| 【発明の名称】 |
タイヤ状態監視装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】辻田 泰久 【住所又は居所】岐阜県大垣市久徳町100番地 太平洋工業 株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】エンジンの状態(エンジンの駆動時、エンジンの停止時)に拘わらず、最適なビットレートで送受信することが可能なタイヤ状態監視装置を提供すること。
【解決手段】車両10の速度が時速40〔km/h〕未満の場合には、送信機30は、送信データを1〔kbps〕のビットレートで送信している。そして、エンジンが停止している場合には、受信機40は、間欠動作で送信データを受信している。一方、車両10の速度が時速40〔km/h〕以上の場合には、送信機30は、送信データを20〔kbps〕のビットレートで送信している。そして、エンジンが駆動している場合には、受信機40は、通常動作(常にON状態)で送信データを受信している。特に、エンジンの停止時には、受信機40における受信回路の間欠動作が行われている。このため、バッテリーの消費電力を抑制しながら、送信機30からの送信データが受信機40で安定して受信される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】 車両のタイヤに設けられ、タイヤの状態を示すデータを無線送信する送信手段と、その送信手段から送信されてきたデータを車両に設けた受信アンテナで受信して、受信データを処理する受信手段とを備えたタイヤ状態監視装置であって、送信手段は、ビットレートを変更してデータを送信するタイヤ状態監視装置。 【請求項2】 請求項1に記載のタイヤ状態監視装置において、送信手段は、車両の速度を検出する検出手段を備え、その検出手段によって検出された車両の速度に応じて、ビットレートを変更してデータを送信するタイヤ状態監視装置。 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載のタイヤ状態監視装置において、送信手段は、車両の速度が所定速度未満の場合と所定速度以上の場合とで、ビットレートを異ならせてデータを送信するタイヤ状態監視装置。
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【発明の詳細な説明】【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、タイヤ状態監視装置に関し、より詳しくはタイヤ空気圧等のタイヤ状態を車室内から確認できる無線方式のタイヤ状態監視装置に関するものである。 【0002】 【従来の技術】近年、車両に装着された複数の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提案されている。その監視装置は、タイヤのホイールにそれぞれ装着された複数の送信機と、車両の車体に設けられた受信機とから構成されている。各送信機は、対応するタイヤの空気圧や温度等の状態を計測して、その計測された状態を示すデータを無線送信する。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。 【0003】このような監視装置においては、タイヤに装着された送信機は、車両の走行状態、例えば車両の走行中、車両の停止中に拘わらず、常に一定のビットレートでタイヤの状態を示すデータを送信する構成が提案されている。一方、車体に設置された受信機は、エンジンの停止時においては、バッテリーの消費電力を抑制するために、常時受信回路をON状態にしないで、所定時間毎に受信回路をON/OFFする、いわゆる間欠動作で受信する構成が提案されている。 【0004】ところで、一般に無線方式のタイヤ状態監視装置は、タイヤの回転により送信機と受信機との位置関係が相対的に変化するため、送信機からの電波によって受信アンテナに誘起される電圧パターンは、図4に示すようにタイヤの回転角度に応じて変化する。この誘起電圧パターンは、車両、タイヤ位置、タイヤとホイールとの種類、受信アンテナの設置位置等の要因によって決定される。一方、誘起電圧パターンには、受信機の受信感度を下回る誘起電圧エリア(以下、ヌルポイントという)が存在する。 【0005】このようにヌルポイントが存在するため、ヌルポイント以外の受信可能なエリアでしか送信機からの送信データを正常に受信することができない。また、車両の速度に伴ってタイヤの回転速度が上昇すると、受信可能なエリアの時間も短くなるため、タイヤの回転速度が高速になる程、受信機は送信機からの送信データを受信することが困難となる。さらに、送信時間よりも受信可能なエリアの時間が短い速度領域では、受信機は送信機からの送信データを受信することができない。 【0006】このような問題を解決するために、例えば送信機の出力を上げてヌルポイントが発生しないようにする方法が考えられる。しかし、送信機は、電波法で定められた出力以上に送信出力を上げることはできない。また、送信機の電源である電池の寿命の観点からも、送信出力を上げることはできない。従って、送信機の出力を上げてヌルポイントが発生しないようにする方法を採用することはできない。 【0007】次に、受信機の受信アンテナの設置位置を最適化してヌルポイントが発生しないようにする方法が考えられる。この場合、車両、タイヤ、タイヤとホイールとの種類等の要因によって受信アンテナの誘起電圧パターンが異なるため、受信アンテナの設置位置を最適化するためには膨大な評価を行わなければならないため、現実的ではない。また、受信機の受信アンテナの設置位置は、車両の制約によって最適な位置に設置できない場合があるとともに、受信アンテナの設置位置の自由度を高めたいという要望もある。従って、受信アンテナの設置位置を最適化してヌルポイントが発生しないようにする方法を採用することはできない。 【0008】次に、送信機の送信時間を短くし、高速度領域での送受信に対応する方法を考える。送信時間を短くするためには、データのビット数(データ長)を減らす方法と、ビットレートを上げる方法とがある。しかし、データのビット数は、すでに必要最小限のビット数であるため、ビット数を減らす方法は採用できない。一方、ビットレートを上げる方法は、受信アンテナに誘起される電圧パターンにヌルポイントが発生しても、車両の走行速度領域での受信可能なエリアの時間に対して、送信時間が十分に短くなるようなビットレートを選択し、1回の送信において数回データを送信する等の方法を組み合わせることによって、安定した送受信を実現することは可能である。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エンジンの停止時においては、バッテリーの消費電力を抑制するために、受信機を間欠動作させている。このため、エンジンの停止時に高いビットレートで送信データを短時間に送信する場合には、間欠動作におけるOFF状態の時間を短くしなければ、換言すれば間欠動作におけるON状態の時間を長くしなければ、送信データを安定して受信することができない。一方、エンジンの停止時におけるバッテリーの消費電力を抑制するためには、逆に間欠動作におけるON状態の時間を短くする必要がある。従って、このように相反する問題点を両立させることは困難であった。 【0010】本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、エンジンの状態(エンジンの駆動時、エンジンの停止時)に拘わらず、最適なビットレートで送受信することが可能なタイヤ状態監視装置を提供することにある。 【0011】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために、請求項1に記載の発明では、車両のタイヤに設けられ、タイヤの状態を示すデータを無線送信する送信手段と、その送信手段から送信されてきたデータを車両に設けた受信アンテナで受信して、受信データを処理する受信手段とを備えたタイヤ状態監視装置であって、送信手段は、ビットレートを変更してデータを送信する。 【0012】請求項2に記載の発明では、請求項1に記載のタイヤ状態監視装置において、送信手段は、車両の速度を検出する検出手段を備え、その検出手段によって検出された車両の速度に応じて、ビットレートを変更してデータを送信する。 【0013】請求項3に記載の発明では、請求項1または請求項2に記載のタイヤ状態監視装置において、送信手段は、車両の速度が所定速度未満の場合と所定速度以上の場合とで、ビットレートを異ならせてデータを送信する。 【0014】 【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るタイヤ状態監視装置を自動車等の車両に具体化した一実施形態について図面を用いて説明する。 【0015】図1に示すように、タイヤ状態監視装置1は、車両10の4つのタイヤ20に設けらた4つの送信機30と、車両10の車体11に設けられた1つの受信機40とを備えている。 【0016】各送信機30は、それぞれ対応するタイヤ20の内部、例えばタイヤ20のホイール21に固定されている。そして、各送信機30は、対応するタイヤ20の状態、すなわち対応するタイヤ20の空気圧を計測して、その計測によって得られたタイヤ20の空気圧データを含むデータを無線送信する。 【0017】受信機40は、車体11の所定箇所に設置され、例えば車両10のバッテリ(図示略)からの電力によって動作する。受信機40は、1つの受信アンテナ41を備え、ケーブル42を介して受信機40に接続されている。このケーブル42は、ノイズの影響をあまり受けない同軸ケーブルが好ましい。受信機40は、各送信機30から送信されたデータを受信アンテナ41を介して受信する。具体的には、各送信機30からデータが無線電波によって送信されると、受信アンテナ41は受信された電波の電界強度に応じた電圧を誘起して、その誘起された電圧信号を受信機40に出力する。 【0018】表示器50は、車室内等、車両10の運転者の視認範囲に配置される。この表示器50は、ケーブル43を介して受信機40に接続されている。図2に示すように、各送信機30は、マイクロコンピュータ等よりなる送信コントローラ31を備える。送信コントローラ31は、例えば、中央処理装置(CPU)、リードオンリメモリ(ROM)及びランダムアクセスメモリ(RAM)を備えている。送信コントローラ31の内部メモリ、例えばROMには、予め固有のIDコードが登録されている。そして、このIDコードは、4つのタイヤ20に設けらた4つの送信機30を識別するために利用されている。 【0019】圧力センサ32は、タイヤ20内の空気圧を計測して、その計測によって得られた空気圧データを送信コントローラ31に出力する。車速センサ33は、例えば加速度センサやタイヤ20の回転に伴う遠心力に基づいて静電容量が変化する、いわゆる静電容量型のモーションセンサで構成され、車速センサ33で検出した速度を送信コントローラ31に出力する。 【0020】送信コントローラ31は、入力された空気圧データ及び内部メモリに登録されているIDコードを含むデータを送信回路34に出力する。また、送信コントローラ31は、車速センサ33からの角速度に基づいて、車両10の速度(車速)を算出し、その速度を送信回路34に出力する。 【0021】送信回路34は、送信コントローラ31からの車速に基づいて、ビットレートを決定する。そして、送信回路34は、送信コントローラ31から出力されてきたデータを、車速に応じたビットレートで符号化及び変調した後、そのデータを送信アンテナ35を介して無線送信する。送信機30は、電池36を備えている。送信機30は、その電池36からの電力によって動作する。 【0022】図3に示すように、受信機40は、受信アンテナ41を介して受信されたデータを処理するための受信コントローラ44及び受信回路45を備えている。マイクロコンピュータ等よりなる受信コントローラ44は、例えばCPU、ROM及びRAMを備えている。受信回路45は、各送信機30からの送信データを、主に対応する受信アンテナ41を介して受信する。また、受信回路45は、受信データを復調及び復号した後、受信コントローラ44に送出する。 【0023】受信コントローラ44は、受信データに基づいて発信元の送信機30に対応するタイヤ20の空気圧を把握する。また、受信コントローラ44は、空気圧に関するデータを表示器50に表示させる。特に、タイヤ20の空気圧が異常である場合には、その旨を表示器50に警告表示する。 【0024】次に、発信元の送信機30からの電波によって受信アンテナ41に誘起される電圧パターンが、図4に示すような特性を有している場合において、18インチホイールに245/40のタイヤ20を装着し、時速300〔km/h〕で走行した場合を考えると、タイヤ20が1回転する時間は、約24.6〔msec〕となる。しかし、図4に示すように、タイヤ20の1回転の間において受信可能なエリアA,Bの時間は、それぞれ11.2〔msec〕、12.3〔msec〕であり、それらの合計は23.5〔msec〕である。このため、この条件で、40〔ビット〕の送信データを1〔kbps〕のビットレートで送信した場合には、1回のデータ送信にかかる時間は、40〔msec〕となる。その結果、受信可能なエリアA,Bの時間(11.2〔msec〕、12.3〔msec〕)が、データ送信にかかる時間(40〔msec〕)よりも短い。従って、いずれのタイミングで送信データを送信しても、ヌルポイントの存在のために受信アンテナ41で送信データを完全に受信することはできない。 【0025】一方、同じ40〔ビット〕の送信データを20〔kbps〕のビットレートで送信する場合には、1回のデータ送信にかかる時間は、2〔msec〕となる。この場合は、送信タイミングによっては、ヌルポイントの影響で受信できない場合もある。しかし、データ送信にかかる時間2〔msec〕が、前述の11.2〔msec〕、12.3〔msec〕の各受信可能なエリアA,B内に納まるため受信することができる場合がある。しかも、同じデータを複数回連続して送信することにより、ヌルポイントの影響を受けずに、送信データを受信アンテナ41で正常に受信できる可能性を向上させることができる。 【0026】次に、車両10の速度に対応する「タイヤ20の1回転にかかる時間」、「受信可能なエリアAの時間」、「受信可能なエリアBの時間」、「1〔kbps〕での受信可能性」、及び「20〔kbps〕での受信可能性」を図5に示す。同図に示すように、車両10の速度が時速80〔km/h〕以下の場合であって、ビットレートが1〔kbps〕のときには、受信機40は送信データを受信することができる。しかし、車両10の速度が時速100〔km/h〕以上の場合であって、ビットレートが1〔kbps〕のときには、受信機40は送信データを受信することができない。 【0027】一方、車両10の速度が時速40〔km/h〕以上の場合であって、ビットレートが20〔kbps〕のときには、受信機40は送信データを受信することができる。しかし、発明が解決しようとする課題に記載したように、エンジンの停止時には、受信機40を間欠動作させているため、20〔kbps〕のビットレートの送受信させることは困難である。 【0028】そこで、このような観点を考慮して、本実施形態では、車両10の速度が時速40〔km/h〕未満の場合は、ビットレートを1〔kbps〕とし、車両10の速度が時速40〔km/h〕以上の場合は、ビットレートを20〔kbps〕とした。 【0029】従って、車両10の速度が時速40〔km/h〕未満の場合は、送信データを1〔kbps〕のビットレートで送信することにより、受信機40は送信データを確実に受信することができる。一方、車両10の速度が時速40〔km/h〕以上の場合は、送信データを20〔kbps〕のビットレートで送信することにより、受信機40は送信データを確実に受信することができる。 【0030】次に、車両10に搭載されたエンジンの停止時の受信機40における受信回路45の間欠動作について説明する。なお、エンジンが停止しているか否かは、車両10のキースイッチからのイグニッション信号に基づいて判断している。すなわち、イグニッション信号に基づいて、エンジンが停止していると判断した場合には、受信機40の受信回路45は間欠動作を行う。一方、エンジンが駆動していると判断した場合には、受信機40の受信回路45は通常動作(常にON状態)を行う。また、エンジンの停止時には、受信機40の受信回路45は、図6に示すような間欠動作パターンで、各送信機30からの送信データを受信する。 【0031】送信機30は、前述のようにヌルポイントの影響を回避するために、同一の送信データを複数回連続して送信する。一方、受信機40は、受信回路45が20〔msec〕のON状態の間に、送信機30からの送信データの一部を受信する。そして、そのデータが送信機30からの送信データであると判断した場合には、送信機30から送信されてくる複数個連続した一連の送信データを受信し終わるまで、受信回路45をON状態に維持する。 【0032】ここで、受信機40が送信データであるか否かは、以下のようにして判断している。すなわち、所定幅のパルスを連続して受信した後、8ビットのヘッダ(例えば「0(ゼロ)」が8ビット連続するヘッダ)を受信した場合には、送信データであると判断している。 【0033】一方、受信機40は、受信回路45が20〔msec〕のON状態の間に、送信機30からの送信データを受信しなかった場合は、受信回路45を80〔msec〕の間、OFF状態にする。 【0034】ここで、仮に1〔kbps〕のビットレートで40〔ビット〕の送信データを6回連続して送信したとすると、一連の送信にかかる時間は、240〔msec〕となる。図6に示すように、受信回路45の間欠動作パターンのON状態が20〔msec〕、OFF状態が80〔msec〕の場合には、240〔msec〕>>20〔msec〕の関係が成立する。このため、20〔msec〕のON状態の間に、240〔msec〕の送信データの一部を受信する可能性は極めて高い。その結果、20〔msec〕のON状態の間に、240〔msec〕の送信データの一部を受信した場合には、受信回路45は、送信データを受信し終わるまでON状態を維持する。従って、受信機40が間欠動作しても、送信機30からの送信データを確実に受信することができる。 【0035】一方、仮に20〔kbps〕のビットレートで送信データを同様に送信した場合を考えると、一連の送信にかかる時間は、12〔msec〕となる。図6に示すように、受信回路45の間欠動作パターンのON状態が20〔msec〕、OFF状態が80〔msec〕であるため、12〔msec〕<20〔msec〕の関係が成立する。このため、20〔msec〕のON状態の間に、12〔msec〕の送信データの一部を受信する可能性は低い。その結果、20〔msec〕のON状態の間に、12〔msec〕の送信データの一部を受信することができない場合が多い。 【0036】そこで、受信回路45の間欠動作パターンのON/OFF比率を変更しないで、単純に間欠動作パターンを高速化すれば、ビットレートが高速な場合にも対応することができる。しかし、実際には、受信回路45のON状態の立上がり時間(数〔msec〕〜10〔msec〕程度)が存在するため、間欠動作パターンの高速化には限界がある。その結果、現実的には、受信回路45の間欠動作パターンにおけるON状態の時間を長くする方法を採用せざるを得ないが、ON状態の時間を長くした場合には、車両10に搭載されたバッテリーの消費電力を抑制することは困難となる。従って、エンジンの停止時には、送信機30は、1〔kbps〕のビットレートで40〔ビット〕の送信データを複数回連続して送信することが最適である。 【0037】以上、詳述したように本実施形態によれば、次のような作用、効果を得ることができる。 (1)車両10の速度が時速40〔km/h〕未満の場合には、送信機30は、送信データを1〔kbps〕のビットレートで送信している。そして、エンジンが停止している場合には、受信機40は、間欠動作で送信データを受信している。一方、車両10の速度が時速40〔km/h〕以上の場合には、送信機30は、送信データを20〔kbps〕のビットレートで送信している。そして、エンジンが駆動している場合には、受信機40は、通常動作(常にON状態)で送信データを受信している。このため、バッテリーの消費電力を抑制しながら、送信機30からの送信データが受信機40で安定して受信される。従って、エンジンの状態(エンジンの駆動時、エンジンの停止時)に拘わらず、最適なビットレートで安定した送受信を行うことができる。 【0038】(2)受信機40は、受信回路45がON状態の間に、送信機30からの送信データの一部を受信する。そして、そのデータが送信機30からの送信データであると判断した場合には、送信機30から送信されてくる複数個連続した一連の送信データを受信し終わるまで、受信回路45をON状態に維持している。このため、送信機30からの送信データの一部が受信されたと受信機40が判断した場合には、送信データが確実に受信されることとなる。従って、受信機40は、送信データを安定して受信することができる。 【0039】なお、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。 ・車速センサ33としては、リング型シリコン振動子で角速度を検出する、いわゆる角速度センサであっても良い。 【0040】・また、時速40〔km/h〕未満か以上かが判断できれば良いため、車速センサ33を遠心力によって単にON/OFF状態に切り替わる遠心力スイッチで構成しても良い。 【0041】・各タイヤ20に対応して受信アンテナ41を設けた構成にしても良い。 ・タイヤ20の空気圧が異常である場合には、その旨を音で報知する報知器を設けても良い。加えて、予め車両10に装備されているスピーカを報知器とする構成にしても良い。 【0042】・送信機30から送信される空気圧データとしては、空気圧の値を具体的に示すデータ、または単に空気圧が許容範囲内であるか否かを示すデータであっても良い。 【0043】・送信機30に温度センサを設け、空気圧データ及びタイヤ20内の温度データをタイヤの状態を示すデータとして送信機30から無線送信する構成にしても良い。 【0044】・車両としては、4輪の車両に限らず、2輪の自転車やオートバイ、多輪のバスや被牽引車、またはタイヤを装備する産業車両(例えばフォークリフト)等に、前記実施形態を適用しても良い。なお、被牽引車に前記実施形態を適用する場合には、受信機40や表示器50を牽引車に設置することは言うまでもない。 【0045】・エンジンの停止時に加えて、車両10の停止時、つまりエンジンのアイドリング時においても、受信機40を間欠動作させる構成にしても良い。このように構成すれば、車両10に搭載された発電器の発電能力が低下しているアイドリング時であっても、受信機40の間欠動作により、バッテリーの消費電力を抑制することができる。 【0046】・ビットレートの変更の基準となる閾値は、時速40〔km/h〕以外の速度であっても良い。この場合、車両10の種類、ホイールサイズ等に応じて適宜ビットレートの閾値を設定すれば良い。 【0047】・また、車両10の速度に応じてビットレートの変更の基準となる閾値を複数設定する構成にしても良い。さらに、車両10の速度に応じてビットレートを連続的に変更する構成にしても良い。 【0048】さらに、上記実施形態より把握される技術的思想について、以下にそれらの効果と共に記載する。 〔1〕請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のタイヤ状態監視装置において、送信手段は、車両のエンジンが停止している場合は、低いビットレートでデータを送信し、車両のエンジンが駆動している場合は、高いビットレートでデータを送信するタイヤ状態監視装置。このように構成すれば、エンジンの状態(エンジンの駆動時、エンジンの停止時)に拘わらず、最適なビットレートで送受信することができる。 【0049】〔2〕車両のタイヤに設けられ、タイヤの状態を示すデータを車両に設けられた受信機に無線送信する送信機であって、送信機は、送信データのビットレートを変更する変更手段を備えた送信機。このように構成すれば、最適なビットレートに変更して送信データを送信することができる。 【0050】 【発明の効果】本発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の発明によれば、エンジンの状態(エンジンの駆動時、エンジンの停止時)に拘わらず、最適なビットレートで送受信することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】000204033 【氏名又は名称】太平洋工業株式会社 【住所又は居所】岐阜県大垣市久徳町100番地
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| 【出願日】 |
平成13年12月17日(2001.12.17) |
| 【代理人】 |
【識別番号】100068755 【弁理士】 【氏名又は名称】恩田 博宣 (外1名)
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| 【公開番号】 |
特開2003−182325(P2003−182325A) |
| 【公開日】 |
平成15年7月3日(2003.7.3) |
| 【出願番号】 |
特願2001−383458(P2001−383458) |
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