(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に設けられた車輪の位置を判定するための車輪位置判定装置において、
前記車輪に設けられ、地磁気を検出可能な磁気センサであって、車輪の回転に伴い、磁界の周期的な変化を示す検出信号を生成する磁気センサと、
前記磁気センサの検出信号によって示される磁界の変化パターンに基づき、車輪が車両の前後の車輪の何れであるのかを判定する車輪位置判定部と、
を備え、
前記磁気センサは、前記車輪の回転軸線と直交する平面内において互いに異なる方向に沿った磁界成分を検出するように配置された第１及び第２の磁気検出部を有し、
前記車輪位置判定部は、前記第１の磁気検出部によって検出される磁界強度と前記第２の磁気検出部によって検出される磁界強度との組み合わせによって得られた磁界強度値の変化パターンに基づき前記車輪位置判定を行い、
前記第１の磁気検出部によって検出される磁界強度をＺ、前記第２の磁気検出部によって検出される磁界強度をＸとしたとき、前記車輪位置判定部は、√（Ｚ２＋Ｘ２）で表される磁界強度値の変化パターンに基づき前記車輪位置判定を行う、車輪位置判定装置。
【請求項２】
前記第１の磁気検出部は前記車輪の径方向に沿った磁界成分を検出するように配置され、前記第２の磁気検出部は前記車輪の周方向に沿った磁界成分を検出するように配置される、請求項１に記載の車輪位置判定装置。
【請求項３】
車両に設けられた車輪の位置を判定するための車輪位置判定装置において、
前記車輪に設けられ、地磁気を検出可能な磁気センサであって、車輪の回転に伴い、磁界の周期的な変化を示す検出信号を生成する磁気センサと、
前記磁気センサの検出信号によって示される磁界の変化パターンに基づき、車輪が車両の前後の車輪の何れであるのかを判定する車輪位置判定部と、
を備え、
前記磁気センサは、前記車輪の回転軸線と直交する平面内に規定される方向に沿った磁界成分を検出するように配置される第１の磁気センサであり、
前記車輪位置判定装置はさらに、前記車輪の回転軸線の方向に沿った磁界成分を検出するように配置される第２の磁気センサを備え、
前記車輪位置判定部は、前記第１の磁気センサの検出信号の極性と前記第２の磁気センサの検出信号の極性との組み合わせに基づき、車輪が車両の左右の車輪の何れであるのかを判定する、車輪位置判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に設けられた複数の車輪の位置を判定するための車輪位置判定装置に関し、特にタイヤ状態監視装置に用いる上で好適な車輪位置判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両に設けられた複数のタイヤの状態を運転者が車室内で確認できるようにするための装置として、無線方式のタイヤ状態監視装置が提案されている。このタイヤ状態監視装置は、車両の車輪にそれぞれ装着される複数のタイヤセンサユニットと、車両の車体に搭載される受信機ユニットとを備えている。各タイヤセンサユニットは、対応するタイヤの状態、即ちタイヤ内の圧力や温度を検出し、検出されたタイヤの状態を示すデータを含むデータ信号を無線送信する。一方、受信機ユニットは、各タイヤセンサユニットからのデータ信号を受信アンテナを通じて受信して、タイヤ状態に関する情報を、車室内に設けられた表示器に必要に応じて表示させる。
【０００３】
上記のようなタイヤ状態監視装置では、受信されたデータ信号が複数の車輪のうちのどの車輪に設けられたタイヤセンサユニットから発信されたものであるのかを、言い換えれば、受信され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把握できるようにするのが望ましい。そこで、例えば特許文献１〜３には、各タイヤセンサユニットに設けられた第１及び第２の加速度センサの検出信号を用いて、少なくとも発信元のタイヤセンサユニットが設けられた車輪が左右の車輪の何れであるのかを、受信機ユニットにおいて把握できるようにした技術が提案されている。
【０００４】
これらの特許文献１〜３に記載された技術では、各タイヤセンサユニットにおいて、第１及び第２の加速度センサは、車輪の回転軸線と直交する平面内において互いに９０度異なる方向の加速度成分を検出するように配置されている。車両の走行時、すなわち車輪の回転時、第１及び第２の加速度センサの加速度の検出方向は、重力加速度の方向に対して変化する。そのため、車両の走行時、第１及び第２の加速度センサの検出信号は、車輪が１回転する期間を１周期として周期的に変化する。しかも、第１及び第２の加速度センサの検出信号の位相は互いに９０度ずれたものとなるとともに、車輪が時計回り方向に回転するときと反時計回り方向に回転するときとでは、両加速度センサの検出信号の位相のずれ方が異なったものとなる。例えば、車輪が時計回り方向に回転するときに第１の加速度センサの検出信号の位相が第２の加速度センサの検出信号の位相に対して９０度進んでいるとすると、車輪が反時計回り方向に回転するときには第１の加速度センサの検出信号の位相が第２の加速度センサの検出信号の位相に対して９０度遅れる。従って、第１及び第２の加速度センサの検出信号の位相のずれ方に基づき、車輪の回転方向を判定することができる。
【０００５】
ここで、例えば車両の前進走行時には、左車輪は車両の左側面から見て反時計回り方向に回転するが、右車輪は車両の右側面から見て時計回り方向に回転する。つまり、車両の走行時には左車輪と右車輪とは互いに逆方向に回転すると言える。従って、第１及び第２の加速度センサの検出信号の位相のずれ方に基づき、車輪の回転方向のみならず、車輪が左車輪であるのか右車輪であるのかを判定することができる。
【０００６】
具体的には、各センサユニットは、第１及び第２の加速度センサの検出信号の位相のずれ方に基づき車輪の回転方向を判定すると共に、判定された車輪回転方向を示すデータ信号を無線送信する。そして、受信機ユニットは、車輪回転方向を示すデータ信号を受信すると、同データ信号と車両の進行方向（前進又は後進）を示す情報とに基づき、発信元のタイヤセンサユニットが設けられた車輪が左右の車輪の何れであるのかを判定することができる。
【０００７】
また、特許文献４，５には、２つの加速度センサではなく、２つの磁気センサを用いて車輪回転方向及び車輪位置を判定する技術が記載されている。これらの特許文献４，５に記載された技術では、各車輪に設置された２つの磁気センサによって地磁気や車両の環境磁界を検出するようにしている。２つの磁気センサは、車輪の回転に伴い磁界の周期的な変化を示す検出信号をそれぞれ生成するが、それら検出信号の位相が互いにずれるように配置されている。そして、これら特許文献４，５においても、前述した特許文献１〜３に記載された技術と同様にして、２つの磁気センサの検出信号の位相のずれ方に基づき車輪回転方向及び車輪位置を判定するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３１２３４２号公報
【特許文献２】特開２００６−２０５９０６号公報
【特許文献３】米国特許第７０１０９６８号明細書
【特許文献４】特開２００７−１８２２１９号公報
【特許文献５】特開２００９−１７３２６８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、上記特許文献１〜５に記載された技術はいずれも、２つのセンサの検出信号の位相のずれ方に基づき車輪の左右位置判定を行うものであって、これら特許文献１〜５に記載された技術では車輪の前後位置判定を行うことはできない。
【００１０】
本発明の目的は、磁気センサを用いて車輪の前後位置判定を的確に行うことのできる車輪位置判定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明は、車両に設けられた車輪の位置を判定するための車輪位置判定装置において、前記車輪に設けられ、地磁気を検出可能な磁気センサであって、車輪の回転に伴い、磁界の周期的な変化を示す検出信号を生成する磁気センサと、前記磁気センサの検出信号によって示される磁界の変化パターンに基づき、車輪が車両の前後の車輪の何れであるのかを判定する車輪位置判定部と、を備え、前記磁気センサは、前記車輪の回転軸線と直交する平面内において互いに異なる方向に沿った磁界成分を検出するように配置された第１及び第２の磁気検出部を有し、前記車輪位置判定部は、前記第１の磁気検出部によって検出される磁界強度と前記第２の磁気検出部によって検出される磁界強度との組み合わせによって得られた磁界強度値の変化パターンに基づき前記車輪位置判定を行い、前記第１の磁気検出部によって検出される磁界強度をＺ、前記第２の磁気検出部によって検出される磁界強度をＸとしたとき、前記車輪位置判定部は、√（Ｚ２＋Ｘ２）で表される磁界強度値の変化パターンに基づき前記車輪位置判定を行う、車輪位置判定装置を提供する。
【００１２】
車輪に設けられた磁気センサは、地磁気、すなわち地球が生じる磁界を検出するが、磁気センサによって検出される磁界は車輪の周囲に存在する車体の金属部材の影響を受けたものである。そして、車体において、前側ホイールハウスと後側ホイールハウスとでは、金属部材の配置態様が異なる、言い換えれば金属部材が磁界に与える影響が異なる。そのため、車輪の回転時、前側の車輪に設けられた磁気センサの検出信号と後側の車輪に設けられた磁気センサの検出信号とでは、同検出信号によって示される磁界の変化パターンが異なったものとなる。従って、車輪に設けられた磁気センサの検出信号によって示される磁界の変化パターンに基づき、車輪が車両の前後の車輪の何れであるのかを的確に判定することができる。
【００１４】
本願発明者は、シミュレーション等を通じて実験を行った結果、上記のように配置された第１及び第２の磁気検出部によってそれぞれ検出される磁界強度の組み合わせによって得られた磁界強度値の変化パターンは、単一の磁気検出部によって検出される磁界強度の変化パターンよりも、車輪の周囲に存在する金属部材の影響をより顕著に表すことを見出した。従って、上記の態様によれば、車輪が前後の車輪の何れであるのかを一層的確に判定することができる。
【００１５】
なお、上記の態様において、前記第１の磁気検出部は前記車輪の径方向に沿った磁界成分を検出するように配置され、前記第２の磁気検出部は前記車輪の周方向に沿った磁界成分を検出するように配置されるのが好ましい。
【００１７】
本発明は、車両に設けられた車輪の位置を判定するための車輪位置判定装置において、前記車輪に設けられ、地磁気を検出可能な磁気センサであって、車輪の回転に伴い、磁界の周期的な変化を示す検出信号を生成する磁気センサと、前記磁気センサの検出信号によって示される磁界の変化パターンに基づき、車輪が車両の前後の車輪の何れであるのかを判定する車輪位置判定部と、を備え、前記磁気センサは、前記車輪の回転軸線と直交する平面内に規定される方向に沿った磁界成分を検出するように配置される第１の磁気センサである。そして、前記車輪位置判定装置はさらに、前記車輪の回転軸線の方向に沿った磁界成分を検出するように配置される第２の磁気センサを備える。この場合、前記車輪位置判定部は、前記第１の磁気センサの検出信号の極性と前記第２の磁気センサの検出信号の極性との組み合わせに基づき、車輪が車両の左右の車輪の何れであるのかを判定する。
【００１８】
磁気センサの検出信号の極性は、車両の向きが反転するのに応じて反転したり、左右の車輪で互いに反転したりする。従って、第１及び第２の磁気センサの両検出信号の極性の組み合わせに基づき、車輪が左右の車輪の何れであるのかを判定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る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】図１のタイヤセンサユニットの回路構成を示すブロック図。
【図３】図２のタイヤセンサユニットに設けられる磁気センサを示す概略図。
【図４】磁気センサの構成を示す回路図。
【図５】（ａ）は矢印Ａ１の方向に走行中の車両の概略的な右側面図、（ｂ）は図５（ａ）の車両の概略的な平面図。
【図６】（ａ）は図５（ａ）とは反対方向に走行中の車両の概略的な左側面図、（ｂ）は図６（ａ）の車両の概略的な平面図。
【図７】（ａ）及び（ｂ）はＺ軸検出部の検出信号の変化パターンを例示するグラフ、（ｃ）及び（ｄ）はＹ軸検出部の検出信号の変化パターンを例示するグラフ。
【図８】√（Ｚ２＋Ｘ２）で表される磁界強度値の変化パターンを例示するグラフ。
【図９】左右車輪判定ロジックを説明するためのテーブル。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の車輪位置判定装置をタイヤ状態監視装置に具体化した一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、タイヤ状態監視装置を搭載した車両１が示されている。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４つのタイヤセンサユニット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。前記各車輪２は、ホイール部５と同ホイール部５に装着されるタイヤ６とを含む。なお、前側左車輪２を符号“ＦＬ”で示し、前側右車輪２を符号“ＦＲ”で示し、後側左車輪２を符号“ＲＬ”で示し、後側右車輪２を符号“ＲＲ”で示す。
【００２１】
車輪側ユニットとしての前記各タイヤセンサユニット３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が装着されたホイール部５に対して取り付けられている。各タイヤセンサユニット３は、対応するタイヤ６の状態（タイヤ内圧力、タイヤ内温度）を検出して、検出されたタイヤ状態を示すデータを含む信号、即ちタイヤ状態データ信号（以下、データ信号と称する）を無線送信する。
【００２２】
図２に示すように、前記各タイヤセンサユニット３は、圧力センサ１１、温度センサ１２、磁気センサ１３、車輪位置判定部としてのセンサユニットコントローラ１４、及び、送信部としてのＲＦ送信回路１６を備えている。圧力センサ１１及び温度センサ１２は、タイヤ６の状態を検出するタイヤ状態検出部を構成する。各タイヤセンサユニット３は、例えば内蔵された電池（図示せず）からの供給電力によって動作する。
【００２３】
前記圧力センサ１１は、対応するタイヤ６内の圧力（内部空気圧）を検出して、検出信号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（内部空気温度）を検出して、検出信号をセンサユニットコントローラ１４に出力する。磁気センサ１３は地磁気を検出可能なセンサであって、磁界（詳しくは磁界の強度及び向き）を検出して、検出信号をセンサユニットコントローラ１４に出力する。センサユニットコントローラ１４は、ＣＰＵ及び記憶部１４ａ（ＲＡＭやＲＯＭ等）を含むマイクロコンピュータ等よりなり、記憶部１４ａには各タイヤセンサユニット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、各タイヤセンサユニット３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、タイヤ状態データ及びＩＤコード等を含むデータを、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変調信号を生成し、変調信号を送信アンテナ１９から無線送信する。
【００２４】
各タイヤセンサユニット３は、例えば、データ信号の送信動作を所定時間間隔で定期的に行う。但し、計測されたタイヤ状態が異常を示す場合（例えば、タイヤ内圧力の異常低下、タイヤ内圧力の急変、タイヤ内温度の急変等）、タイヤセンサユニット３は定期的な送信動作とは関係無く、直ちに送信動作を行う。
【００２５】
前記タイヤセンサユニット３に備えられた磁気センサ１３としては、例えばホール素子、ＭＲ素子、ＭＩ素子、フラックスゲートセンサ等、地磁気を検出可能な任意のタイプの磁気センサを用いることができ、本実施形態ではフラックスゲートセンサが用いられる。図３に示すように、磁気センサ１３は３軸タイプの磁気センサ、すなわち３つの検出軸に沿った方向の磁界成分をそれぞれ検出可能な磁気センサであって、第１の磁気検出部としてのＺ軸検出部２０、第２の磁気検出部としてのＸ軸検出部２１、及び第３の磁気検出部としてのＹ軸検出部２２とを有している。また本実施形態において、Ｚ軸検出部２０及びＸ軸検出部２１は第１の磁気センサに相当し、Ｙ軸検出部２２は第２の磁気センサに相当する。
【００２６】
前記Ｚ軸検出部２０及び前記Ｘ軸検出部２１は、車輪２の回転軸線と直交する平面内において互いに９０°異なる方向に沿った磁界成分を検出するように配置される。具体的には、Ｚ軸検出部２０は車輪２の径方向に沿った磁界成分を検出するように配置され、Ｘ軸検出部２１は車輪２の周方向に沿った磁界成分を検出するように配置される。言い換えれば、Ｚ軸検出部２０は磁界の検出方向が車輪２の径方向と一致するように同車輪２に対して配置され、Ｘ軸検出部２１は磁界の検出方向が車輪２の周方向と一致するように同車輪２に対して配置される。前記Ｙ軸検出部２２は、車輪２の回転軸線の方向に沿った磁界成分を検出するように配置される。言い換えれば、Ｙ軸検出部２２は、磁界の検出方向が車輪２の回転軸線の方向と一致するように同車輪２に対して配置される。
【００２７】
図４に示すように、前記Ｚ軸検出部２０、Ｘ軸検出部２１及びＹ軸検出部２２の各々は、磁性体よりなるコア２３と、コア２３に巻回された励磁コイル２４及び検出コイル２５とを有している。励磁コイル２４に三角波状若しくは矩形波状の励磁信号が供給された状態でＹ軸検出部２２が磁界中に置かれると、検出コイル２５には磁界の強度及び向きに応じた検出信号が誘起される。この検出信号を取り出すことで、磁界の強度及び向きを把握することができる。
【００２８】
図１に示すように、前記受信機ユニット４は、車体の所定箇所に設置され、例えば車両１のバッテリ（図示せず）からの供給電力によって動作する。受信機ユニット４は、車体の任意の箇所に配置された受信アンテナ３２を備えており、各タイヤセンサユニット３から受信アンテナ３２を通じて前記データ信号を受信して、その受信した信号を処理する。
【００２９】
受信機ユニット４は、受信機ユニットコントローラ３３、及びＲＦ受信回路３５を備えている。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。受信部としてのＲＦ受信回路３５は、各タイヤセンサユニット３から受信アンテナ３２を通じて受信された変調信号を復調して、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からのデータ信号に基づき、発信元のタイヤセンサユニット３に対応するタイヤ６の内部空気圧及び内部温度を把握する。
【００３０】
受信機ユニットコントローラ３３はまた、前記内部空気圧及び内部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。受信機ユニットコントローラ３３はさらに、内部空気圧や内部温度の異常を警報器（報知器）３７にて報知させる。警報器３７としては、例えば、異常を光の点灯や点滅によって報知する装置や、異常を音によって報知する装置が適用される。なお、このような異常を報知器としての表示器３８によって報知させるようにしてもよい。
【００３１】
さて、各車輪２に設けられたタイヤセンサユニット３の磁気センサ１３は、地磁気、すなわち地球が生じる磁界を検出するが、各磁気センサ１３によって検出される磁界は対応する車輪２の周囲に存在する車体の金属部材の影響を受けたものである。そして車体において、前側ホイールハウスと後側ホイールハウスとでは、金属部材の配置態様が異なっている。例えば、図５（ａ）及び図６（ａ）に示す車両１の例において、前側ホイールハウス７では金属部材７ａが同ホイールハウス７の一部のみに亘って配置されているが、後側ホイールハウス８では金属部材８ａが同ホイールハウス８の全体に亘って配置されている。そのため、前側ホイールハウス７の金属部材７ａが磁界に与える影響と、後側ホイールハウス８の金属部材８ａが磁界に与える影響とは異なっている。よって、車輪２の回転時、前側の車輪２に設けられた磁気センサ１３の検出信号と後側の車輪２に設けられた磁気センサ１３の検出信号とでは、それら検出信号によって示される磁界の変化パターンが異なったものとなる。従って、本実施形態では、各タイヤセンサユニット３のセンサユニットコントローラ１４は、磁気センサ１３の検出信号によって示される磁界の変化パターンに基づき、自身が設けられた車輪２が車両１の前後の車輪２の何れであるのかを判定するようにしている。以下に、前後車輪判定手法について説明する。
【００３２】
さて、図５（ａ）及び図５（ｂ）は、車両１が矢印Ａ１の方向（右側に向かう方向）に前進走行している状態を示している。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、車両１が矢印Ａ２の方向（左側に向かう方向）、すなわち図５（ａ）及び図５（ｂ）とは反対方向に前進走行している状態を示している。本実施形態では、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す車両１の進行方向を東向き（又は西向き）とし、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す車両１の進行方向をその反対方向である西向き（又は東向き）としている。
【００３３】
なおこれらの図において、一点鎖線の円内には、各車輪２に対する磁気センサ１３の配置が示されている。また図５（ａ）及び図６（ａ）において、“Ａ”，“Ｂ”，“Ｃ”，“Ｄ”はそれぞれ、タイヤセンサユニット３の角度位置を示している。角度位置Ａは各タイヤセンサユニット３が対応するホイールハウス７，８に差し掛かったときの角度位置を示し、角度位置Ｂは各タイヤセンサユニット３が最上位置に配置されたときの角度位置を示す。角度位置Ｃは各タイヤセンサユニット３が対応するホイールハウス７，８を抜け出るときの角度位置を示し、角度位置Ｄは各タイヤセンサユニット３が最下位置に配置されたときの角度位置を示す。図５（ａ）〜図６（ｂ）では、各タイヤセンサユニット３は角度位置Ａに配置されている。
【００３４】
車両１が図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す矢印Ａ１の方向に走行しているとき、後側の左右の車輪ＲＬ，ＲＲに設けられた磁気センサ１３のＺ軸検出部２０は、図７（ａ）に実線で例示するような磁界強度の変化パターンを有する検出信号を生成する。一方、前側の左右の車輪ＦＬ，ＦＲに設けられた磁気センサ１３のＺ軸検出部２０は、図７（ａ）に一点鎖線で例示するような磁界強度の変化パターンを有する検出信号を生成する。この変化パターンの相違は、前述したとおり、前側ホイールハウス７と後側ホイールハウス８とで金属部材７ａ，８ａの配置態様が異なっていることによって生じるものである。前側の左右の車輪ＦＬ，ＦＲに関連する検出信号におけるプラス側ピークとマイナス側ピークとの間の期間Ｔ１は、後側の左右の車輪ＲＬ，ＲＲに関連する検出信号におけるプラス側ピークとマイナス側ピークとの間の期間Ｔ２よりも短い。なお特に図示しないが、Ｘ軸検出部２１の磁界検出方向はＺ軸検出部２０の磁界検出方向に対し９０°傾いているので、Ｘ軸検出部２１の検出信号は、Ｚ軸検出部２０の検出信号に対し位相が９０°ずれた信号となる。そして、これらＺ軸検出部２０の検出信号とＸ軸検出部２１の検出信号とを組み合わせると、図８に例示するような磁界強度値の変化パターンが得られる。
【００３５】
具体的には、図８に例示する変化パターンは、Ｚ軸検出部２０によって検出される磁界強度とＸ軸検出部２１によって検出される磁界強度との二乗和平方根の変化パターンである。すなわち、Ｚ軸検出部２０によって検出される磁界強度をＺ、Ｘ軸検出部２１によって検出される磁界強度をＸとすると、図８に例示する変化パターンは√（Ｚ２＋Ｘ２）で表される磁界強度値の変化パターンである。なお、図８に実線で例示する変化パターンは、後側の左右の車輪ＲＬ，ＲＲに関連するものであり、図８に一点鎖線で例示する変化パターンは、前側の左右の車輪ＦＬ，ＦＲに関連するものである。
【００３６】
一方、車両１が図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す矢印Ａ２の方向に走行しているとき、後側の左右の車輪ＲＬ，ＲＲに設けられた磁気センサ１３のＺ軸検出部２０は、図７（ｂ）に実線で例示するような磁界強度の変化パターンを有する検出信号を生成する。また、前側の左右の車輪ＦＬ，ＦＲに設けられた磁気センサ１３のＺ軸検出部２０は、図７（ｂ）に一点鎖線で例示するような磁界強度の変化パターンを有する検出信号を生成する。すなわち、各車輪２において、Ｚ軸検出部２０の検出信号の極性は、車両１の向きが反転するのに応じて反転する。これは、車両１の向きが反転すると、それに伴いＺ軸検出部２０の磁界検出方向も反転するからである。なおＸ軸検出部２１の検出信号の極性についても同様に、車両１の向きが反転するのに応じて反転する。そして、これらＺ軸検出部２０の検出信号とＸ軸検出部２１の検出信号との組み合わせ（二乗和平方根）によって得られる磁界強度値の変化パターンは、図８に例示したものと同様となる。
【００３７】
図８に実線及び一点鎖線でそれぞれ例示する２つの変化パターンは互いに異なっている。従って、センサユニットコントローラ１４は、この２つの変化パターンの相違に基づき、車輪２が車両１の前後の車輪２の何れであるのかを判定することができる。なお、この図８に例示するような変化パターンに関するデータは、シミュレーション等の実験を通じて予めセンサユニットコントローラ１４の記憶部１４ａに記憶されている。
【００３８】
また本実施形態では、各タイヤセンサユニット３のセンサユニットコントローラ１４は、磁気センサ１３の検出信号に基づき、自身が設けられた車輪２が車両１の左右の車輪２の何れであるのかを判定するようにしている。以下に、左右車輪判定手法について説明する。
【００３９】
車両１が図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す矢印Ａ１の方向に走行しているとき、前後の左車輪ＦＬ，ＲＬに設けられた磁気センサ１３のＹ軸検出部２２は、図７（ｃ）に例示するような磁界強度の変化パターンを有する検出信号を生成する。一方、前後の右車輪ＦＲ，ＲＲに設けられた磁気センサ１３のＹ軸検出部２２は、図７（ｄ）に例示するような磁界強度の変化パターンを有する検出信号を生成する。
【００４０】
また、車両１が図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す矢印Ａ２の方向に走行しているとき、前後の左車輪ＦＬ，ＲＬに設けられた磁気センサ１３のＹ軸検出部２２は、図７（ｄ）に例示するような磁界強度の変化パターンを有する検出信号を生成する。一方、前後の右車輪ＦＲ，ＲＲに設けられた磁気センサ１３のＹ軸検出部２２は、図７（ｃ）に例示するような磁界強度の変化パターンを有する検出信号を生成する。
【００４１】
すなわち、Ｙ軸検出部２２の検出信号の極性は、左右の車輪２で互いに反転する。これは、Ｙ軸検出部２２の磁界検出方向が左右の車輪２で互いに逆向きになるからである。しかも、各車輪２において、Ｙ軸検出部２２の検出信号の極性は、車両１の向きが反転するのに応じて反転する。これは、車両１の向きが反転すると、それに伴いＹ軸検出部２２の磁界検出方向も反転するからである。
【００４２】
そして、本実施形態では、センサユニットコントローラ１４は、Ｚ軸検出部２０の検出信号の極性とＹ軸検出部２２の検出信号の極性との組み合わせに基づき、車輪２が車両１の左右の車輪２の何れであるのかを判定するようにしている。具体的には、図７（ｃ）及び図７（ｄ）に例示するように、Ｙ軸検出部２２の検出信号は、ホイールハウス７，８の金属部材７ａ，８ａの影響によって、タイヤセンサユニット３が所定の角度位置（図の例では角度位置Ｂ）に配置されたときにプラス側若しくはマイナス側のピークに達する。そして、センサユニットコントローラ１４は、Ｙ軸検出部２２の検出信号がピークに達するタイミングにおいて、Ｚ軸検出部２０の検出信号の極性とＹ軸検出部２２の検出信号の極性との組み合わせに基づき、例えば図９に例示するようなテーブルに従って、車輪２が左右の車輪２の何れであるのかを判定する。この図９に例示するようなテーブルは、シミュレーション等の実験を通じて予めセンサユニットコントローラ１４の記憶部１４ａに記憶されている。
【００４３】
図９並びに図５（ｂ）及び図６（ｂ）を参照してより具体的に説明すると、Ｚ軸検出部２０の検出信号の極性がプラスで且つＹ軸検出部２２の検出信号の極性がプラスの場合には、センサユニットコントローラ１４は車輪２が左車輪であると判定する。Ｚ軸検出部２０の検出信号の極性がプラスで且つＹ軸検出部２２の検出信号の極性がマイナスの場合には、センサユニットコントローラ１４は車輪２が右車輪であると判定する。また、Ｚ軸検出部２０の検出信号の極性がマイナスで且つＹ軸検出部２２の検出信号の極性がプラスの場合には、センサユニットコントローラ１４は車輪２が右車輪であると判定する。Ｚ軸検出部２０の検出信号の極性がマイナスで且つＹ軸検出部２２の検出信号の極性がマイナスの場合には、センサユニットコントローラ１４は車輪２が左車輪であると判定する。
【００４４】
次に、本実施形態の作用について図５〜図９を参照しながら説明する。
さて車両１の走行時、各車輪２において、タイヤセンサユニット３のセンサユニットコントローラ１４は、磁気センサ１３の検出信号に基づき、自身が設けられた車輪２の位置を判定する。すなわち、センサユニットコントローラ１４は、磁気センサ１３のＺ軸及びＸ軸検出部２０，２１の両検出信号に基づき、√（Ｚ２＋Ｘ２）で表される磁界強度値の変化パターン（図８参照）を求めるとともに、この変化パターンに基づき、自身が設けられた車輪２が前後の車輪２の何れであるのかを判定する。また、センサユニットコントローラ１４は、Ｙ軸検出部２２の検出信号がプラス側若しくはマイナス側のピークに達するタイミングにおいて、Ｚ軸検出部２０の検出信号の極性とＹ軸検出部２２の検出信号の極性との組み合わせに基づき、自身が設けられた車輪２が左右の車輪２の何れであるのかを判定する（図７及び図９参照）。そして、センサユニットコントローラ１４は、車輪位置判定結果及び自身のＩＤコードを含むデータ信号を、ＲＦ送信回路１６に無線送信させる。
【００４５】
一方、受信機ユニットコントローラ３３は、各タイヤセンサユニット３から送信されたデータ信号をＲＦ受信回路３５を通じて受信すると、同データ信号中の車輪位置判定結果に基づき、発信元のタイヤセンサユニット３が設けられた車輪２の位置を認識する。
【００４６】
なおＹ軸検出部２２は、車輪２の回転軸線の方向に沿った磁界成分を検出するように配置されているので、車両１の向きが東向き又は西向きの場合、つまり車輪２の回転軸線の方向が南北方向と一致している場合、Ｙ軸検出部２２によって検出される磁界強度は最大となる。そして、車輪２の回転軸線の方向が南北方向から外れるに従って、Ｙ軸検出部２２によって検出される磁界強度は低下する。一方、Ｚ軸検出部２０及びＸ軸検出部２１それぞれの磁界検出方向は車輪２の回転と共に連続的に変化するため、Ｚ軸検出部２０及びＸ軸検出部２１それぞれの検出信号は車両１の向きに関係なく認識可能である。そこで車輪位置判定は、Ｙ軸検出部２２の検出信号が認識可能なレベルになった場合に行うようにすればよい。なお、車両１の進行方向が長時間の間一定の方向に維持されるという可能性は少ないので、車輪位置判定を実行不可能な期間が、不都合を生じるほど長時間に亘って継続される可能性は少ない。
【００４７】
以上詳述した本実施形態は、下記の利点を有する。
（１）本実施形態では、各タイヤセンサユニット３は地磁気を検出可能な磁気センサ１３を備えており、同磁気センサ１３は、車輪２の回転に伴い、磁界の周期的な変化を示す検出信号を生成する。そして、タイヤセンサユニット３のセンサユニットコントローラ１４は、磁気センサ１３の検出信号によって示される磁界の変化パターンに基づき、車輪２が前後の車輪２の何れであるのかを判定する。よって、磁気センサ１３を用いて車輪２の前後位置判定を容易且つ的確に行うことができる。
【００４８】
（２）前記磁気センサ１３は、車輪２の回転軸線と直交する平面内において互いに異なる方向に沿った磁界成分を検出するように配置されたＺ軸及びＸ軸検出部（第１及び第２の磁気検出部）２０，２１を有する。そして、センサユニットコントローラ１４は、Ｚ軸検出部２０によって検出される磁界強度とＸ軸検出部２１によって検出される磁界強度との組み合わせ（二乗和平方根）によって得られた磁界強度値の変化パターン（図８参照）に基づき、車輪２の前後位置判定を行っている。
【００４９】
本願発明者は、シミュレーション等を通じて実験を行った結果、Ｚ軸及びＸ軸検出部２０，２１によってそれぞれ検出される磁界強度の組み合わせ（二乗和平方根）によって得られた磁界強度値の変化パターンは、単一の磁気検出部によって検出される磁界強度の変化パターンよりも、車輪２の周囲に存在する金属部材の影響をより顕著に表すことを見出した。従って、本実施形態によれば、車輪２が前後の車輪２の何れであるのかを一層的確に判定することができる。
【００５０】
（３）磁気センサ１３は、車輪２の回転軸線と直交する平面内に規定される方向に沿った磁界成分を検出するように配置されるＺ軸検出部（第１の磁気センサ）２０と、車輪２の回転軸線の方向に沿った磁界成分を検出するように配置されるＹ軸検出部（第２の磁気センサ）２２とを有している。そして、センサユニットコントローラ１４は、Ｚ軸検出部２０の検出信号の極性とＹ軸検出部２２の検出信号の極性との組み合わせに基づき、車輪２が左右の車輪２の何れであるのかを判定する。
【００５１】
磁気センサ１３の各検出部２０〜２２の検出信号の極性は、車両１の向きが反転するのに応じて反転したり、左右の車輪２で互いに反転したりする。従って、Ｚ軸及びＹ軸検出部２０，２２の両検出信号の極性の組み合わせに基づき、車輪２が左右の車輪２の何れであるのかを的確に判定することができる。
【００５２】
なお、上記実施形態は以下のように変更することも可能である。
・車輪２の前後位置判定は、車輪２の回転軸線と直交する平面内において互いに異なる方向に沿った磁界成分を検出するように配置された２つの磁気検出部の検出信号に基づき行うことができ、２つの磁気検出部の磁界検出方向は互いに９０°以外の角度ずれていてもよい。
【００５３】
・上記実施形態では、Ｚ軸検出部２０によって検出される磁界強度とＸ軸検出部２１によって検出される磁界強度との組み合わせによって得られた磁界強度値の変化パターンとして、√（Ｚ２＋Ｘ２）で表される磁界強度値の変化パターンを求め、この変化パターンに基づき、車輪２の前後位置判定を行っている。しかし、√（Ｚ２＋Ｘ２）に代えて、例えば、√（ａ・Ｚ２＋ｂ・Ｘ２）や（ａ・Ｚ２＋ｂ・Ｘ２）ｎ等で表される磁界強度値の変化パターンを求め、この変化パターンに基づき、車輪２の前後位置判定を行ってもよい。なお、“ａ”、“ｂ”は任意の係数であり、“ｎ”は任意の自然数である。要するに、車輪２の回転軸線と直交する平面内において互いに異なる方向に沿った磁界成分を検出するように配置された２つの磁気検出部によってそれぞれ検出される磁界強度の組み合わせによって得られた磁界強度値の変化パターンに基づき、車輪２の前後位置判定を行うことができる。
【００５４】
・車輪２の前後位置判定は、Ｚ軸検出部２０の検出信号の変化パターンにのみ基づき行ってもよい。例えば、Ｚ軸検出部２０の検出信号におけるプラス側ピークとマイナス側ピークとの間の期間Ｔ１，Ｔ２（図７（ａ）参照）に基づき、車輪２の前後位置判定を行ってもよい。或いは、Ｚ軸検出部２０に代えて、Ｘ軸検出部２１の検出信号の変化パターンに基づき車輪２の前後位置判定を行ってもよい。要するに、車輪２の回転軸線と直交する平面内に規定される任意の方向に沿った磁界成分を検出するように配置される少なくとも１つの磁気検出部の検出信号に基づき、車輪２の前後位置判定を行うようにすればよい。さらには、条件によっては、Ｙ軸検出部２２、或いは車輪２の回転軸線に対して任意の角度をなす磁気検出部、の検出信号の変化パターンに基づき車輪２の前後位置判定を行うことも可能である。
【００５５】
・車輪２の左右位置判定は、「背景技術」の欄に開示した特許文献４，５と同様に、２つの磁気検出部の検出信号の位相のずれ方に基づき行うようにしてもよい。
・車輪位置判定をタイヤセンサユニット３で行うことに代えて、受信機ユニット４で行うようにしてもよい。この場合、タイヤセンサユニット３は磁気センサ１３の検出信号を含むデータ信号を送信し、受信機ユニット４はタイヤセンサユニット３から受信したデータ信号中の検出信号に基づき車輪位置判定を行う。すなわち、受信機ユニット４が車輪位置判定部として機能する。
【００５６】
・前述した車輪位置判定は、車両１の走行時に常時行われてもよいし（例えば、タイヤ状態データが送信される度）、所定の走行条件（例えば、車両１がほぼ一定の中速度で前方へ直進走行しているという条件）が満たされた場合にのみ行われてもよい。所定の走行条件が満たされた場合のみ車輪位置判定が行われる例では、タイヤセンサユニット３のＩＤコードと同タイヤセンサユニット３が設けられた車輪２の位置を示す情報とが互いに関連付けられた状態で、受信機ユニットコントローラ３３の記憶部に記憶される。そして、所定の走行条件が満たされていない状態では、受信機ユニットコントローラ３３は、タイヤセンサユニット３からデータ信号を受信したとき、この記憶部に記憶された情報に基づき発信元のタイヤセンサユニット３が設けられた車輪２の位置を判定する。
【００５７】
・本発明は、タイヤ状態監視装置への適用に限定されるものではなく、車輪２の位置判定を行う各種の装置に適用することができる。
以下に、上記実施形態から把握できる技術的思想について記載する。
【００５８】
［Ａ］  前記車輪に設けられる車輪側ユニットを備え、同車輪側ユニットが前記磁気センサ及び前記車輪位置判定部を有する、請求項１〜３の何れか一項に記載の車輪位置判定装置。
【００５９】
［Ｂ］  前記車両の車体に設置される受信機ユニットをさらに備え、
前記車輪側ユニットは前記車両の複数の車輪にそれぞれ設けられるとともに、車輪位置判定結果を示すデータ信号を無線送信する送信部を有し、
前記受信機ユニットは、前記各車輪側ユニットから送信される前記データ信号を受信して、受信されたデータ信号に基づき、発信元の車輪側ユニットが設けられた車輪の位置を認識する、上記［Ａ］に記載の車輪位置判定装置。
【００６０】
［Ｃ］  前記車両の複数の車輪にそれぞれ設けられる複数の車輪側ユニットと、前記車両の車体に設置される受信機ユニットと、を備え、
前記各車輪側ユニットは前記磁気センサを有するとともに、同磁気センサの検出信号を含むデータ信号を無線送信する送信部を有し、
前記受信機ユニットは、前記各車輪側ユニットから送信される前記データ信号を受信する受信部を有するとともに、前記車輪位置判定部を有する、請求項１〜３の何れか一項に記載の車輪位置判定装置。
【００６１】
［Ｄ］  前記車輪側ユニットは、前記車輪におけるタイヤの状態を検出するとともに検出したタイヤの状態を示すデータを含むデータ信号を無線送信するタイヤセンサユニットである、上記［Ａ］〜［Ｃ］の何れか一項に記載の車輪位置判定装置。
【符号の説明】
【００６２】
１…車両、２…車輪、１３…磁気センサ、１４…センサユニットコントローラ（車輪位置判定部）、２０…Ｚ軸検出部（第１の磁気検出部、第１の磁気センサ）、２１…Ｘ軸検出部（第２の磁気検出部、第１の磁気センサ）、２２…Ｙ軸検出部（第２の磁気センサ）、３３…受信機ユニットコントローラ（車輪位置判定部）。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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