＰＵ121を動作させるプログラムが記録されたＲＯＭと、例えばＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable read-only memory）等の電気的に書き換え可能な不揮発性の半導体メモリとからなり、個々のタイヤ状態取得装置100に固有の識別情報が、製造時に記憶部122内の書き換え不可に指定された領域に予め記憶されている。

発信部130は、発振回路131、変調回路132及び高周波増幅回路133から構成され、周知のＰＬＬ回路などを用いて構成され発振回路131によって発振された搬送波、例えば３１５ＭＨｚ帯の周波数の搬送波を変調回路132で変調し、これを高周波増幅回路133を介して３１５ＭＨｚ帯の所定の周波数の高周波電流としてアンテナ140に供給する。

また、変調回路132は、送信データに基づいて搬送波を変調して高周波増幅回路133に出力する。

尚、本実施形態では前記周波数を３１５ＭＨｚ帯の周波数に設定しているが、これとは異なる周波数であっても良い。また、変調回路132における変調方式としては、振幅偏移変調（ＡＳＫ）や、周波数変調（ＦＭ）、周波数偏移変調（ＦＳＫ）、位相変調（ＰＭ）、位相偏移変調（ＰＳＫ）等の変調方式を用いることが可能である。

アンテナ140は、監視装置200との間で電磁波を用いて通信するためのもので、本実施形態では前述した３１５ＭＨｚ帯の所定周波数に整合されている。

電池150は、例えば２次電池などからなり、タイヤ状態取得装置100を駆動するに必要な電気エネルギを各部に供給する。

尚、タイヤ状態取得装置100を、タイヤ２の製造時においてタイヤ２内に埋設する場合には、加硫時の熱に十分耐え得るようにＩＣチップやその他の構成部分が設計されていることは言うまでもない。

監視装置300の電気系回路は、図７に示すように、受信部301、演算部302、表示部303によって構成されている。ここで、演算部302は、周知のＣＰＵと、このＣＰＵを動作させるプログラムが記憶されているＲＯＭ及び演算処理を行うために必要なＲＡＭなどからなるメモリ回路から構成されている。

受信部301は演算部302の指示に基づいて３１５ＭＨｚ帯の所定周波数の電波を受信して検波し、検波して得られた信号の電界強度(RSSI)と信号に含まれる情報をディジタル信号に変換して出力する。

演算部302は、各タイヤ２の装着位置の番号に対応してタイヤ２に取り付けられている各タイヤ状態取得装置100の識別情報を記憶しており、受信部301から入力したディジタル信号に基づいて各タイヤ２の空気圧の値と温度の値を算出し、識別情報に基づいて、これらの値をタイヤ２の装着位置の番号に対応して記憶するとともに表示部303の表示器に出力する。

また、演算部302は、表示部303のスイッチ操作に基づいて、各タイヤ状態取得装置100から送信された電波の電界強度(RSSI)を表示部303の表示器に表示する。これにより、受信アンテナ201を設置する際に設置位置での電界強度（受信感度）を容易に把握することができるので、受信アンテナ201を取り付けるときに容易に最適な設置場所を探し当てることができる。

次に、監視装置300において各タイヤ状態取得装置100から受信した電波の電界強度(RSSI)の表示例について説明する。

参考例１では、図８に示すように文字のみによって表示する例であり、表示画面の上部に電界強度(RSSI)の表示であること及び電界強度の表示値が０−１００の百分率の値によって表されることが「RSSI(0-100)」として表示されている。また、表示画面の下部にはタイヤ２の位置を表す番号が「Tire Pos: 1」と表示されるとともに電界強度が「RSSI:76」と表され、１番の位置に装着されているタイヤ２に取り付けられているタイヤ状態取得装置100から送信された電波の電界強度(RSSI)が７６であることが表示されている。この参考例では、表示部303のスイッチ操作によって表示するタイヤ２（タイヤ状態取得装置100）の番号及びこれに対応して表示する電界強度を切り換えることができる。尚、電界強度の違いによって電界強度の強弱が色によって解るように電界強度の値を色づけ表示しても良い。

参考例２では、図９に示すように図形と文字によって表示する例であり、表示画面の上部に電界強度の表示であることが「RSSI表示」と表示されている。また、表示画面の下部左側には車両１に装着されている全てのタイヤ２の位置が図形として表されるとともに電界強度の値を表示している位置のタイヤ２の図形が高輝度で表示される。さらに、表示画面の下部右側には電界強度が「８８」と表示されるとともに表示している電界強度の電波を送信しているタイヤ状態取得装置100が取り付けられているタイヤ２の位置番号が「Tire No.1」と表示されている。このようにタイヤ２の配置が図形によって表されていると視覚的にどの位置のタイヤ２の電界強度が表示されているのかを認識しやすい。この参考例でも、参考例１と同様に、表示部303のスイッチ操作によって表示するタイヤ２（タイヤ状態取得装置100）の番号及びこれに対応して表示する電界強度を切り換えることができる。

参考例３は、図１０に示すように、タイヤ２の空気圧と温度の値とともに電界強度を表示する例である。表示画面の上部位置には、表示している電界強度の電波を送信しているタイヤ状態取得装置100が取り付けられているタイヤ２の位置番号が「Tire Pos: 1」と表示されている。また、表示画面の下部には、タイヤ２の空気圧が８００ｋＰａであることが「Press.:800kPa」と表示され、タイヤ2の温度が３８度であることが「Temp.:38℃」と表示され、さらに、１番のタイヤ２に取り付けられているタイヤ状態取得装置100から送信された電波の電界強度(RSSI)が４本の棒グラフ状に表されている。この電界強度の棒グラフの本数表示は一般的な携帯電話における受信電波強度の表示と同じであるので、とてもわかりやすい。このように空気圧及び温度の値を表示するのと同じ画面で電界強度を表示すると、空気圧及び温度の値と電界強度を同時に見ることができる。尚、棒グラフの本数表示に代えて○や□などの図形の大きさによって電界強度の強弱を表示するようにしても良い。

参考例４は、図１１に示すように、タイヤ２の空気圧と温度の値とともに電界強度を全て文字によって表示する例である。表示画面の上部位置には、表示している電界強度の電波を送信しているタイヤ状態取得装置100が取り付けられているタイヤ２の位置番号が「Tire Pos: 2」と表示されている。また、表示画面の下部には、タイヤ２の空気圧が８００ｋＰａであることが「Press.:800kPa」と表示され、タイヤ２の温度が３８度であることが「Temp.:38℃」と表示され、さらに、２番のタイヤ２に取り付けられているタイヤ状態取得装置100から送信された電波の電界強度(RSSI)が４０であることが「RSSI:40」との表示によって表されている。

参考例５では、図１２に示すように、電界強度を強弱５段階の色の変化で表示するようにした例である。すなわち、表示画面の上部位置には、表示している電界強度の電波を送信しているタイヤ状態取得装置100が取り付けられているタイヤ２の位置番号が「ＰＯＳ：３」と表示されている。また、表示画面の下部左側には電界強度の表示であることを示す「ＲＳＳＩ（受信感度）」の文字が表示され、表示画面の下部右側には電界強度の強弱が５段階の色によって表示されている。すなわち、電界強度が最も強いときは「Strong」の赤色表示であり、良好なときは「Well」の黄色表示であり、平気的な値であるときは「Mean」の緑色表示であり、弱いときは「Weak」の青色表示であり、電界強度が受信限界感度以下のときは「No Signal」の白色表示となる。このように色によって電界強度を５段階に表示することにより、電界強度の強弱を視覚的に容易に把握することができる。

参考例６は、図１３に示すように、タイヤ２の空気圧と温度の値を文字によって表示するとともに電界強度を周知のＬＥＤインジケータのような光の数で示すようにした例である。すなわち、表示画面の上部位置には、表示している電界強度の電波を送信しているタイヤ状態取得装置100が取り付けられているタイヤ２の位置番号が「Tire Pos:10」と表示され、表示画面の下部には、タイヤ２の空気圧が８３０ｋＰａであることが「Press.:830kPa」と表示され、タイヤ２の温度が３６度であることが「Temp.:36℃」と表示されている。さらに、１０番のタイヤ２に取り付けられているタイヤ状態取得装置100から送信された電波の電界強度(RSSI)が「RSSI:」の文字とその右隣に設けられた横長の光の帯の表示によって表されている。このように電界強度を帯の面積で表す方法はさらに視認性に優れている。

参考例７では、図１４に示すように、タイヤの配置図を描いた図形の中に文字によって電界強度を表示する例である。すなわち、表示画面の上部位置に電界強度(RSSI)の表示であること及び電界強度の表示値が０−１００の百分率の値によって表されることが「RSSI(0-100)」として表示されている。また、表示画面の下部位置には車両１に装着されている全てのタイヤ２の位置が図形として表されるとともに各タイヤ２を表す四角形の中に電界強度の値が数字で表示されている。このようにタイヤ２の配置が図形によって表され、各タイヤ２の位置に電界強度が数字で表示されていると視覚的に各タイヤ２の電界強度を同時に認識できるので、最良のアンテナ取り付け位置を見つけやすくなる。

本発明の第１実施形態における実施例では、図１５に示すように、タイヤの配置図を描いた図形の中に色によって電界強度を表示する例である。すなわち、表示画面の上部位置に電界強度(RSSI)の表示であることが「ＲＳＳＩ」の文字で表示されている。また、表示画面の下部位置には車両１に装着されている全てのタイヤ２の位置が図形として表されるとともに各タイヤ２を表す四角形の中には電界強度を５段階で表す色が表示されている。ここでは、電界強度が最も強いときは「Strong」の赤色表示であり、良好なときは「Well」の黄色表示であり、平気的な値であるときは「Mean」の緑色表示であり、弱いときは「Weak」の青色表示であり、電界強度が受信限界感度以下のときは「No Signal」の白色表示で表している。このようにタイヤ２の配置が図形によって表され、色によって電界強度を５段階に表示することにより、電界強度の強弱を視覚的に各タイヤ２の電界強度を同時に容易に把握することができるので、最良のアンテナ取り付け位置を見つけやすくなる。

尚、電界強度を表示する際に電界強度の真値を表示したり或いはｄＢｍ表示を行うと、小数や負の数になり認識しづらくなるので、実用的な範囲を一定の分率（例えば百分率）に割り当てた整数を表示することが好ましい。また、上記のように携帯電話などに用いられている棒の数や面積による表示も好ましい。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。

第２実施形態においては、図１６に示すように、使用者１０が監視装置300を動作状態で持ち運びできるようにした。このように構成することにより、使用者１０が監視装置300の表示画面を見ながら受信アンテナ201の位置を変えることができるので、電波の受信状態が最良となるアンテナ取り付け位置を容易に短時間で探すことができる。

尚、車両１に搭載する監視装置300とは別に、上記のように動作状態で持ち運びできるようにした電界強度表示装置を構成しても良い。つまり、電界強度を表示する装置はタイヤ状態監視システムの監視装置300でも良いが、独立して利用できる車外機として別に用意されていても良い。この方式は、受信アンテナ201の位置を検討する際に、いちいち車内の監視装置300を見に行く必要がなく、一人作業でもアンテナ位置を変えながら電界強度の値を確認することが可能となる。

次に、本発明の第３実施形態を説明する。

第３実施形態では、図１７乃至図２０に示すように、２つの受信アンテナ201,203を設けて周知のダイバシティ受信を行うようにした監視装置300Bを備えたタイヤ状態監視システムを構成した。すなわち、車両１には２つの受信アンテナ201,203が設けられ、一方の受信アンテナ201は同軸ケーブル202によって監視装置300Bに接続され、他方の受信アンテナ203は同軸ケーブル204によって監視装置300Bに接続されている。尚、受信アンテナ201,203のそれぞれは異なる位置に配置されている。

監視装置300Bは、演算部312の指示に基づいて切り換え動作する切り換え部311と、受信部301、演算部312、表示部303を備えている。尚、図において前述した第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表す。

切り換え部311は演算部312の指示に基づいてアンテナ201或いはアンテナ203の何れかを選択して、これを受信部301に接続する。

受信部301は演算部312の指示に基づいて３１５ＭＨｚ帯の所定周波数の電波を受信して検波し、検波して得られた信号の電界強度(RSSI)と信号に含まれる情報をディジタル信号に変換して演算部312に出力する。

演算部312は、各タイヤ２の装着位置の番号に対応してタイヤ２に取り付けられている各タイヤ状態取得装置100の識別情報を記憶しており、車両の電源から電気エネルギーが供給されて動作を開始すると、切り換え部311によるアンテナ201,203の切り換え接続状態を制御するとともに、受信部301から入力したディジタル信号に基づいて各タイヤ２の空気圧の値と温度の値を算出し、識別情報に基づいて、これらの値をタイヤ２の装着位置の番号に対応して記憶するとともに表示部303の表示器に出力する。このとき、演算部312は、図２０に示すように、アンテナ201によって受信した各タイヤ状態取得装置100からの送信電波の電界強度をタイヤ２の位置（タイヤ状態取得装置100の識別情報）に対応させて記憶しておくとともに、アンテナ203によって受信した各タイヤ状態取得装置100からの送信電波の電界強度をタイヤ２の位置（タイヤ状態取得装置100の識別情報）に対応させて記憶しておき、各タイヤ２（タイヤ状態取得装置100）毎に２つの電界強度のうちの大きい方を選択して表示部306の表示器に表示する。さらに、演算部312は、各タイヤ２（タイヤ状態取得装置100）毎に２つの電界強度のうちの大きい電界強度を得られるアンテナ201,203を選択して電波の受信を行う。

尚、監視装置300Bに備わるスイッチによってそれぞれのアンテナ201,203を選択して対応する電界強度を表示することも可能である。これにより、受信アンテナ201,203のそれぞれを設置する際に各アンテナ201,203毎に設置位置での電界強度を容易に把握することができるので、受信アンテナ201を取り付けるときに容易に最適な設置場所を探し当てることができる。

また、第３実施形態では第１実施形態の参考例７で説明した電界強度の表示形態を用いたが、これに限定されることはなく、第１実施形態の実施例で説明した表示形態を用いても良いことは言うまでもない。

１…車両、２…タイヤ、３…リム、、４…バルブステム、100…タイヤ状態取得装置、101…通気孔、102…内部空間、103…回路基板、110…センサ部、111…空気圧センサ、112…Ａ／Ｄ変換回路、120…中央処理部、121…ＣＰＵ、122…記憶部、130…発信部、131…発振回路、132…変調回路、133…高周波増幅回路、140…アンテナ、150…電池、201,203…アンテナ、202,204…同軸ケーブル、300,300B…監視装置、301…受信部、302,312…演算部、303…表示部、311…切り換え部。

Claims

車両の各タイヤ毎に設けられ、所定のタイヤ状態を検出する状態検出手段と、該検出したタイヤ状態の情報を電波によって送信する送信手段とを有する複数のタイヤ状態取得装置と、前記タイヤ状態取得装置から送信された電波を受ける受信アンテナと、該受信アンテナにケーブルを介して接続され且つ各タイヤ状態取得装置から送信されたタイヤ状態の情報を受信し、各タイヤ毎にタイヤ状態の情報を表示する監視装置とを備えたタイヤ状態監視システムにおいて、
前記車両のタイヤの配置図を描いた図形を表示するとともに、各タイヤ状態取得装置から送信される電波の電界強度の値の強弱を複数段階に分け且つ該段階毎に異なる色を割り当てて各タイヤを表す図形の中に表示することによって前記電界強度を色によって表示する電界強度表示手段を前記監視装置に設けた
ことを特徴とするタイヤ状態監視システム。
前記電界強度表示手段は、前記複数のタイヤ状態取得装置から送信される電波の電界強度を同一画面に同時に表示する手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ状態監視システム。
前記電界強度表示手段は、前記車両に備わる複数のタイヤの配置を模式的に表示した画面上に、前記複数のタイヤ状態取得装置から送信される電波の電界強度を同時に表示する手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ状態監視システム。
複数の受信アンテナを備えたダイバシティ受信手段を有し、
前記電界強度表示手段は、各タイヤ状態取得装置から送信された電波の電界強度を表示するときに、前記ダイバシティ受信手段によって受信された電波のうち最大の電界強度を表示する手段を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ状態監視システム。
前記電界強度表示手段は、前記受信アンテナ又は前記ダイバシティ受信手段の何れかにケーブル接続された状態で動作可能であり且つ動作状態を維持したまま持ち運び可能に構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のタイヤ状態監視システム。