(57)【要約】【課題】作業者によるマニュアル操作や双方向通信用の設備を必要としなくても、センサ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を提供する。【解決手段】前進方向における回転方向が決まっているタイヤ３に取り付けられたタイヤマウントセンサ１において、加速度センサ１１の検出信号に基づいて、タイヤマウントセンサ１が右車輪と左車輪のいずれに取り付けられているのかの左右判定を行う。そして、左右判定結果を受信機２１に伝える。このようにして、作業者によるマニュアル操作や双方向通信用の設備を必要としなくても、タイヤマウントセンサ１が右車輪と左車輪のいずれに取り付けられているのかを特定できる。【選択図】図２
2018016300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の外側に向けられる側面が決まっているタイヤ（３）が取り付けられた４つの車輪を有する車両に適用され、
前記４つの車輪それぞれの前記タイヤの裏面に備えられ、前記タイヤの接線方向の振動の大きさに応じた検出信号を出力する振動検出部（１１）と、前記タイヤの１回転中における前記振動検出部の検出信号に基づいて、自身が取り付けられた車輪が右車輪と左車輪のいずれであるかの判定である左右判定を行うと共に、該左右判定の判定結果を表す車輪位置データを生成する信号処理部（１３）と、前記車輪位置データを送信する送信機（１４）と、を有するタイヤマウントセンサ（１）と、
前記送信機から送信された前記車輪位置データを受信する受信機（２１）を含み、前記車輪位置データに基づいて少なくとも前記車輪位置データを送信してきた前記タイヤマウントセンサが前記右車輪と前記左車輪のいずれに取り付けられたものであるかを検出する車輪位置検出を行う車体側システム（２）と、を有する車輪位置検出装置。
【請求項２】
前記タイヤマウントセンサは、前記タイヤの幅方向の加速度成分を検出する加速度センサ（１６）を有し、
前記信号処理部は、前記加速度センサの検出信号に操舵に伴う加速度成分が含まれているか否か基づき、該加速度成分が含まれていれば前記タイヤマウントセンサが前後輪のうちの操舵輪に取り付けられていて、該加速度成分が含まれていなければ前記タイヤマウントセンサが前記前後輪のうちの非操舵輪に取り付けられているという前後判定を行うと共に、前記左右判定と前記前後判定の判定結果に基づいて、前記タイヤマウントセンサが前記４つの車輪のいずれに取り付けられたものであるかの結果を表して前記車輪位置データを生成し、
前記車体側システムは、前記車輪位置検出として、前記車輪位置データに基づき、前記車輪位置データを送信してきた前記タイヤマウントセンサが前記４つの車輪のいずれに取り付けられたものであるかを検出する請求項１に記載の車輪位置検出装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、前記タイヤのトレッドのうち前記振動検出部の配置箇所と対応する部分の接地開始時と接地終了時に前記振動検出部の検出信号の高周波成分に含まれるピーク値の正負が前記左車輪と前記右車輪とで逆になることに基づいて前記左右判定を行う請求項１または２に記載の車輪位置検出装置。
【請求項４】
車両の外側に向けられる側面決まっているタイヤ（３）が取り付けられた４つの車輪を有する車両に適用され、
前記４つの車輪それぞれの前記タイヤの裏面に備えられ、前記タイヤの接線方向の振動の大きさに応じた検出信号を出力する振動検出部（１１）と、前記タイヤの１回転中における前記振動検出部の検出信号に基づいて振動データを生成する信号処理部（１３）と、前記振動データを送信する送信機（１４）と、を有するタイヤマウントセンサ（１）と、
前記送信機から送信された前記振動データを受信する受信機（２１）を含み、前記振動データに基づいて、前記タイヤマウントセンサが取り付けられた車輪が右車輪と左車輪のいずれであるかの判定である左右判定を行うことで車輪位置検出を行う車体側システム（２）と、を有する車輪位置検出装置。
【請求項５】
前記タイヤマウントセンサは、前記タイヤの幅方向の加速度成分を検出する加速度センサ（１６）を有し、
前記信号処理部は、前記加速度センサの検出信号が示す加速度データを生成し、
前記送信機は、前記振動データと共に前記加速度データを送信し、
前記車体側システムは、前記車輪位置検出として、前記振動データに基づく前記左右判定に加えて、前記加速度データに操舵に伴う加速度成分が含まれているか否か基づき、該加速度成分が含まれていれば前記タイヤマウントセンサが前後輪のうちの操舵輪に取り付けられていて、該加速度成分が含まれていなければ前記タイヤマウントセンサが前記前後輪のうちの非操舵輪に取り付けられているという前後判定を行うことで、前記振動データおよび前記加速度データを送信してきた前記タイヤマウントセンサが前記４つの車輪のいずれに取り付けられたものであるかを検出する請求項４に記載の車輪位置検出装置。
【請求項６】
前記車体側システムは、前記タイヤのトレッドのうち前記振動検出部の配置箇所と対応する部分の接地開始時と接地終了時に前記振動検出部の検出信号の高周波成分に含まれるピーク値の正負が前記左車輪と前記右車輪とで逆になることに基づいて前記左右判定を行う請求項４または５に記載の車輪位置検出装置。
【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ある。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ダイレクト式のタイヤ空気圧検出装置がある。ダイレクト式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、圧力センサ等が備えられたセンサ送信機が取り付けられており、車体側に、受信機などの車体側システムが備えられている。そして、センサでの検出結果がセンサ送信機より送信されると、車体側システムで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、センサ送信機から送られてきたタイヤ空気圧の検出結果がどの車輪のものであるかを特定することが必要である。このため、車体側システムにおいて、各車輪の取り付け位置、すなわち車両のどの位置に取り付けられているかという車輪位置と、各センサ送信機に付けられた固有の識別情報（以下、ＩＤ情報という）との紐付けが行われる。
【０００４】
例えば、作業者がマニュアル操作によって、各車輪のＩＤ情報を車体側システムに入力することで紐付けを行ったり、トリガ機を用いてセンサ送信機と車体側システムとの間で双方向通信を行うことで紐付けを行っている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３２１２３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、作業者がマニュアル操作によって紐付けする方法では、煩雑な作業が必要になる。また、双方向通信による紐付けでは、双方向通信を行うための設備が必要になるため、部品点数が増加し、コスト増大を招く。
【０００７】
なお、特許文献１の車輪位置検出装置の場合、トリガ機を用いてセンサ送信機が前後左右いずれの車輪に取り付けられているかを判別しているが、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。このため、トリガ機などの双方向通信設備を必要とせずに、少なくとも左右のいずれの車輪に取り付けられているのかを判別できるようにすることが望まれる。
【０００８】
本発明は上記点に鑑みて、作業者によるマニュアル操作や双方向通信用の設備を必要としなくても、センサ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】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の車輪位置検出装置は、車両の外側に向けられる側面が決まっているタイヤ（３）が取り付けられた４つの車輪を有する車両に適用され、４つの車輪それぞれのタイヤの裏面に備えられ、タイヤの接線方向の振動の大きさに応じた検出信号を出力する振動検出部（１１）と、タイヤの１回転中における振動検出部の検出信号に基づいて、自身が取り付けられた車輪が右車輪と左車輪のいずれであるかの判定である左右判定を行うと共に、該左右判定の判定結果を表す車輪位置データを生成する信号処理部（１３）と、車輪位置データを送信する送信機（１４）と、を有するタイヤマウントセンサ（１）と、送信機から送信された車輪位置データを受信する受信機（２１）を含み、車輪位置データに基づいて少なくとも車輪位置データを送信してきたタイヤマウントセンサが右車輪と左車輪のいずれに取り付けられたものであるかを検出する車輪位置検出を行う車体側システム（２）と、を有している。
【００１０】
このように、タイヤマウントセンサにて、振動検出部の検出信号に基づいて、タイヤマウントセンサが右車輪と左車輪のいずれに取り付けられているのかの左右判定を行っている。そして、左右判定結果を示す車輪位置データを受信機に伝え、車体側システムにてタイヤマウントセンサが右車輪と左車輪のいずれに取り付けられたものであるかを検出する車輪位置検出を行えるようにしている。これにより、作業者によるマニュアル操作や双方向通信用の設備を必要としなくても、タイヤマウントセンサが右車輪と左車輪のいずれに取り付けられているのかを特定できる。
【００１１】
また、請求項４に記載の車輪位置検出装置は、４つの車輪それぞれのタイヤの裏面に備えられ、タイヤの接線方向の振動の大きさに応じた検出信号を出力する振動検出部（１１）と、タイヤの１回転中における振動検出部の検出信号に基づいて振動データを生成する信号処理部（１３）と、振動データを送信する送信機（１４）と、を有するタイヤマウントセンサ（１）と、送信機から送信された振動データを受信する受信機（２１）を含み、振動データに基づいて、タイヤマウントセンサが取り付けられた車輪が右車輪と左車輪のいずれであるかの判定である左右判定を行うことで車輪位置検出を行う車体側システム（２）と、を有している。
【００１２】
このように、タイヤマウントセンサから振動データを送信し、車体側システムにおいて左右判定を行うようにすることもできる。このようにしても、作業者によるマニュアル操作や双方向通信用の設備を必要としなくても、タイヤマウントセンサが右車輪と左車輪のいずれに取り付けられているのかを特定できる。
【００１３】
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】
【００１４】
【図１】第１実施形態にかかる車輪位置検出装置を適用した路面状態検出装置の全体構成を示す図である。
【図２】タイヤマウントセンサのブロック構成を示す図である。
【図３】タイヤマウントセンサが取り付けられたタイヤの断面模式図である。
【図４Ａ】右車輪に取り付けられたタイヤマウントセンサについて、タイヤ回転時における加速度センサの出力電圧波形を示した図である。
【図４Ｂ】左車輪に取り付けられたタイヤマウントセンサについて、タイヤ回転時における加速度センサの出力電圧波形を示した図である。
【図５Ａ】アスファルト路のように路面μが比較的大きな高μ路面を走行している場合における加速度センサの出力電圧の変化を示した図である。
【図５Ｂ】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における加速度センサの出力電圧の変化を示した図である。
【図６】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出力電圧の周波数解析を行った結果を示した図である。
【図７】タイヤマウントセンサでシステム的に行われる処理全体を示したフローチャートである。
【図８】第２実施形態で説明するタイヤマウントセンサのブロック構成を示す図である。
【図９Ａ】操舵輪でのＸ方向の加速度を検出する加速度センサの出力電圧波形を示した図である。
【図９Ｂ】操舵輪でのＹ方向の加速度を検出する加速度センサの出力電圧波形を示した図である。
【図１０】第２実施形態のタイヤマウントセンサでシステム的に行われる処理全体を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
（第１実施形態）
図１〜図７を参照して、本実施形態にかかる車輪位置検出装置を適用した路面状態推定装置１００について説明する。本実施形態にかかる路面状態推定装置１００は、車両の各車輪に備えられるタイヤの接地面に加わる振動に基づいて、車輪位置検出を行ったり、走行中の路面状態を推定するものである。
【００１７】
図１および図２に示すように路面状態推定装置１００は、車輪側に設けられたタイヤマウントセンサ１と、車体側に備えられた各部を含む車体側システム２とを有する構成とされている。車体側システム２としては、受信機２１や報知装置２２などが備えられている。
【００１８】
路面状態推定装置１００は、タイヤマウントセンサ１よりタイヤ３と走行中の路面との間の路面μを示すデータなどの走行中の路面状態を表すデータを送信する。以下、路面μのデータのことをμデータといい、μデータなどの路面状態を表すデータのことを路面データという。
【００１９】
また、路面状態推定装置１００は、受信機２１にてタイヤマウントセンサ１から送信された路面データを受信し、路面データに示される路面状態を報知装置２２より伝えている。これにより、例えば路面μが低いことや乾燥路やウェット路もしくは凍結路であることなど、路面状態をドライバに伝えることが可能となり、滑り易い路面である場合にはドライバに警告することも可能となる。
【００２０】
このとき、タイヤマウントセンサ１から送信された路面データを受信機２１で受信したときに、それがどのタイヤ３のデータで有るかを認識できるようにする必要がある。このため、路面状態推定装置１００は、路面データに基づいて車輪位置検出も行っている。路面状態推定装置１００のうち、この車輪位置検出を行っている部分が車輪位置検出装置を構成している。
【００２１】
具体的には、タイヤマウントセンサ１および受信機２１は、以下のように構成されている。
【００２２】
タイヤマウントセンサ１は、タイヤ側に備えられるタイヤ側装置である。タイヤマウントセンサ１は、図２に示すように、加速度センサ１１、温度センサ１２、制御部１３、ＲＦ回路１４および電源１５を備えた構成とされ、図３に示されるように、タイヤ３のトレッド３１の裏面側に設けられる。
【００２３】
加速度センサ１１は、タイヤに加わる振動を検出するための振動検出部を構成するものである。例えば、加速度センサ１１は、タイヤ３が回転する際にタイヤマウントセンサ１が描く円軌道に対して接する方向、つまり図３中の矢印Ｘで示すタイヤ接線方向の振動に応じた検出信号として、加速度の検出信号を出力する。より詳しくは、加速度センサ１１は、矢印Ｘで示す二方向のうちの一方向を正、反対方向を負とする出力電圧を検出信号として発生させる。
【００２４】
温度センサ１２は、温度に応じた検出信号を出力するもので、タイヤ３のうちのタイヤマウントセンサ１の取り付け位置の温度を検出することで、走行路面の温度を測定している。
【００２５】
制御部１３は、信号処理部に相当する部分であり、加速度センサ１１の検出信号をタイヤ接線方向の振動データを表す検出信号として用いて、この検出信号を処理することで路面データを得て、それをＲＦ回路１４に伝える役割を果たす。具体的には、制御部１３は、加速度センサ１１の検出信号、つまり加速度センサ１１の出力電圧の時間変化に基づいて、タイヤ３の回転時における加速度センサ１１の接地区間を抽出している。なお、ここでいう接地区間とは、タイヤ３のトレッド３１のうち加速度センサ１１の配置箇所と対応する部分が路面接地している区間のことを意味している。本実施形態の場合、加速度センサ１１の配置箇所がタイヤマウントセンサ１の配置箇所とされているため、接地区間とはタイヤ３のトレッド３１のうちタイヤマウントセンサ１の配置箇所と対応する部分が路面接地している区間と同意である。
【００２６】
そして、接地区間中における加速度センサ１１の検出信号に含まれる高周波成分が路面状態を表していることから、後述するように、制御部１３は、検出信号から高周波成分を抽出すると共に抽出した高周波成分に基づいて路面μなどの路面状態を推定している。
【００２７】
また、本実施形態の場合は、温度センサ１２によって走行路面の温度を測定していることから、制御部１３は、走行路面の温度に基づいて、路面状態の推定を行ったり、加速度センサ１１の検出信号の高周波成分から求めた路面状態の補正などを行っている。
【００２８】
このようにして、制御部１３は、路面状態の推定を行うと、その路面状態を示した路面データを生成し、それをＲＦ回路１４に伝える処理を行う。これにより、ＲＦ回路１４を通じて受信機２１に路面データが伝えられるようになっている。
【００２９】
さらに、制御部１３は、所定のタイミングにおいて、タイヤマウントセンサ１がどの車輪に取り付けられたものであるかの車輪位置検出を行う。例えば、車両停止中にタイヤ交換やタイヤローテーションが行われている可能性がある。このため、車両が停止してから所定時間停止状態が継続した場合においては、車輪位置検出が実施されるのが好ましい。車両が停止したことについては、加速度センサ１１の検出信号の変化に基づいて検出できるため、制御部１３は、車両が停止してから所定時間経過して、再び車両が走行を開始したことを検出したときに、車輪位置検出を行うようにしている。
【００３０】
例えばタイヤ３の一側面にアウトサイドの表記がされている場合ように、タイヤ３の前進方向における回転方向が決められている場合、換言すれば、タイヤ３の両側面のうち外側に向けられる側面が決められている場合がある。タイヤ３の両側面のうち外側に向けられる側面が決められている場合、例えば右車輪に取り付けられたタイヤ３が前進方向に回転する方向を正回転方向とすると、左車輪に取り付けられたタイヤ３が前進方向に回転する方向はその反対方向の負回転方向となる。すなわち、タイヤ３をアウトサイドから見た場合、車両を前進させたときに、右車輪に取り付けたタイヤ３は時計回転、左車輪に取り付けられたタイヤ３は反時計回転となるように、タイヤ３の回転方向が決まっている。
【００３１】
このような場合、タイヤマウントセンサ１が右車輪と左車輪のいずれに取り付けられるかによって加速度センサ１１の検出信号が変化する。例えば、車両を前進させたときに、右車輪に取り付けられたタイヤ３が正回転方向に回転させられ、左車輪に取り付けられたタイヤ３が負回転方向に回転させられると、左右それぞれの車輪の加速度センサ１１から正負が逆となる出力電圧が発生させられる。
【００３２】
このため、加速度センサ１１の検出信号に基づいて、タイヤマウントセンサ１が右車輪と左車輪のいずれに取り付けられるかを検出する。そして、制御部１３は、路面データと共に、若しくは、路面データとは別のデータとして、タイヤマウントセンサ１自身が取り付けられた車輪が右車輪か左車輪かを示す車輪位置データをＲＦ回路１４に伝え、ＲＦ回路１４を通じて受信機２１に伝えるようにしている。
【００３３】
具体的には、制御部１３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上記した処理を行っている。そして、制御部１３は、それらの処理を行う機能部として区間抽出部１３ａ、左右判定部１３ｂ、レベル算出部１３ｃおよびデータ生成部１３ｄを備えている。
【００３４】
区間抽出部１３ａは、加速度センサ１１の出力電圧で表される検出信号のピーク値を検出することで接地区間を抽出する。タイヤ回転時における加速度センサ１１の出力電圧波形は、例えば右車輪にタイヤマウントセンサ１が取り付けられている場合には図４Ａに示す波形となり、左車輪にタイヤマウントセンサ１が取り付けられている場合には図４Ｂに示す波形となる。これらの波形から接地区間の抽出を行う。なお、以下の説明では、説明を簡略化するために、タイヤマウントセンサ１が右車輪に取り付けられている場合を例に挙げて説明する。
【００３５】
図４Ａに示されるように、タイヤ３の回転に伴ってトレッド３１のうち加速度センサ１１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、加速度センサ１１の出力電圧が極大値をとる。区間抽出部１３ａでは、この加速度センサ１１の出力電圧が極大値をとる接地開始時を第１ピーク値のタイミングとして検出している。さらに、図４Ａに示されるように、タイヤ３の回転に伴ってトレッド３１のうち加速度センサ１１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、加速度センサ１１の出力電圧が極小値をとる。区間抽出部１３ａでは、この加速度センサ１１の出力電圧が極小値をとる接地終了時を第２ピーク値のタイミングとして検出している。
【００３６】
加速度センサ１１の出力電圧が上記のようなタイミングでピーク値をとるのは、以下の理由による。すなわち、タイヤ３の回転に伴ってトレッド３１のうち加速度センサ１１の配置箇所と対応する部分が接地する際、加速度センサ１１の近傍においてタイヤ３のうちそれまで略円筒面であった部分が押圧されて平面状に変形する。このときの衝撃を受けることで、加速度センサ１１の出力電圧が第１ピーク値をとる。また、タイヤ３の回転に伴ってトレッド３１のうち加速度センサ１１の配置箇所と対応する部分が接地面から離れる際には、加速度センサ１１の近傍においてタイヤ３は押圧が解放されて平面状から略円筒状に戻る。このタイヤ３の形状が元に戻るときの衝撃を受けることで、加速度センサ１１の出力電圧が第２ピーク値をとる。このようにして、加速度センサ１１の出力電圧が接地開始時と接地終了時でそれぞれ第１、第２ピーク値をとるのである。また、タイヤ３が押圧される際の衝撃の方向と、押圧から開放される際の衝撃の方向は逆方向であるため、出力電圧の正負の符号も逆方向となる。
【００３７】
そして、区間抽出部１３ａは、第１、第２ピーク値のタイミングを含めた検出信号のデータを抽出することで加速度センサ１１の接地区間を抽出し、接地区間中であることをレベル算出部１３ｃに伝える。
【００３８】
また、加速度センサ１１の出力電圧が第２ピーク値をとるタイミングが加速度センサ１１の接地終了時となるため、区間抽出部１３ａは、このタイミングでＲＦ回路１４に送信トリガを送っている。これにより、ＲＦ回路１４より、後述するようにデータ生成部１３ｄで作成されるμデータなどの路面データを送信させている。このように、ＲＦ回路１４によるデータ送信を常に行うのではなく、加速度センサ１１の接地終了時に限定して行うようにしているため、消費電力を低減することが可能となる。なお、加速度センサ１１の出力電圧が第２ピーク値をとるタイミングをＲＦ回路１４からのデータ送信タイミングの一例として挙げたが、勿論、他のタイミングであっても良い。また、データ送信をタイヤ３の１回転ごとに１回行うという形態ではなく、複数回転ごとに１回、もしくは１回転ごとに複数回のデータ送信が行われる形態とされても良い。
【００３９】
なお、ここではタイヤマウントセンサ１が右車輪に取り付けられている場合を例に挙げて説明したが、左車輪に取り付けられている場合には、第２ピーク値が第１ピーク値よりも先に来る。このため、加速度センサ１１の出力信号が第２ピーク値から第１ピーク値に至るまでの間を接地区間として抽出することになる。第１ピーク値を第２ピーク値よりも先に検出するか、それとも第２ピーク値を第１ピーク値よりも先に検出するかは、次に説明する左右判定部１３ｂでの判定結果に基づいて行っている。左右判定部１３ｂでタイヤマウントセンサ１が右車輪に取り付けられたものであると判定された場合には、第１ピーク値を第２ピーク値よりも先に検出して接地区間の抽出を行う。逆に、左右判定部１３ｂでタイヤマウントセンサ１が左車輪に取り付けられたものであると判定された場合には、第２ピーク値を第１ピーク値よりも先に検出して接地区間の抽出を行う。
【００４０】
左右判定部１３ｂは、車両が停止してから所定時間経過して再び走行を開始したことを判定開始条件として、タイヤマウントセンサ１が右車輪と左車輪のいずれに取り付けられているかの判定である左右判定を行う。車両が停止してから所定時間経過して再び走行を開始したことについては、加速度センサ１１の検出信号の変化に基づいて検出される。例えば、左右判定部１３ｂにて、加速度センサ１１の検出信号にタイヤ回転に伴う変化が無くなってから次に変化が生じるまでの期間を測定し、その期間が所定の閾値を超えると判定開始条件が満たされたと判定している。
【００４１】
そして、上記したように、タイヤマウントセンサ１が右車輪と左車輪のいずれに取り付けられているかに応じて加速度センサ１１の出力電圧波形が変わる。すなわち、タイヤマウントセンサ１が右車輪に取り付けられたものである場合には、図４Ａに示すような第１ピーク値が第２ピーク値よりも先に来る出力電圧波形となる。また、タイヤマウントセンサ１が左車輪に取り付けられたものである場合には、図４Ｂに示すような第２ピーク値が第１ピーク値よりも先に来る出力電圧波形となって、右車輪に取り付けられたものである場合の逆になる。さらに、タイヤ３が１回転する際において、接地区間となる期間はそれ以外の接地区間とならない期間よりも短い。
【００４２】
したがって、左右判定部１３ｂでは、加速度センサ１１の検出信号を入力し、第１ピーク値から第２ピーク値までの期間と第２ピーク値から第１ピーク値までの期間のいずれか短い方を接地区間と判定する。そして、左右判定部１３ｂは、接地区間の始まりが第１ピーク値と第２ピーク値のいずれであるかによって、タイヤマウントセンサ１が右車輪と左車輪のいずれに取り付けられているかを判定する。すなわち、左右判定部１３ｂは、接地区間の始まりが第１ピーク値であればタイヤマウントセンサ１が右車輪に取り付けられており、接地区間の始まりが第２ピーク値であればタイヤマウントセンサ１が左車輪に取り付けられていると判定する。
【００４３】
また、左右判定部１３ｂは、タイヤマウントセンサ１が右車輪と左車輪のいずれに取り付けられたものであるかを判定すると、その判定結果を区間抽出部１３ａに送ったり、データ生成部１３ｄに送ったりしている。なお、左右判定部１３ｂによる左右判定の終了条件については任意に設定でき、例えばタイヤ３が所定回転するまでや、次に車両が停止するまでを終了条件として設定することができる。
【００４４】
レベル算出部１３ｃは、区間抽出部１３ａから接地区間中であることが伝えられると、その期間中に加速度センサ１１の出力電圧に含まれるタイヤ３の振動に起因する高周波成分のレベルを算出する。そして、レベル算出部１３ｃは、その算出結果をμデータなどの路面データとしてデータ生成部１３ｄに伝える。ここで、路面μなどの路面状態を表わす指標として高周波成分のレベルを算出するようにしているが、その理由について図５Ａ、図５Ｂおよび図６を参照して説明する。
【００４５】
図５Ａは、アスファルト路のように路面μが比較的大きな高μ路面を走行している場合における加速度センサ１１の出力電圧の変化を示している。また、図５Ｂは、凍結路の相当する程度に路面μが比較的小さな低μ路面を走行している場合における加速度センサ１１の出力電圧の変化を示している。
【００４６】
これらの図から分かるように、路面μにかかわらず、接地区間の最初と最後、つまり加速度センサ１１の接地開始時と接地終了時において第１、第２ピーク値が現れる。しかしながら、路面μの影響で、加速度センサ１１の出力電圧が変化する。例えば、低μ路面の走行時のように路面μが低いときには、タイヤ３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。このようなタイヤ３のスリップによる細かな高周波信号は、高μ路面の走行時のように路面μが高い場合にはあまり重畳されない。
【００４７】
このため、路面μが高い場合と低い場合それぞれについて、接地区間中における出力電圧の周波数解析を行うと、図６に示す結果となる。すなわち、低周波域では路面μが高い場合と低い場合のいずれを走行する場合にも高いレベルになるが、１ｋＨｚ以上の高周波域では路面μが低い場合の方が高い場合よりも高いレベルになる。このため、加速度センサ１１の出力電圧の高周波成分のレベルが路面状態を表す指標となる。
【００４８】
したがって、レベル算出部１３ｃによって接地区間中における加速度センサ１１の出力電圧の高周波成分のレベルを算出することで、これをμデータとすることが可能となる。また、μデータから、例えば路面μが低い場合に凍結路と判定するなど、路面μと対応する路面の種類を路面状態として検出することもできる。
【００４９】
例えば、高周波成分のレベルは、加速度センサ１１の出力電圧から高周波成分を抽出し、接地区間中に抽出した高周波成分を積分することで算出することができる。具体的には、路面状態や路面μに応じて変化すると想定される周波数帯域ｆａ〜ｆｂの高周波成分をフィルタリングなどによって抽出し、周波数解析によって取り出した周波数帯域ｆａ〜ｆｂの高周波数成分の電圧を積分する。例えば、図示しないコンデンサにチャージさせる。このようにすれば、高μ路面を走行している場合のように路面μが高い場合よりも低μ路面を走行している場合のように路面μが低い場合の方がチャージ量が多くなる。このチャージ量をμデータとして用いて、μデータが示すチャージ量が多いほど路面μが低いというように路面μを推定できる。
【００５０】
データ生成部１３ｄは、路面データの生成やタイヤマウントセンサ１が右車輪と左車輪のいずれに取り付けられているかの判定結果を示す車輪位置データの生成を行い、ＲＦ回路１４に伝える役割を果たす。
【００５１】
データ生成部１３ｄは、基本的には、レベル算出部１３ｃでの算出結果に基づいて路面データを生成している。例えば、データ生成部１３ｄは、μデータをそのまま路面データとして採用したり、μデータから凍結路やアスファルト路のような路面状態を求めて、それを示すデータを路面データとして生成している。
【００５２】
また、上記したように、本実施形態の場合は、温度センサ１２によって走行路面の温度を測定している。これに基づき、データ生成部１３ｄは、温度センサ１２の検出信号を入力することで路面温度を取得し、取得した路面温度から路面の種類を検出したり、μデータの補正もしくはμデータから得た路面の種類の補正を行っている。
【００５３】
例えば、温度センサ１２で検出された路面温度が０℃よりも低いマイナスであった場合には、データ生成部１３ｄは、路面の種類として路面が凍結状態であることを検出している。さらに、データ生成部１３ｄは、加速度センサ１１の検出信号の高周波成分から求めたμデータもしくはμデータが示す路面の種類が温度センサ１２で検出された路面温度と合致しない場合には、それを補正したり、路面状態の推定結果として採用しないようにする。例えば、加速度センサ１１の検出信号の高周波成分から求めた路面の種類が凍結状態であった場合において、温度センサ１２で検出された路面温度が４０℃であったときには、凍結状態という路面の種類の検出結果に誤りがあると考えられる。この場合には、データ生成部１３ｄは、レベル算出部１３ｃから伝えられる結果を路面の種類の検出結果としては採用しないようにする。同様に、μデータが示す路面μが路面温度から得た路面の種類と合致しない場合、例えば路面温度から凍結状態と検出されているのにμデータが示す路面μが高い場合には、μデータが示す路面μを補正して補正前よりも低い値にしたりする。
【００５４】
また、データ生成部１３ｄは、左右判定部１３ｂから伝えられた判定結果を示す車輪位置データを生成している。車輪位置データについては、路面データと共に、もしくは路面データとは別々に、送信フレーム内に格納されてＲＦ回路１４に送られる。
【００５５】
ＲＦ回路１４は、データ生成部１３ｄから伝えられたμデータなどの路面データや車輪位置データを受信機２１に対して送信する送信機を構成するものである。ＲＦ回路１４と受信機２１との間の通信は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの公知の近距離無線通信技術によって実施可能である。路面データを送信するタイミングについては任意であるが、上記したように、本実施形態では、加速度センサ１１の接地終了時に区間抽出部１３ａから送信トリガが送られることでＲＦ回路１４から路面データが送られるようになっている。このように、ＲＦ回路１４によるデータ送信を常に行うのではなく、加速度センサ１１の接地終了時に限定して行うようにしているため、消費電力を低減することが可能となる。車輪位置データについては、路面データと同じフレームに格納している場合には路面データと同時にＲＦ回路１４より送信している。また、車輪位置データを路面データと別のフレームに格納している場合には、路面データと同時に送信することも可能であるし、別のタイミングで送信することもできる。
【００５６】
また、路面データや車輪位置データについては、車両に備えられたタイヤ３毎に予め備えられている車輪の固有識別情報（以下、ＩＤ情報という）と共に送られる。各車輪の位置については、車輪位置データに示される左右判定の結果と、後述する前後判定の結果に基づいて特定できることから、受信機２１にＩＤ情報と共に路面データや車輪位置データを伝えることで、どの車輪のデータであるかの紐付けが可能になる。
【００５７】
電源１５は、例えば電池などによって構成され、タイヤマウントセンサ１の各部を駆動するための電源供給を行っている。
【００５８】
一方、受信機２１は、タイヤマウントセンサ１より送信された車輪位置データを受信し、車輪位置データに基づいて、データ送信を行ったタイヤマウントセンサ１が取り付けられたのが右車輪と左車輪のいずれであるかの判定を行う。さらに、受信機２１は、データ送信を行ったタイヤマウントセンサ１が取り付けられたのが前輪と後輪のいずれであるかの判定である前後判定を他の手法に基づいて行う。この前後判定については、従来から行われている様々な手法を適用可能である。なお、ここでは車体側システム２で前後判定を行う場合の一例として受信機２１で行う場合を例に挙げて説明するが、必ずしも受信機２１で行う必要はなく、車体側システム２のいずれの部分で行われても良い。
【００５９】
例えば、前輪や後輪から受信機２１までの距離を異ならせ、車輪位置データもしくは路面データを受信したときに、その受信強度の大きさに基づいて、データ送信を行ったタイヤマウントセンサ１が取り付けられたのが前輪と後輪のいずれであるかを判定する。すなわち、電波の強度は距離が離れるほど減衰するため、受信機２１を前輪寄りに配置した場合、前輪に取り付けられたタイヤマウントセンサ１の方が後輪に取り付けられたタイヤマウントセンサ１よりもデータ受信したときの受信強度が大きくなる。したがって、４輪分のタイヤマウントセンサ１からのデータ受信を行ったときに、それぞれの受信強度を比較する。これにより、同じ右車輪のタイヤマウントセンサ１であっても前輪側の方が後輪側よりも受信強度が高くなり、同様に、同じ左車輪のタイヤマウントセンサ１であっても前輪側の方が後輪側よりも受信強度が高くなる。このような前後判定と車輪位置データが示す左右判定の結果に基づいて、タイヤマウントセンサ１が取り付けられたのが、４輪のうちのいずれであるかを特定でき、車輪位置検出を完了することができる。
【００６０】
また、受信機２１は、路面データを受信し、これに基づいて車輪毎の路面状態を推定する。このとき、上記のようにして車輪位置検出が行えていることから、各車輪のタイヤマウントセンサ１から送られてきた路面データがどの車輪のものであるかを特定できるため、車輪毎の路面状態の推定が可能となる。そして、推定した路面状態を報知装置２２に伝え、必要に応じて報知装置２２より路面状態をドライバに伝える。これにより、ドライバは路面状態に対応した運転を心掛けるようになり、車両の危険性を回避することが可能となる。例えば、報知装置２２を通じて推定された路面状態を常に表示するようにしても良いし、推定された路面状態がウェット路や凍結路や低μ路等のように運転をより慎重に行う必要があるときにのみ路面状態を表示してドライバに警告するようにしても良い。また、受信機２１からブレーキ制御用の電子制御装置（以下、ＥＣＵという）などの車両運動制御を実行するためのＥＣＵに対して路面状態を伝えれば、伝えられた路面状態に基づいて車両運動制御が実行されるようにすることもできる。
【００６１】
報知装置２２は、例えばメータ表示器などで構成され、ドライバに対して路面状態を報知する際に用いられる。報知装置２２をメータ表示器で構成する場合、ドライバが車両の運転中に視認可能な場所に配置され、例えば車両におけるインストルメントパネル内に設置される。メータ表示器は、受信機２１から路面状態が伝えられると、その路面状態が把握できる態様で表示を行うことで、視覚的にドライバに対して路面状態を報知することができる。
【００６２】
なお、報知装置２２をブザーや音声案内装置などで構成することもできる。その場合、報知装置２２は、ブザー音や音声案内によって、聴覚的にドライバに対して路面状態を報知することができる。また、視覚的な報知を行う報知装置２２としてメータ表示器を例に挙げたが、ヘッドアップディスプレイなどの情報表示を行う表示器によって報知装置２２を構成しても良い。
【００６３】
以上のようにして、本実施形態にかかる路面状態推定装置１００が構成されている。なお、車体側システム２を構成する各部が例えばＣＡＮ（Controller Area Networkの略）通信などによる車内ＬＡＮ（Local Area Networkの略）を通じて接続されている。このため、車内ＬＡＮを通じて各部が互いに情報伝達できるようになっている。
【００６４】
続いて、本実施形態にかかる路面状態推定装置１００におけるタイヤマウントセンサ１の作動について、図７を参照して説明する。図７は、左右判定部１３ｂが実行する左右判定処理の詳細を示したフローチャートである。本処理は、左右判定部１３ｂにおいて所定周期毎に実行される。
【００６５】
各車輪のタイヤマウントセンサ１では、加速度センサ１１が電源１５からの電力供給に基づいて加速度検出を行っており、タイヤ３に加わる振動に応じた出力電圧を発生させている。この加速度センサ１１の検出信号を利用して、ステップＳ１００にて、車輪位置検出の判定開始条件を満たすか否かを判定する。具体的には、加速度センサ１１の検出信号にタイヤ回転に伴う変化が無くなってから次に変化が生じるまでの期間を測定し、その期間が所定の閾値を超えると判定開始条件が満たされたと判定している。ここで肯定判定されるとステップＳ１１０に進み、否定判定されるとステップＳ１００の処理を繰り返す。
【００６６】
ステップＳ１１０では、加速度センサ１１の出力電圧を解析し、タイヤ３が１回転する期間中において、第１ピーク値と第２ピーク値のいずれが先に観測されているか、ここでは第１ピーク値が第２ピーク値よりも先に観測されたか否かを判定する。そして、第１ピーク値の方が第２ピーク値よりも先に観測されていればステップＳ１２０に進み、タイヤマウントセンサ１が右車輪に取り付けられたものであると判定する。逆に、第２ピーク値の方が第１ピーク値よりも先に観測されていればステップＳ１３０に進み、タイヤマウントセンサ１が左車輪に取り付けられたものであると判定する。その後、左右判定の判定結果、すなわちタイヤマウントセンサ１が右車輪と左車輪のいずれに取り付けられたものであるかを送信する処理を行い、その判定結果が区間抽出部１３ａやデータ生成部１３ｄに伝えられる。これにより、区間抽出部１３ａは接地区間の抽出を行うときに第１ピーク値と第２ピーク値のいずれが先に来るかを特定して行うことが可能となり、データ生成部１３ｄはＲＦ回路１４を通じて車輪位置データを受信機２１側に伝えることができる。
【００６７】
なお、このようにして車輪位置データが受信機２１に伝えられると、受信機２１において、上記のようにして車輪位置検出が行われ、その検出結果に基づいて、タイヤマウントセンサ１から路面データが伝えられたときに路面状態の推定が行われる。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態にかかる路面状態推定装置１００では、タイヤマウントセンサ１にて、加速度センサ１１の検出信号に基づいて、タイヤマウントセンサ１が右車輪と左車輪のいずれに取り付けられているのかの左右判定を行っている。そして、左右判定結果を受信機２１に伝え、受信機２１にて前後判定を行うことで、各タイヤマウントセンサ１が４輪のいずれに取り付けられているのかを特定している。このようにして、作業者によるマニュアル操作や双方向通信用の設備を必要としなくても、タイヤマウントセンサ１が右車輪と左車輪のいずれに取り付けられているのかを特定できる。さらに、他の方法と組み合わせることでタイヤマウントセンサ１が前輪と後輪のいずれに取り付けられているのかも特定できる。
【００６９】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、タイヤマウントセンサ１の構成および車輪位置検出の方法を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００７０】
上記第１実施形態では、車輪位置検出のうち左右判定についてはタイヤマウントセンサ１にて行い、前後判定については受信機２１にて行った。これに対して、本実施形態では、左右判定と前後判定の両方をタイヤマウントセンサ１にて行う。
【００７１】
図８に示すように、本実施形態では、タイヤマウントセンサ１に対して、加速度センサ１１の他にも加速度センサ１６を備えるようにし、さらに制御部１３に前後判定部１３ｅを備えている。
【００７２】
加速度センサ１６は、操舵に基づいてタイヤ３に発生する加速度成分を検出するための操舵輪検出部を構成するものである。具体的には、加速度センサ１６は、タイヤの幅方向つまり図３の紙面垂直方向をＹ方向とすると、そのＹ方向の加速度に応じた検出信号を出力する。このＹ方向の加速度成分は、後述するように操舵に伴って発生する。
【００７３】
図９Ａの実線で示すように、操舵が行われた場合、操舵輪となる前輪については、タイヤ３の接線方向となるＸ方向の加速度を検出している加速度センサ１１の検出信号から操舵に伴うＹ方向の成分が減少する。そして、図９Ｂの実線で示すように、タイヤ３の幅方向となるＹ方向の加速度を検出している加速度センサ１６の検出信号として、操舵に伴う加速度成分が発生する。一方、非操舵輪となる後輪については、操舵が行われても加速度センサ１１の検出信号には操舵による影響は無く、図９Ａ中に参考として破線で示した波形のまま変化せず、加速度センサ１６の検出信号には操舵に伴うＹ方向の加速度成分が発生しない。
【００７４】
したがって、第１実施形態で説明した左右判定の判定開始条件を満たしたら、前後判定部１３ｅにて、加速度センサ１６の検出信号に示されるＹ方向の加速度成分が発生しているか否かを判定する。そして、Ｙ方向の加速度成分が発生していればタイヤマウントセンサ１が前輪に取り付けられていると判定し、発生していなければタイヤマウントセンサ１が後輪に取り付けられていると判定する。
【００７５】
図１０は、本実施形態のタイヤマウントセンサ１でシステム的に行われる処理全体を示したフローチャートである。この図に示すように、ステップＳ１００〜ステップＳ１３０では第１実施形態と同様の処理を行う。そして、ステップ１４０において、Ｙ方向の加速度センサ１６の検出信号に加速度成分が発生しているか否かを判定し、発生していればステップＳ１５０に進んで前輪、発生していなければステップＳ１６０に進んで後輪と判定する。
【００７６】
このようにすれば、タイヤマウントセンサ１において、左右判定も前後判定も行うことが可能となり、タイヤマウントセンサ１のみで４輪のうちのいずれに取り付けられているのかを特定する車輪位置検出を行うことが可能となる。この場合、車輪位置データとして、４輪のうちのいずれに取り付けられているのかを示すデータを受信機２１に伝えれば良い。このようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００７７】
なお、車両が走行を開始してから暫くの期間、操舵が行われないこともあり得ることから、車両が走行を開始してから一定期間継続して車輪位置検出を行うようにすると好ましい。また、単にＹ方向の加速度成分がノイズ的に発生することもあり得るため、連続的にＹ方向の加速度成分が発生した場合に、タイヤマウントセンサ１が前輪に取り付けられたものと判定するようにすると好ましい。
【００７８】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００７９】
例えば、上記実施形態では、前後判定の手法の一例として、前輪と後輪に対して受信機２１が異なる距離となるように配置する場合を挙げたが、他の手法を用いても良い。
【００８０】
また、他にもタイヤマウントセンサ１が４輪のいずれに取り付けられるのかを特定できる車輪位置検出の方法があるが、それと併用すれば、車輪位置検出をより短時間で行うことが可能になる。例えば、車輪速度センサを用いた車輪位置検出が挙げられる。車輪速度センサを用いた前後判定では、タイヤ３の回転角度、つまりタイヤマウントセンサ１が車軸を中心とした周方向のどの位置にあるかを示す角度が一定値となる毎にタイヤマウントセンサ１からデータ送信が行われるようにしている。また、車輪速度センサによって車輪と共に回動させられる歯車の歯位置を歯車情報として取得し、タイヤマウントセンサ１からのデータ受信を行う毎に４輪の歯車情報を蓄積していく。そして、タイヤマウントセンサ１の取り付けられた車輪については、歯車情報が示す歯位置のバラツキが小さくなることから、そのバラツキに基づいてタイヤマウントセンサ１が４輪のいずれに取り付けられているのかを特定できる。
【００８１】
このとき、車輪速度センサを用いた車輪位置検出のみの場合、歯位置のバラツキがある程度発生するまで、車輪位置検出が完了しない。このため、例えば歯位置のバラツキから前後輪のいずれかであることまで特定できたが左右輪のいずれであるかの特定が行えていないような場合には、上記実施形態の左右判定と組み合わせることで、より車輪位置検出を短時間で行えるようにできる。
【００８２】
また、第２実施形態では、加速度センサ１６の検出信号に基づいて操舵に伴うＹ方向の加速度成分を検出することで、タイヤマウントセンサ１が操舵輪と非操舵輪、ここでは前輪と後輪のいずれに取り付けられているのかを判定した。これに対して、Ｙ方向の加速度成分が検出されることだけに基づくのではなく、例えばＸ方向の加速度成分とＹ方向の加速度成分の変化の両方に基づいて、タイヤマウントセンサ１が操舵輪と非操舵輪のいずれに取り付けられているのかを判定することもできる。すなわち、Ｘ方向の加速度成分が減少しつつＹ方向の加速度成分が増加する場合にはタイヤマウントセンサ１が操舵輪となる前輪に取り付けられていると判定する。そして、Ｘ方向の加速度成分とＹ方向の加速度成分が変化しない場合にはタイヤマウントセンサ１が非操舵輪となる後輪に取り付けられていると判定できる。
【００８３】
また、上記各実施形態では、タイヤマウントセンサ１において左右判定を行うようにしたが、タイヤマウントセンサ１が加速度センサ１１から取得した振動データを受信機２１に伝え、受信機２１において左右判定を行うようにしても良い。同様に、上記第２実施形態では、タイヤマウントセンサ１において前後判定を行うようにしたが、タイヤマウントセンサ１が加速度センサ１６から取得した加速度データを受信機２１に伝え、受信機２１において前後判定を行うようにしても良い。なお、左右判定や前後判定を車体側システム２で行う場合、第１、第２実施形態やここで説明したように受信機２１で行うことが挙げられるが、これらの判定は車体側システム２のどの部分によって行われても良い。例えば、車体側システム２には、上記したブレーキ制御用のＥＣＵを含めた様々なＥＣＵが備えられているため、いずれかのＥＣＵを用いて左右判定や前後判定を行うようにしても構わない。
【００８４】
また、上記実施形態では、接地区間となるときの加速度センサ１１の出力電圧について、タイヤマウントセンサ１が右車輪に取り付けられたものの場合には第１ピーク値が先で第２ピーク値が後になり、左車輪に取り付けられたものの場合にはそれが逆になると説明した。しかしながら、加速度センサ１１の出力電圧については、Ｘ方向のいずれか一方を正とし、他方を負とすることから、正負の設定が逆であっても構わない。したがって、接地区間となるときの加速度センサ１１の出力電圧について、タイヤマウントセンサ１が右車輪に取り付けられたものの場合には第２ピーク値が先で第１ピーク値が後になり、左車輪に取り付けられたものの場合にはそれが逆になるようにしても良い。
【符号の説明】
【００８５】
１          タイヤマウントセンサ
２          車体側システム
１１        加速度センサ
１３        制御部
１３ａ      区間抽出部
１３ｂ      左右判定部
１３ｃ      レベル算出部
１３ｄ      データ生成部
２１        受信機
１００      路面状態推定装置
【図１】
2018016300.tif 000003
【図２】
2018016300.tif 000004
【図３】
2018016300.tif 000005
【図４Ａ】
2018016300.tif 000006
【図４Ｂ】
2018016300.tif 000007
【図５Ａ】
2018016300.tif 000008
【図５Ｂ】
2018016300.tif 000009
【図６】
2018016300.tif 000010
【図７】
2018016300.tif 000011
【図８】
2018016300.tif 000012
【図９Ａ】
2018016300.tif 000013
【図９Ｂ】
2018016300.tif 000014
【図１０】
2018016300.tif 000015