(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体（６）に対してタイヤを備えた４つの車輪（５ａ〜５ｄ）が取り付けられた車両（１）に適用され、
前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに設けられ、前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれの回転方向に応じた検出信号を出力する車輪回転方向検出手段（２２）と、前記車輪回転方向検出手段（２２）で検出した回転方向に関する回転方向情報および固有の識別情報とを含めたフレームを作成すると共に送信する第１制御部（２３）とを有する送信機（２）と、
前記車体（６）側に設けられ、受信アンテナ（３１）を介して前記送信機（２）から送信されたフレームを受信し、受信した前記フレームから得られるデータに基づいて、前記フレームを送信してきた前記送信機（２）が前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）のいずれに取り付けられたものであるかを特定し、前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）と前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに設けられた前記送信機（２）の識別情報とを対応づけて記憶する車輪位置検出を行う第２制御部（３３）とを有する受信機（３）とを備え、
前記受信機（３）のうちの少なくとも前記受信アンテナ（３１）は、前記車両（１）の両前輪（５ａ、５ｂ）と両後輪（５ｃ、５ｄ）のいずれか一方からの距離が他方からの距離よりも近づけて配置されており、
前記送信機（２）は、前記フレームの送信速度をタイヤ一回転に掛かる時間より長い時間として前記フレームの送信を行う第１フレーム送信と、前記フレームの送信速度をタイヤ一回転に掛かる時間より短い時間として前記フレームの送信を行う第２フレーム送信とを行い、
前記受信機（３）は、前記第１フレーム送信の際における前記フレームの受信の可否および該フレームに格納された前記回転方向情報に基づいて、該フレームが前記両前輪（５ａ、５ｂ）と前記両後輪（５ｃ、５ｄ）のうち前記受信アンテナ（３１）から近い側に取り付けられた前記送信機（２）から送信されたものであるかを特定すると共に、前記第２フレーム送信の際に前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに設けられた前記送信機（２）から送信された前記フレームを受信し、４輪分の前記フレームに含まれる前記回転方向情報より、該フレームが右車輪（５ａ、５ｃ）と左車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれに取り付けられた前記送信機（２）から送信されたものであるかを特定することで、前記送信機（２）がそれぞれ前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）のいずれに取り付けられたものであるかを特定することを特徴とする車輪位置検出装置。
【請求項２】
前記第１フレーム送信の方が前記第２フレームと比較して、送信出力レベルを低く設定していることを特徴とする請求項１に記載の車輪位置検出装置。
【請求項３】
前記送信機（２）の前記第１制御部（２３）は、車速が所定速度に至ったことを送信開始の条件として、前記第１フレーム送信および前記第２フレーム送信を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の車輪位置検出装置。
【請求項４】
前記送信機（２）の前記第１制御部（２３）にて前記車輪回転方向検出手段（２２）の検出結果に基づいて前記第１フレーム送信を行うタイミングを設定することで、前記右車輪（５ａ、５ｃ）が前記第１フレーム送信を行うタイミングが同時とされていると共に、前記左車輪（５ｂ、５ｄ）が前記第１フレーム送信を行うタイミングが同時とされていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車輪位置検出装置。
【請求項５】
前記車輪回転方向検出手段（２２）は、前記送信機（２）が取り付けられた車輪（５ａ〜５ｄ）の回転時に当該車輪（５ａ〜５ｄ）の周方向に垂直な両方向の加速度を検出する加速度センサ（２２ａ）と周方向に平行な両方向の加速度を検出する加速度センサ（２２ｂ）とを有する２軸加速度センサであり、前記２軸加速度センサに備えられる２つの加速度センサ（２２ａ、２２ｂ）の出力波形の位相に基づいて前記回転方向を検出することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車輪位置検出装置。
【請求項６】
請求項１ないし５に記載の車輪位置検出装置を含むタイヤ空気圧検出装置であって、
前記送信機（２）は、前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに備えられた前記タイヤの空気圧に応じた検出信号を出力するセンシング部（２１）を備え、前記第１制御部（２３）によって前記センシング部（２１）の検出信号を信号処理したタイヤ空気圧に関する情報をフレームに格納したのち、当該フレームを前記受信機（３）に送信し、
前記受信機（３）は、前記第２制御部（３３）にて、該タイヤ空気圧に関する情報より、前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに備えられた前記タイヤの空気圧を検出するようになっていることを特徴とするタイヤ空気圧検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象車輪が車両のどの位置に搭載されている車輪かを自動的に検出する車輪位置検出装置に関するもので、特に、タイヤが取り付けられた車輪に圧力センサが備えられた送信機を直接取り付け、その圧力センサの検出結果を送信機から送信し、車体側に取り付けられた受信機によって受信することで、タイヤ空気圧の検出を行うダイレクト式のタイヤ空気圧検出装置に適用して好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来より、タイヤ空気圧検出装置の１つとして、ダイレクト式のものがある。このタイプのタイヤ空気圧検出装置では、タイヤが取り付けられた車輪側に、圧力センサ等のセンサが備えられた送信機が直接取り付けられている。また、車体側には、アンテナおよび受信機が備えられており、センサからの検出信号が送信機から送信されると、アンテナを介して受信機にその検出信号が受信され、タイヤ空気圧の検出が行われる。
【０００３】
このようなダイレクト式のタイヤ空気圧検出装置では、送信されてきたデータが自車両のものであるかどうか及び送信機がどの車輪に取り付けられたものかを判別できるように、送信機が送信するデータ中に、自車両か他車両かを判別するため及び送信機が取り付けられた車輪を判別するためのＩＤ情報を個々に付与している。
【０００４】
送信データに含まれるＩＤ情報から送信機の位置を特定するためには、各送信機のＩＤ情報を各車輪の位置と関連づけて受信機側に予め登録しておく必要がある。このため、タイヤのローテーション時には、送信機のＩＤ情報と車輪の位置関係を受信機に登録し直す必要がある。
【０００５】
これに対して、各送信機に対応して設けられたトリガ機から送信機にトリガ信号を送信し、それに同期して送信機からＩＤ情報を含んだデータを受信機に送信することにより、送信機のＩＤ情報と車輪の位置関係を受信機に登録する方法が提案されている（特許文献１参照）。また、各送信機に付されているバーコードを読み込んで送信機のＩＤ情報を受信機に登録する方法も提案されている。しなしながら、これらの方法では、ＩＤ登録による工数が増加すると共に、トリガ機やバーコードリーダ等の部品点数の増加によってコストが上昇するという問題がある。また、タイヤローテーション時に、ＩＤ情報の登録作業が発生し作業効率が悪くなってしまう等の問題が発生する。このため、送信機のＩＤ情報登録作業を自動的に行うことができるシステムが求められている。
【０００６】
このような自動的な登録作業を行うものとして、２軸の加速度センサを用いて左右輪のいずれであるかを検出すると共に、ＲＦデータの受信強度に基づいて前後輪のいずれであるかを検出することで、４輪それぞれのタイヤ位置を検出する方法がある（特許文献２参照）。また、複数のアンテナで受信した受信強度を累積的に計測し、この受信強度により送信機の位置を判定する方法（特許文献３参照）や、各輪に装着された送信機から送られる信号のＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）値の分布により送信機の位置を判定する方法（特許文献４参照）がある。
【０００７】
さらに、車体側に備えたトリガ機からトリガ信号を出力し、そのトリガ信号の受信強度がトリガ機と各送信機との距離に応じて変化することを利用し、トリガ信号の受信強度に基づいて車輪位置の特定を行うものもある（特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３２１２３１１号公報
【特許文献２】米国特許第７０１０９６８号明細書
【特許文献３】米国特許第６０１８９９３号明細書
【特許文献４】米国特許第６４８９８８８号明細書
【特許文献５】特開２００７−１５４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２に記載の方法では、前後輪のいずれであるかを判定するために、送信機からのＲＦデータのＲＳＳＩ値を比較しているが、ＲＳＳＩ値の比較結果が常に同じになるとは限らない。すなわち、ＲＳＳＩ値を比較した時、一部ではＲＳＳＩ値の大小関係が逆転することがあったり、ＲＳＳＩ値の差が前後輪間で小さくなることがある。このような場合には、車輪位置を誤判定してしまうことが懸念される。また、特許文献３に記載の方法のように受信強度を累積的に計測するものや、特許文献４に記載の方法のようにＲＳＳＩ値の分布を見るものであっても、一部ではＲＳＳＩ値の大小関係が逆転することがあったり、ＲＳＳＩ値の差が前後輪間で小さくなることがあるため、上記と同様の問題が発生する。
【００１０】
さらに、引用文献５に記載の方法では、車輪位置の特定にトリガ機が必要になるため、部品点数の増加によってコストが上昇するという問題が避けられない。このため、受信強度や受信数によらずに、かつ、トリガ機を用いなくても車輪位置の特定が行えるようにできるようにすることが望まれる。
【００１１】
本発明は上記点に鑑みて、トリガ機を用いなくても良く、かつ、受信強度の測定や受信数の計算を行わなくても正確に車輪位置の特定が行える車輪位置検出装置およびそれを備えたタイヤ空気圧検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１ないし５に記載の発明では、受信機（３）のうちの少なくとも受信アンテナ（３１）は、車両（１）の両前輪（５ａ、５ｂ）と両後輪（５ｃ、５ｄ）のいずれか一方からの距離が他方からの距離よりも近づけて配置されており、送信機（２）は、フレームの送信速度をタイヤ一回転に掛かる時間より長い時間としてフレームの送信を行う第１フレーム送信と、フレームの送信速度をタイヤ一回転に掛かる時間より短い時間としてフレームの送信を行う第２フレーム送信とを行い、受信機（３）は、第１フレーム送信の際におけるフレームの受信の可否および該フレームに格納された回転方向情報に基づいて、該フレームが両前輪（５ａ、５ｂ）と両後輪（５ｃ、５ｄ）のうち受信アンテナ（３１）から近い側に取り付けられた送信機（２）から送信されたものであるかを特定すると共に、第２フレーム送信の際に４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに設けられた送信機（２）から送信されたフレームを受信し、４輪分のフレームに含まれる回転方向情報より、該フレームが右車輪（５ａ、５ｃ）と左車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれに取り付けられた送信機（２）から送信されたものであるかを特定することで、送信機（２）がそれぞれ４つの車輪（５ａ〜５ｄ）のいずれに取り付けられたものであるかを特定することを特徴としている。
【００１３】
このように、送信速度を遅くし、タイヤ一回転に掛かる時間以上の時間を掛けて第１フレーム送信が行われるようにすることで、前輪（５ａ、５ｂ）に取り付けられた送信機（２）と後輪（５ｃ、５ｄ）に取り付けられた送信機（２）とを判別できる。また、右車輪（５ａ、５ｃ）に取り付けられた送信機（２）と左車輪（５ｂ、５ｄ）に取り付けられた送信機（２）との判別は、回転方向検出部（２２）による検出結果に基づいて行える。これらにより、４つの車輪（５ａ〜５ｄ）すべての送信機（２）を特定することができ、各送信機（２）がどの車輪（５ａ〜５ｄ）に取り付けられたものかを特定する車輪位置検出を行うことが可能となる。
【００１４】
このような車輪位置検出装置によれば、送信機（２）が両前輪（５ａ、５ｂ）と両後輪（５ｃ、５ｄ）のいずれに取り付けられているかの判別のために、受信強度測定を行う必要もないし、受信数を計算する必要もない。さらに、車輪位置検出を行うためにトリガ機のような追加デバイスが必要ない。よって、トリガ機を用いなくても良く、かつ、受信強度の測定や受信数の計算を行わなくても正確に車輪位置の特定が行える車輪位置検出装置とすることが可能となる。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、送信機（２）の第１制御部（２３）は、車速が所定速度に至ったことを送信開始の条件として、第１フレーム送信および第２フレーム送信を行うことを特徴としている。
【００１６】
このように、車速が所定速度に至ったことを送信開始の条件として、第１フレーム送信および第２フレーム送信を行うことができる。例えば、車速が所定速度に至ったと同時もしくはそれから一定時間後に第１フレーム送信を行い、その後は、各送信機（２）からランダムディレイを設けて第２フレーム送信を行うようにすることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明では、送信機（２）の第１制御部（２３）にて車輪回転方向検出手段（２２）の検出結果に基づいて第１フレーム送信を行うタイミングを設定することで、右車輪（５ａ、５ｃ）が第１フレーム送信を行うタイミングが同時とされていると共に、左車輪（５ｂ、５ｄ）が第１フレーム送信を行うタイミングが同時とされていることを特徴としている。
【００１８】
このように、両右車輪（５ａ、５ｃ）の送信機（２）から同時に第１フレーム送信を行わせると共に、両左車輪（５ｂ、５ｄ）の送信機（２）から同時に第１フレーム送信を行わせるようにしている。このため、同時に送信されたフレームのうち信号強度の大きな方のみが受信されるようにでき、より確実に両前輪（５ａ、５ｂ）と両後輪（５ｃ、５ｄ）のうち受信機（３）から近い側の送信機（２）の送信フレームのみが受信機（３）で受信されるようにできる。
【００１９】
請求項５に記載の発明では、車輪回転方向検出手段（２２）は、送信機（２）が取り付けられた車輪（５ａ〜５ｄ）の回転時に当該車輪（５ａ〜５ｄ）の周方向に垂直な両方向の加速度を検出する加速度センサ（２２ａ）と周方向に平行な両方向の加速度を検出する加速度センサ（２２ｂ）とを有する２軸加速度センサであり、２軸加速度センサに備えられる２つの加速度センサ（２２ａ、２２ｂ）の出力波形の位相に基づいて回転方向を検出することを特徴としている。
【００２０】
このように、２軸加速度センサを用いて、２軸加速度センサに備えられる２つの加速度センサ（２２ａ、２２ｂ）の出力波形の位相に基づいて回転方向を検出することができる。
【００２１】
上記請求項１または５では、車輪位置検出装置として本発明を示したが、請求項６に示されるように、この車輪位置検出装置をタイヤ空気圧検出装置に組み込むことも可能である。すなわち、送信機（２）に、４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに備えられたタイヤの空気圧に応じた検出信号を出力するセンシング部（２１）を備え、第１制御部（２３）によってセンシング部（２１）の検出信号を信号処理したタイヤ空気圧に関する情報をフレームに格納して受信機（３）に送信されるようにし、受信機（３）では、第２制御部（３３）にて、該タイヤ空気圧に関する情報より、４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに備えられたタイヤの空気圧を検出するようにすることができる。
【００２２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる車輪位置検出装置が適用されるタイヤ空気圧検出装置の全体構成を示す図である。
【図２】送信機２および受信機３のブロック構成を示す図である。
【図３】車輪５ａ〜５ｄの回転角度と各送信機２からフレームを送信したとき受信電圧（受信強度）の実測データと受信機３での受信感度との関係を示した図である。
【図４】送信機２に備えられた車輪回転方向検出部２２の各車輪５ａ〜５ｄへの搭載形態の一例と、その搭載形態とした場合に各加速度センサ２２ａ、２２ｂで検出される加速度の出力波形を示した図である。
【図５】本発明の他の実施形態で説明する車輪５ａ〜５ｄの回転角度と各送信機２からフレームを送信したとき受信電圧（受信強度）の実測データと受信機３での受信感度との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態における車輪位置検出装置が適用されるタイヤ空気圧検出装置の全体構成を示す図である。図１の紙面左方向が車両１の前方、紙面右方向が車両１の後方に一致する。この図を参照して、本実施形態におけるタイヤ空気圧検出装置について説明する。
【００２６】
図１に示すように、タイヤ空気圧検出装置は、車両１に取り付けられるもので、送信機２、受信機３および表示器４を備えて構成されている。
【００２７】
図１に示すように、送信機２は、車両１における各車輪５ａ〜５ｄに取り付けられるもので、車輪５ａ〜５ｄに取り付けられたタイヤの空気圧を検出すると共に、その検出結果を示すタイヤ空気圧に関する情報をフレーム内に格納して送信する。受信機３は、車両１における車体６側に取り付けられるもので、送信機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車輪位置検出およびタイヤ空気圧検出を行う。送信機２は、ＦＳＫ（周波数偏移変調）によりフレームを作成し、受信機３は、そのフレームを復調することでフレーム内のデータを読取り、車輪位置検出およびタイヤ空気圧検出を行っている。図２に送信機２および受信機３のブロック構成を示す。
【００２８】
図２（ａ）に示すように、送信機２は、センシング部２１、車輪回転方向検出部２２、マイクロコンピュータ２３、送信回路２４および送信アンテナ２５を備えた構成となっており、図示しない電池からの電力供給に基づいて各部が駆動される。
【００２９】
センシング部２１は、例えばダイアフラム式の圧力センサ２１ａや温度センサ２１ｂを備えた構成とされ、タイヤ空気圧に応じた検出信号や温度に応じた検出信号を出力する。車輪回転方向検出部２２は、送信機２が取り付けられた車輪の回転方向（車輪回転方向）を検出するものであり、本発明の車輪回転方向検出手段に相当する。具体的には、車輪回転方向検出部２２は、右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄの回転方向が互いに逆になることから、車輪回転方向を検出することで、送信機２が右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられているのかを検出する。車輪回転方向検出部２２には、２つの加速度センサ２２ａ、２２ｂ（図４参照）からなる２軸加速度センサが設けられている。これらの加速度センサ２２ａ、２２ｂの検出信号に基づいて、車輪回転方向の検出を行っており、さらに車速検出も行っている。これら加速度センサ２２ａ、２２ｂの具体的な機能については後述する。
【００３０】
マイクロコンピュータ２３は、制御部（第１制御部）や送信部などを備えた周知のもので、制御部内のメモリ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。制御部内のメモリには、各送信機２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。
【００３１】
マイクロコンピュータ２３は、センシング部２１からのタイヤ空気圧に関する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、そのタイヤ空気圧に関する情報を各送信機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２３は、一定期間中における加速度センサ２２ａ、２２ｂの検出信号をモニタしており、各送信機２が取り付けられた車輪５ａ〜５ｄの回転方向を検出したり、車速を検出したりしている。そして、マイクロコンピュータ２３では、この車輪回転方向、つまり右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられた送信機２であるか示す回転方向情報をタイヤ空気圧に関するデータが格納されたフレームに格納している。
【００３２】
また、マイクロコンピュータ２３は、フレームを作成すると、所定の条件を満たしたときに、送信回路２４を介して送信アンテナ２５より受信機３に向けてフレーム送信（データ送信）を行う。
【００３３】
具体的には、マイクロコンピュータ２３は、車速が所定速度（例えば１０ｋｍ／ｈ）以上になることを送信開始の条件として、車輪回転方向に応じてフレーム送信を行っている。例えば、送信機２が右車輪５ａ、５ｃに取り付けられたものである場合には車速が所定速度に至ったと同時にフレーム送信を行い、送信機２が左車輪５ｂ、５ｄに取り付けられたものである場合には車速が所定速度に至ってから一定時間（例えば５ｓｅｃ）経過後にフレーム送信を行うようにしている。勿論、フレーム送信の順番については、左右輪５ａ〜５ｄのいずれを先にしても構わない。
【００３４】
さらに、マイクロコンピュータ２３は、フレーム送信を複数のｂｉｔレート、つまり複数の送信速度で実行する機能と、フレーム送信の送信出力レベルを複数段階で調整できる機能を有している。これらの機能に基づいて、マイクロコンピュータ２３は、ｂｉｔレートおよび送信出力レベルを変化させてフレーム送信を行っている。
【００３５】
例えば、車速が所定速度を超えて１回目のフレーム送信（第１フレーム送信）では、最初は比較的早いｂｉｔレート（例えば一般的な１０ｋｂｐｓ）で送信を行い、その後、それよりも比較的遅いｂｉｔレート（例えば１００ｂｐｓ）の信号を追加して送信している。また、最初の比較的早いｂｉｔレートのときには送信出力レベルを比較的高いレベルに設定し、その後の比較的遅いｂｉｔレートのときには送信出力レベルを比較的低いレベルに設定してフレーム送信を行っている。
【００３６】
ｂｉｔレートを変更するのは、フレーム送信に必要とされる送信時間を異ならせるためである。１０ｋｂｐｓという一般的なｂｉｔレートの場合、１００ｂｉｔのデータ送信に掛かる時間は１０ｍｓである。また、１００ｂｐｓという遅いｂｉｔレートの場合、１００ｂｉｔのデータ送信に掛かる時間は１ｓである。例えば、タイヤサイズが２０５／６５Ｒ１５の場合、外周が２．０３４ｍであるため、車速１０ｋｍ／ｈ（＝２．７８ｍ／ｓ）のときに、タイヤが一回転するのに掛かる時間が０．７３ｓとなる。このため、最初のｂｉｔレートのままだと、タイヤが一回転する前に１００ｂｐｓのフレーム送信が行われることになるが、その後に比較的遅いｂｉｔレートの信号を繋げることで、タイヤが一回転以上して１００ｂｐｓのフレーム送信が行われるようにできる。
【００３７】
最初のフレーム送信のｂｉｔレートのままだと、タイヤが一回転する前にフレーム送信が完了するため、４つの車輪５ａ〜５ｄのいずれに取り付けられた送信機２から送信されたフレームも受信機３で受信される可能性がある。しかしながら、送信機２と受信機３との間の距離が離れている場合、タイヤが一回転する間に電波が届かなくなるＮｕｌｌが存在するため、比較的遅いｂｉｔレートでのフレーム送信を行うと、前輪５ａ、５ｂに取り付けられた送信機２から送信されたフレームは、タイヤが一回転する間のどこかで受信機３で受信されなくなる。これに基づいて、受信機３にて、送信機２が両前輪５ａ、５ｂと両後輪５ｃ、５ｄのいずれに取り付けられたものであるかを判別することができる。
【００３８】
図３は、車輪５ａ〜５ｄの回転角度と各送信機２からフレームを送信したとき受信電圧（受信強度）の実測データと受信機３での受信感度との関係を示した図である。図３（ａ）は、比較的早いｂｉｔレートかつ比較的高い送信出力レベルでの送信時、図３（ｂ）は比較的遅いｂｉｔレートかつ比較的低い送信出力レベルでの送信時を示している。
【００３９】
これらの図に示すように、実測データでは、車輪５ａ〜５ｄの回転に伴って各送信機２の送信フレームの信号強度が変動する。また、回転角度が変化しても全体的に両前輪５ａ、５ｂに取り付けられた送信機２の送信フレームの信号強度が両後輪５ｃ、５ｄに取り付けられた送信機２の送信フレームの信号強度よりも小さくなる。
【００４０】
図３（ａ）から判るように、比較的早いｂｉｔレートかつ比較的高い送信出力レベルでの送信時には、基本的には受信機３の受信感度よりも高い受信電圧となる。この場合には、車輪５ａ〜５ｄの回転にかかわらず各送信機２が送信してきたフレームを受信機３で受信できることになる。これに対して、図３（ｂ）から分かるように、比較的遅いｂｉｔレートかつ比較的低い送信出力レベルでの送信時には、前輪５ａ、５ｂの送信機２については、受信機３の受信感度よりも低い受信電圧となる場所がある。これがＮｕｌｌであり、タイヤが一回転する間に電波が届かなくなる。
【００４１】
したがって、ｂｉｔレートを遅くしてフレーム送信に必要とされる送信時間を長くすることで、受信機３に近い後輪５ｃ、５ｄの送信機２の送信フレームのみが受信機３で受信されるようにすることが可能となる。これにより、受信機３側で、受信できたフレームが後輪５ｃ、５ｄの送信機２から送信されたものであると判定できるようにしている。
【００４２】
また、電波の取り扱いにおいて、法規などにより、単位時間当たりに出力可能な平均電力が決まっている。例えば米国法規格では３１５ＭＨｚにて７５．６ｄＢｕＶ／ｍ＠３ｍと規定されており、これが１００ｍｓで出力可能な平均電力であるため、送信時間に応じて送信出力レベルを変更する必要がある。すなわち、フレーム送信を１０ｍｓのみ行うのであれば送信出力レベルを高く設定できるが、１ｓ行うのであれば送信出力レベルを低く設定することが必要になる。このため、マイクロコンピュータ２３にフレーム送信の送信出力レベルを複数段階で調整できる機能を備えてある。
【００４３】
さらに、マイクロコンピュータ２３は、車輪位置検出のための１回目のフレーム送信が完了してからの２回目以降のフレーム送信（第２フレーム送信）では、比較的早いｂｉｔレート（例えば一般的な１０ｋｂｐｓ）に戻してフレーム送信を行う。これにより、４つの車輪５ａ〜５ｄの送信機２すべての送信フレームが受信機３で受信されるようにしている。
【００４４】
送信回路２４は、送受信アンテナ２５を通じて、マイクロコンピュータ２３から送られてきたフレームを受信機３に向けて送信する出力部としての機能を果たす。フレーム送信には、例えばＲＦ帯の電波を用いている。
【００４５】
このように構成される送信機２は、例えば、各車輪５ａ〜５ｄのホイールにおけるエア注入バルブに取り付けられ、センシング部２１がタイヤの内側に露出するように配置される。これにより、該当するタイヤ空気圧を検出し、上記したように、車速が所定速度を超えると、各送信機２に備えられた送信アンテナ２５を通じて、車輪位置検出のためのフレーム送信を行う。その後は、送信機２は、一定周期毎（例えば１分毎）にフレーム送信を行うことで、受信機３側にタイヤ空気圧に関する信号を定期送信する。このとき、例えば送信機２毎にランダムディレイを設けるようにしているため、各送信機２の送信タイミングがずれるようにしてある。
【００４６】
次に、各送信機２に備えられた車輪回転方向検出部２２について図４を用いて説明する。図４は、送信機２に備えられた車輪回転方向検出部２２の各車輪５ａ〜５ｄへの搭載形態の一例と、その搭載形態とした場合に各加速度センサ２２ａ、２２ｂで検出される加速度の出力波形を示した図である。
【００４７】
この図に示すように、車輪回転方向検出部２２は、異なる方向の加速度を検出する加速度センサ２２ａ、２２ｂを備えた２軸加速度センサにて構成されている。一方の加速度センサ２２ａは、車輪５ａ〜５ｄの回転時に車輪５ａ〜５ｄに働く加速度のうち、各車輪５ａ〜５ｄの周方向に垂直な両方向の加速度を検出でき、他方の加速度センサ２２ｂは、各車輪５ａ〜５ｄの周方向に平行な両方向の加速度を検出できるように配置されている。
【００４８】
したがって、加速度センサ２２ａは、各車輪５ａ〜５ｄの周方向に垂直な両方向の加速度を検出し、重力加速度に応じた出力を発生させる。このため、送信機２が車輪５ａ〜５ｄの上部位置に位置しているときには、加速度センサ２２ａは重力加速度を正の値として示す出力となる。そして、車輪５ａ〜５ｄが１８０°回転して、車輪５ａ〜５ｄの下部位置に車輪側送受信機２が位置しているときには、重力加速度を負の値として示す出力となる。
【００４９】
一方、加速度センサ２２ｂは、各車輪５ａ〜５ｄの周方向に平行な両方向の加速度を検出し、加速度センサ２２ａと同様に、重力加速度に応じた出力を発生させる。しかしながら、加速度センサ２２ｂが加速度センサ２２ａに対して検出できる加速度の角度が９０°ずらされていることから、検出される重力加速度に応じた出力波形の位相も、加速度センサ２２ａの出力波形の位相から９０°ずれたものとなる。すなわち、図４において送信機２が車輪５ａ〜５ｄの中心に対して反時計回りに９０°ずれた位置にあるときには、重力加速度を負の値として示す出力となる。そして、図４において車輪５ａ〜５ｄが１８０°回転して、送信機２が車輪５ａ〜５ｄの中心に対して時計回りに９０°ずれた位置にあるときには、重力加速度を正の値として示す出力となる。
【００５０】
したがって、図４に示すように、車輪５ａ〜５ｄの回転方向が図４に示す反時計回りの場合には、加速度センサ２２ａの出力波形に対して加速度センサ２２ｂの出力波形の位相が９０°進んだ状態となる。逆に、車輪５ａ〜５ｄの回転方向が図４に示す時計回りの場合には、加速度センサ２２ａの出力波形に対して加速度センサ２２ｂの出力波形の位相が９０°遅れた状態となる。
【００５１】
このように、車輪５ａ〜５ｄの回転方向が逆になると、加速度センサ２２ａ、２２ｂの出力波形の位相のずれ方も逆になる。このことを利用して、送信機２から受信機３に送信するフレームの中に車輪５ａ〜５ｄの回転方向を示す回転方向情報を含めることで、受信機３でフレームが右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられた送信機２から送信されたものであるかを特定することが可能となる。
【００５２】
また、上記では、加速度センサ２２ａ、２２ｂの出力に含まれる遠心力については無視して説明しているが、加速度センサ２２ａ、２２ｂの出力には遠心力に基づく加速度（遠心加速度）が含まれる。この遠心加速度を積分して係数を掛けることにより、車速を演算することが可能となる。このため、マイクロコンピュータ２３では、加速度センサ２２ａ、２２ｂのいずれかの出力から重力加速度成分を取り除いて遠心加速度を演算し、その遠心加速度に基づいて車速の演算を行っている。
【００５３】
また、図２（ｂ）に示すように、受信機３は、受信アンテナ３１、受信回路３２および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。
【００５４】
受信アンテナ３１は、各送信機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。受信アンテナ３１は、車体６に固定されており、車両１の後方寄りに配置されることで、両前輪５ａ、５ｂよりも両後輪５ｃ、５ｄまでの距離が近くなるように配置されている。
【００５５】
受信回路３２は、受信アンテナ３１によって受信された各送信機２からの送信フレームを入力し、そのフレームをマイクロコンピュータ３３に送る入力部としての機能を果たす。
【００５６】
マイクロコンピュータ３３は、第２制御部に相当するもので、マイクロコンピュータ３３内のメモリに記憶されたプログラムに従って車輪位置検出処理を実行する。具体的には、マイクロコンピュータ３３は、各送信機２からの送信フレームに格納された各種データや送信フレームの受信の可否に基づいて、各送信機２がどの車輪５ａ〜５ｄに取り付けられたものかを特定する車輪位置検出を行う。また、マイクロコンピュータ３３は、車輪位置検出の結果に基づいて、各送信機２のＩＤ情報と各送信機２が取り付けられている各車輪５ａ〜５ｄの位置とを関連づけて記憶する。そして、その後は各送信機２からの送信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データに基づいて、各車輪５ａ〜５ｄのタイヤ空気圧検出を行い、タイヤ空気圧に応じた電気信号を表示器４に出力する。例えば、マイクロコンピュータ３３は、タイヤ空気圧を所定のしきい値Ｔｈと比較することでタイヤ空気圧の低下を検知し、タイヤ空気圧の低下を検知するとその旨の信号を表示器４に出力する。これにより、４つの車輪５ａ〜５ｄのいずれかのタイヤ空気圧が低下したことが表示器４に伝えられる。
【００５７】
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。
【００５８】
続いて、本実施形態のタイヤ空気圧検出装置の作動について説明する。以下、タイヤ空気圧検出装置の作動について説明するが、タイヤ空気圧検出装置で行われる車輪位置検出とタイヤ空気圧検出とに分けて説明する。
【００５９】
まず、車輪位置検出について説明する。送信機２側では、電池からの電力供給に基づいて所定のサンプリング周期毎に加速度センサ２２ａ、２２ｂの検出信号をモニタすることで回転方向情報を取得すると共に、センシング部２１の検出信号に基づいてタイヤ空気圧や温度などのタイヤ空気圧に関する情報を取得し、これらの情報に基づいてフレームを作成している。
【００６０】
具体的には、車両１が走行を開始して各車輪５ａ〜５ｄが回転させられると、各車輪５ａ〜５ｄが回転が加速度センサ２２ａ、２２ｂの検出信号の出力波形に表れる。このため、各送信機２のマイクロコンピュータ２３は、加速度センサ２２ａ、２２ｂの出力波形の位相に基づいて各送信機２が取り付けられた車輪の回転方向を検出し、加速度センサ２２ａ、２２ｂの検出信号に含まれる遠心加速度を積分して係数を掛けることで車速を演算する。
【００６１】
そして、車速が所定速度（例えば１０ｋｍ／ｈ）以上になると、右車輪５ａ、５ｃに取り付けられた送信機２からフレーム送信が行われたのち、一定時間（例えば５ｓｅｃ）経過後に、左車輪５ｂ、５ｄに取り付けられた送信機２からもフレーム送信が行われる。このとき、最初は比較的早いｂｉｔレート（例えば一般的な１０ｋｂｐｓ）で送信を行い、その後、それよりも比較的遅いｂｉｔレート（例えば１００ｂｐｓ）の信号を追加して送信している。
【００６２】
これにより、受信機３が各送信機２から送信されたフレームを受信し、受信機３のマイクロコンピュータ３４は、受信できたフレームが両後輪５ｃ、５ｄに取り付けられた送信機２から送信されたものと判別すると共に、各フレームに格納された回転方向情報に基づいて、各フレームが両後輪５ｃ、５ｄのいずれに取り付けられたものであるかを特定する。そして、マイクロコンピュータ３４は、フレームを送信してきた各送信機２のＩＤ情報を、それが取り付けられた車輪の位置と関連付けて記憶する。
【００６３】
続いて、最初のフレーム送信後は、例えば送信機２毎に設けられたランダムディレイによって異なる送信タイミングで各車輪５ａ〜５ｄの送信機２からフレーム送信が行われる。このときには、比較的早いｂｉｔレート（例えば一般的な１０ｋｂｐｓ）に戻してフレーム送信が行われるため、４つの車輪５ａ〜５ｄすべての送信機２の送信フレームが受信機３に受信される。
【００６４】
これにより、受信機３のマイクロコンピュータ３４は、新たに受信できたフレームが両前輪５ａ、５ｂに取り付けられた送信機２から送信されたものと判別する。すなわち、既に両後輪５ｃ、５ｄの送信機２については特定できているため、今回受信したフレームの新たなＩＤ情報は、両前輪５ａ、５ｂの送信機２のものである。そして、各フレームに格納された回転方向情報から、そのフレームが右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられた送信機２から送信されたものであるかを判別することができる。
【００６５】
このようにして、４つの車輪５ａ〜５ｄすべての送信機２を特定することができ、各送信機２がどの車輪５ａ〜５ｄに取り付けられたものかを特定する車輪位置検出を行うことができる。
【００６６】
このようにして車輪位置検出が行われると、その後は、一定周期毎に各送信機２からフレームが送信されるたびに、４輪分のフレームが受信機３で受信される。そして、各フレームに格納されたＩＤ情報に基づいて車輪５ａ〜５ｄに取り付けられたいずれの送信機２から送られてきたフレームであるかを特定し、タイヤ空気圧に関する情報より各車輪５ａ〜５ｄのタイヤ空気圧を検出することが可能となる。
【００６７】
以上説明したように、車輪位置検出において、ｂｉｔレートを遅くして送信速度を遅くし、タイヤ一回転に掛かる時間以上の時間掛けてフレーム送信が行われるようにすることで、前輪５ａ、５ｂに取り付けられた送信機２と後輪５ｃ、５ｄに取り付けられた送信機２とを判別できる。また、右車輪５ａ、５ｃに取り付けられた送信機２と左車輪５ｂ、５ｄに取り付けられた送信機２との判別は、回転方向検出部２２による検出結果に基づいて行える。これらにより、４つの車輪５ａ〜５ｄすべての送信機２を特定することができ、各送信機２がどの車輪５ａ〜５ｄに取り付けられたものかを特定する車輪位置検出を行うことが可能となる。
【００６８】
このような車輪位置検出装置によれば、特許文献２〜４に記載の方法のように、複数のフレームを受信し、累積する必要がないため、車輪位置検出に掛かる時間が短くて済む。また、送信機が前後輪のいずれに取り付けられているかの判別のために、特許文献２に記載の方法では、送信機からのＲＦデータのＲＳＳＩ値の比較もしくは受信数の比較を行っており、特許文献４に記載の方法では、ＲＳＳＩ値の分布を見ているが、本実施形態の車輪位置検出装置では、受信強度測定を行う必要もないし、受信数を計算する必要もない。さらに、特許文献５に記載の方法のように、車輪位置検出を行うためにトリガ機のような追加デバイスが必要ないため、部品点数の削減が図れ、引いてはコスト削減を図ることが可能となる。
【００６９】
また、車速が所定速度以上になったことをフレーム送信の条件にしたり、加速度センサ２２ａ、２２ｂを用いて各車輪５ａ〜５ｄの回転方向を検出しているため、車両１が走行し始めてからしか車輪位置検出を行えないものの、走行後直ぐに車輪位置検出を行うことができる。
【００７０】
また、本実施形態の車輪位置検出装置では、車速が所定速度に達したときに両右車輪５ａ、５ｃの送信機２から同時にフレーム送信を行わせると共に、それから一定時間経過後に両左車輪５ｂ、５ｄの送信機２から同時にフレーム送信を行わせるようにしている。このため、同時に送信されたフレームのうち信号強度の大きな方のみが受信されるようにでき、より確実に両後輪５ｃ、５ｄの送信機２の送信フレームのみが受信機３で受信されるようにできる。
【００７１】
ただし、本実施形態の車輪位置検出装置では、ｂｉｔレートを比較的遅くすることにより、受信機３から遠い側の前輪５ａ、５ｂの送信機２からフレーム送信が行われても、それが受信機３で受信できなくなるようにしている。したがって、仮に、各送信機２に備えられたＧセンサ２２ａ、２２ｂに製造バラツキが有るために各送信機２で演算された車速にバラツキが生じ、フレーム送信が同時に行われなかったとしても、確実に両後輪５ｃ、５ｄの送信機２の送信フレームのみが受信機３で受信されるようにできる。
【００７２】
（他の実施形態）
（１）上記実施形態では、受信アンテナ３１を含む受信機３を両前輪５ａ、５ｂよりも両後輪５ｃ、５ｄ寄りに配置する場合について説明したが、受信アンテナ３１を含む受信機３もしくは受信アンテナ３１のみを両後輪５ｃ、５ｄよりも両前輪５ａ、５ｂ寄りに配置するようにしても良い。その場合、各送信機２から低速ｂｉｔレートでデータ送信を行う際に、受信機３にて両前輪５ａ、５ｂに取り付けられた送信機２のデータは受信され、両後輪５ｃ、５ｄに取り付けられた送信機２のデータは受信されないことに基づいて、両前輪５ａ、５ｂと両後輪５ｃ、５ｄとを判別することができる。
【００７３】
（２）上記実施形態では、ｂｉｔレートを比較的遅くすることによって、受信機３から遠い側となる両前輪５ａ、５ｂの送信機２の送信フレームが受信機３で受信されないようにしたが、車種によってはそれだけでは不十分な場合もあり得る。その場合には、受信機３の受信感度を低下させるようにすることで、受信機３から両前輪５ａ、５ｂの送信機２の送信フレームが受信機３で受信されないようにできる。
【００７４】
図５は、比較的遅いｂｉｔレートかつ比較的低い送信出力レベルでの送信時において、車輪５ａ〜５ｄの回転角度と各送信機２からフレームを送信したとき受信電圧（受信強度）の実測データと受信機３での受信感度との関係を示した図である。この図に示すように、受信機３の受信感度を低下させれば、より確実に受信機３から両前輪５ａ、５ｂの送信機２の送信フレームが受信機３で受信されないようにできる。この場合でも、受信機３から近い側となる両後輪５ｃ、５ｄの送信機２の送信フレームが受信できる程度の受信感度とすればよい。
【００７５】
（３）上記実施形態では、ｂｉｔレートを比較的遅くして送信速度を遅くしたフレーム送信（第１フレーム送信）を行ったのち、ｂｉｔレートを比較的早くして送信速度を早くしたフレーム送信（第２フレーム送信）を行うようにしている。しかしながら、これらの順番を逆にしても構わない。
【００７６】
（４）上記実施形態では、タイヤ空気圧検出装置に車輪位置検出装置を適用しているため、車輪５ａ〜５ｄの回転方向情報をタイヤ空気圧に関する情報が格納されるフレームに格納して送信されるようにしている。これにより、車輪位置検出とタイヤ空気圧検出を共通フレームにて行うことができる。しかしながら、これはフレームの一例を示したに過ぎず、回転方向情報を格納するフレームとタイヤ空気圧に関する情報を格納するフレームを別々のフレームとしても構わない。
【符号の説明】
【００７７】
１                車両
２                送信機
３                受信機
４                表示器
５（５ａ〜５ｄ）  車輪
６                車体
２１              センシング部
２２              車輪回転方向検出部
２３              マイクロコンピュータ
２４              送信回路
２５              送信アンテナ
３１              受信アンテナ
３２              受信回路
３３              マイクロコンピュータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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