(57)【要約】【課題】送信信号を受信できなくなる場合を少なくすることができるタイヤ空気圧監視装置を提供する。【解決手段】センサユニット２０は、車両の各タイヤの近傍にそれぞれ設けられ、各タイヤの空気圧を測定して送信する。そのセンサユニット２０からの送信信号を受信する受信機４０が、アンテナ素子４１と、そのアンテナ素子に結合された可変容量コンデンサ４２と、アンテナ素子４１に給電する給電部４３とを備える。そして、可変容量コンデンサ４２に印加する電圧を制御する。これにより、アンテナ素子４１に流れる電流が変化して指向性が変化するので、送信信号を受信できなくなる場合を少なくすることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の各タイヤの近傍にそれぞれ設けられ、そのタイヤの空気圧を検出するタイヤ空気圧センサから検出値を取得し、その検出値を示す送信信号を無線送信する送信機と、
前記送信信号を受信する受信機とを備え、
その受信機によって受信された送信信号に基づいて各タイヤの空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システムであって、
前記受信機は、アンテナ素子と、そのアンテナ素子に結合されたインピーダンス可変素子と、そのアンテナ素子に給電する給電部とを有しており、
前記インピーダンス可変素子に印加する電圧を制御することで、受信機の指向性を制御する指向性制御部をさらに備えていることを特徴とするタイヤ空気圧監視システム。
【請求項２】
前記送信機は、送信機を特定するＩＤ信号を前記送信信号に含ませて送信し、
前記指向性制御部は、前記受信機が受信した送信信号に含まれている前記ＩＤ信号に基づいて全ての送信機からの送信信号を受信できたか否かを判断し、少なくとも一つの送信機からの送信信号を受信できなかったと判断したことに基づいて、前記インピーダンス可変素子に印加する電圧を変更することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ空気圧監視システム。
【請求項３】
前記インピーダンス可変素子が可変容量コンデンサであることを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ空気圧監視システム。
【請求項４】
前記送信機に前記送信信号の送信を指示するトリガ信号を送信するトリガ機を送信機毎に備え、且つ、
前記トリガ機へ前記トリガ信号の送信を指示する送信指示部を有しているとともに、前記指向性制御部を有している制御ＥＣＵを備え、
前記指向性制御部は、前記送信指示部がトリガ信号の送信を指示したトリガ機に対応した送信機のＩＤ信号を前記受信機が受信できたか否かに基づいて、全ての送信機からの送信信号を受信できたか否かを判断することを特徴とする請求項２または３に記載のタイヤ空気圧監視システム。
【請求項５】
前記送信機は所定の送信周期で前記送信信号を送信するようになっており、
前記指向性制御部は、予め設定された判断期間内に前記受信機が受信した送信信号に含まれる前記ＩＤ信号に基づいて、全ての送信機からの送信信号を受信できたか否かを判断することを特徴とする請求項２または３に記載のタイヤ空気圧監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のタイヤ空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に設けられた各タイヤの空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システムが知られている（たとえば特許文献１）。タイヤ空気圧監視システムは、一般的に、タイヤ空気圧センサとタイヤ空気圧センサの検出値を無線送信する送信機とをタイヤ近傍に配置するとともに、送信機からの信号を受信する受信機を備えている。そして、受信機が受信した信号を用いて各タイヤの空気圧を監視する。
【特許文献１】国際公開第９７／３８８６９号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
送信機が送信する送信信号は、何らかの原因で伝播方向が変化したり、信号強度が低下したりする可能性がある。たとえば、受信機がルーフ部に設置されている場合には、送信機と受信機との間に車室が位置していることから、車室内に乗員がいる場合や荷物が搭載されている場合には、それら乗員や荷物の影響によって送信信号の伝播方向が変化してしまう可能性がある。また、それら乗員や荷物の影響により、信号強度が低下することもある。
【０００４】
従来のタイヤ空気圧監視システムの受信機は、送信機の位置等に基づいて、送信信号に対する受信感度が適切になるように指向性が予め設定されている。しかし、送信信号の到来方向の変化や送信信号の強度低下が生じると、送信信号に対する受信感度が低下してしまうこととなり、送信信号を受信できない可能性があった。
【０００５】
本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、送信信号を受信できなくなる場合を少なくすることができるタイヤ空気圧監視装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
その目的を達成するための請求項１記載の発明は、車両の各タイヤの近傍にそれぞれ設けられ、そのタイヤの空気圧を検出するタイヤ空気圧センサから検出値を取得し、その検出値を示す送信信号を無線送信する送信機と、前記送信信号を受信する受信機とを備え、その受信機によって受信された送信信号に基づいて各タイヤの空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システムであって、前記受信機は、アンテナ素子と、そのアンテナ素子に結合されたインピーダンス可変素子と、そのアンテナ素子に給電する給電部とを有しており、前記インピーダンス可変素子に印加する電圧を制御することで、受信機の指向性を制御する指向性制御部をさらに備えていることを特徴とする。
【０００７】
このように、本発明では、アンテナ素子にインピーダンス可変素子が接続されており、そのインピーダンス可変素子に印加する電圧を制御している。インピーダンス可変素子に印加する電圧を変化させると、アンテナ素子に流れる電流およびその電流によって生じる電界が変化するため、受信機の指向性を変化させることができる。このようにして受信機の指向性を変化させることができるため、当初の指向性では送信信号を受信できなかったとしても指向性を変化させることにより、送信信号の到来方向への感度を強めることが可能となる。そのため、その送信信号を受信できなくなる場合を少なくすることができる。
【０００８】
請求項２は、請求項１において、前記送信機は、送信機を特定するＩＤ信号を前記送信信号に含ませて送信し、前記指向性制御部は、前記受信機が受信した送信信号に含まれている前記ＩＤ信号に基づいて全ての送信機からの送信信号を受信できたか否かを判断し、少なくとも一つの送信機からの送信信号を受信できなかったと判断したことに基づいて、前記インピーダンス可変素子に印加する電圧を変更することを特徴とする。
【０００９】
このようにすれば、少なくとも一つの送信機からの送信信号を受信できなかった場合に、インピーダンス可変素子に印加する電圧を変更して、受信機の指向性を変化させることになるので、全ての送信機からの送信信号を受信できる可能性を高くすることができる。
【００１０】
前記インピーダンス可変素子としては、請求項３に記載のように、可変容量コンデンサが好ましい。可変容量コンデンサは高周波における損失が少ないためである。また、可変インダクタンスを用いてもよく、高周波における損失が許容できる場合には、可変抵抗を用いることもできる。
【００１１】
また、送信機は、請求項４のように、トリガ信号を外部から受信したときに送信信号を送信するようにしてもよいし、また、請求項５のように、周期的に送信信号を送信するようにしてもよい。
【００１２】
その請求項４は、前記送信機に前記送信信号の送信を指示するトリガ信号を送信するトリガ機を送信機毎に備え、且つ、前記トリガ機へ前記トリガ信号の送信を指示する送信指示部を有しているとともに、前記指向性制御部を有している制御ＥＣＵを備え、前記指向性制御部は、前記送信指示部がトリガ信号の送信を指示したトリガ機に対応した送信機のＩＤ信号を前記受信機が受信できたか否かに基づいて、全ての送信機からの送信信号を受信できたか否かを判断することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５は、前記送信機は所定の送信周期で前記送信信号を送信するようになっており、前記指向性制御部は、予め設定された判断期間内に前記受信機が受信した送信信号に含まれる前記ＩＤ信号に基づいて、全ての送信機からの送信信号を受信できたか否かを判断することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明が適用されたタイヤ空気圧監視システム１の構成を示す図である。このタイヤ空気圧監視システム１は、制御ＥＣＵ１０と、センサユニット２０と、トリガ機３０と、受信機４０と、表示器５０とを備えている。
【００１５】
センサユニット２０は４つのタイヤに対してそれぞれ設けられており、各センサユニット２０は、例えば、タイヤバルブと一体的に構成され、あるいは、タイヤのディスクホイールに直接取り付けられる。
【００１６】
これらセンサユニット２０は、タイヤの空気圧を測定する空気圧センサ、測定した空気圧および固有のＩＤコードを含む送信信号を生成する信号生成部、その送信信号を数百ＭＨｚ帯の搬送波を用いて無線送信する送信機、トリガ信号を受信するための受信部を備えている。
【００１７】
トリガ機３０は、車軸ハウジング、ステアリングナックル、サスペンションアームなど、タイヤ近傍に設置されて、センサユニット２０の受信部へトリガ信号を送信する。このトリガ機３０としては、たとえばコイルアンテナを用いる。この場合、センサユニット２０の受信部にもコイルアンテナを用いる。センサユニット２０では、受信部がトリガ信号を受信した場合に、タイヤ空気圧の測定、送信信号の生成、送信信号の送信を行なう。
【００１８】
受信機４０は、各センサユニット２０から送信される送信信号を受信するものであり、この１つの受信機４０にて全ての送信信号を受信できる位置に設置される。ここでは、ルーフパネルにおいて後席上方となる位置に取り付けられている。
【００１９】
表示器５０には、タイヤ空気圧の監視結果が示される。この表示器５０は、たとえば、インストルメントパネルに配置される。
【００２０】
制御ＥＣＵ１０は、トリガ機３０、受信機４０、表示器５０と有線接続されている。この制御ＥＣＵ１０は、請求項の送信指示部として機能し、各トリガ機３０へトリガ信号の送信を指示する。また、制御ＥＣＵ１０は受信機４０が受信した送信信号を取得する。この送信信号には、前述のように、各タイヤの空気圧が含まれているので、制御ＥＣＵ１０は、受信機４０から取得した送信信号に基づいて各タイヤの空気圧を監視する。そして、必要がある場合には、警告表示を表示器５０へ表示させる。
【００２１】
また、制御ＥＣＵ１０は、請求項の指向性制御部としても機能し、全てのセンサユニット２０からの送信信号を受信できたか否かを判断し、その判断の結果に基づいて受信機４０の受信指向性を制御する。この指向性制御部としての機能は後に詳述する。
【００２２】
図２は、受信機４０の具体的構成を示す図である。本実施形態の受信機４０は、アンテナ素子４１と、インピーダンス可変素子としての可変容量コンデンサ４２と、給電部４３とを備えている。なお、アンテナ素子４１および可変容量コンデンサ４２は図示しないケースに収容されている。
【００２３】
アンテナ素子４１は、４つの板部４５ａ〜４５ｄからなる四角枠形状のループ部４４と、そのループ部４４の４隅からループ部４４に対して略垂直に突き出した４つの足部４６ａ〜４６ｄとからなる。そして、１つの足部４６ｄの先端には給電部４３が連結されており、他の３つの足部４６ａ〜４６ｃの先端には可変容量コンデンサ４２ａ〜４２ｃがそれぞれ連結されている。また、各可変容量コンデンサ４２の他端は接地されている。
【００２４】
可変容量コンデンサ４２は、可変容量ダイオードとも呼ばれるものであり、バイアス電圧によってキャパシタンスが変化する。制御ＥＣＵ１０は、電圧制御部としての機能も備えており、この可変容量コンデンサ４２に印加される電圧は、制御ＥＣＵ１０によって制御される。
【００２５】
上記受信機４０は、アンテナ素子４１によって受信された信号を、増幅、検波することで送信信号を抽出し、抽出した送信信号を制御ＥＣＵ１０に送信する受信回路（図示せず）も備えている。
【００２６】
さらに、受信機４０は指向性を変化させることができる。次に、受信機４０の指向性について説明する。まず、可変容量コンデンサ４２ａのキャパシタンスを十分大きくする一方で、他の２つの可変容量コンデンサ４２ｂ、４２ｃのキャパシタンスを可変容量コンデンサ４２ａに比べて十分小さくした場合を考える。この場合、大部分の電流は、給電部４３から板部４５ａを通り、足部４６ａへと流れることになり、このときの指向性は、足部４６ｄ、板部４５ａ、足部４６ａを含む平面に対して図右側（ループ部４４とは反対側）に強くなる。
【００２７】
次に、可変容量コンデンサ４２ｃのキャパシタンスを十分大きくする一方で、他の２つの可変容量コンデンサ４２ａ、４２ｂのキャパシタンスを可変容量コンデンサ４２ｃに比べて十分小さくした場合を考える。この場合、大部分の電流は、給電部４３から板部４５ｄを通り、足部４６ｃへと流れることになり、このときの指向性は、足部４６ｄ、板部４５ｄ、足部４６ｃを含む平面に対して図手前側（ループ部４４とは反対側）に強くなる。
【００２８】
このように、可変容量コンデンサ４２ａ〜４２ｃのキャパシタンスを制御することで、アンテナ素子４１に流れる電流の方向を制御することができる。また、上記２例とは別の例として、可変容量コンデンサ４２ａ〜４２ｃのキャパシタンスの調整によって、電流が、足部４６ｄから、板部４５ａ、４５ｂ、足部４６ｂへ流れる場合を考えると、指向性は、足部４６ｂ、４６ａ、板部４５ａを含む平面に対して図右側と、足部４６ａ、４６ｂ、板部４５ｂを含む平面に対して図奥側に強くなる。このように、可変容量コンデンサ４２ａ〜４２ｃのキャパシタンスを調整することで、指向性を種々変更することができる。
【００２９】
図３は、制御ＥＣＵ１０の指向性制御部としての処理を示すフローチャートである。この図３に示す処理は、所定周期で繰り返し実行する。まず、ステップＳ３１では、全てのトリガ機３０に対してトリガ信号の送信指示を行なう。なお、この送信指示は、全てのトリガ機３０に対して同時に行なってもよいし、所定の順序で順次行ってもよい。
【００３０】
続くステップＳ３２では、全てのＩＤコードが受信できたか否かを判断する。前述のステップＳ３１が実行されると、各トリガ機３０からトリガ信号がセンサユニット２０へ送信され、トリガ信号を受信したセンサユニット２０は、空気圧の検出値とＩＤコードとを含む送信信号を送信する。そして、センサユニット２０からの送信信号が受信機４０に受信された場合には、送信信号が制御ＥＣＵ１０へ送られる。しかし、乗員の存在等により、あるセンサユニット２０からの送信信号を受信機４０が受信できなかった場合には、そのセンサユニット２０のＩＤコードを含む送信信号は、制御ＥＣＵ１０へ送られないことになる。そこで、制御ＥＣＵ１０は、受信機４０から、全てのセンサユニット２０のＩＤコードが送られてきたか否かを判断することで、受信機４０が全てのＩＤが受信できたか否かを判断する。
【００３１】
上記ステップＳ３２が肯定判断となった場合にはステップＳ３３へ進む。ステップＳ３３では、指向性を変更せずに、タイヤ空気圧の常時監視を継続することに決定する。
【００３２】
一方、ステップＳ３２が否定判断となった場合にはステップＳ３４へ進む。ステップＳ３４では、各可変容量コンデンサ４２ａ〜４２ｃのキャパシタンスを制御して、指向性をこれまでとは異なる指向性に変更する。各可変容量コンデンサ４２ａ〜４２ｃの変更後のキャパシタンスは、受信できなかったＩＤコードから定まるセンサユニット２０（すなわち送信信号を受信できなかったセンサユニット２０）に基づいて予め設定されていてもよい。また、どのセンサユニット２０からの送信信号が受信できなかったかに無関係に、予め決められた順序でキャパシタンスを変更してもよい。
【００３３】
続くステップＳ３５では、送信信号が受信できなかったセンサユニット２０をＩＤコードに基づいて特定し、その特定したセンサユニット２０に対応するトリガ機３０に対して、再度、トリガ信号の送信指示を行なう。
【００３４】
そして、ステップＳ３６では、受信できていなかったＩＤコードを受信することができたか否かを判断する。この判断が肯定判断である場合には処理を終了する。この場合には、前述のように、所定周期後に、この図３の処理を実行することになる。
【００３５】
一方、ステップＳ３６が否定判断となった場合には、ステップＳ３４以降を実行する。従って、受信できていなかったＩＤコードが受信できるようになるまで、指向性を変更することになる。
【００３６】
以上、説明した本実施形態によれば、受信機４０は、アンテナ素子４１に可変容量コンデンサ４２が接続された構造を備えており、その可変容量コンデンサ４２に印加する電圧を制御することで指向性を変化させることができるようになっている。そして、少なくとも一つのセンサユニット２０からの送信信号を受信できなかったと判断した場合には、可変容量コンデンサ４２に印加する電圧を制御することで指向性を変化させている。従って、当初の指向性では送信信号を受信できなかったとしても指向性を変化させることにより、送信信号の到来方向への感度を強めることが可能となり、その結果、送信信号を受信できなくなる場合を少なくすることができる。
【００３７】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００３８】
たとえば、前述の実施形態のタイヤ空気圧監視システム１は、トリガ機３０を備えており、センサユニット２０は、トリガ機３０から送信されるトリガ信号を受信した場合に、タイヤ空気圧の測定および送信信号の送信を行なっていたが、トリガ機３０を備えずに、センサユニット２０は所定の送信周期でタイヤ空気圧の測定および送信信号の送信を行なうようにしてもよい。この場合、制御ＥＣＵ１０は、全てのセンサユニット２０が送信信号を送信したと判断できる判断期間を上記送信周期に基づいて決定しておき、ステップＳ３２の判断は、その判断期間内に全ＩＤコードが受信できたか否かを判断することになる。
【００３９】
また、前述の実施形態の受信機４０は、アンテナ素子４１がループ部４４と４つの足部４６とからなる形状であり、１つの足部４６ｄに給電部４３が接続され、他の３つの足部４６ａ〜４６ｃには、全て可変容量コンデンサ４２が接続された構成を有していたが、この構成に限られず、アンテナ素子は種々の形状をとることができ、また、可変容量コンデンサ４２の数、接続位置も種々の態様がある。
【００４０】
たとえば、図４に示すように、五角形のループ部と３つの足部とからなる形状のアンテナ素子６１でもよい。このアンテナ素子６１においても、可変容量コンデンサ４２のキャパシタンスを変化させることにより、電流が流れる方向および指向性を制御することができる。
【００４１】
また、図２、図４に示したアンテナ素子４１、６１は、いずれも給電部４３から供給される電流が分岐する分岐部を有している。この分岐部とは、具体的には、図２のアンテナ素子４１の場合、例えば、足部４６ｄと板部４５ａと板部４５ｄとが連結する部分である。分岐部よりも下流方向に可変容量コンデンサ４２が備えられていると、電流を分岐させる／させないを制御することが可能になることから、指向性を比較的大きく変化させることが可能になる。しかし、分岐部を備えていないアンテナ素子を用いることもできる。分岐部を備えずに、ループ状とした１本の線状のアンテナ素子の一端に可変容量コンデンサを接続し、他端に給電部を接続した場合、その可変容量コンデンサのキャパシタンスを十分に小さくすれば線状アンテナの指向性となる一方で、その可変容量コンデンサのキャパシタンスを十分に大きくすればループアンテナ（磁流アンテナ）の指向性となる。また、キャパシタンスを中間的な値とすれば、線状アンテナとループアンテナとの間の中間的な指向性とすることができる。
【００４２】
また、前述の実施形態では、可変インピーダンス素子として可変容量コンデンサ４２を用いていたが、それに代えて、トリマコンデンサを用いてもよい。また、可変容量コンデンサ４２やトリマコンデンサにインダクタを接続して用いることでリアクタンスを調整してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明が適用されたタイヤ空気圧監視システム１の構成を示す図である。
【図２】受信機４０の具体的構成を示す図である。
【図３】制御ＥＣＵ１０の指向性制御部としての処理を示すフローチャートである。
【図４】図２とは別の受信機の具体的構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１：タイヤ空気圧監視システム、      １０：制御ＥＣＵ、      ２０：センサユニット、      ３０：トリガ機、      ４０：受信機、      ４１：アンテナ素子、      ４２：可変容量コンデンサ、      ４３：給電部、      ４４：ループ部、      ４５：板部、      ４６：足部、      ５０：表示器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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