JP2015058789A - タイヤ空気圧信号送信機及びタイヤ位置判定システム - Google Patents
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Abstract
【課題】タイヤ回転方向における位置を精度よく検出することができるタイヤ空気圧信号送信機及びタイヤ位置判定システムを提供する。【解決手段】タイヤ空気圧信号送信機4は、重力検出部9から出力される重力検出信号Sgrをフィルタリングするデジタルフィルタ12を備える。デジタルフィルタ12は、重力検出信号Sgrにおいて、悪路走行や遠心力に関係する信号成分を除去する。送信機位置判定部20は、デジタルフィルタ12を通過した重力検出信号Sgrに基づき、タイヤ空気圧信号送信機4のタイヤ回転方向における位置を判定する。送信制御部21は、タイヤ空気圧信号送信機4がタイヤ回転方向において特定の位置(例えばピーク位置)をとったとき、オートロケーション用の電波を送信アンテナ10から送信させる。【選択図】図1
Description
本発明は、タイヤの空気圧を検出し、そのタイヤ空気圧信号を送信可能なタイヤ空気圧信号送信機及びタイヤ位置判定システムに関する。
従来、イニシエータを使用せずにタイヤの前後左右位置を判定することが可能なタイヤ位置判定システムとしては、例えば特許文献1等の技術が周知である。特許文献1は、各タイヤのタイヤ空気圧信号送信機に加速度センサ(Gセンサ)等を設けておき、タイヤ空気圧信号送信機に発生する重力成分を検出する。タイヤ空気圧信号送信機は、特定の回転位置をとるタイミングで電波を送信する。受信機は、各タイヤ空気圧信号送信機から電波を受信する度、各車軸の回転数を取得し、車軸回転数の変化の推移を監視する。受信機は、車軸回転数の変化から、各タイヤ車軸回転数タイヤ位置を判定する。
ところで、タイヤ位置の判定を精度よく短時間で完了するには、加速度センサの検出精度をよくする必要がある。しかし、加速度センサの出力は、例えば悪路走行時に瞬間的に高い値に振れたり、車速が高くなるに連れて大きくなる遠心力に影響を受けたりして、タイヤ空気圧信号送信機に実際に発生している重力成分に対し、大きく変化した値をとってしまう実情がある。よって、タイヤ位置を精度よく短時間で判定するために、この変動成分に対処できる技術開発のニーズがあった。
本発明の目的は、タイヤ回転方向における位置を精度よく検出することができるタイヤ空気圧信号送信機及びタイヤ位置判定システムを提供することにある。
前記問題点を解決するタイヤ空気圧信号送信機は、タイヤの空気圧を検出して、そのタイヤ空気圧信号を送信可能であり、タイヤの回転方向における位置を重力検出部から出力される重力検出信号を基に検出可能な構成において、前記重力検出信号をフィルタリングするデジタルフィルタと、前記デジタルフィルタを通過した信号を基に、前記タイヤの回転方向における当該タイヤ空気圧信号送信機の位置を判定する送信機位置判定部と備えた。
本構成によれば、重力検出部から出力される重力検出信号をデジタルフィルタにかけ、フィルタ通過後の信号を基に、タイヤ空気圧信号送信機のタイヤ回転方向における位置を判定する。よって、タイヤ空気圧信号送信機の回転位置を精度よく検出することが可能となる。従って、タイヤ空気圧信号送信機が重力検出部から出力される重力検出信号を基に動作するにあたり、この動作を精度よく実行するのに有利となる。
前記タイヤ空気圧信号送信機において、前記デジタルフィルタは、バンドパスフィルタであることが好ましい。この構成によれば、ある程度の速度でタイヤが回転しているときの重力検出信号のみデジタルフィルタを通過するので、タイヤ空気圧信号送信機の回転位置の判定で使用したい周波数範囲の重力検出信号を取得することが可能となる。
前記タイヤ空気圧信号送信機において、前記デジタルフィルタのフィルタ係数は、取り込みたい信号成分を複素数で表して得られる虚数部を演算して算出されることが好ましい。この構成によれば、デジタルフィルタのフィルタ係数を、重力検出部から取り込みたい重力検出信号の信号成分を複素数で表したときの虚数部によって設定するので、デジタルフィルタ通過後の信号の位相は正弦波に準じた位相をとる。ところで、通常、デジタルフィルタのフィルタ係数は、重力検出部から取り込みたい重力検出信号の信号成分を複素数で表したときの実数部によって設定されるが、フィルタ係数を虚数部で設定すれば、実数部で設定する場合に比べ、デジタルフィルタの出力の位相遅れが少なく済む。よって、デジタルフィルタから出力される信号の時間遅れを少なく抑えることが可能となる。
前記タイヤ空気圧信号送信機において、前記フィルタ係数は、前記虚数部を逆フーリエ変換することによって算出されることが好ましい。この構成によれば、複素数で表現した信号の虚数部を逆フーリエ変換する演算により、好適なフィルタ係数を算出することが可能となる。
前記タイヤ空気圧信号送信機において、前記タイヤの回転速度に基づき、前記重力検出部の重力のサンプリング周波数を制御するサンプリング周波数制御部を備えることが好ましい。この構成によれば、タイヤの回転速度が変化しても、タイヤ1周期あたりの重力のサンプリング回数を一定に維持することが可能となる。
前記問題点を解決するタイヤ位置判定システムは、各タイヤに取り付けられたタイヤ空気圧信号送信機からタイヤ空気圧信号を送信させ、当該タイヤ空気圧信号を車体の受信機で受信させ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の1機能であり、前記タイヤの位置を判定可能な構成において、前記タイヤ空気圧信号送信機は、重力検出部から出力される重力検出信号をフィルタリングするデジタルフィルタと、前記デジタルフィルタを通過した信号を基に、前記タイヤの回転方向における当該タイヤ空気圧信号送信機の位置を判定する送信機位置判定部と、前記タイヤ空気圧信号送信機が特定の回転位置をとるとき、当該タイヤ空気圧信号送信機から電波を送信させる送信制御部とを備え、前記受信機は、前記タイヤ空気圧信号送信機から前記電波を受信したとき、各車軸に設けられた車軸回転検出部から車軸回転量を読み込む車軸回転量読込部と、前記車軸回転量の変化を基に、前記タイヤの位置を判定するタイヤ位置判定部とを備えた。
本発明によれば、タイヤ空気圧信号送信機において、タイヤ回転方向における位置を精度よく検出することができる。
以下、タイヤ空気圧信号送信機及びタイヤ位置判定システムの一実施形態を図1〜図13に従って説明する。
[タイヤ空気圧監視システムの説明]
図1に示すように、車両1は、各タイヤ2(2a〜2d)のタイヤ空気圧等を監視するタイヤ空気圧監視システム(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)3を備える。タイヤ空気圧監視システム3は、各タイヤ2にタイヤ空気圧信号送信機4(タイヤバルブとも言う:4a〜4d)を取り付け、これらタイヤ空気圧信号送信機4で検出されたタイヤ空気圧を、タイヤ空気圧信号Stpとして車体5に送信することにより、車体5において各タイヤ2のタイヤ空気圧を監視する直接式である。
[タイヤ空気圧監視システムの説明]
図1に示すように、車両1は、各タイヤ2(2a〜2d)のタイヤ空気圧等を監視するタイヤ空気圧監視システム(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)3を備える。タイヤ空気圧監視システム3は、各タイヤ2にタイヤ空気圧信号送信機4(タイヤバルブとも言う:4a〜4d)を取り付け、これらタイヤ空気圧信号送信機4で検出されたタイヤ空気圧を、タイヤ空気圧信号Stpとして車体5に送信することにより、車体5において各タイヤ2のタイヤ空気圧を監視する直接式である。
タイヤ空気圧信号送信機4は、タイヤ空気圧信号送信機4の動作を制御するコントローラ6と、タイヤ空気圧を検出する圧力検出部7と、タイヤ温度を検出する温度検出部8と、タイヤ空気圧信号送信機4に発生する重力成分を検出する重力検出部9と、タイヤ空気圧信号送信機4からの電波送信を可能とする送信アンテナ10とを備える。コントローラ6のメモリ11には、各タイヤ2a〜2dの固有のIDとしてタイヤID(バルブIDとも言う)が書き込み保存されている。重力検出部9は、例えば加速度センサ(Gセンサ)であることが好ましい。送信アンテナ10から送信される電波は、UHF(Ultra High Frequency)帯の周波数の電波であることが好ましい。
タイヤ空気圧信号送信機4は、重力検出部9から出力される重力検出信号Sgrをフィルタリングするデジタルフィルタ12を備える。デジタルフィルタ12は、重力検出部9から出力される重力検出信号Sgrにおいて、所定の周波数の範囲のみコントローラ6に通過させるバンドパスフィルタであることが好ましい。また、デジタルフィルタ12は、例えばFIR(Finite Impulse Response)フィルタであることが好ましい。
車体5は、タイヤ空気圧信号送信機4から送信されたタイヤ空気圧信号Stpを受信して各タイヤ2a〜2dの空気圧を監視する受信機(以降、TPMS受信機13と記す)を備える。TPMS受信機13は、TPMS受信機13の動作を制御するタイヤ空気圧監視ECU(Electronic Control Unit)14と、TPMS受信機13において電波受信を可能とする受信アンテナ15とを備えることが好ましい。タイヤ空気圧監視ECU14のメモリ16には、TPMS受信機13に登録が済んだ各タイヤ空気圧信号送信機4a〜4dのタイヤIDが、タイヤ位置(右前、左前、右後、左後)を対応付けられて書き込み保存されている。TPMS受信機13には、例えば車内インストルメントパネル等に設置された表示部17が接続されている。
タイヤ空気圧信号送信機4は、例えばタイヤ2が回転状態に入ったことを重力検出部9からの検出信号を基に確認したとき、又は所定の時間間隔をおいた定期又は不定期のタイミングのとき、タイヤ空気圧信号Stpを送信アンテナ10から車体5に送信する。タイヤ空気圧信号Stpは、例えばタイヤID、圧力データ、温度データ等を含む信号であることが好ましい。タイヤ2が回転状態に入ったか否かは、重力検出部9の出力が変化したか否かを確認することにより判定する。また、タイヤ2が回転していないと判断した場合であっても、回転時と同じ、又はそれ以上の間隔によってタイヤ空気圧信号Stpを送信する。
TPMS受信機13は、タイヤ空気圧信号送信機4a〜4dから送信されたタイヤ空気圧信号Stpを受信アンテナ15で受信すると、タイヤ空気圧信号Stp内のタイヤIDを照合し、このタイヤID照合が成立すれば、同一信号内の圧力データを確認する。TPMS受信機13は、タイヤ空気圧が低圧閾値以下であれば、この低圧タイヤを、タイヤ位置を対応付けて表示部17に表示する。TPMS受信機13は、このタイヤ空気圧判定を、受信するタイヤ空気圧信号Stpごとに行なって、各タイヤ2a〜2dの空気圧を監視する。
[タイヤ位置判定システムの説明]
図1に示すように、タイヤ空気圧監視システム3は、各タイヤ2a〜2dが前後左右のどの位置に取り付けられているのかを自動で判断する、いわゆるオートロケーションを実行するタイヤ位置判定機能(タイヤ位置判定システム18)を備える。タイヤ位置判定システム18は、タイヤ空気圧信号送信機4a〜4dがタイヤ回転方向において特定の位置をとるときに、タイヤ空気圧信号送信機4a〜4dから電波を送信させ、その電波をTPMS受信機13が受信したときの車軸19(19a〜19d)の回転量を確認する原理を用いて、タイヤ2a〜2dの位置を判定する。
図1に示すように、タイヤ空気圧監視システム3は、各タイヤ2a〜2dが前後左右のどの位置に取り付けられているのかを自動で判断する、いわゆるオートロケーションを実行するタイヤ位置判定機能(タイヤ位置判定システム18)を備える。タイヤ位置判定システム18は、タイヤ空気圧信号送信機4a〜4dがタイヤ回転方向において特定の位置をとるときに、タイヤ空気圧信号送信機4a〜4dから電波を送信させ、その電波をTPMS受信機13が受信したときの車軸19(19a〜19d)の回転量を確認する原理を用いて、タイヤ2a〜2dの位置を判定する。
図2に、重力検出部9が検出する重力成分を図示する。重力検出部9は、タイヤ空気圧信号送信機4に発生する重力として、鉛直方向の重力Gに対する車軸方向(タイヤ半径方向)の重力分力Grを検出する。重力分力Grは、タイヤ2の回転軌跡において、タイヤ空気圧信号送信機4がピーク(紙面の「12時」又は「6時」の位置)に位置するとき、遠心力等の外力を考慮しなければ「−1G」又は「+1G」をとる。ちなみに、タイヤ2の回転軌跡において、タイヤ空気圧信号送信機4が紙面の「3時」又は「9時」に位置するとき、遠心力等の外力を考慮しなければ、重力分力Grは「0G」をとる。
図3に、タイヤ空気圧信号送信機4の通信シーケンスの概略を図示する。タイヤ空気圧信号送信機4は、電波送信が可能な送信タイミングtが、ある周期をおいて繰り返し出現する送信パターンをとる。送信タイミングtの時間幅である「T1」が、電波送信が可能な時間帯に設定される。「T1」は、例えば1秒が好ましい。送信タイミングtの出現間隔である「T2」が、電波送信を待機する時間帯に設定される。「T2」は、例えば30秒が好ましい。このように、タイヤ空気圧信号送信機4は、1秒のあいだ電波送信が可能となる状態を、30秒の間隔を空けて繰り返し実行する送信態様をとる。
図1に示すように、タイヤ空気圧信号送信機4は、デジタルフィルタ12を通過した信号を基に、タイヤ空気圧信号送信機4のタイヤ回転方向における位置を判定する送信機位置判定部20を備える。例えば、送信機位置判定部20は、デジタルフィルタ12によりフィルタリングされた後の重力検出信号Sgrを基に、タイヤ空気圧信号送信機4がタイヤ回転方向において「特定の位置」をとるか否かを判定する。この「特定の位置」は、例えばタイヤ回転方向のピーク位置であることが好ましい。ピーク位置は、例えばタイヤ回転方向における「12時」や「6時」の位置であることが好ましい。
タイヤ空気圧信号送信機4は、タイヤ空気圧信号送信機4がタイヤ回転方向において特定の位置をとるとき、タイヤ空気圧信号送信機4から電波を送信させる送信制御部21を備えることが好ましい。送信制御部21は、電波送信が可能な送信タイミングtのとき、T1の時間内において重力分力Grがピークをとると、送信アンテナ10からオートロケーションの電波を送信することが好ましい。なお、オートロケーションの電波は、少なくともタイヤIDが含まれた信号であればよく、前述のタイヤ空気圧信号Stpでもよいし、他の電波を用いてもよい。タイヤ空気圧信号送信機4は、送信タイミングtのときにピーク位置のタイミングでオートロケーションの電波を送信する動作を、送信タイミングtが到来する度に繰り返し実行する。
TPMS受信機13は、タイヤ空気圧信号送信機4からオートロケーションの電波を受信する度に、車軸19(19a〜19d)の回転量を検出可能な車軸回転検出部22(22a〜22d)から車軸回転量を読み込む車軸回転量読込部23と、車軸回転量読込部23が読み込んだ車軸回転量の変化の傾向から各タイヤ2a〜2dの位置を判定するタイヤ位置判定部24とを備える。車軸回転量読込部23及びタイヤ位置判定部24は、例えばタイヤ空気圧監視ECU14に設けられることが好ましい。
車軸回転検出部22a〜22dは、各車軸19a〜19dに設けられ、例えばABS(Antilock Brake System)センサを用いるとよい。この場合、車軸回転量は、例えばパルス信号Splのパルスのカウント数であるパルス数Pxであることが好ましい。車軸回転検出部22a〜22dは、例えば車軸19a〜19dに設けられた複数(例えば48個)の歯を、車体5側のセンシング部で検出することより、矩形波状のパルス信号Splを車軸回転量読込部23に出力する。車軸回転量読込部23は、パルス信号Splの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの両方を検出するのであれば、タイヤ1回転あたり96パルス(カウント値:0〜95)を検出する。
図4に、タイヤ位置の判定原理を図示する。タイヤ2a〜2d(車軸19a〜19d)は、カーブ等の旋回走行を許容するために、各々独立して回転する構造をとる。この結果、旋回走行の前後では、各タイヤ空気圧信号送信機4a〜4dがピーク位置に到達するタイミングが変化するので、タイヤ空気圧信号送信機4a〜4dの電波送信タイミングも変化する。つまり、旋回走行の前後において、あるIDを見た場合、同IDに対応する車軸19であれば、測定したパルス数Pxが所定値に収束するのに対し、同IDに対応しない車軸19であれば、測定したパルス数Pxが他の値に変化する。この原理を前提に、本例はタイヤ位置を判定する。
タイヤ位置判定部24は、各タイヤ空気圧信号送信機4a〜4dから受信するID1〜ID4において、どの車軸19a〜19dで車軸回転量が一致又は近似を維持するのかを確認することにより、タイヤ位置を特定する。例えば、受信したID1において、右前車軸回転検出部22aの車軸回転量が一致又は近似に収束するのであれば、これらを紐付けする。同様に、他の3輪についても紐付けし、全4輪の位置特定が完了すると、この位置情報をタイヤ空気圧監視ECU14のメモリ16に書き込んで、タイヤ位置を更新する。
[デジタルフィルタのフィルタ設定]
図5に示すように、一般的に、デジタルフィルタ12は、直列に接続された複数のタップ25から構築される。各タップ25は、例えば遅延ブロック26、重みパラメータ27及び加算部28から構築される。デジタルフィルタ12は、重みパラメータ27の設定の仕方によって、フィルタ係数が切り替えられる。また、タップ25の個数(段数)が多くなれば、急峻なフィルタ特性が得られ、フィルタ特性が向上する。デジタルフィルタ12は、車両1が悪路走行したときや、重力検出部9に大きな遠心力したときに、これらを要因とする重力成分を抽出できるようにフィルタ係数やタップ数を設定する必要がある。
図5に示すように、一般的に、デジタルフィルタ12は、直列に接続された複数のタップ25から構築される。各タップ25は、例えば遅延ブロック26、重みパラメータ27及び加算部28から構築される。デジタルフィルタ12は、重みパラメータ27の設定の仕方によって、フィルタ係数が切り替えられる。また、タップ25の個数(段数)が多くなれば、急峻なフィルタ特性が得られ、フィルタ特性が向上する。デジタルフィルタ12は、車両1が悪路走行したときや、重力検出部9に大きな遠心力したときに、これらを要因とする重力成分を抽出できるようにフィルタ係数やタップ数を設定する必要がある。
図6に示すように、重力検出部9の重力検出信号Sgrは、例えば遠心力等の外力を考慮に入れなければ、理想的な正弦波(または余弦波)をとる。このため、重力検出信号Sgrの理想波は、例えばオイラーの定理により、複素数で表現することができる。つまり、重力検出信号Sgrは、横軸を実軸とし縦軸を虚軸とした複素平面において、座標(cosθ,i・sinθ)の集合体で表現することができる(なお、「i」は虚数)。
図7(a)に、デジタルフィルタ12の周波数特性を図示する。ところで、重力検出信号Sgrの周期(周波数)は、タイヤ2の回転速度に応じて変化する。また、タイヤ空気圧信号送信機4のタイヤ回転方向の位置を精度よく判定するには、例えば悪路走行や遠心力に準ずる信号成分を取り除いた重力検出信号Sgrで位置判定する必要がある。つまり、重力検出部9から出力される重力検出信号Sgrのうち、タイヤ位置を判定するのに用いる信号成分として取り出したい周波数の範囲は一義的に決まる。この取り出したい周波数の範囲がバンドパスフィルタの通過域になる。
図7(b)に示すように、デジタルフィルタ12の周波数特性は、重力検出信号Sgrが複素平面上の(cosθ,i・sinθ)の点で表現可能であること理由に、実数部の周波数特性(図7(a)に図示)の他に、図7(b)に示す虚数部の周波数特性も存在する。つまり、実際のところ、デジタルフィルタ12の周波数特性には、cosθから割り出される実数部の周波数特性と、i・sinθから割り出される虚数部の周波数特性とがある。
図8に、フィルタ係数の具体的な設定例を図示する。デジタルフィルタ12のフィルタ係数は、重力検出信号Sgrにおいて取り込みたい信号成分を複素数で表して得られる虚数部を演算して算出される。例えば、デジタルフィルタ12のフィルタ係数は、虚数部(本例は「−i・sinθ」)の周波数特性(図7(b)参照)を逆フーリエ変換することによって求めることが好ましい。一例として、逆フーリエ変換の計算は、図8に示すような計算ソフトウェアの入力欄29を、コンピュータの画面などに立ち上げる。入力欄29には、重力検出信号Sgrで検出され得る周波数ごとに、実数部の有効/無効を設定する欄30と、虚数部の有効/無効を設定する欄31とが設けられている。そして、実数部の欄30を全て無効の「0」を入力するとともに、虚数部の欄31のうち、重力検出部9として取り出したい周波数の箇所のみ有効の「1」を入力する。有効/無効の入力後、逆フーリエ変換を開始し、所望のフィルタ係数を算出する。こうして算出されたフィルタ係数をとるように、デジタルフィルタ12の重みパラメータ27が設定される。
図1に示すように、タイヤ空気圧信号送信機4は、タイヤ2の回転速度に基づき、重力検出部9のサンプリング周波数を制御するサンプリング周波数制御部32を備える。サンプリング周波数制御部32は、例えばコントローラ6に設けられることが好ましい。サンプリング周波数制御部32は、デジタルフィルタ12を経由して取得する重力検出信号Sgrの変化量から求まるタイヤ2の回転速度を基に、重力検出部9のサンプリング周波数を設定する。
次に、図9〜図13を用い、デジタルフィルタ12の作用について説明する。
図9に示すように、例えば、タイヤ2の回転速度(タイヤ2の単位時間当たりの回転数)が早いとき(実線の波形)には、重力検出信号Sgrの周期は短くなり、逆にタイヤ2の回転速度が遅いとき(一点鎖線の波形)には、重力検出信号Sgrの周期は長くなる。タイヤ1回転あたりの重力分力Grのサンプリング回数は、重力検出信号Sgrの周期が短いときであれ、逆に長いときであれ、同じで回数(例えば16回など)である必要がある。よって、サンプリング周波数制御部32は、重力分力Grの変化量からタイヤ2の回転速度を算出し、タイヤ2の回転速度に応じて、重力分力Grのサンプリング周波数(周期)を切り替える。
図9に示すように、例えば、タイヤ2の回転速度(タイヤ2の単位時間当たりの回転数)が早いとき(実線の波形)には、重力検出信号Sgrの周期は短くなり、逆にタイヤ2の回転速度が遅いとき(一点鎖線の波形)には、重力検出信号Sgrの周期は長くなる。タイヤ1回転あたりの重力分力Grのサンプリング回数は、重力検出信号Sgrの周期が短いときであれ、逆に長いときであれ、同じで回数(例えば16回など)である必要がある。よって、サンプリング周波数制御部32は、重力分力Grの変化量からタイヤ2の回転速度を算出し、タイヤ2の回転速度に応じて、重力分力Grのサンプリング周波数(周期)を切り替える。
図10に、重力分力Grのサンプリング周波数を算出する方法の具体例を示す。例えば、サンプリング周波数制御部32は、タイヤ2の回転周波数(タイヤ2の回転速度)に、予め決められたサンプリング周期の係数Kを乗算することにより、必要な重力分力Grのサンプリング周期を算出する。例えば、タイヤ2の回転速度が「30km/h」のときは、この速度から一義的に決まるタイヤ2の回転周波数(単位は回転/s)に係数Kが乗算されることにより求まり、タイヤ2の回転速度が「100km/h」のときは、この速度から一義的に決まるタイヤ2の回転周波数に係数Kが乗算されることにより求まる。係数Kは、重力分力Grのサンプリング周期を設定するパラメータである。
ところで、デジタルフィルタ12は、タップ数を多くすればフィルタ性能が向上するが、背反として、出力の時間遅れが大きくなり、タイヤ空気圧信号送信機4が特定の回転位置(例えばピーク位置)をとったときの電波送信のタイミングに影響を及ぼす可能性がある。このため、タイヤ1周期あたりの重力分力Grのサンプリング回数が分かっているのであれば、少ないタップ数で効果のあるデジタルフィルタ12を設計することが可能である。
図11に、デジタルフィルタ12のフィルタ係数を重力検出信号Sgrの虚数部で設定したときと重力検出信号Sgrの実数部で設定したときとの相違の説明図を図示する。ところで、同図に示される通り、「−i・sinθ」の波形は、cosθの波形に対し、位相が1/4周期進んだ波形をとる。このため、デジタルフィルタ12のフィルタ係数を設定するにあたり、本例のように「−i・sinθ」でフィルタ係数を設定した場合、デジタルフィルタ12から出力される信号は、cosθに相当する実数部で設定したときに比べ、位相が1/4周期進んだ値で出力される。つまり、デジタルフィルタ12の信号は、入力に対する遅れが少ない状態で出力される。これは、タイヤ空気圧信号送信機4がピーク位置をとったときの電波送信に遅れが生じ難くなるのに有利となる。
図12に、悪路走行しているときのデジタルフィルタ12の出力波形を図示する。同図に示されるように、重力検出部9から実際に出力される重力検出信号Sgrには、悪路走行に起因して瞬間的に高い重力成分が出現する波形(同図の一点鎖線の波形)をとるが、本例のデジタルフィルタ12に通せば、同図の実線の波形で示すように、この突発的な重力成分を除去できることが分かる。
図13に、タイヤ空気圧信号送信機4に大きな遠心力が発生しているときのデジタルフィルタ12の出力波形を図示する。同図に示されるように、車両1が速度を徐々に上げていくと、タイヤ2の回転速度が高くなるに連れて、重力検出信号Sgrが徐々に右肩上がりに増加していく波形(同図の一点鎖線の波形)をとる。しかし、本例のデジタルフィルタ12に通せば、同図の実線の波形で示すように、遠心力に起因する重力成分が除去され、重力分力Grの振幅が所定範囲内に収まった波形として取得できることが分かる。
本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
(1)タイヤ空気圧信号送信機4は、重力検出部9から出力される重力検出信号Sgrをフィルタリングするデジタルフィルタ12を備える。このため、デジタルフィルタ12を通過した信号により、タイヤ空気圧信号送信機4のタイヤ回転方向における位置を判定することが可能となるので、タイヤ空気圧信号送信機4の回転位置を精度よく検出することができる。従って、タイヤ空気圧信号送信機4が特定の回転位置においてオートロケーション用の電波を送信するにあたり、この電波を精度よく送信させることができる。
(1)タイヤ空気圧信号送信機4は、重力検出部9から出力される重力検出信号Sgrをフィルタリングするデジタルフィルタ12を備える。このため、デジタルフィルタ12を通過した信号により、タイヤ空気圧信号送信機4のタイヤ回転方向における位置を判定することが可能となるので、タイヤ空気圧信号送信機4の回転位置を精度よく検出することができる。従って、タイヤ空気圧信号送信機4が特定の回転位置においてオートロケーション用の電波を送信するにあたり、この電波を精度よく送信させることができる。
(2)デジタルフィルタ12は、所定範囲の周波数のみ通過させるバンドパスフィルタである。よって、ある程度の回転速度(回転周期)でタイヤ2が回転しているときの重力検出信号Sgrのみデジタルフィルタ12を通過するので、タイヤ空気圧信号送信機4の回転位置の判定で使用したい周波数範囲の重力検出信号Sgrのみを取得することができる。
(3)デジタルフィルタ12のフィルタ係数は、重力検出部9から取り込みたい重力検出信号Sgrの信号成分を複素数で表したときの虚数部「−i・sinθ」によって設定されている。このため、デジタルフィルタ12を通過して出力される重力検出信号Sgrは、「−i・sinθ」の正弦波に応じた位相をとる。ところで、通常、デジタルフィルタ12のフィルタ係数は、重力検出部9から取り込みたい重力検出信号Sgrの信号成分を複素数で表したときの実数部「cosθ」によって設定されるが、このときのデジタルフィルタ12の出力の位相は、「cosθ」に準じた値をとる。このため、本例のように、フィルタ係数を虚数部の「−i・sinθ」で設定すれば、実数部の場合の「cosθ」に対し、1/4周期、位相を早めることができる。つまり、フィルタ係数を虚数部で設定すれば、実数部で設定した場合に比べ、デジタルフィルタ12の出力の位相遅れが少なく済む。よって、デジタルフィルタ12から出力される重力検出信号Sgrの時間遅れを少なく抑えることができる。これは、タイヤ空気圧信号送信機4がピーク位置をとったときにオートロケーション用の電波を送信するにあたり、早くも遅くもない好適な送信タイミングで電波を送信できる利点に繋がる。
(4)フィルタ係数は、虚数部を逆フーリエ変換することによって演算される。よって好適なフィルタ係数を算出することができる。
(5)タイヤ空気圧信号送信機4は、タイヤ2の回転速度の基づく重力サンプリング周波数を設定するサンプリング周波数制御部32を備える。よって、タイヤ2の回転速度が変化しても、タイヤ1周期あたりの重力分力Grのサンプリング回数を一定に維持することができる。
(5)タイヤ空気圧信号送信機4は、タイヤ2の回転速度の基づく重力サンプリング周波数を設定するサンプリング周波数制御部32を備える。よって、タイヤ2の回転速度が変化しても、タイヤ1周期あたりの重力分力Grのサンプリング回数を一定に維持することができる。
なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・図14に示すように、タイヤ空気圧信号送信機4は、タイヤ2の回転状態に応じてデジタルフィルタ12のパラメータを設定するフィルタ設定部41を備えてもよい。この一例としては、例えばタイヤ2の回転速度(周期)に応じて、デジタルフィルタ12のパラメータ(例えばフィルタ係数やタップ数)を切り替えてもよい。また、他の例としては、例えばタイヤ2の回転速度に応じてコントローラ6の重力サンプリング回数を可変とし、この重力サンプリング回数に応じて、デジタルフィルタ12のパラメータ(例えばフィルタ係数やタップ数)を切り替えてもよい。
・図14に示すように、タイヤ空気圧信号送信機4は、タイヤ2の回転状態に応じてデジタルフィルタ12のパラメータを設定するフィルタ設定部41を備えてもよい。この一例としては、例えばタイヤ2の回転速度(周期)に応じて、デジタルフィルタ12のパラメータ(例えばフィルタ係数やタップ数)を切り替えてもよい。また、他の例としては、例えばタイヤ2の回転速度に応じてコントローラ6の重力サンプリング回数を可変とし、この重力サンプリング回数に応じて、デジタルフィルタ12のパラメータ(例えばフィルタ係数やタップ数)を切り替えてもよい。
・フィルタ係数の演算は、逆フーリエ変換に限らず、他の演算式を採用してもよい。
・デジタルフィルタ12は、ローパスフィルタ又はハイパスフィルタでもよい。
・デジタルフィルタ12は、FIRフィルタ以外の他のフィルタを採用してもよい。
・デジタルフィルタ12は、ローパスフィルタ又はハイパスフィルタでもよい。
・デジタルフィルタ12は、FIRフィルタ以外の他のフィルタを採用してもよい。
・フィルタ係数の設定の仕方は、重力検出信号Sgrから不要な成分をキャンセルできれば、種々の設定の仕方が採用できる。
・測定する重力分力Grは、タイヤ回転方向に対する接線方向の重力でもよい。
・測定する重力分力Grは、タイヤ回転方向に対する接線方向の重力でもよい。
・タイヤ位置の判定方法は、タイヤ空気圧信号送信機4から所定タイミングで電波を送信させて、そのときの4輪の車軸回転量を読み込み、この一連の動作を何度も行なって、車軸回転量の変化の傾向を確認することにより、タイヤ位置の判定を行なうものであればよい。
・重力検出部9は、加速度センサに限らず、重力成分を検出できるものであればよい。
・車軸回転検出部22は、ABSセンサ以外の他のセンサに変更してもよい。また、車軸回転検出部22は、無線により検出信号をTPMS受信機13に送信するものでもよい。
・車軸回転検出部22は、ABSセンサ以外の他のセンサに変更してもよい。また、車軸回転検出部22は、無線により検出信号をTPMS受信機13に送信するものでもよい。
・タイヤ空気圧信号送信機4は、重力検出部9の出力からタイヤ空気圧信号送信機4のピーク位置を検出し、そのタイミングでオートロケーション用の電波を送信する動きをとるものに限定されない。要は、タイヤ空気圧信号送信機4が重力検出部9を備えていて、その出力を基にタイヤ空気圧信号送信機4のタイヤ回転方向の位置を検出するよう作動すれば、それでよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
(イ)前記タイヤ空気圧信号送信機において、前記タイヤの回転状態に応じて、デジタルフィルタのパラメータを設定するフィルタ設定部を備えた。この構成によれば、デジタルフィルタのパラメータを、タイヤの回転状態に応じて好適な値に都度切り替えることが可能となる。なお、パラメータは、例えばフィルタ係数やタップ数が好ましく、もちろん他の特性値でもよい。また、タイヤの回転状態は、例えばタイヤの回転速度が好ましく、もちろんタイヤの1回転周期など、種々の特性値に変更可能である。
(イ)前記タイヤ空気圧信号送信機において、前記タイヤの回転状態に応じて、デジタルフィルタのパラメータを設定するフィルタ設定部を備えた。この構成によれば、デジタルフィルタのパラメータを、タイヤの回転状態に応じて好適な値に都度切り替えることが可能となる。なお、パラメータは、例えばフィルタ係数やタップ数が好ましく、もちろん他の特性値でもよい。また、タイヤの回転状態は、例えばタイヤの回転速度が好ましく、もちろんタイヤの1回転周期など、種々の特性値に変更可能である。
1…車両、2(2a〜2d)…タイヤ、3…タイヤ空気圧監視システム、4(4a〜4d)…タイヤ空気圧信号送信機、5…車体、9…重力検出部、12…デジタルフィルタ、13…受信機(TPMS受信機)、18…タイヤ位置判定システム、19(19a〜19d)…車軸、20…送信機位置判定部、21…送信制御部、22(22a〜22d)…車軸回転検出部、23…車軸回転量読込部、24…タイヤ位置判定部、32…サンプリング周波数制御部、Stp…タイヤ空気圧信号、Sgr…重力検出信号、G…重力、Gr…重力分力、Px…車軸回転量の一例であるパルス数。
Claims (6)
- タイヤの空気圧を検出して、そのタイヤ空気圧信号を送信可能であり、タイヤの回転方向における位置を重力検出部から出力される重力検出信号を基に検出可能なタイヤ空気圧信号送信機において、
前記重力検出信号をフィルタリングするデジタルフィルタと、
前記デジタルフィルタを通過した信号を基に、前記タイヤの回転方向における当該タイヤ空気圧信号送信機の位置を判定する送信機位置判定部と
備えたことを特徴とするタイヤ空気圧信号送信機。 - 前記デジタルフィルタは、バンドパスフィルタである
ことを特徴とする請求項1に記載のタイヤ空気圧信号送信機。 - 前記デジタルフィルタのフィルタ係数は、取り込みたい信号成分を複素数で表して得られる虚数部を演算して算出される
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のタイヤ空気圧信号送信機。 - 前記フィルタ係数は、前記虚数部を逆フーリエ変換することによって算出される
ことを特徴とする請求項3に記載のタイヤ空気圧信号送信機。 - 前記タイヤの回転速度に基づき、前記重力検出部の重力のサンプリング周波数を制御するサンプリング周波数制御部を備えた
ことを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか一項に記載のタイヤ空気圧信号送信機。 - 各タイヤに取り付けられたタイヤ空気圧信号送信機からタイヤ空気圧信号を送信させ、当該タイヤ空気圧信号を車体の受信機で受信させ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の1機能であり、前記タイヤの位置を判定可能なタイヤ位置判定システムにおいて、
前記タイヤ空気圧信号送信機は、
重力検出部から出力される重力検出信号をフィルタリングするデジタルフィルタと、
前記デジタルフィルタを通過した信号を基に、前記タイヤの回転方向における当該タイヤ空気圧信号送信機の位置を判定する送信機位置判定部と、
前記タイヤ空気圧信号送信機が特定の回転位置をとるとき、当該タイヤ空気圧信号送信機から電波を送信させる送信制御部とを備え、
前記受信機は、
前記タイヤ空気圧信号送信機から前記電波を受信したとき、各車軸に設けられた車軸回転検出部から車軸回転量を読み込む車軸回転量読込部と、
前記車軸回転量の変化を基に、前記タイヤの位置を判定するタイヤ位置判定部とを備えた
ことを特徴とするタイヤ位置判定システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013193352A JP2015058789A (ja) | 2013-09-18 | 2013-09-18 | タイヤ空気圧信号送信機及びタイヤ位置判定システム |
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