(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）それぞれの周方向に対する法線方向の加速度である法線方向加速度と接線方向の加速度である接線方向加速度に応じた検出信号を出力する２軸の加速度センサ（２２）と、前記２軸の加速度センサ（２２）で検出した前記法線方向加速度および前記接線方向加速度に基づいて車輪位置検出を行い、該車輪位置検出の結果を示すデータを格納し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（２ａ〜２ｄ）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（２ａ〜２ｄ）から送信されたフレームを受信する受信部（３２）と、受信した前記フレームから得られる車輪位置検出のデータに基づいて、前記フレームを送信してきた前記送信機（２ａ〜２ｄ）が前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）うちの右車輪（５ａ、５ｃ）と左車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれに取り付けられたものであるかを特定する第２制御部（３３）とを有する受信機（３）とを備え、
前記送信機（２ａ〜２ｄ）は、前記法線方向加速度の時間微分値と前記接線方向加速度との積の符号に基づいて、当該送信機（２ａ〜２ｄ）が取り付けられたのが前記右車輪（５ａ、５ｃ）と前記左車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれであるかを検出し、前記車輪位置検出の結果を示すデータとして、少なくとも当該送信機（２ａ〜２ｄ）が取り付けられたのが前記右車輪（５ａ、５ｃ）と前記左車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれであるかを特定するデータを前記フレームに格納しており、
前記送信機（２ａ〜２ｄ）は、前記接線方向加速度から前記車輪（５ａ〜５ｄ）に備えられた前記タイヤの実効タイヤ半径と前記車輪（５ａ〜５ｄ）が加速中であるか減速中であるかの加速状態とに基づいて、当該送信機（２ａ〜２ｄ）が取り付けられたのが両前輪（５ａ、５ｂ）と両後輪（５ｃ、５ｄ）のいずれであるかを検出し、当該送信機（２ａ〜２ｄ）が取り付けられたのが前記右車輪（５ａ、５ｃ）と前記左車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれであるかの検出結果と、当該送信機（２ａ〜２ｄ）が取り付けられたのが前記両前輪（５ａ、５ｂ）と前記両後輪（５ｃ、５ｄ）のいずれであるかの検出結果に基づいて、当該送信機（２ａ〜２ｄ）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、前記車輪位置検出の結果を示すデータとして前記フレームに格納することを特徴とする車輪位置検出装置。
【請求項２】
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）それぞれの周方向に対する法線方向の加速度である法線方向加速度と接線方向の加速度である接線方向加速度に応じた検出信号を出力する２軸の加速度センサ（２２）と、前記２軸の加速度センサ（２２）で検出した前記法線方向加速度および前記接線方向加速度に基づいて車輪位置検出を行い、該車輪位置検出の結果を示すデータを格納し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（２ａ〜２ｄ）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（２ａ〜２ｄ）から送信されたフレームを受信する受信部（３２）と、受信した前記フレームから得られる車輪位置検出のデータに基づいて、前記フレームを送信してきた前記送信機（２ａ〜２ｄ）が前記４つの車輪（５ａ〜５ｄ）うちの右車輪（５ａ、５ｃ）と左車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれに取り付けられたものであるかを特定する第２制御部（３３）とを有する受信機（３）とを備え、
前記送信機（２ａ〜２ｄ）は、前記法線方向加速度の時間微分値と前記接線方向加速度との積の符号に基づいて、当該送信機（２ａ〜２ｄ）が取り付けられたのが前記右車輪（５ａ、５ｃ）と前記左車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれであるかを検出し、前記車輪位置検出の結果を示すデータとして、少なくとも当該送信機（２ａ〜２ｄ）が取り付けられたのが前記右車輪（５ａ、５ｃ）と前記左車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれであるかを特定するデータを前記フレームに格納しており、
前記２軸の加速度センサ（２２）のうち前記法線方向加速度を検出する加速度センサ（２２ａ）のダイナミックレンジと比較して前記接線方向加速度を検出する加速度センサ（２２ｂ）のダイナミックレンジを小さくし、前記法線方向加速度を検出する加速度センサ（２２ａ）よりも前記接線方向加速度を検出する加速度センサ（２２ｂ）の方が高精度とされていることを特徴とする車輪位置検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車輪位置検出装置に用いられることを特徴とする送信機。
【請求項４】
請求項１または２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（２ａ〜２ｄ）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、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、具体的には少なくとも右車輪と左車輪のいずれである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シング部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、センサから検出結果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結果が受信され、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。そして、受信機側では、各ＩＤ情報と各車輪とを対応付けて登録しておき、送信機から送信されたＩＤ情報が付されたフレームを受信すると、登録されたＩＤ情報に基づいて、そのフレームがどの車輪に取り付けられた送信機から送られてきたかを判別している。
【０００４】
具体的には、従来では、車輪位置の検出、つまり各送信機がどの車輪に取り付けられているのかを特定するために、送信機に受信機能を持たせ、受信機と双方向通信を行うようにしている。例えば、特許文献１では、各送信機から異なる距離となるようにトリガ機を配置し、トリガ機からトリガ信号を出力すると共に各送信機でトリガ信号の受信強度を測定させ、電波の強度が距離に応じて減衰することを利用して、各送信機での受信強度のデータから各送信機が取り付けられた車輪を特定する車輪位置検出装置が提案されている。
【０００５】
また、特許文献２では、送信機に車輪の回転方向と径方向の加速度を検出できる２軸の加速度センサ（以下、Ｇセンサという）を備え、車輪の回転方向で各軸のＧセンサの検出信号の位相差が変わることから、その位相差を比較することにより送信機が左右いずれの車輪に取り付けられたものであるかを判別する車輪位置検出装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−０１５４９１号公報
【特許文献２】特開２００６−２９８１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した特許文献１の車輪位置検出装置では、トリガ機を用いて車輪位置の検出を行っていることから、トリガ機という追加の装置が必要になり、引いては車輪位置検出装置のコスト増に繋がるという問題がある。また、特許文献２の車輪位置検出装置では、２軸のＧセンサの検出信号の位相差を演算して送信機が左右いずれの車輪に取り付けられているかを特定しているが、位相差の算出のための演算量が多大であるという問題がある。すなわち、短いサンプリング周期で加速度のサンプリングを数多く行い、後で位相判定に用いる点（つまり極大値やゼロや極小値）を探索しなければならず、比較的大きな記憶容量が必要になる。
【０００８】
したがって、トリガ機を必要とせず、かつ、位相差の算出のような演算量が多くなる手法によらずに、送信機が左右いずれの車輪に取り付けられているのかが特定できるようにすることが望まれる。
【０００９】
なお、特許文献１の車輪位置検出装置の場合、トリガ機を用いて送信機が左右のいずれの車輪に取り付けられているかだけでなく、前後のいずれの車輪に取り付けられているのかも判別しているが、左右のいずれの車輪に取り付けられているのかを判別することだけであっても、トリガ機が必要になる。
【００１０】
本発明は上記点に鑑みて、トリガ機を必要とせず、かつ、位相差の算出のような演算量が多くなる手法によらずに、送信機が右車輪と左車輪のいずれに取り付けられているのかが特定できる車輪位置検出装置およびそれを用い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】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、送信機（２ａ〜２ｄ）は、４つの車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれの周方向に対する法線方向の加速度である法線方向加速度と接線方向の加速度である接線方向加速度に応じた検出信号を出力する２軸のＧセンサ（２２）にて法線方向加速度および接線方向加速度を検出し、法線方向加速度の時間微分値と接線方向加速度との積の符号に基づいて、当該送信機（２ａ〜２ｄ）が取り付けられたのが右車輪（５ａ、５ｃ）と左車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれであるかを検出し、車輪位置検出の結果を示すデータとして、少なくとも当該送信機（２ａ〜２ｄ）が取り付けられたのが右車輪（５ａ、５ｃ）と左車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれであるかを特定するデータをフレームに格納して受信機（３）に送信することを特徴としている。
【００１２】
このように、法線方向加速度の時間微分値と接線方向加速度との積の符号が正になるか負になるかによって、送信機（２ａ〜２ｄ）が取り付けられたのが右車輪（５ａ、５ｃ）と左車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれであるかを特定することができる。このため、トリガ機も必要ないし、短いサンプリング周期で加速度のサンプリングを数多く行う必要もない。したがって、トリガ機を必要とせず、かつ、２軸のＧセンサ（２２）の検出信号の位相差の算出のような演算量が多くなる手法によらずに、送信機（２ａ〜２ｄ）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特定できる。
【００１３】
さらに、請求項１に記載の発明では、送信機（２ａ〜２ｄ）は、接線方向加速度から車輪（５ａ〜５ｄ）に備えられたタイヤの実効タイヤ半径と車輪（５ａ〜５ｄ）が加速中であるか減速中であるかの加速状態とに基づいて、当該送信機（２ａ〜２ｄ）が取り付けられたのが両前輪（５ａ、５ｂ）と両後輪（５ｃ、５ｄ）のいずれであるかを検出し、当該送信機（２ａ〜２ｄ）が取り付けられたのが右車輪（５ａ、５ｃ）と左車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれであるかの検出結果と、当該送信機（２ａ〜２ｄ）が取り付けられたのが両前輪（５ａ、５ｂ）と両後輪（５ｃ、５ｄ）のいずれであるかの検出結果に基づいて、当該送信機（２ａ〜２ｄ）が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、車輪位置検出の結果を示すデータとしてフレームに格納することを特徴としている。
【００１４】
このように、実効タイヤ半径と車輪（５ａ〜５ｄ）が加速中であるか減速中であるかの加速状態とに基づいて、当該送信機（２ａ〜２ｄ）が取り付けられたのが両前輪（５ａ、５ｂ）と両後輪（５ｃ、５ｄ）のいずれであるかを検出することができる。そして、送信機（２ａ〜２ｄ）が取り付けられたのが両前輪（５ａ、５ｂ）と両後輪（５ｃ、５ｄ）のいずれであるかを検出できれば、送信機（２ａ〜２ｄ）が取り付けられたのが右車輪（５ａ、５ｃ）と左車輪（５ｂ、５ｄ）のいずれであるかの検出結果を用いて、送信機（２ａ〜２ｄ）が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できる。
【００１５】
請求項２に記載の発明では、２軸のＧセンサ（２２）のうち法線方向加速度を検出するＧセンサ（２２ａ）のダイナミックレンジと比較して接線方向加速度を検出するＧセンサ（２２ｂ）のダイナミックレンジを小さくし、法線方向加速度を検出するＧセンサ（２２ａ）よりも接線方向加速度を検出するＧセンサ（２２ｂ）の方が高精度とされていることを特徴としている。
【００１６】
請求項１に記載したような手法によって送信機（２ａ〜２ｄ）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検出する場合、２軸のＧセンサ（２２）のうち接線方向加速度の検出を行う側のＧセンサ（２２ｂ）について、高精度が要求されるが、車両の加速状態が正確に把握できればよいため、ダイナミックレンジは狭くても問題ない。すなわち、接線方向加速度の検出を行う側のＧセンサ（２２ｂ）のダイナミックレンジを法線方向加速度の検出を行う側のＧセンサ（２２ａ）のダイナミックレンジと比較して小さくし、Ｇセンサ（２２ａ）よりもＧセンサ（２２ｂ）の方が高精度となるようにすればよい。
【００１７】
上記請求項１または２では、車輪位置検出装置として本発明を示したが、請求項３に示されるように、車輪位置検出装置に備えられる送信機として本発明を把握することもできる。
【００１８】
さらに、請求項４に示されるように、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（２ａ〜２ｄ）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。
【００１９】
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】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる第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２】送信機２ａ〜２ｄおよび受信機３のブロック構成を示した図である。
【図３】送信機２に備えられた加速度検出部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Ｇセンサ２２ａ、２２ｂで検出される加速度の出力波形の関係を示した図である。
【図４】法線方向加速度と接線方向加速度の波形とサンプリング点での加速度の関係を示した図である。
【図５】法線方向加速度の時間微分値と接線方向加速度との積を演算したときの波形を示した図である。
【図６】（ａ）は、タイヤ１周中の各タイミングでの送信機２の位置と印加される加速度の関係を示した図表であり、（ｂ）は、送信機２の位置の考え方を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明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、図中、同一符号を付してある。
【００２２】
（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の紙面上下方向が車両１の前後方向、紙面左右方向が車両１の左右方向に一致する。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。
【００２３】
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（２ａ〜２ｄ）、受信機３および表示器４を備えて構成されている。
【００２４】
図１に示すように、送信機２ａ〜２ｄ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ＲＦ送信するものである。また、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２ａ〜２ｄから送信されたフレームをＲＦ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ものである。図２は、送信機２ａ〜２ｄおよび受信機３のブロック構成を示した図である。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、送信機２（２ａ〜２ｄ）は、センシング部２１、２軸の加速度検出部２２、マイクロコンピュータ２３、送信部２４、電池２５および送信アンテナ２６を備えた構成となっており、電池２５からの電力供給に基づいて各部が駆動される。
【００２６】
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。加速度検出部２２は、２軸の加速度を検出するものである。加速度検出部２２には、２つの方向の加速度を検出するＧセンサ２２ａ、２２ｂ（図３参照）からなる２軸Ｇセンサが設けられている。これらのＧセンサ２２ａ、２２ｂに機能については後述する。
【００２７】
マイクロコンピュータ２３は、制御部（第１制御部）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２ａ〜２ｄ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。
【００２８】
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２ａ〜２ｄ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Ｇセンサ２２ａ、２２ｂの検出信号をモニタしており、その検出信号に基づいて、送信機２が車輪５ａ〜５ｄのいずれに取り付けられているかを特定する。具体的には、マイクロコンピュータ２３は、送信機２が、車輪回転方向が互いに逆である右側車輪５ａ、５ｃと左側車輪５ｂ、５ｄのいずれに取り付けられているかの検出や、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検出を行っており、これらの検出結果より、送信機２が車輪５ａ〜５ｄのいずれに取り付けられているかを特定している。そして、マイクロコンピュータ２３では、各送信機２が車輪５ａ〜５ｄのいずれに取り付けられているかを特定した車輪位置検出の結果を示すデータ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。なお、このマイクロコンピュータ２３で行われる車輪位置の特定の詳細については後で説明する。
【００２９】
また、マイクロコンピュータ２３は、フレームを作成すると、送信部２４を介して送信アンテナ２６より受信機３に向けてフレームを送信している。このフレームを受信機３に向けて送信する処理も、上記プログラムに従って行われる。例えば、所定の送信周期毎に繰り返しフレーム送信を行うようにしている。
【００３０】
送信部２４は、送信アンテナ２６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。送信に使用する電波としては、例えばＲＦ帯の電波を用いている。
【００３１】
電池２５は、制御部２２などに対して電力供給を行うものであり、この電池２５からの電力供給を受けて、センシング部２１でのタイヤ空気圧に関するデータの収集や２軸のＧセンサ２２での加速度検出およびマイクロコンピュータ２３での各種演算などが実行される。
【００３２】
このように構成される送信機２ａ〜２ｄ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、各送信機２ａ〜２ｄに備えられた送信アンテナ２６を通じて、所定の送信タイミングの際にフレームを送信することで、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ようになっている。
【００３３】
次に、各送信機２に備えられた加速度検出部２２について図３を用いて説明する。図３は、送信機２に備えられた加速度検出部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Ｇセンサ２２ａ、２２ｂで検出される加速度の出力波形の関係を示した図である。
【００３４】
この図に示すように、加速度検出部２２は、異なる方向の加速度を検出するＧセンサ２２ａ、２２ｂを備えた２軸Ｇセンサにて構成されている。一方のＧ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（以下、法線方向加速度という）を検出でき、他方のＧセンサ２２ｂは、各車輪５ａ〜５ｄの接線方向に平行な両方向の加速度（以下、接線方向加速度という）を検出できるように配置されている。
【００３５】
したがって、Ｇセンサ２２ａは、各車輪５ａ〜５ｄの法線方向加速度を検出し、遠心力に重力加速度が加えられた出力を発生させる。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、Ｇセンサ２２ａに正の重力加速度が印加され、車輪５ａ〜５ｄが１８０°回転して車輪５ａ〜５ｄの下部位置に送信機２が位置しているときには、負の重力加速度が印加される。そして、車両が加速中には遠心力が徐々に大きくなっていくことから、遠心力によって徐々に加速度が増加していく波形に対して重力加速度による振幅波形が加わった波形となる。なお、この遠心力の大きさは車速に対応した値になることから、図３中に参考として車速についても示してある。
【００３６】
一方、Ｇセンサ２２ｂは、各車輪５ａ〜５ｄの接線方向加速度を検出し、重力加速度に応じた出力を発生させる。Ｇセンサ２２ｂは、Ｇ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、Ｇ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３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３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。
【００３７】
したがって、図３に示すように、車輪５ａ〜５ｄの回転方向が図３に示す反時計回りの場合と時計回りの場合とでは、Ｇセンサ２２ｂの出力波形の位相が１８０°ずれた状態となる。このように、車輪５ａ〜５ｄの回転方向が逆になると、Ｇセンサ２２ａ、２２ｂの出力波形の位相のずれ方も逆になる。従来では、この位相差に基づいて、送信機２が取り付けられたのが右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれであるかを検出しているが、位相差の算出のための演算量が多大になる。
【００３８】
このため、本実施形態では、次のような手法によって、送信機２が取り付けられたのが右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれであるかを検出している。この手法について、図４を参照して説明する。
【００３９】
図４は、法線方向加速度と接線方向加速度の波形とサンプリング点での加速度の関係を示した図である。図４（ａ）が送信機２が右車輪５ａ、５ｃに取り付けられた場合の波形を示しており、図４（ｂ）が送信機２が左車輪５ｂ、５ｄに取り付けられた場合の波形を示している。
【００４０】
本実施形態では、法線方向加速度の時間微分値と接線方向加速度との積の符号に基づいて、送信機２が取り付けられたのが右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれであるかを検出する。法線方向加速度の時間微分値は、法線方向加速度の微小時間での変化量に相当することから、所定の時間間隔で２点の法線方向加速度をサンプリングし、その差を求めることで法線方向加速度の時間微分値を演算している。また、２点の法線方向加速度のサンプリングの間に、接線方向加速度についてもサンプリングする。そして、法線方向加速度の時間微分値と接線方向加速度の積を演算する。
【００４１】
例えば、図４（ａ）、（ｂ）中であれば、２点の法線方向加速度がａｒ１、ａｒ３、接線方向加速度がａｎ２の場合と、２点の法線方向加速度がａｒ４、ａｒ６、接線方向加速度がａｎ５の場合を例に挙げた。これらのいずれについても、送信機２が右車輪５ａ、５ｃに取り付けられた場合には、法線方向加速度の時間微分値と接線方向加速度との積の符号が正になり、送信機２が左車輪５ｂ、５ｄに取り付けられた場合には、法線方向加速度の時間微分値と接線方向加速度との積の符号が負になるという関係が成り立つ。
【００４２】
すなわち、送信機２が右車輪５ａ、５ｃに取り付けられた場合には、図４（ａ）に示すように、法線方向加速度が増加中の際には、２点の法線方向加速度ａｒ１、ａｒ３の差（ａｒ３−ａｒ１）は正となり、接線方向加速度ａｎ２も正となるため、法線方向加速度の時間微分値と接線方向加速度との積の符号が正になる。また、法線方向加速度が減少中の際には、２点の法線方向加速度ａｒ４、ａｒ６の差（ａｒ６−ａｒ４）は負となり、接線方向加速度ａｎ５も負となるため、法線方向加速度の時間微分値と接線方向加速度との積の符号が正になる。
【００４３】
これに対して、送信機２が左車輪５ｂ、５ｄに取り付けられた場合には、図４（ｂ）に示すように、法線方向加速度が減少中の際には、２点の法線方向加速度ａｒ１、ａｒ３の差（ａｒ３−ａｒ１）は負となり、接線方向加速度ａｎ２は正となるため、法線方向加速度の時間微分値と接線方向加速度との積の符号が負になる。また、法線方向加速度が増加中の際には、２点の法線方向加速度ａｒ４、ａｒ６の差（ａｒ６−ａｒ４）は正となり、接線方向加速度ａｎ５は負となるため、法線方向加速度の時間微分値と接線方向加速度との積の符号が負になる。
【００４４】
図５は、送信機２が右車輪５ａ、５ｃに取り付けられた場合と左車輪５ｂ、５ｄに取り付けられた場合それぞれにおいて、法線方向加速度の時間微分値と接線方向加速度との積を演算したときの波形を示した図である。この図に示されるように、送信機２が取り付けられたのが右車輪５ａ、５ｃの場合には、法線方向加速度の時間微分値と接線方向加速度との積が瞬間的に０になる時があるものの、基本的にはすべて正の値になる。また、送信機２が取り付けられたのが左車輪５ｂ、５ｄの場合には、法線方向加速度の時間微分値と接線方向加速度との積が瞬間的に０になる時があるものの、基本的にはすべて負の値になる。
【００４５】
このように、法線方向加速度の時間微分値と接線方向加速度との積の符号が正になるか負になるかによって、送信機２が取り付けられたのが右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれであるかを特定することができる。
【００４６】
また、送信機２では、マイクロコンピュータ２３にて送信機２が取り付けられたのが両前輪５ａ、５ｂと両後輪５ｃ、５ｄのいずれであるかの検出も行っている。この検出については、次のような手法を用いているが、他にも公知となっているどのような手法を用いても構わない。
【００４７】
本実施形態では、車両加速時と車速が一定である車両等速時および車両減速時の実効タイヤ半径の変化を２軸のＧセンサ２２の検出結果から判別し、その実効タイヤ半径に基づいて送信機２が取り付けられたのが両前輪５ａ、５ｂと両後輪５ｃ、５ｄのいずれであるかの検出を行う。車両１は走行時の加速状態に応じたピッチング運動を行うことから、ピッチング運動の状況に応じて実効タイヤ半径が変化する。すなわち、車両加速時には車両前方側（ノーズ）が浮き上がるスコートが発生し、車両減速時には車両前方側が沈み込むノーズダイブが発生する。このため、車両加速時には車両等速時や車両減速時と比較して両前輪５ａ、５ｂの方が両後輪５ｃ、５ｄよりも実効タイヤ半径が大きくなる。逆に、車両減速時には車両等速時や車両加速時と比較して両前輪５ａ、５ｂの方が両後輪５ｃ、５ｄよりも実効タイヤ半径が小さくなる。
【００４８】
したがって、実効タイヤ半径を演算することにより、送信機２が取り付けられたのが両前輪５ａ、５ｂと両後輪５ｃ、５ｄのいずれであるかを検出できる。この実効タイヤ半径を２軸のＧセンサ２２の検出信号を利用して演算する。
【００４９】
図６（ａ）は、タイヤ１周中の各タイミングでの送信機２の位置と印加される加速度の関係を示した図表であり、図６（ｂ）は、送信機２の位置の考え方を説明するための模式図である。なお、図６（ａ）の加速度は、送信機２が左車輪５ｂ、５ｄに取り付けられた場合を示してある。
【００５０】
図６（ａ）に示すように、送信機２の位置についてはｓｉｎ（θ＋β）によって表してある。図６（ｂ）に示すように、送信機２が車輪５ａ〜５ｄの下方位置に位置しているときをｓｉｎ（θ＋β）＝０とし、車輪回転に伴って送信機２の位置が変化し、９０°変化するごとにｓｉｎ（θ＋β）が１、０、−１と変化することから、送信機２の位置が車輪回転方向において９０°変化するタイミングｔ１〜ｔ５において、接線方向加速度ａn,leftを表してある。
【００５１】
左車輪５ｂ、５ｄの送信機２では、接線方向加速度ａn,leftは、数式１で表される。ただし、ａは車両の加速度、ｇは重力加速度、θは送信機２が車輪５ｂ、５ｃの下方位置に位置しているときに対して成す角度である。また、数式１中においてβは、数式２で表される関係を満たすものである。
【００５２】
【数１】
0005447442.tif 000002
【００５３】
【数２】
0005447442.tif 000003
１周中での接線方向加速度ａn,leftの最大値と最小値は、タイミングｔ２、ｔ４のときの接線方向加速度ａn,leftであり、これらの差は、数式３で表される。そして、数式３を車両の加速度の式に変換すると、数式４が導出される。
【００５４】
【数３】
0005447442.tif 000004
【００５５】
【数４】
0005447442.tif 000005
また、１周中での接線方向加速度ａn,leftの最大値と最小値の和は、数式５で表される。そして、数式５を変換すると、数式６が導出される。なお、数式５、６中において、ｒrは送信機２の回転半径、ｒwはタイヤの回転半径を意味している。
【００５６】
【数５】
0005447442.tif 000006
【００５７】
【数６】
0005447442.tif 000007
ここで、数式４は車両の加速度を表しており、符号が正の時には車両加速時、負の時には車両減速時を表している。また、数式６は送信機２の回転半径とタイヤの回転半径との比（以下、ｒr／ｒwという）を表している。
【００５８】
ｒr／ｒwは、同じ車輪であっても、上記したように車両の加速状態に応じて変化する。具体的には、車両加速時であればスコートが発生して、前輪５ａ、５ｂであればタイヤの実効半径が大きくなり、後輪５ｃ、５ｄであればタイヤの実効半径が小さくなる。逆に、車両減速時であればノーズダイブが発生して、前輪５ａ、５ｂであればタイヤの実効半径が小さくなり、後輪５ｃ、５ｄであればタイヤの実効半径が大きくなる。
【００５９】
このため、車両の加速状態とｒr／ｒwのデータをサンプリング毎に複数回記憶し、その蓄積された記憶内容に基づいて、例えば車両加速中のｒr／ｒwと車両減速中のｒr／ｒwとを比較し、車両加速中のｒr／ｒwの方が車両減速中のｒr／ｒwよりも小さければその送信機２は両前輪５ａ、５ｂのいずれかに取り付けられたものであり、車両加速中のｒr／ｒwの方が車両減速中のｒr／ｒwよりも大きければその送信機２は両後輪５ｃ、５ｄのいずれかに取り付けられたものであると特定できる。このようにして、送信機２が取り付けられたのが両前輪５ａ、５ｂと両後輪５ｃ、５ｄのいずれであるかを検出できる。
【００６０】
なお、このような手法によって送信機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検出する場合、２軸のＧセンサ２２のうち接線方向加速度の検出を行う側のＧセンサ２２ｂについて、高精度が要求されるが、車両の加速状態が正確に把握できればよいため、ダイナミックレンジは狭くても問題ない。すなわち、接線方向加速度の検出を行う側のＧセンサ２２ｂのダイナミックレンジを法線方向加速度の検出を行う側のＧセンサ２２ａのダイナミックレンジと比較して小さくし、Ｇセンサ２２ａよりもＧセンサ２２ｂの方が高精度となるようにすればよい。また、タイヤ１周中は接線方向加速度を所定のサンプリング周期毎に検出することになるが、最低タイヤ１周中のみでよい。位相差を演算する場合は、法線方向加速度と接線方向加速度のずれが−９０°の場合と＋９０°の場合があり、少なくとも１．５周分連続してサンプリングした検出結果が必要であり、本発明にて提案の手法のほうが依然として必要なメモリおよび演算はすくなくて済む。
【００６１】
以上のようにして、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たものであるかが検出されると共に、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が検出される。このため、送信機２が車輪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が可能となる。
【００６２】
一方、受信機３は、アンテナ３１と受信部３２および制御部３３を備えた構成とされている。
【００６３】
アンテナ３１は、各センサ送信機２から送られてくるフレームを総括的に受け取る１本の共通アンテナとなっており、車体６に固定されている。
【００６４】
受信部３２は、各センサ送信機２から送信されたフレームがアンテナ３１で受信されると、それを入力して制御部３３に送る入力部としての機能を果たすものである。
【００６５】
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マイクロコンピュータによって構成され、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。各送信機２ａ〜２ｄからの送信フレームを用いて、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ことで、各送信機２ａ〜２ｄ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。すなわち、各送信機２ａ〜２ｄからの送信フレームに格納された各送信機２が車輪５ａ〜５ｄのいずれに取り付けられているかを特定した車輪位置検出の結果を示すデータを読み出す。そして、マイクロコンピュータ３３は、その車輪位置検出の結果を示すデータに基づいて、各送信機２ａ〜２ｄのＩＤ情報と各送信機２ａ〜２ｄ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。
【００６６】
その後は、マイクロコンピュータ３３は、各送信機２ａ〜２ｄからフレームが送信されてきたときに、その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、送信機２ａ〜２ｄのいずれから送信されたフレームかを特定することで、各車輪５ａ〜５ｄのタイヤ空気圧検出を行う。
【００６７】
表示器４は、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警報ランプによって構成される。この表示器４は、例えば受信機３における制御部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。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態では、法線方向加速度の時間微分値と接線方向加速度との積の符号が正になるか負になるかによって、送信機２が取り付けられたのが右車輪５ａ、５ｃと左車輪５ｂ、５ｄのいずれであるかを特定している。このため、トリガ機も必要ないし、短いサンプリング周期で加速度のサンプリングを数多く行う必要もない。したがって、トリガ機を必要とせず、かつ、２軸のＧセンサ２２の検出信号の位相差の算出のような演算量が多くなる手法によらずに、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特定できる。
【００６９】
（他の実施形態）
上記実施形態では、アンテナ３１が１本の共通アンテナとされる形態について説明したが、複数本、例えば各車輪６ａ〜６ｄそれぞれに対応して４本設けられるような形態であっても構わない。ただし、アンテナ３１が共通アンテナとされた場合に、特に、センサ送信機２が取り付けられた車輪６ａ〜６ｄの特定が困難となることから、共有アンテナとされる場合に本発明を適用すると有効である。
【００７０】
また、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、車輪位置検出の結果を示すデータ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。しかしながら、これはフレーム構成の一例を示したに過ぎず、車輪位置検出の結果を示すデータ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。ただし、タイヤ空気圧に関する情報が格納されるフレームに各車輪位置検出の結果を示すデータを格納することで、車輪位置検出とタイヤ空気圧検出の両方が行える共通フレームとすることが可能となる。
【００７１】
また、上記実施形態では、車輪位置検出のうち、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検出手法の一例を挙げたが、ここで説明した手法以外の手法を採用しても構わない。さらに、上記の手法では、接線方向加速度から実効タイヤ半径と送信機２の回転半径の比を求めると共に加速状態を求め、これらに基づいて送信機２が両前輪５ａ、５ｂと両後輪５ｃ、５ｄのいずれに取り付けられているかを検出した。しかしながら、これは、接線方向加速度から実効タイヤ半径と加速状態を求め、それらから送信機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を検出する手法の一例を示したものであり、勿論、単純に実効タイヤ半径と加速状態に基づいて検出しても良い。例えば、送信機２の取り付け位置は決まっており、送信機２の回転半径は一定であるため、接線方向加速度から実効タイヤ半径と送信機２の回転半径の比を求めれば、実効タイヤ半径を演算することもできる。この実効タイヤ半径と加速状態とに基づいて、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ているかを検出すればよい。
【符号の説明】
【００７２】
１                車両
２（２ａ〜２ｄ）  送信機
３                受信機
４                表示器
５ａ〜５ｄ        車輪
６                車体
２１              センシング部
２２              Ｇセンサ
２３              マイクロコンピュータ
３１              受信アンテナ
３２              受信部
３３              マイクロコンピュータ
【図１】
0005447442.tif 000008
【図２】
0005447442.tif 000009
【図３】
0005447442.tif 000010
【図４】
0005447442.tif 000011
【図５】
0005447442.tif 000012
【図６】
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