(57)【要約】【課題】タイヤ接地部分の歪み分布等、タイヤとともに回転するセンサが、車軸を中心とする予め定められた一部の方位範囲を通過する間に測定した結果を少なくとも必要となるようなタイヤ状態量を測定する場合でも、センサに電池を内蔵させることなく、車体側から電波で電力を供給してタイヤ状態量センサを駆動のすることのできるタイヤ状態量測定システムおよびそれを用いた車両制御方法を提供する。【解決手段】タイヤ状態量測定システム１０は、車軸１を中心とする予め定められた一部の方位範囲を測定対象方位範囲Θとして、前記タイヤ状態量センサ３は、タイヤ回転下で、この測定対象方位範囲Θに入る前に測定を開始し、この範囲Θから出たあとに測定を終了するよう制御されてなる。【選択図】図３
2007182138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車軸の周りを回転するタイヤに取り付けられ、タイヤの状態量を測定し測定結果を車体側に発信するタイヤ状態量センサと、車体側から電波を発信しこの電波により前記タイヤ状態量センサに電力を供給する電力供給部と、車体側に取り付けられ、前記タイヤ状態量センサから送信された信号を受信しこの信号を処理する信号処理部とを具えたタイヤ状態量測定システムにおいて、
前記車軸を中心とする予め定められた一部の方位範囲を測定対象方位範囲として、前記タイヤ状態量センサは、タイヤ回転下で、この測定対象方位範囲に入る前に測定を開始し、この範囲から出たあとに測定を終了するよう制御されてなるタイヤ状態量測定システム。
【請求項２】
前記タイヤ状態量センサに測定開始指令を送信するトリガが、タイヤ状態量センサから、タイヤ中心軸周りに所定角度離れたタイヤ部分に取り付けられてなり、
前記電力供給部から発信される電波は、前記測定対象方位範囲とは異なる方位に位置する電波発信方位範囲において所定強度以上となる分布を有し、前記トリガは、前記電力供給部から供給される電力を電源とするとともに、タイヤ回転下で、この電波発信方位範囲に入ったあと電力供給部から電力の供給を受けて電源電圧が所定の値を超えたとき前記タイヤ状態量センサに前記測定開始命令を送信するよう制御されてなる請求項１に記載のタイヤ状態量測定システム。
【請求項３】
前記トリガは、前記測定開始命令を送信した直後に電源電圧をゼロにするよう制御されてなる請求項２に記載のタイヤ状態量測定システム。
【請求項４】
前記タイヤ状態量センサが測定を終了するタイミングは、タイヤ状態量の測定結果に基づくよう制御されてなる請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤ状態量測定システム。
【請求項５】
前記測定対象方位範囲を、タイヤの接地部分を含む方位範囲とし、前記タイヤ状態量を、加速度もしくは歪みとする請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤ状態量測定システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のタイヤ状態量測定システムを用いた車両操縦制御方法であって、前記信号処理部からの信号に基づいてリアルタイムに車両を制御する車両制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車軸の周りを回転するタイヤに取り付けられ、タイヤの状態量を測定し測定結果を車体側に発信するタイヤ状態量センサと、車体側から電波を発信しこの電波により前記タイヤ状態量センサに電力を供給する電力供給部と、車体側に取り付けられ、センサから送信された信号を受信しこの信号を処理する信号処理部とを具えたタイヤ状態量測定システム、および、それを用いた車両制御方法に関し、特に、タイヤ状態量センサが、タイヤの回転下で、車軸を中心とする予め定められた一部の方位範囲を通過する間に取得した測定結果が必要となる場合に、その測定を実用上可能にすることのできるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図１に概念図で示すように、車軸９１の周りを回転するタイヤ９２に取り付けられ、例えばタイヤの内圧などのタイヤ状態量を測定し、測定結果を車体側に発信するタイヤ状態量センサ９３と、車体側９４に設けられ、このタイヤ状態量センサ９３を駆動するための電力を供給するとともにタイヤ状態量センサ９３に測定を開始させるためのトリガ信号を発信する発信装置９５と、同じく車体側９４に設けられ、タイヤ状態量センサ９３から発信された測定結果の信号を受信して、例えば、運転者に警報を発する等の処理を行う信号処理部９６とを具えたタイヤ状態量測定システム９０が知られている（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
このような、従来のタイヤ状態量測定システム９０において、タイヤ９２とともに回転するセンサ９３が、車軸９１を中心とするどの方位で測定しても測定結果が変わらないような状態量（例えばタイヤ内圧など）を測定する場合には、センサ９３は、発信装置９５からのトリガ信号を受信してから測定を開始し、測定結果を信号処理部に送信したあとは休止状態とすることができ、その駆動に必要な電力は、外部から電波を発信して供給するだけで足りるくらい少ないので、上記の通りの構成で外部から容易に電力を供給することができる。そして、その結果、センサ９３に電池を内蔵しなくてもよくなり、センサ９３を軽量化するとともに電池の寿命に起因するメンテナンス等の問題を解消することができる。
【特許文献１】特開２００３−１８２３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、回転するタイヤの接地部分の歪み分布や、タイヤが路面から受ける力の分布等のタイヤ状態量を測定したい場合には、このためのセンサ９３Aは、図２に示すように、タイヤ９２の回転下で、接地部分に対応する、車軸９１を中心とする方位範囲Θ（方位θ1と方位θ2とで挟まれる方位範囲）に入る前の方位θ5で測定を開始し、方位範囲Θを通過する間は測定を継続しなければならない一方、方位範囲Θ外では測定を止めることができる。このように測定対象範囲が限定されるタイヤ状態量を、上記のようなタイヤ状態量測定システム９０を用いて測定しようとした場合、発信装置９５から発信するトリガ信号を、センサ９３Aが測定対象範囲Θに入る直前に発信する必要があり、このためには、発信装置９５がセンサ９３Aの方位θ、すなわち、基準方位θ0（図示の場合は車軸９１の直上）から計った角度θを常に検知しておかねばならず極めて複雑なシステムになってしまう。
【０００５】
この対応策として、測定開始のためのトリガ信号を発信装置９５から送信する代わりに、センサ９３Aがどの方位θにあってもいつも測定を行わせるよう構成し、センサ９３Aに、測定後一周分のデータをタイヤ一回転ごとに信号処理部９６に送信させ、あるいは、測定したデータを都度信号処理部９６に送信させ、一方、信号処理部９６では一周分のデータ波形から必要な部分だけを切り出して後段の処理に用いるようにすることも考えられる。
【０００６】
しかしながら、この対応策も、第一の問題点としては、タイヤ一周分の電力を常時測定し、また、これらの大量のデータを信号処理部に送信しなければならず、それらのための多大な電力を車体側から電波を発信して供給するのは実用上は極めてむつかしく、その代わりにセンサに電池を内蔵すればセンサが重くなりタイヤ本来の機能に影響がでてしまうという問題があり、さらに、第二の問題としては、信号処理部では多くの不要なデータまで処理しなければならず、そのための処理が膨大なものとなり、処理装置を高価なものにしなければならないというでも問題があり、実現するのはむつかしいことがわかった。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、タイヤ接地部分の歪み分布等、このためのセンサが、車軸を中心とする予め定められた一部の方位範囲を通過する間に測定した結果だけが必要となるようなタイヤ状態量を測定する場合でも、センサに電池を内蔵させることなく、車体側から電波で電力を供給してタイヤ状態量センサを駆動のすることのできるタイヤ状態量測定システムおよびそれを用いた車両制御方法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】
【０００８】
＜１＞は、車軸の周りを回転するタイヤに取り付けられ、タイヤの状態量を測定し測定結果を車体側に発信するタイヤ状態量センサと、車体側から電波を発信しこの電波により前記タイヤ状態量センサに電力を供給する電力供給部と、車体側に取り付けられ、前記タイヤ状態量センサから送信された信号を受信しこの信号を処理する信号処理部とを具えたタイヤ状態量測定システムにおいて、
前記車軸を中心とする予め定められた一部の方位範囲を測定対象方位範囲として、前記タイヤ状態量センサは、タイヤ回転下で、この測定対象方位範囲に入る前に測定を開始し、この範囲から出たあとに測定を終了するよう制御されてなるタイヤ状態量測定システムである。
【０００９】
＜２＞は、＜１＞において、タイヤ状態量センサに測定開始指令を送信するトリガが、タイヤ状態量センサから、タイヤ中心軸周りに所定角度離れたタイヤ部分に取り付けられてなり、
前記電力供給部から発信される電波は、前記測定対象方位範囲とは異なる方位に位置する電波発信方位範囲において所定強度以上となる分布を有し、前記トリガは、前記電力供給部から供給される電力を電源とするとともに、タイヤ回転下で、この電波発信方位範囲に入ったあと電力供給部から電力の供給を受けて電源電圧が所定の値を超えたとき前記タイヤ状態量センサに前記測定開始命令を送信するよう制御されてなるタイヤ状態量測定システムである。
【００１０】
＜３＞は、＜２＞において、前記トリガは、前記測定開始命令を送信した直後に電源電圧をゼロにするよう制御されてなるタイヤ状態量測定システムである。
【００１１】
＜４＞は、＜１＞〜＜３＞のいずれかにおいて、前記タイヤ状態量センサが測定を終了するタイミングは、タイヤ状態量の測定結果に基づくよう制御されてなるタイヤ状態量測定システムである。
【００１２】
＜５＞は、＜１＞〜＜４＞のいずれかにおいて、前記測定対象方位範囲を、タイヤの接地部分を含む方位範囲とし、前記タイヤ状態量を、タイヤ半径方向の加速度もしくは歪みとするタイヤ状態量測定システムである。
【００１３】
＜６＞は、＜１＞〜＜５＞のいずれかのタイヤ状態量測定システムを用いた車両操縦制御方法であって、前記信号処理部からの信号に基づいてリアルタイムに車両を制御する車両制御方法である。
【発明の効果】
【００１４】
＜１＞によれば、車軸を中心とする予め定められた一部の方位範囲を測定対象方位範囲として、前記タイヤ状態量センサは、タイヤ回転下で、この測定対象方位範囲に入る前に測定を開始し、この範囲から出たあとに測定を終了するよう制御されるので、センサが予め定められた一部の方位範囲を通過する間に測定しなければならないタイヤ状態量であっても、確実に欲しいデータを測定することができ、しかも、測定の必要な領域外では測定をしないので、センサに電池を内蔵させることなく、車体側から電波で電力を供給してタイヤ状態量センサを駆動することができる。
【００１５】
＜２＞によれば、タイヤ状態量センサに測定開始指令を送信するトリガがタイヤに取り付けられ、電力供給部から発信される電波は、前記測定対象方位範囲とは異なる方位に位置する電波発信方位範囲においてのみ所定強度以上となる分布を有し、前記トリガは、前記電力供給部から供給される電力を電源とするとともに、タイヤ回転下で、この電波発信方位範囲に入ったあと電力供給部から電力の供給を受けて電源電圧が所定の値を超えたとき前記タイヤ状態量センサに測定前記測定開始命令を送信するよう制御されているので、詳細を後述するように、トリガは、電波発信方位範囲内の所定の方位でタイヤ状態量センサに測定開始命令を送信することができ、このとき、タイヤ状態量センサは、トリガからタイヤ中心軸周りに所定角度離れたタイヤ部分に取り付けられているので、タイヤ状態量センサは、車軸周りの所定方位において測定開始命令をトリガから受け取ることができ、したがって、前記測定対象方位範囲の直前の位置で確実に測定を開始することができる。
【００１６】
＜３＞によれば、前記トリガは、前記測定開始命令を送信した直後に電源電圧をゼロにするよう制御されているので、詳細を後述するように、トリガは、タイヤ状態量センサに測定開始命令を送信する方位を一層正確なものにすることができる。
【００１７】
＜４＞によれば、タイヤ状態量センサが測定を終了するタイミングを、タイヤ状態量の測定結果に基づくよう制御したので、測定終了のタイミングを設定する別途の機器を不要なものにすることができる。
【００１８】
＜５＞によれば、前記測定対象方位範囲を、タイヤの接地部分を含む方位範囲とし、前記タイヤ状態量を、加速度もしくは歪みとしたので、これらの測定結果に基づいた車両の制御をすることにより、タイヤの接地状態をリアルタイムの反映した、より安定した車両制御を行うことができる。
【００１９】
＜６＞によれば、上記のタイヤ状態量測定システムを用いて、リアルタイムに車両を制御するので、上記に説明したように、車両の制御を極めて安定的にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
第一の発明の実施形態について、図に基づいて説明する。図３は、実施形態のタイヤ状態量測定システムの構成を示す概念図であり、タイヤ状態量測定システム１０は、非回転軸である車軸１の周りを回転するタイヤ２に取り付けられ、タイヤ２の状態量を測定し測定結果を車体側４に発信するタイヤ状態量センサ３と、車体側４から電波を発信しこの電波によりセンサ３に電力を供給する電力供給部５と、車体側４に取り付けられ、前記タイヤ状態量センサから送信された信号を受信しこの信号を処理する信号処理部６とを具える。
【００２１】
そして、車軸を中心とする予め定められた一部の方位範囲（θ1〜θ2の範囲）を測定対象方位範囲Θとして、前記タイヤ状態量センサ３は、タイヤ回転下で、この測定対象方位範囲Θに入る前の方位θsで測定を開始し、この範囲Θから出たあとの方位θfで測定を終了するよう制御されている。ここで、方位θとは、θ0を、車軸１から見たときの基準方位（例えば、図示の場合、真上の方位）を基準方位として、基準方位θ0からの車軸１の周りの角度をいう。
【００２２】
図４は、タイヤ状態量の例として、接地部分に作用するタイヤ半径方向の加速度と、タイヤ半径方向の歪みの変化とを、横軸にセンサ３が位置する方位をとって模式的に表したグラフである。図４から明らかなように、このようなタイヤ状態量は、接地部分に対応する測定対象方位範囲Θをセンサ３が通過する間に測定したデータだけが有意なデータあり、例えば、このデータに基づいて、タイヤ接地部分に作用する路面からの力や、それによって受ける変形を求め、これらの情報を用いて車両をリアルタイムに制御すれば、より高度な制御方法を実現することができる。
【００２３】
したがって、接地部分に対応する測定対象方位範囲Θをセンサ３が通過する間に測定したデータ以外は必要ないが、逆に、範囲Θをセンサ３が通過する間は確実に測定する必要があり、そのためには、全周に亘って継続するか、あるいは、測定対象方位範囲Θに入る前の方位θsで測定を開始し、この範囲Θから出たあとの方位θfで測定を終了するかいずれかである。本発明は、後者を選択するものであり、そのことによって、センサ３が方位θfから方位θsまで移動する間、測定を休止することができ、その間における測定等のための電力を節約することができる。
【００２４】
そして、センサ３が、測定対象方位範囲Θに入る前の方位θsで測定を開始するようにするため、このタイヤ状態量測定システム１０には、タイヤ状態量センサ３に測定開始指令を送信するトリガ７をタイヤ２に取り付けられ、トリガ７とタイヤ状態量センサ３は常に角度θbだけ方位がずれるようタイヤ２に取り付けられ、また、後述する手段によってトリガは、所定方位θaに位置したとき、測定開始指令をタイヤ状態量センサ３に送信するよう構成されていて、これらのことにより、タイヤ状態量センサ３は方位θs（θs=θa+θb）に来たとき確実に測定を開始できるよう制御される。
【００２５】
図５は、タイヤ状態量センサ３の構成を示すブロック図であり、タイヤ状態量センサ３は、トリガ７からの測定開始指令を受信する受信アンテナ３１と、受信した信号を処理する受信回路３２と、タイヤ状態量（例えば、タイヤの接地部分に作用する加速度分布やこの部分に生じる歪み分布）を測定するセンサ本体３６と、受信処理した測定開始命令に基づいてセンサ本体３６に測定開始信号を出力するとともにセンサ本体３６からの測定結果を処理する制御回路３３と、制御回路３３で処理されたデータを電波信号に変換する発振回路３４と、この電波信号を車体側４に発信する送信アンテナ３５とを具える。
【００２６】
また、タイヤ状態量センサ３は、車体側４に設けられた電力供給部５から発信された電波によって供給され、そのための回路として、電力供給部５からの電波を電流に変換する電力変換コイル３７、交番電流を整流する整流回路３８、整流された電荷を蓄電するコンデンサ３９、および、電源電圧を制御する電源回路４１を具えて構成され、ここで生成された電力は、上記に説明した受信回路３２、センサ本体３６、制御回路３３、発振回路３４等の電源として供給される。
【００２７】
図６は、トリガ７の構成を示すブロック線図であり、トリガ７は、電力供給部５からの電波を電流に変換する電力変換コイル５１、交番電流を整流する整流回路５２、整流された電荷を蓄電するコンデンサ５３、電源電圧を制御する電源回路５４、タイヤ状態量センサ３に送信する測定開始信号を生成する発振回路５６、この信号を発信する送信アンテナ５７、および、発振回路を制御する制御回路５５を具え、電源回路５４は、コンデンサ５３の電圧が予め定められた値に達しない間は、制御回路５５への供給電圧をゼロとし、コンデンサ５３の電圧がこの値を超えたとき初めて制御回路５５に電力を供給するような電圧制御機能を有し、また、制御回路５５は、電源回路５４からの電力供給を受けて所定の入力電圧となったとき発振回路５６に発振信号を生成する指令を出すよう制御されている。
【００２８】
図７（ａ）は、タイヤ回転下で回転するトリガ７が受信する電力供給部５からの電波の強度分布を、横軸にトリガ７の方位をとって示すグラフであり、また、図７（ｂ）は、コンデンサ５３の両端に生起される電圧の変化を、横軸にトリガ７の方位をとって示すグラフであり、電力供給部５から発信される電波は、測定対象方位範囲Θとは異なる方位に位置する電波発信方位範囲Φ（θ4〜θ5の範囲）において所定強度X0以上となる分布を有し、このことによって、トリガ７の電源電圧は、電波発信方位範囲Φに進入する方位θ4の近傍で充電を開始し、方位θ4から角度θ3だけ進んだ方位で所定の電圧V0を超え、制御回路は、発振回路５６に発振信号を生成する指令を出すことができる。そして、このとき、上記角度θ3は、方位θ4に進入するまでの電圧をほぼゼロにしておくことにより、タイヤの回転速度に無関係にほぼ一定の値となるので、センサ３はほぼ一定の方位でトリガ７からの測定開始命令を受信することができる。
【００２９】
ここで、方位θ4に進入するまでの電圧をほぼゼロにするには、センサ３に測定開始命令を送信した直後の電圧がゼロになるように発振回路のインピーダンスを調整しておくこと実現することができるが、角度θ3のばらつきをさらに小さくするためには、発振回路５６に発振信号を生成する指令を出したあとはコンデンサ５３の電荷を強制的に放電させて電源電圧をゼロにするよう制御することによるのが好ましい。
【００３０】
ここで、センサ３の測定を終了させるタイミングは、測定終了指令をセンサ３に発信する第二のトリガ（図示せず）をタイヤに取り付け、トリガ７を、電源電圧が所定の値を超えた場合に測定開始指令を発信するよう構成したのに対応させて、第二のトリガを、電源電圧が所定の値を超えた場合に、測定終了指令を発信するよう構成することもできるが、このような第二のトリガを用いない方法として、センサ３の制御回路５５がセンサ本体３６から出力される測定結果の変化を監視し、測定結果の変化パターンに基づいて測定の終了をセンサ本体３６に指令するよう構成することもでき、この場合、新たなトリガを取り付ける必要がなく好ましい。具体的な例として、測定対象のタイヤ状態量が図４に示した加速度の場合、例えば、第一の上向きのピークPk1と、第二の下向きのピークPk2とを検出したあと、所定時間が経過した時点を測定終了の時点とするような制御を示すことができる。
【００３１】
第二の発明は、このようなタイヤ状態量に基づいて車両を制御する方法であり、既に説明したように、上記のタイヤ状態量測定システムの例として、タイヤ接地部分に作用するタイヤ半径方向の加速度や歪みを測定するシステムをあげることができ、これらのタイヤ状態量をリアルタイムに測定することは、時々刻々変化する接地状態を正確に把握できることを意味し、したがって、第二の発明によれば、これらのタイヤ状態量を車両の制御に適用することで安定した車両の制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】タイヤの内圧などのタイヤ状態量を測定する従来のタイヤ状態量測定システムの構成を示す概念図である。
【図２】従来のタイヤ状態量測定システムで接地部分の歪み等を測定する場合の概念図である。
【図３】本発明に係る実施形態のタイヤ状態量測定システムの構成を示す概念図である。
【図４】接地部分に作用する加速度の変化と、歪みの変化とを、横軸にセンサが位置する方位角度をとって模式的に表したグラフである。
【図５】タイヤ状態量センサの構成を示すブロック図である。
【図６】トリガの構成を示すブロック図である。
【図７】電力供給部から発信する電波の強度分布と電圧の変化と、横軸にトリガの方位をとって示すグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
１    車軸
２    タイヤ
３    タイヤ状態量センサ
４    車体側
５    電力供給部
６    信号処理部
７    トリガ
１０    タイヤ状態量測定システム
３１    受信アンテナ
３２    受信回路
３３    制御回路
３４    発振回路
３５    送信アンテナ
３６    センサ本体
３７    電力変換コイル
３８    整流回路
３９    コンデンサ
４１    電源回路
５１    電力変換コイル
５２    整流回路
５３    コンデンサ
５５    制御回路
５４    電源回路
５６    発振回路
５７    送信アンテナ
【図１】
2007182138.tif 000003
【図２】
2007182138.tif 000004
【図３】
2007182138.tif 000005
【図４】
2007182138.tif 000006
【図５】
2007182138.tif 000007
【図６】
2007182138.tif 000008
【図７】
2007182138.tif 000009