JP5264842B2 - タイヤセンサ及びタイヤ状態監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ状態を計測するために車両用ホイールに装着されるタイヤセンサ及び、当該タイヤセンサを用いるタイヤ状態監視装置に関する。

従来より、車両に装着されたタイヤの状態を車室内で確認するために、無線方式のタイヤ状態監視装置が用いられている。このような無線方式のタイヤ状態監視装置は、各タイヤのホイールに装着された送信機を有するタイヤセンサと、車両の車体に搭載される受信機とから構成されている。上記タイヤセンサは、それに対応するタイヤの空気圧やタイヤの温度等の値を計測して、計測値を示すデータを送信機から無線送信する。一方、受信機は、送信機からのデータをアンテナで受信して、各タイヤの状態を、例えば車両の運転席に設けられた表示器に表示する。

ところで、上述したタイヤの状態は、通常、運転者が車両を運転している車両の走行時には把握する必要があるが、運転者が車両に搭乗していない車両の停止時には把握する必要がない。そのため、上述した監視装置の送信機は、タイヤの状態を示すデータを、車両の走行時に定期的に送信する一方、車両の停止中には送信しないようにしている。

例えば、特許文献１に記載のタイヤ状態監視装置は、車輪（タイヤ）のホイールに設けられたタイヤセンサと、タイヤに設けられた接地状態検出部とを備える。接地状態検出部は、大地からの接地力が所定の部位に作用しているか否かに基づきタイヤが回転しているか否かを検出する。タイヤセンサは、接地状態検出部により接地力が検出されたとき、タイヤの状態を示すデータを送信機から送信する。これにより、タイヤが回転していないときには、タイヤ状態を示すデータを送信機から送信しないようにしている。

また、他のタイヤ状態監視装置としては、図９に示されるように、タイヤのホイールに設けられたタイヤセンサ５０が加速度センサ５１によりタイヤの回転を検出するものもある。このタイヤセンサ５０は、発電装置１６から二次電池１５に充電された電力が同二次電池１５から供給されることにより駆動される。そして、センサユニットコントローラ１３は、圧力センサ１１や温度センサ１２により計測された計測値を示すデータを、加速度センサ５１により検出されたタイヤの回転に基づいて所定の頻度で送信回路１４から送信する。これにより、タイヤの回転状態に応じてデータの送信頻度を調整するようにしている。

特開２００５−１８６７４９号公報

上述したそれぞれのタイヤ状態監視装置における送信機によれば、データを送信する頻度をタイヤの回転に応じて変更することが可能である。そのため、タイヤが回転していないときには、データを送信機から送信しないようにすることが可能になる。

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、送信機とは別部材である接地状態検出部が新たな構成部材として加わるため、タイヤ状態監視装置を構成する部材の点数が自ずと増える。それゆえに、同接地状態検出部をタイヤへ設置するという手間も別途必要になる
。また、図９に示される他の装置でも同様に、加速度センサの分だけ、部材点数が増えることになる。そのうえ、同加速度センサが比較的衝撃に弱いセンサであるため、計測結果の精度が低いことや完成品において同加速度センサの動作試験に手間が掛かる。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、部材点数が増えることを抑えつつ、タイヤの回転を検出して、この検出されたタイヤの回転に応じてタイヤ状態の無線送信頻度を変更することのできるタイヤセンサ、及び当該タイヤセンサを用いるタイヤ状態監視装置を提供する。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、車両のホイールに装着されたタイヤの状態を計測する計測部と、前記計測部が計測したタイヤの状態を示すデータを無線送信する送信部と、前記車両の走行に伴うホイールの動きを受けて発電する発電部とを備え、該ホイールに装着されるタイヤセンサであって、前記発電部により発電された電力の電圧及び電流の少なくとも一方の変化に基づいて前記ホイールの回転を検出し、該検出されたホイールの回転に基づいて前記無線送信の頻度を変化させる制御部を備えることを要旨とする。

このような構成によれば、ホイールの回転がタイヤセンサに予め設けられている発電部により発電された電力の電圧及び電流の少なくとも一方の変化に基づいて検出される。このためタイヤセンサは、ホイールの回転を検出するための専用のセンサを備えなくともホイールの回転を検出することができるようになる。これにより送信部からの無線送信の頻度を変化させる場合であれ、タイヤセンサにはホイールの回転を検出するためのセンサが不要とされ、タイヤセンサを構成する部品の増加や設置の手間などが抑えられるとともに、信頼性が維持されるようにもなる。

また、ホイールの回転検出にタイヤセンサに予め設けられている発電部を用いるため、タイヤセンサはその構造が従来と同様に維持され、ことさら複雑になるようなこともない。すなわち、タイヤセンサにおけるホイールの回転検出のための構成を簡易なものとすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のタイヤセンサにおいて、前記タイヤセンサには、前記発電部の発電した電力を蓄えるとともに、同蓄えた電力を前記タイヤセンサに供給する二次電池が設けられていることを要旨とする。

このような構成によれば、タイヤセンサには二次電池から安定的に電力が供給されるようになるため、タイヤセンサの動作が安定するとともに、ホイールの回転検出がより好適に行えるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のタイヤセンサにおいて、前記発電部は、前記ホイールが回転しているときに発電される電力の電圧及び電流の少なくとも一方に所定の変化を示すものであり、前記制御部は、前記ホイールが回転していないことを、前記発電された電力の前記電圧及び電流の少なくとも一方に前記所定の変化が生じていないことに基づいて検出することを要旨とする。

このような構成によれば、ホイールが回転していないことが好適に検出されるようになるので、その検出結果に基づいて、例えばタイヤセンサにおける無線送信の頻度の変更が好適に行えるようになる。なお、ホイールが回転していないことに基づいて無線送信の頻度を低下させれば、電力の消費量を減少させることができるようにもなる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のタイヤセンサにおいて、前記制御部は、前記発電部により発電された電力の電圧の変化を、前記ホイールが回転したときに前記発電部が発電する電力の電圧の変化として予め設定されている電圧の変化と比べることに基づいて、前記ホイールの回転を検出することを要旨とする。

このような構成によれば、発電部により発電された電力の電圧を予め設定されている電圧の変化と比較することによりホイールの回転が検出できるので、ホイールの回転検出が容易である。これにより、タイヤセンサは、データの無線送信をホイールの回転に基づいて適切に行えるようにもなる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のタイヤセンサにおいて、前記予め設定されている電力の電圧の変化は、前記車両の走行環境に基づいて変化する前記ホイールの振動状態に対応付けて設定された電圧の変化であり、前記発電部により発電された電力の電圧の変化を、前記予め設定されている電圧の変化と比べることにより前記ホイールの振動状態を検出して、この検出された前記ホイールの振動状態を示すデータを、前記タイヤの状態を示すデータとともに無線送信することを要旨とする。

このような構成によれば、発電された電力の電圧の変化に基づいて車両の走行環境が検出できるようになる。これにより、タイヤセンサとしては、走行環境に応じた適切な処理などが行えるようにもなる。またタイヤセンサからタイヤ状態を取得する装置、例えばタイヤ状態監視装置などにあっては、タイヤ状態とともに車両の走行環境を把握して、走行環境に応じた車両制御等を行うことができるようにもなる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載のタイヤセンサにおいて、前記ホイールの回転が検出されないとき、前記無線送信の頻度を減少させるものであることを要旨とする。

このような構成によれば、ホイールの回転が検出されないとき送信部からの無線送信の頻度が減少するので、タイヤセンサの電力消費量が減少する。これにより、タイヤセンサに設けられている電源の使用可能期間を延ばすことができるようになる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載のタイヤセンサにおいて、前記ホイールの回転が検出されたとき、前記無線送信の頻度を増加させるものであることを要旨とする。

このような構成によれば、ホイールの回転が検出されるとき送信部からの無線送信の頻度が増加するので、タイヤセンサが計測したタイヤ状態をより高い頻度や精度で、例えば監視装置等に提供することができるようになる。

上記課題を解決するため、請求項８に記載の発明は、車両のタイヤに設けられるとともに該タイヤの状態を取得して同取得されたタイヤの状態を示すデータを無線送信するタイヤセンサと、前記車両の車体に設けられるとともに前記タイヤセンサの送信した前記データを受信する受信装置とを備えるタイヤ状態監視装置であって、前記タイヤセンサは、請求項１〜７のいずれか一項に記載のタイヤセンサからなるものであることを要旨とする。

このような構成によれば、ホイールの回転に応じてタイヤの状態を示すデータを送信することができるようになるので、タイヤの状態監視精度をホイールの回転状態に応じた適切なものに維持することができるようになる。すなわち、例えば不要な無線通信を抑制するようにすることも可能になる。これにより、タイヤセンサとしては、不要な無線通信を抑制して電源の寿命を延ばすようにすることができるようになるとともに、このタイヤセ
ンサを用いるタイヤ状態監視装置としても、タイヤ状態を好適に監視できる期間が延びるためにその利便性が向上するようになる。

とりわけ、タイヤセンサからタイヤ状態を示すデータとともにホイールの振動状態を示すデータが受信される場合、タイヤ状態監視装置は、当該受信したホイールの振動状態から車両の走行環境を取得できるようになる。これにより、タイヤ状態監視装置は、車両に対して車両の走行環境を提供することができるようになり、車両としては提供された走行環境に応じてのサスペンション制御などが可能ともなる。

従って、上記記載の発明によれば、部材点数が増えることを抑えつつ、タイヤの回転を検出して、この検出されたタイヤの回転に応じてタイヤ状態の無線送信頻度を変更することのできるタイヤセンサ、及び当該タイヤセンサを用いるタイヤ状態監視装置を提供することができる。

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。 同実施形態のタイヤ状態監視装置に用いるセンサユニットが設けられたホイール及びタイヤの断面図。 同実施形態のセンサユニットの回路構成を示すブロック図。 同実施形態のセンサユニットコントローラの概略構成を示すブロック図。 同実施形態の発電装置が発電している電力の電圧の状態の一例を示すグラフ。 （ａ）（ｂ）同実施形態の発電装置の発電電力に基づく発電電圧データの一例を示すグラフ。 （ａ）〜（ｃ）同実施形態において発電電圧データが変化する例を示すグラフ。 （ａ）〜（ｃ）同実施形態において発電電圧データが大きく変化する例を示すグラフ。 従来のタイヤ状態監視装置の回路構成を示すブロック図。

以下、本発明を具体化した一実施形態について、図に従って説明する。
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つのホイール５にそれぞれ取り付けられる４つのタイヤセンサとしてのセンサユニット３と、車両１の車体に設置される受信装置としての受信機ユニット４とを備えている。センサユニット３及び受信機ユニット４はタイヤ状態監視装置としてのタイヤ空気圧監視装置を構成している。

図１及び図２に示すように、各センサユニット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５に対して固定されている。センサユニット３はホイール５を貫通するタイヤバルブ３ａを一体に有している。各センサユニット３は、対応するタイヤ６の状態（内部空気圧及び内部温度等）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、すなわちタイヤ状態データ信号を無線送信する。

図３に示すように、各センサユニット３は、計測部を構成する圧力センサ１１、計測部を構成する温度センサ１２、計測部及び制御部を構成するセンサユニットコントローラ１３、送信部としての送信回路１４、及びアンテナ１８を備えている。また、各センサユニット３は、当該センサユニット３の作動に必要な電力を蓄えるための二次電池１５、セン
サユニット３の作動に必要な電力を発電するための発電部としての発電装置１６、及び充放電回路１７を備えている。

二次電池１５は、電力を繰り返し充放電することができる公知の二次電池であって、例えば、ニカド電池や、ニッケル水素電池や、リチウムイオン電池などによって構成されている。

発電装置１６は、ホイール５の動きを受けて電力を発電するとともに該発電電力を充放電回路１７に出力する。発電装置１６は例えば、印加された力の変化に応じて圧電素子（ピエゾ素子）が発電する装置や、電磁誘導による誘導起電力により発電する装置や、エレクトレットによる静電誘導により発電する装置などである。発電装置１６は、発電した電力を、充放電回路１７を介して二次電池１５やセンサユニットコントローラ１３に供給する。

充放電回路１７には、センサユニットコントローラ１３と、二次電池１５と、発電装置１６とが接続されている。充放電回路１７は、発電装置１６による発電電力をセンサユニットコントローラ１３に供給するとともに、発電電力に余剰がある場合、その余剰電力を二次電池１５に充電させる一方、発電電力に不足がある場合、不足電力を二次電池１５から放電させる。このように二次電池１５には発電装置１６の余剰電力が逐次充電されるため、二次電池１５は、その充電量が好適に維持されるようになっている。

すなわち、各センサユニット３は、当該センサユニット３に内蔵された電源である、二次電池１５や発電装置１６から電力の供給を受けて、それら供給される電力によって動作する。

圧力センサ１１は、対応するタイヤ６の内部空気圧を計測して、その計測によって得られた空気圧に応じた電気信号Ｓｐをセンサユニットコントローラ１３に出力する。また温度センサ１２は、対応するタイヤ６の内部温度を計測して、その計測によって得られた温度に応じた電気信号Ｓｔをセンサユニットコントローラ１３に出力する。なお本実施形態では、センサユニットコントローラ１３には発電装置１６の出力が接続されているため、発電装置１６の発電電力が同発電電力の状態に応じた電気信号Ｓｇとしてセンサユニットコントローラ１３に入力される。

センサユニットコントローラ１３は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭを含むマイクロコンピュータ等から構成されて、ＲＯＭには固有の識別情報であるＩＤコード（識別コード）が登録されている。このＩＤコードは、センサユニット３を車体に設置される受信機ユニット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１３は、空気圧データ、温度データ及びＩＤコードを含むタイヤ状態データ信号を生成して、同タイヤ状態データ信号を送信回路１４に出力する。送信回路１４は、センサユニットコントローラ１３からのタイヤ状態データ信号を所定の搬送周波数を有するＲＦ信号（高周波信号）に変調して、同ＲＦ信号をアンテナ１８から無線送信させる。

図４に示すように、センサユニットコントローラ１３には、センサインターフェース２０、回転検出部２１、及び送信コントローラ２２が設けられている。センサインターフェース２０は、各種センサや測定対象から入力される電圧や静電容量などからなる各種の電気信号を、必要に応じて、センサユニットコントローラ１３にて処理することに適したデータに変換するものである。例えば、センサインターフェース２０は、センサ等から電気信号（アナログ）を受け取り、この受け取った電気信号（アナログ）を波形整形（例えば
パル整形）することによりセンサユニットコントローラ１３にて処理することに適したデジタル信号に変換する。センサインターフェース２０は、圧力センサ１１から空気圧に応じた電気信号Ｓｐを受け取るため、必要に応じて、この受け取った電気信号Ｓｐに基づく空気圧データを生成する。また、センサインターフェース２０は、温度センサ１２から温度に応じた電気信号Ｓｔを受け取るため、必要に応じて、この受け取った電気信号Ｓｔに基づく温度データを生成する。そして、センサインターフェース２０により生成された空気圧データと温度データは送信コントローラ２２に入力される。

さらに、センサインターフェース２０は、発電装置１６の発電電力の電圧の状態に応じた電気信号Ｓｇを受け取るため、必要に応じて、この受け取った電気信号Ｓｇに基づく発電電圧データを生成する。センサインターフェース２０により生成された、発電電圧データは回転検出部２１に入力される。発電電圧データは、車両１の振動により発電装置１６が受ける力や、ホイール５が回転することにより発電装置１６に作用する力などに基づいて変化する発電電力の電圧の変化を示すデータとして生成される。例えば、発電電圧データは、比較的に小さい振動や圧力を一定の周期で発電装置１６が受ける場合、図５において時間ｔ１とその近傍を除く各期間に示すように、略一定周期・一定振幅のデータとして得られる。一方、発電電圧データは、振幅や周期が比較的に大きな振動を発電装置１６が受ける場合、図５の時間ｔ１とその近傍に示すように、比較的大きな周期・比較的大きな振幅を有するデータとして得られる。

ところで、発電装置１６が発電する電力の電圧は、発電装置１６の発電原理やホイール５に対する設置状態、路面の状況、タイヤ６の回転により作用する遠心力の向きや大きさなどに応じて規定される。そして、発電装置１６が発電する電力の電圧は、ホイール５の動きに応じた所定の変化を示す。そこで本実施形態では、ホイール５の回転を判別可能な変化が発電電圧データに生じるように、発電装置１６の構成と発電装置１６のホイール５への設置状態とが選択されている。

なお、本実施形態において好適な発電電圧データを取得することのできる発電装置１６の構成や、そのホイール５への設置状態は、予め実施した実験やシミュレーション、実車両への搭載などにより定めるようにしている。

回転検出部２１は、発電電圧データに基づいてタイヤ６（ホイール５）の回転を検出する処理を行うものであるため、センサインターフェース２０から入力される発電電圧データに基づいてタイヤ６（ホイール５）の回転を検出する。回転検出部２１では、センサユニットコントローラ１３のＲＯＭ等に記憶された回転検出プログラムが同センサユニットコントローラ１３のＣＰＵにより実行されることによってタイヤ６の回転検出処理が行われる。回転検出処理では、発電電圧データに生じる変化などを予め設定された回転検出条件と比べることなどに基づいてタイヤ６が回転しているか否かが検出される。なお、タイヤ６が回転している場合、回転検出部２１は、さらにその回転速度を検出するようにしてもよい。そして、回転検出部２１による回転検出処理の結果として得られるタイヤ６が回転しているか否かの情報は送信コントローラ２２に入力される。

なお、本実施形態における回転検出条件は、以下のようにして設定されている。すなわち、ホイール５に搭載される発電装置１６について、予めの実験やシミュレーション、実車両における発電電力の電圧の測定に基づいて回転検出条件設定用の発電電圧データとしての比較データが生成される。そして、ホイール５の回転を検出するために必要な各種条件、例えば、ホイール５が回転していないことを示す特徴的な値や変化、又はホイール５が回転していることを示す特徴的な値や変化が同比較データから抽出される。そして、この抽出された条件が回転検出条件として設定される。このような回転検出条件は、ホイール５の回転が検出できるのであれば、１つもしくは複数の閾値であったり、マップデータ
であったり、演算式などであってよい。

送信コントローラ２２は、送信回路１４に出力する空気圧データ、温度データ、及びＩＤコードを含むタイヤ状態データ信号を生成するとともに、送信回路１４によるタイヤ状態データ信号の無線送信の頻度を調整（制御）する。センサインターフェース２０には、空気圧データと温度データとが入力される一方、回転検出部２１から回転検出処理の結果が入力される。これにより、送信コントローラ２２は、空気圧データや温度データを含むタイヤ状態データ信号を生成するとともに、回転検出処理の結果に基づいて送信回路１４に無線送信をさせるようにする。例えば、回転検出処理によりタイヤ６が回転していないという結果が得られた場合、送信コントローラ２２は、送信回路１４にタイヤ状態データ信号を無線送信させないようにすることで無線送信の頻度を低くする。一方、回転検出処理によりタイヤ６が回転しているという結果が得られた場合、送信コントローラ２２は、送信回路１４にタイヤ状態データ信号を無線送信させるようにすることで無線送信の頻度を高くする。この場合、タイヤ状態データ信号は、所定時間間隔、例えば１分間隔毎に定期的に送信される。これにより、タイヤ６が回転していないためタイヤ状態の監視が不要な場合、送信コントローラ２２は、電力消費量の多い無線送信を抑制して二次電池１５の消費を抑え、同二次電池１５に充電されている電力（残存容量）の使用可能期間の延長を図るようにする。一方、タイヤ６が回転しているためタイヤ状態の監視が必要な場合、送信コントローラ２２は、タイヤ状態データ信号を適切に無線送信するようにして、タイヤ状態監視装置としてタイヤ状態の監視が好適に行われるようにしている。

図１に示すように、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）からの電力によって動作する。受信機ユニット４は、少なくとも１つのアンテナ３２、受信機ユニットコントローラ３３、受信回路３５、警報器３７、及び表示器３８を備えている。受信機ユニットコントローラ３３はＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを含むマイクロコンピュータ等よりなる。

受信回路３５は、各センサユニット３からアンテナ３２を通じて受信された信号（タイヤ状態データ信号）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、受信回路３５からのタイヤ状態データ信号に基づき、発信元のセンサユニット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。

受信機ユニットコントローラ３３はまた、タイヤ６の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、タイヤ６の内部空気圧及び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、異常を音によって報知する装置や、異常を光によって報知する装置が適用される。なお、内部空気圧及び内部温度の異常を、報知器としての表示器３８に表示させてもよい。

次に、本実施形態のセンサユニット３にて行われるタイヤ６（ホイール５）の回転検出処理の例について、図６に従って説明する。図６は、発電電圧データの一例を示すグラフであって、（ａ）は、ホイール５が回転していない場合のグラフ、（ｂ）は、ホイール５が定速回転している場合のグラフである。

図６（ａ）に示すように、ホイール５が回転していない場合、センサインターフェース２０は、発電電圧データとして、発電電圧が「０」であることを示す値である大きさＬ０が維持されるデータを生成する。一方、図６（ｂ）に示すように、ホイール５が回転している場合、センサインターフェース２０は、発電電圧データとして、大きさＬ０に対して値が振動するデータを生成する。このことから回転検出部２１は、発電電圧データが大きさＬ０に対して振動していることを検出することにより、ホイール５の回転を検出するこ
とができる。なお、発電電圧データが振動していることは、発電電圧データの値が大きさＬ０と異なる大きさに予め設定した閾値を超えたか否かに基づいて検出したり、絶対値化した発電電圧データの積算値が所定の値を超えることにより検出したりするなど、各種の公知の算出方法を用いて検出することができる。このような各種の算出方法に用いられる閾値や所定の値などは上述した比較データから求めることができるととともに、その求められた値が閾値や所定の値としてセンサユニットコントローラ１３のＲＯＭ等に設定される。

このようなことから、センサユニットコントローラ１３の回転検出部２１では、発電装置１６の発電電力の電圧の変化に基づいて、ホイール５（タイヤ６）が回転していることを検出することができる。

なお、本実施形態では、車両１の走行環境（路面の状態）を推定することもできるようになっていることから、走行環境の推定について、図７及び図８に従って説明する。図７（ａ）〜（ｃ）は、回転しているホイール５において発電電圧データが変化する例を示すグラフである。図８（ａ）〜（ｃ）は、回転しているホイール５において発電電圧データが比較的大きく変化する例を示すグラフである。

車両１の走行中には、車両１の走行環境に伴い生じるタイヤ６の振動などにより、発電電圧データには走行環境に応じた変化が生じる。例えば、走行環境の凹凸に応じてタイヤ６が振動するとき、図７（ａ）に示すように、発電電圧データは、例えば時間ｔ１において、その値の大きさがＬ１を超えるように緩やかに変化する第１のデータとして検出される。また例えば、走行環境のさらに大きな凹凸に応じてタイヤ６が振動するとき、図７（ｂ）に示すように、発電電圧データは、例えば時間ｔ１において、その値の大きさがＬ１を超えるように鋭く変化する第２のデータとして検出される。さらに例えば、走行環境の複数の大きな凹凸に応じてタイヤ６が振動するとき、図７（ｃ）に示すように、発電電圧データは、例えば時間ｔ１と時間ｔ２において、その値の大きさがＬ１を超えるように鋭く変化する第３のデータとして検出される。このように検出される各データを、予め所定の条件の下に振動を与えたタイヤ６から検出した比較データと比べて、類似する比較データを特定することにより、発電電圧データから車両１の走行環境を推定することができる。

また、通常、第１のデータが検出される走行環境は、第２のデータが検出された走行環境に比べて路面の凸凹が緩やか（平坦）であると推定することができる。また、第２のデータが検出される走行環境は、第３のデータが検出される走行環境に比べて、路面の凸凹が少ないこと推定することができる。一方、走行速度の違いによる影響によるものである場合、通常、振動が大きい場合や、振動数が多い場合に速度が高いと推定されることから、車両１の速度は、第２のデータのときは第１のデータに比べて速いものと推定することができる。同様に車両１の速度は、第３のデータのときは第２のデータに比べて速いものと推定することができる。すなわち、これらの走行環境に関する推定が、センサユニット３において第１〜第３のデータと比較データとを比べることによっても可能となる。

さらに、走行環境の凹凸に応じてタイヤ６が振動するとき、図８（ａ）に示すように、発電電圧データは、例えば時間ｔ１において、その値の大きさが先のＬ１よりも大きな値であるＬ２を超えるように緩やかに変化する第４のデータとして検出される。例えば、走行環境の大きな凹凸に応じてタイヤ６が振動するとき、図８（ｂ）に示すように、発電電圧データは、例えば時間ｔ１において、その値の大きさがＬ２を超えるように激しく変化する第５のデータとして検出される。例えば、走行環境の複数の大きな凹凸に応じてタイヤ６が振動するとき、図８（ｃ）に示すように、発電電圧データは、例えば時間ｔ１と時間ｔ２において、その値の大きさがＬ２を超えるように激しく変化する第６のデータとし
て検出される。この場合も、上述の図７の場合と同様に、このように検出される各データを、予め所定の条件の下に振動を与えたタイヤ６から検出した比較データと比べて、類似する比較データを特定することにより、発電電圧データから車両１の走行環境を推定することができる。

なお、通常、図８に示されるような第４〜第５のデータが検出された場合、図７に示されるような第１〜第３のデータに比べて、データの値が大きいことに基づいて、車両１の走行環境としては、路面の凸凹が第１〜第３のデータが検出されたときよりも激しいと推定することができる。一方、このようなデータの値の大きさの違いが走行速度の違いによる場合、通常、振動が大きい場合には速度が高いと推定されることから、第４〜第５のデータから走行速度が高いこと推定することができる。すなわち、これらの走行環境に関する推定が、センサユニット３において第４〜第６のデータと比較データとを比べることにより可能となる。

加えて、図７の場合と同様に、第４のデータが検出される走行環境は、第５のデータが検出された走行環境に比べて路面の凸凹が緩やか（平坦）であると推定することができる。また、第５のデータが検出される走行環境は、第６のデータが検出される走行環境に比べて、路面の凸凹が少ないこと推定することができる。すなわち、これの走行環境に関する推定も、センサユニット３において第４〜第６のデータと比較データとを比べることにより可能となる。

このように推定された車両１の走行環境を、走行環境データとして送信回路１４から無線送信することにより受信機ユニット４を介して車両１に伝達するようにすることもできる。これによれば車両１は、走行環境データを車両１のサスペンション制御などの各種制御に用いることができるようになる。

本実施形態に示すように、センサユニットコントローラ１３の回転検出部２１が、発電装置１６の発電電力の電圧の変化に基づいてホイール５（タイヤ６）の回転を検出するため、ホイール５の回転を検出する専用のセンサの設置が不要となる。また、ホイール５の回転に応じて無線送信の頻度を変化させることができるようにもなる。さらに、センサユニット３に予め設けられている発電装置１６を用いることから、センサユニット３としての部品の増加や設置の手間などが抑制されるとともに、信頼性も維持され、かつ、構造がことさら複雑になるようなこともない。すなわち、センサユニット３におけるホイール５の回転検出のための構成を部材点数を抑えた簡易なものとすることができる。

以上説明したように、本実施形態のタイヤバルブユニットによれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
（１）ホイール５の回転がセンサユニット３に予め設けられている発電装置１６により発電された電力の電圧の変化に基づいて検出される。このためセンサユニット３は、ホイール５の回転を検出するための専用のセンサを備えなくともホイール５の回転を検出することができるようになる。これにより送信回路１４からの無線送信の頻度を変化させる場合であれ、センサユニット３にはホイール５の回転を検出するためのセンサが不要とされ、センサユニット３を構成する部品の増加や設置の手間などが抑えられるとともに、信頼性が維持されるようにもなる。

（２）ホイール５の回転検出にセンサユニット３に予め設けられている発電装置１６を用いるため、センサユニット３はその構造が従来と同様に維持され、ことさら複雑になるようなこともない。すなわち、センサユニット３におけるホイール５の回転検出のための構成を簡易なものとすることができる。

（３）センサユニット３には二次電池１５から安定的に電力が供給されるようになるため、センサユニット３の動作が安定するとともに、ホイールの回転検出がより好適に行えるようになる。

（４）ホイール５が回転していないことが好適に検出されるようになるので、その検出結果に基づいて、例えばセンサユニット３における無線送信の頻度の変更が好適に行えるようになる。なお、ホイール５が回転していないことに基づいて無線送信の頻度を低下させれば、電力の消費量を減少させることができるようにもなる。

（５）発電装置１６により発電された電力の電圧を予め設定されている電圧の変化と比較することによりホイール５の回転が検出できるので、ホイール５の回転検出が容易である。これにより、センサユニット３は、データの無線送信をホイール５の回転に基づいて適切に行えるようにもなる。

（６）発電された電力の電圧の変化に基づいて車両１の走行環境が検出できるようになる。これにより、センサユニット３としては、走行環境に応じた適切な処理などが行えるようにもなる。またセンサユニット３からタイヤ状態を取得する装置、例えばタイヤ状態監視装置などにあっては、タイヤ状態とともに車両１の走行環境を把握して、走行環境に応じた車両制御等を行うことができるようにもなる。

（７）ホイール５の回転が検出されないとき送信回路１４からの無線送信の頻度を減少させるので、センサユニット３の電力消費量が減少する。これにより、センサユニット３に設けられている二次電池１５の充電容量の使用可能期間を延ばすことができるようになる。

（８）ホイール５の回転が検出されるとき送信回路１４からの無線送信の頻度を増加させるので、センサユニット３が計測したタイヤ状態をより高い頻度や精度で、例えばタイヤ空気圧監視装置等に提供することができるようになる。

（９）センサユニット３の不要な無線通信を抑制して電源の寿命を延ばすようにすることができることから、このセンサユニット３を用いるタイヤ状態監視装置としても、タイヤ状態を好適に監視できる期間が延びるためにその利便性が向上するようになる。

（１０）タイヤ状態監視装置は、センサユニット３からタイヤ状態を示すデータとともにホイール５の振動状態を示すデータを受信することができるので、当該受信したホイール５の振動状態から車両１の走行環境を取得できるようになる。これにより、タイヤ状態監視装置は、車両１に対して車両１の走行環境を提供することができるようになり、車両１としては提供された走行環境に応じてのサスペンション制御などが可能ともなる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のような態様にて実施することもできる。
・上記実施形態では、ホイール５の回転が検出されないときに無線送信の頻度が低くなる。これに限らず、ホイール５の回転が検出されなくなってから所定の期間は、以前の無線送信の頻度が維持される構成であってもよい。また上記実施形態では、ホイール５の回転が検出されたときに無線送信の頻度が高くなる。これに限らず、ホイール５の回転が検出されたときから所定の期間は、以前の無線送信の頻度が維持される構成であってもよい。

・上実施形態では、センサユニット３には、圧力センサ１１と温度センサ１２とが設けられている場合について例示した。しかしこれに限らず、センサユニットには、圧力センサや温度センサ以外のセンサであって、タイヤ状態を計測するためのセンサなどが設けら
れていてもよい。これにより、センサユニットとしての性能が向上するようになる。

・上記実施形態では、センサユニット３に二次電池１５が設けられている場合について例示した。しかしこれに限らず、二次電池とともに一次電池が設けられる、又は二次電池が設けられていなくてもよい。二次電池が設けられていない場合であれ、タイヤが回転すれば発電装置の発電に基づいてセンサユニットが駆動されるようになる。

・上記実施形態では、センサユニット３に二次電池１５が設けられている場合について例示した。しかしこれに限らず、二次電池のように充放電が可能なものであれば、一般的に二次電池と称するもの以外のもの、例えばコンデンサなどであってもよい。これにより、センサユニットの設計自由度が向上するようになる。

・上記各実施形態では、ホイール５の回転を発電装置１６により発電された電力の電圧の変化に基づいて検出する場合について例示した。しかしこれに限らず、ホイールの回転を、発電装置により発電された電力の電流の変化に基づいて検出するようにしてもよいし、発電装置により発電された電力の電圧及び電流の変化に基づいて検出するようにしてもよい。これにより、センサユニットの設計自由度が向上するようになる。

１…車両、３…センサユニット、３ａ…タイヤバルブ、４…受信機ユニット、５…ホイール、６…タイヤ、１１…圧力センサ、１２…温度センサ、１３…センサユニットコントローラ、１４…送信回路、１５…二次電池、１６…発電装置、１７…充放電回路、１８…アンテナ、２０…センサインターフェース、２１…回転検出部、２２…送信コントローラ、３２…アンテナ、３３…受信機ユニットコントローラ、３５…受信回路、３７…警報器、３８…表示器、５０…タイヤセンサ、５１…加速度センサ。

Claims (8)

1. 車両のホイールに装着されたタイヤの状態を計測する計測部と、
   前記計測部が計測したタイヤの状態を示すデータを無線送信する送信部と、
   前記車両の走行に伴うホイールの動きを受けて発電する発電部とを備え、
   該ホイールに装着されるタイヤセンサであって、
   前記発電部により発電された電力の電圧及び電流の少なくとも一方の変化に基づいて前記ホイールの回転を検出し、該検出されたホイールの回転に基づいて前記無線送信の頻度を変化させる制御部を備える
   ことを特徴とするタイヤセンサ。
2. 前記タイヤセンサには、前記発電部の発電した電力を蓄えるとともに、同蓄えた電力を前記タイヤセンサに供給する二次電池が設けられている
   請求項１に記載のタイヤセンサ。
3. 前記発電部は、
   前記ホイールが回転しているときに発電される電力の電圧及び電流の少なくとも一方に所定の変化を示すものであり、
   前記制御部は、
   前記ホイールが回転していないことを、前記発電された電力の前記電圧及び電流の少なくとも一方に前記所定の変化が生じていないことに基づいて検出する
   請求項１又は２に記載のタイヤセンサ。
4. 前記制御部は、
   前記発電部により発電された電力の電圧の変化を、前記ホイールが回転したときに前記発電部が発電する電力の電圧の変化として予め設定されている電圧の変化と比べることに基づいて、前記ホイールの回転を検出する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のタイヤセンサ。
5. 前記予め設定されている電力の電圧の変化は、前記車両の走行環境に基づいて変化する前記ホイールの振動状態に対応付けて設定された電圧の変化であり、
   前記発電部により発電された電力の電圧の変化を、前記予め設定されている電圧の変化と比べることにより前記ホイールの振動状態を検出して、この検出された前記ホイールの振動状態を示すデータを、前記タイヤの状態を示すデータとともに無線送信する
   請求項４に記載のタイヤセンサ。
6. 前記ホイールの回転が検出されないとき、前記無線送信の頻度を減少させるものである
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のタイヤセンサ。
7. 前記ホイールの回転が検出されたとき、前記無線送信の頻度を増加させるものである
   請求項１〜６のいずれか一項に記載のタイヤセンサ。
8. 車両のタイヤに設けられるとともに該タイヤの状態を取得して同取得されたタイヤの状態を示すデータを無線送信するタイヤセンサと、前記車両の車体に設けられるとともに前記タイヤセンサの送信した前記データを受信する受信装置とを備えるタイヤ状態監視装置であって、
   前記タイヤセンサは、請求項１〜７のいずれか一項に記載のタイヤセンサからなるものである
   ことを特徴とするタイヤ状態監視装置。

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