(57)【要約】【課題】加速度センサによって車両の走行検出を行うこと。【解決手段】センサユニット１０は、加速度センサ１３と、センサユニットコントローラとを有している。加速度センサ１３は、第１の検出軸Ａ１と第２の検出軸Ａ２を有しており、第１の検出軸Ａ１と第２の検出軸Ａ２とは、車輪２の回転方向に９０°ずれて設けられている。センサユニットコントローラは、この加速度センサ１３の二つの検出軸Ａ１，Ａ２によって検出される遠心力（加速度）を合成して合成加速度を求め、合成加速度が閾値以上であれば車両が走行していると判定する。【選択図】図５
2015143049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車輪に設けられ、前記車輪とともに回転して検出軸の軸方向に沿う方向の加速度を検出する加速度センサと、
前記加速度センサによって検出された加速度から前記車両が走行しているか否かを判定する制御部と、を備えた走行検出装置であって、
前記加速度センサは、複数の検出軸を有し、
前記制御部は、複数の検出軸によって検出された加速度を合成して合成加速度を求めるとともに、前記合成加速度が閾値を超えた場合に前記車両が走行していると判定することを特徴とする走行検出装置。
【請求項２】
前記車輪の車両用ホイールに装着されるタイヤバルブと一体に設けられることを特徴とする請求項１に記載の走行検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度センサを備えた走行検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両においては、タイヤの状態を監視するために、車両の車輪にそれぞれ装着される複数の送信機と、車両の車体に搭載される受信機ユニットとを備えたタイヤ状態監視装置が搭載されている。各送信機は、搭載されたバッテリからの電力供給により対応するタイヤの状態（例えば、空気圧）を示すデータを含むデータ信号を受信機に送信する。また、受信機ユニットにおいては、受信したデータ信号が複数のタイヤのうちのどのタイヤに設けられた送信機から送信されたものであるのかを、言い換えれば、受信したデータ信号に関連する車輪の位置を、受信機ユニットにおいて特定するようになっている。各送信機は、バッテリの省電力化を図るため、車両の走行時にのみデータ信号の送信を行う。また、車両に搭載されたＡＢＳ（アンチロック・ブレーキシステム）を用いて車輪の位置を特定する場合には、車両の走行時のみしか車輪の位置を特定することができない。
【０００３】
このため、車両においては、車両が走行しているか否かを検出する必要があり、特許文献１に記載のタイヤ状態監視装置では車輪に設けられた加速度センサを用いて車両が走行しているか否かを判定している。加速度センサは、検出軸の軸方向に沿う方向の力を加速度として検出しており、車輪の回転に伴い生じる遠心力を検出軸で検出している。そして、制御部は、加速度センサによって検出される加速度が閾値を超えた場合、車両が走行していると判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１１９３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、検出軸の軸方向と車輪の回転に伴い遠心力が加わる方向である遠心力方向がずれていると、加速度センサによって検出される加速度（遠心力）は、検出軸の軸方向と遠心力方向のずれに応じて分解され、実際に車輪に加わる加速度（遠心力）よりも加速度センサによって検出される加速度（遠心力）が小さくなる。結果として、車輪に加わる遠心力が閾値を超えていたとしても、加速度センサによって検出される加速度が閾値を超えない場合があり、走行検出を行えない場合がある。
【０００６】
本発明の目的は、加速度センサによって車両の走行検出を行うことができる走行検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する走行検出装置は、車両の車輪に設けられ、前記車輪とともに回転して検出軸の軸方向に沿う方向の加速度を検出する加速度センサと、前記加速度センサによって検出された加速度から前記車両が走行しているか否かを判定する制御部と、を備えた走行検出装置であって、前記加速度センサは、複数の検出軸を有し、前記制御部は、複数の検出軸によって検出された加速度を合成して合成加速度を求めるとともに、前記合成加速度が閾値を超えた場合に前記車両が走行していると判定することを要旨とする。
【０００８】
これによれば、複数の検出軸を有する加速度センサを用いることで、加速度の分力を複数の検出軸で検出することができる。この分力を合成すると、検出軸の軸方向と遠心力方向がずれることで分解された遠心力の合成加速度（合力）を求めることができる。このため、検出軸の軸方向が遠心力方向とずれている場合であっても、車輪に加わる遠心力を分解された加速度の合成加速度から求めることができ、この合成加速度が閾値を超えた場合に車両が走行していると判定することができる。
【０００９】
上記走行検出装置について、前記車輪の車両用ホイールに装着されるタイヤバルブと一体に設けられることが好ましい。
これによれば、車輪への走行検出装置の取り付けをタイヤバルブの取り付けとともに行うことができ、走行検出装置の取付性が向上される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、加速度センサによって車両の走行検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態のタイヤ状態監視装置が搭載された車両を示す概略構成図。
【図２】実施形態のタイヤバルブユニットのリムへの装着状態を示す斜視図。
【図３】実施形態のタイヤバルブユニットを示す部分断面側面図。
【図４】実施形態のセンサユニットの電気的構成を示すブロック図。
【図５】実施形態の加速度センサの検出軸を示した模式図。
【図６】（ａ）は比較例の走行検出装置の検出軸が検出する遠心力を示した模式図、（ｂ）は実施形態の走行検出装置の検出軸が検出する遠心力を示した模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、走行検出装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、タイヤ状態監視装置は、車両１の４つの車輪２にそれぞれ取り付けられるタイヤバルブユニット３と、車両１の車体に設置される受信機ユニット４とを備えている。各車輪２は、車両用ホイール５と、この車両用ホイール５に装着されるタイヤ６とを含む。
【００１３】
図２に示すように、タイヤバルブユニット３は、車両用ホイール５のリム７に装着されたタイヤバルブ２０と、このタイヤバルブ２０に一体化されるとともに、車両用ホイール５に装着されたタイヤ６内に配置されるセンサユニット１０とから構成されている。
【００１４】
図３に示すように、タイヤバルブ２０は、金属材料により円筒状に形成されたバルブステム２１の外周面にゴムからなる筒状の胴体部２２が装着されて形成されている。バルブステム２１の先端側には図示しないバルブ機構が内蔵されるとともに、バルブステム２１の先端にはキャップ２３が装着されている。バルブステム２１は、基端（キャップ２３が設けられた端部とは反対側の端部）に胴体部２２から突出する突出部２５を有している。突出部２５には、センサユニット１０が取り付けられている。
【００１５】
センサユニット１０は、タイヤ６の内部空間に配置されるように、そのタイヤ６が装着された車両用ホイール５に対して取り付けられている。各センサユニット１０は、対応するタイヤ６の状態（タイヤ空気圧、タイヤ内温度）を検出して、検出されたタイヤ情報を無線送信する。センサユニット１０は、ケースＣを備え、ケースＣは、外形が円柱状をなしている。ケースＣの直径は、胴体部２２の基端の直径と略同一となっている。
【００１６】
図４に示すように、各センサユニット１０は、ケースＣ内に、圧力センサ１１、温度センサ１２、加速度センサ１３、センサユニットコントローラ１４、ＲＦ送信回路１６、及びバッテリ１７を備える。センサユニット１０は、バッテリ１７によって動作する。制御部としてのセンサユニットコントローラ１４はセンサユニット１０の動作を統括的に制御する。圧力センサ１１は、対応するタイヤ６内の圧力（タイヤ内圧力）を検出して、その検出によって得られたタイヤ内圧力データをセンサユニットコントローラ１４に出力する。温度センサ１２は、対応するタイヤ６内の温度（タイヤ内温度）を検出して、その検出によって得られたタイヤ内温度データをセンサユニットコントローラ１４に出力する。加速度センサ１３は自身に作用する加速度を検出する。加速度センサ１３は、例えば、ピエゾ抵抗型や静電容量型の加速度センサとして周知のものであり、加速度に応じたデータ信号を発生して出力する。
【００１７】
センサユニットコントローラ１４は、ＣＰＵ、記憶部１４ａ（ＲＡＭやＲＯＭ等）及びタイマ１４ｂを含むマイクロコンピュータ等よりなり、記憶部１４ａには各タイヤバルブユニット３に固有の識別情報であるＩＤコードが登録されている。このＩＤコードは、各センサユニット１０を受信機ユニット４において識別するために使用される情報である。センサユニットコントローラ１４は、タイヤ内圧力データ、タイヤ内温度データ及びＩＤコードを含むデータを、ＲＦ送信回路１６に出力する。ＲＦ送信回路１６は、センサユニットコントローラ１４からのデータを変調して送信信号を生成し、送信信号を送信アンテナ１８から無線送信する。センサユニットコントローラ１４は、車両１が走行しているときにのみ送信信号を無線送信することで、バッテリ１７の電力消費を抑えている。
【００１８】
図５に示すように、本実施形態の加速度センサ１３は、二つの検出軸Ａ１，Ａ２を有している。一方の検出軸Ａ１を第１の検出軸Ａ１、他方の検出軸Ａ２を第２の検出軸Ａ２とすると、第１の検出軸Ａ１と第２の検出軸Ａ２とは、車輪２の回転方向に９０°ずれている。また、本実施形態の加速度センサ１３は、車輪２が回転したときに遠心力が加わる方向である遠心力方向（車輪２の中心から径方向に沿って直線状に延びる方向）に対して、第１の検出軸Ａ１と第２の検出軸Ａ２が車輪２の回転方向に４５°ずれた状態で設けられている。加速度センサ１３は、第１の検出軸Ａ１の軸方向に沿った方向の加速度成分及び第２の検出軸Ａ２の軸方向に沿った方向の加速度成分を検出する。そして、センサユニットコントローラ１４は、この加速度センサ１３の二つの検出軸Ａ１，Ａ２によって検出される加速度を合成した合成加速度（合力）を求め、その合成加速度を車輪２に加わっている遠心力とみなす。なお、加速度センサ１３によって検出される加速度は、遠心力に起因するものだけではなく、車輪２の回転に伴う加速度センサ１３の移動に起因した重力加速度を加味したものある。重力加速度は、加速度センサ１３の位置によって値が異なるため、加速度センサ１３の位置が同一位置のときに加速度を検出すれば、重力加速度の影響を無視できる。このため、本実施形態では、重力加速度の影響を無視して加速度センサ１３の説明を行う。
【００１９】
センサユニットコントローラ１４は、合成加速度と、閾値を比較して、合成加速度が閾値を超えていれば車両１が走行していると判定する。したがって、本実施形態の走行検出装置は、加速度センサ１３及びセンサユニットコントローラ１４によって構成されている。なお、閾値としては、車両１が停止しているときに加速度センサ１３によって検出される加速度よりも大きな値が設定される。
【００２０】
図１に示すように、受信機ユニット４は、受信機ユニットコントローラ３３を備えるとともに、ＲＦ受信回路３５を備えている。受信機ユニット４の受信機ユニットコントローラ３３には、表示器３８が接続されている。受信機ユニットコントローラ３３はＣＰＵ及び記憶部（ＲＯＭやＲＡＭ等）を含むマイクロコンピュータ等よりなり、受信機ユニット４の動作を統括的に制御する。ＲＦ受信回路３５は、各タイヤバルブユニット３からＲＦ受信アンテナ３２を通じて受信されたＲＦ信号を復調して、受信機ユニットコントローラ３３に送る。受信機ユニットコントローラ３３は、ＲＦ受信回路３５からのＲＦ信号に基づき、送信元のタイヤバルブユニット３に対応するタイヤ６のタイヤ内圧力及びタイヤ内温度を把握する。
【００２１】
受信機ユニットコントローラ３３は、タイヤ内圧力及びタイヤ内温度に関する情報等を表示器３８に表示させる。表示器３８は、車室内等、車両１の搭乗者の視認範囲に配置される。
【００２２】
次に、本実施形態の走行検出装置の作用について比較例の走行検出装置と比較しつつ説明する。まず、比較例の走行検出装置について説明する。
図６（ａ）に示すように、比較例の走行検出装置は、検出軸１０１を一つ有する加速度センサ１０２を用いて車両１の走行判定を行う。ここで、加速度センサ１０２が検出する加速度ＦＣは、検出軸１０１の軸方向に沿う方向の加速度成分となるため、遠心力に起因して車輪２に加わる加速度をＦとし、検出軸１０１の軸方向と遠心力方向の車輪２の回転方向へのずれ（角度）をθＣとすると以下の（１）式で与えられる。
【００２３】
【数１】
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ここで、検出軸１０１の軸方向と遠心力方向が一致する場合、ｃｏｓθＣ＝１となり、車輪２に加わる加速度Ｆと、加速度センサ１０２が検出する加速度ＦＣが同一となる。一方、検出軸１０１の軸方向と遠心力方向がずれている場合、ｃｏｓθＣが１よりも低い値となり、加速度センサ１０２が検出する加速度ＦＣが、車輪２に加わる加速度Ｆよりも小さくなる。したがって、加速度センサ１０２が検出する加速度ＦＣと、実際に車輪２に加わっている加速度Ｆに差が生じる。すると、車輪２に加わっている加速度Ｆが閾値に達したとしても、センサユニットコントローラ１４はそのことを把握することができず、車両１の走行検出を行えない。
【００２４】
図６（ｂ）に示すように、本実施形態の加速度センサ１３では、第１の検出軸Ａ１と、第２の検出軸Ａ２に沿って加速度を検出する。第１の検出軸Ａ１の軸方向と遠心力方向の車輪２の回転方向へのずれ（角度）をθ１とすると、第１の検出軸Ａ１に沿って検出される加速度Ｆ１は以下の式（２）で与えられる。
【００２５】
【数２】
2015143049.tif 000004
また、第２の検出軸Ａ２の軸方向と遠心力方向の車輪２の回転方向へのずれ（角度）をθ２とすると、第２の検出軸Ａ２に沿って検出される加速度をＦ２は、以下の式（３）で与えられる。
【００２６】
【数３】
2015143049.tif 000005
ここで、第１の検出軸Ａ１に沿って検出される加速度Ｆ１と、第２の検出軸Ａ２に沿って検出される加速度Ｆ２の合成加速度ＦＡは、第１の検出軸Ａ１と第２の検出軸Ａ２が９０°ずれていることから、以下の式（４）で与えられる。
【００２７】
【数４】
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合成加速度ＦＡは、車輪２に加わる加速度Ｆを分解したＦ１とＦ２を合成したものであり、車輪２に加わる遠心力と同一の値となる。センサユニットコントローラ１４は、合成加速度ＦＡを車輪２に加わる遠心力とみなして、合成加速度ＦＡが閾値を超えた場合には、車両１が走行していると判定する。
【００２８】
したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）複数の検出軸Ａ１，Ａ２を有する加速度センサ１３を用いて、車輪２に加わる遠心力を加速度として検出している。そして、各検出軸Ａ１，Ａ２によって検出される加速度を合成して、合成加速度を求めることで、車輪２に加わる遠心力を求めることができる。このため、検出軸Ａ１，Ａ２の軸方向と遠心力方向が車輪２の回転方向にずれていても、そのずれに影響されずに車両１が走行していると判定することができる。
【００２９】
（２）また、検出軸Ａ１，Ａ２の軸方向と遠心力方向がずれていたとしても、車両１の走行検出を行えるため、センサユニット１０を車両用ホイール５に取り付けるときに、加速度センサ１３の検出軸Ａ１，Ａ２の軸方向を遠心力方向と同一方向にする必要がなく、センサユニット１０の取り付けが容易となる。
【００３０】
（３）センサユニット１０は、タイヤバルブ２０と一体化されている。このため、車両用ホイール５にタイヤバルブ２０を取り付けるのと同時に、センサユニット１０を車輪２に取り付けることができ、センサユニット１０の取付性が向上される。
【００３１】
（４）センサユニット１０のケースＣは、外形が円柱状をなすとともに、直径が胴体部２２の基端と略同一である。このため、センサユニット１０が胴体部２２の径方向に張り出したりせず、タイヤバルブユニット３全体の小型化が図られる。
【００３２】
なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
・加速度センサは、３つ以上の検出軸を有していてもよい。なお、３つ以上の検出軸を有する加速度センサを用いる場合、３つ目の検出軸（第３の検出軸）は、第１の検出軸Ａ１及び第２の検出軸Ａ２のそれぞれと９０°ずれて設けられる事が望ましい。図３に示すように、リム７は遠心力方向に対して傾斜しているため、この傾斜によって検出軸の軸方向と遠心力方向がずれる。この場合であっても、３つの検出軸によって検出される加速度の分力を合成することで、車輪２に加わる遠心力を求めることができる。
【００３３】
・一つの検出軸を有する加速度センサを複数用いて走行判定を行ってもよい。すなわち、複数の検出軸を有する加速度センサとは、単一の加速度センサが、複数の検出軸Ａ１，Ａ２を有しているものに限られず、単一の加速度センサが集まって複数の検出軸を有するように構成されていてもよい。
【００３４】
・センサユニット１０のケースＣは、四角箱状など、他の形状であってもよい。
・各検出軸Ａ１，Ａ２は、互いに８５〜９５°の範囲内でずれていることが好ましく、特に互いに９０°ずれていれば、より正確に車輪２に加わる遠心力を求めることができる。また、各検出軸Ａ１，Ａ２は、互いに８５〜９５°の範囲から外れてずれていてもよい。この場合であっても、予め検出軸Ａ１，Ａ２のずれ（角度）がわかっていれば、第１の検出軸Ａ１に沿って検出される加速度と、第２の検出軸Ａ２が検出する加速度とを合成することができ、合成加速度から車両１の走行判定をすることができる。
【００３５】
・車両１は、車輪２が複数設けられていればよく、二輪車や、三輪車などであってもよい。
【符号の説明】
【００３６】
Ａ１…第１の検出軸、Ａ２…第２の検出軸、１…車両、２…車輪、５…車両用ホイール、１３…加速度センサ、１４…センサユニットコントローラ。
【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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【図６】
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