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図面 (6)

課題

車両において車輪側通信機車体側通信機との間において無線通信を行う技術において、車輪と共に車輪側通信機が回転してそれと車体側通信機との相対位置が変化することに起因した通信状態の悪化を回避する。

解決手段

車輪の定位置に設置された送信機10であって車体側の受信機12に信号を送信するものを、車輪の回転位置を検出する位置センサ22を含むものとする。送信機10は、その位置センサ22により検出された回転位置に基づき、車輪の回転位置に応じたタイミングで信号を受信機12に向けて送信する。

概要

背景

車両において車輪側通信機車体側通信機との間において無線通信を行う技術が既に知られている(例えば、特許文献1参照。)

概要

車両において車輪側通信機と車体側通信機との間において無線で通信を行う技術において、車輪と共に車輪側通信機が回転してそれと車体側通信機との相対位置が変化することに起因した通信状態の悪化を回避する。車輪の定位置に設置された送信機10であって車体側の受信機12に信号を送信するものを、車輪の回転位置を検出する位置センサ22を含むものとする。送信機10は、その位置センサ22により検出された回転位置に基づき、車輪の回転位置に応じたタイミングで信号を受信機12に向けて送信する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
5件

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請求項1

車輪が車体によって支持されて構成された車両に設けられ、前記車輪に配置された車輪側通信機と、前記車体に配置された車体側通信機とを含み、かつ、それら車輪側通信機と車体側通信機との間において無線によって通信を行う車両用通信システムであって、前記車輪に設けられ、それの回転状態量を検出する回転状態量センサを含み、かつ、前記車輪側通信機が、前記検出された回転状態量に基づき、前記車輪の回転位置に応じたタイミングで信号を前記車体側通信機に向けて送信する車両用通信システム。

請求項2

前記回転状態量センサが、前記車輪の回転位置に応じた信号を出力する請求項1に記載の車両用通信システム。

請求項3

前記回転状態量センサが、指向性を有して加速度を検出するとともに、前記車輪にそれの回転軸線から外れ定位置において装着されてその車輪と共にそれの回転軸線まわり公転させられる加速度センサを含む請求項2に記載の車両用通信システム。

請求項4

前記加速度センサが、前記車輪の回転に伴って前記加速度センサに遠心加速度が発生する方向に対して直角な方向に関して加速度を検出するように前記車輪において位置決めされている請求項3に記載の車両用通信システム。

請求項5

前記車輪の回転位置に応じたタイミングが、前記車輪側通信機と前記車体側通信機との間における相対位置関係とそれら通信機間における信号の受信状態との関係に基づいて予め設定される請求項1ないし4のいずれかに記載の車両用通信システム。

技術分野

0001

本発明は、車両において車輪側通信機車体側通信機との間において無線通信を行う技術に関するものであり、特に、その通信の状態を改善する技術に関するものである。

0002

車両において車輪側通信機と車体側通信機との間において無線で通信を行う技術が既に知られている(例えば、特許文献1参照。)

背景技術

0003

【特許文献1】
特開平11−20427号公報
この技術においては一般に、車輪側通信機が車輪定位置に装着される。そのため、車輪の回転に伴って車輪側通信機の位置が変化する。この変化は、車輪側通信機と車体側通信機との相対位置の変化を招来し、その結果、それら通信機間の通信の状態に影響を及ぼす。

0004

理想的には、車輪の回転位置すなわち車輪側通信機の位置にかかわらず、車体側通信機との間において通信状態が良好に維持されるべきである。しかし、現実には、上述のように、それら通信機間の相対位置が変化し、それに伴って通信状態も変化してしまう。

0005

通信状態が変化してしまう原因としては、例えば、通信機アンテナ指向性を有する結果、通信機間の相対位置の変化に伴ってそれら通信機間の電波伝播経路が悪化してしまうという原因がある。さらに、通信機間の相対位置の変化に伴ってそれら通信機間の距離が変化してしまうという原因もある。さらに、車両のある構成要素が電波障害物として通信機間に一時的に侵入してしまうという原因もある。

0006

通信機の通信状態が変化すると、例えば、図5グラフで表すように、車輪のうちのタイヤの1回転中に、通信機の受信電圧が、受信が成立する最低電圧を下回ってしまい、通信が不良である領域が存在してしまう可能性がある。

0007

そこで、本発明は、車両において車輪側通信機と車体側通信機との間において無線で通信を行う技術において、車輪と共に車輪側通信機が回転してそれと車体側通信機との相対位置が変化することに起因した通信状態の悪化を回避することを課題としてなされたものである。

0008

【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本明細書に記載の技術的特徴のいくつかおよびそれらの組合せのいくつかの理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴やそれらの組合せが以下の態様に限定されると解釈されるべきではない。
(1)車輪が車体によって支持されて構成された車両に設けられ、前記車輪に配置された車輪側通信機と、前記車体に配置された車体側通信機とを含み、かつ、それら車輪側通信機と車体側通信機との間において無線によって通信を行う車両用通信システムであって、
前記車輪に設けられ、それの回転状態量を検出する回転状態量センサを含み、かつ、前記車輪側通信機が、前記検出された回転状態量に基づき、前記車輪の回転位置に応じたタイミングで信号を前記車体側通信機に向けて送信する車両用通信システム。

0009

このシステムにおいては、車輪の回転状態量に基づき、車輪側通信機が、車輪の回転位置に応じたタイミングで信号を車体側通信機に向けて送信する。

0010

したがって、このシステムによれば、車輪の複数の回転位置のうち、車輪側通信機と車体側通信機との間における通信状態が不良である可能性がある回転位置を除いた回転位置においてそれら通信機間における通信を選択的に行うことが可能となる。

0011

よって、このシステムによれば、車輪と共に車輪側通信機が回転してそれと車体側通信機との相対位置が変化することに起因した通信状態の悪化を回避することが可能となる。

0012

さらに、このシステムにおいては、車輪側通信機の実際の送信タイミングを決定するために用いられるセンサ車輪側に設けられる。

0013

したがって、このシステムによれば、そのセンサの少なくとも一部が車体側に設けられる場合に比較し、車輪側通信機の独立性を増すこと、すなわち、車体側への依存性を減らすことが容易となる。

0014

本項における「回転状態量」としては、回転位置が一般的であるが、回転速度、回転加速度等によって置換したり、補充してもよい。
(2) 前記車輪側通信機が、前記車体側通信機からの送信要求を待つことなく、前記車輪の回転位置に応じたタイミングで送信を行う(1)項に記載の車両用通信システム。

0015

このシステムによれば、車輪側通信機の送信タイミングを決定するために用いるセンサが車輪側に設けられる点と、車輪側通信機の実際の送信が車体側通信機に依存しない点とに鑑み、自立性の高い車輪側通信機が提供される。
(3) 前記車輪側通信機が、前記車体側通信機からの送信要求を受信した後に、前記車輪の回転位置に応じたタイミングで送信を行う(1)項に記載の車両用通信システム。

0016

このシステムによれば、車輪側通信機の事情のみならず車体側通信機の事情をも考慮して車輪側通信機の送信タイミングが決定されるため、例えば、車体側通信機の事情を全く考慮しない場合に比較し、車輪側通信機による無駄な送信を減らすことが容易となる。
(4) 前記回転状態量センサが、前記車輪の回転位置に応じた信号を出力する(1)ないし(3)項のいずれかに記載の車両用通信システム。
(5) 前記回転状態量センサが、指向性を有して加速度を検出するとともに、前記車輪にそれの回転軸線から外れた定位置において装着されてその車輪と共にそれの回転軸線まわり公転させられる加速度センサを含む(4)項に記載の車両用通信システム。

0017

前記(4)項に係るシステムにおいて「回転状態量センサ」を、車輪にそれの回転軸線から外れた定位置において装着されてその車輪と共にそれの回転軸線まわりに公転させられるセンサを含むものとすることが可能である。このセンサにおいては、それに作用する加速度の向きが車輪の回転につれて変化する。

0018

例えば、そのセンサに作用する加速度が重力加速度である場合には、絶対空間に固定のグローバル座標系においては、重力加速度の作用方向は車輪の回転とは無関係に不変であるのに対し、そのセンサに固定のローカル座標系においては、重力加速度の作用方向が車輪の回転につれて変化し、それら重力加速度の作用方向と車輪の回転位置との間に一定の対応関係が成立する。

0019

例えば、上記センサに作用する加速度が重力加速度である場合、そのセンサが検出し得る加速度に指向性を与えれば、そのセンサによって検出される加速度(成分加速度)が車輪の回転につれて変化することとなる。

0020

以上説明した知見に基づき、本項に係るシステムにおいては、回転状態量センサが、指向性を有して加速度を検出するとともに、車輪にそれの回転軸線から外れた定位置において装着されてその車輪と共にそれの回転軸線まわりに公転させられる加速度センサを含むものとされている。
(6) 前記加速度センサが、前記車輪の回転に伴って前記加速度センサに遠心加速度が発生する方向に対して直角な方向に関して加速度を検出するように前記車輪において位置決めされている(5)項に記載の車両用通信システム。

0021

前記(5)項に係るシステムを実施する場合、指向性を有する加速度センサは、それに作用する重力加速度を検出すべきところが、その加速度センサが車輪に設置される向き次第で、車輪の回転に伴う遠心加速度をも検出してしまう。

0022

一方、加速度センサに作用する遠心加速度は、常に半径外向きであり、車輪の定位置に設置される加速度センサにとっては、常に遠心加速度に対して直角な方向に設置されるだけで、遠心加速度を検出せずに済む。

0023

以上説明した知見に基づき、本項に係るシステムにおいては、加速度センサが、車輪の回転に伴って加速度センサに遠心加速度が発生する方向に対して直角な方向に関して加速度を検出するように車輪において位置決めされている。

0024

したがって、このシステムによれば、加速度センサが、重力加速度は検出するが遠心加速度は検出しないというように、検出すべき加速度の種類を選択することが可能となる。
(7) 前記加速度センサが、それに作用する重力加速度の向きが前記車輪の回転位置に応じて変化することを利用することにより、その車輪の回転位置を検出する(6)項に記載の車両用通信システム。

0025

このシステムによれば、重力加速度を利用することにより、車輪の回転位置を検出することが可能となる。
(8) 前記回転状態量センサが、前記車輪の定位置に配置されるとともに、前記車体側から放出される電磁波を受信することにより、前記車輪の回転位置を検出する(4)項に記載の車両用通信システム。

0026

このシステムによれば、車体側から放出される電磁波(例えば、直接光反射光レーザ電波、超音波磁力電磁力)を利用することにより、車輪の回転位置を検出することが可能となる。

0027

本項における「回転状態量センサ」を使用するために車体側に特別の対策を講ずることが可能である。例えば、車体の定位置に、指向性を有して電磁波を能動的または受動的放射する放射器を設けることが可能である。
(9) 前記車輪の回転位置に応じたタイミングが、前記車輪側通信機と前記車体側通信機との間における相対位置関係とそれら通信機間における信号の受信状態との関係に基づいて予め設定される(1)ないし(8)項のいずれかに記載の車両用通信システム。

0028

このシステムにおいては、車輪側通信機の、車輪の回転位置に応じた送信タイミングが、車輪側通信機と車体側通信機との間における相対位置関係(例えば、車輪の回転位置に関連付けられる)と、それら通信機間における信号の受信状態(例えば、車体側通信機の受信電圧に関連付けられる)との関係に基づいて予め設定される。

0029

したがって、このシステムによれば、車輪側通信機の送信タイミングを、車輪側通信機と車体側通信機との間における通信が実際に正常に行われるように決定することが可能となる。
(10) 前記車輪側通信機が、前記車輪に関連する車輪情報を前記車体側通信機に送信する(1)ないし(9)項のいずれかに記載の車両用通信システム。

発明が解決しようとする課題

0030

本項における「車輪情報」としては、例えば、タイヤの接地力空気圧変形状態、温度等がある。

0031

以下、本発明のさらに具体的な実施の形態の一つに従う車両用通信システムを図面に基づいて詳細に説明する。

0032

図1には、本実施形態に従う車両用通信システムのハードウエア構成ブロック図で概念的に表されている。この車両用通信システム(以下、単に「通信システム」という。)おいては、車輪側には送信機10、車体側には受信機12がそれぞれ設置されている。送信機10は、車両における複数の車輪について個々に設置されるのに対し、受信機12は、それら複数の車輪に共通に設置されている。

0033

車輪は、空気が圧力下に封入されたタイヤがホイールに装着されて構成されている。本実施形態においては、そのホイールに送信機10が設置されている。送信機10は、タイヤの空気圧を直接に検出する圧力センサ20と、位置センサ22と、データ処理部24と、発振回路26とを含むように構成されている。

0034

図2の(a)に示すように、送信機10は、車輪にそれの回転軸線から外れた定位置において装着されており、その車輪と共にそれの回転軸線まわりに公転させられる。この送信機10に位置センサ22が内蔵されているため、結局、位置センサ22も、車輪と共にそれの回転軸線まわりに公転させられる。そして、図2の(a)には、位置センサ22を含む送信機10が取り得る4つの回転位置、すなわち、タイヤ回転角が0度、90度、180度および270度であるものが代表的に示されている。

0035

ところで、絶対空間に固定のグローバル座標系においては、位置センサ22に作用する重力加速度の作用方向は車輪の回転とは無関係に不変であるのに対し、位置センサ22に固定のローカル座標系においては、その重力加速度の作用方向が車輪の回転につれて変化し、それら重力加速度の作用方向と車輪の回転位置との間に一定の対応関係が成立する。

0036

したがって、位置センサ22が検出し得る加速度に指向性を与えれば、その位置センサ22によって検出される加速度(成分加速度)が車輪の回転につれて変化することとなる。

0037

そこで、この位置センサ22は、指向性を有する加速度センサとされた上で、自身に作用する重力加速度の向きが車輪の回転位置に応じて変化することを利用することにより、その車輪の回転位置を検出する。

0038

しかし、位置センサ22は、それの向き次第で、検出すべきではない遠心加速度を検出してしまう。そのため、この位置センサ22は、車輪の回転に伴ってこの位置センサ22に遠心加速度が発生する方向に対して直角な方向に関して加速度を検出するように車輪において位置決めされている。

0039

具体的には、図2の(b)に示すように、この位置センサ22は車輪に、その車輪への設置点に対する接線方向(その設置点を通過して車輪に同軸な一円周にその設置点において接する一接線の方向)に関して加速度を検出するように設置されている。

0040

図1に示すように、前記データ処理部24(または信号処理部)は、圧力センサ20と位置センサ22とに接続されている。データ処理部24は、図3に示すように、コンピュータ30を主体として構成されている。コンピュータ30は、よく知られているように、CPU32とROM34とRAM36とを含むように構成されており、そのROM34に後述の送信制御プログラムを始め、種々のプログラムが予め記憶されている。

0041

図1に示すように、前記発振回路26は、データ処理部24に接続されており、そのデータ処理部24からの指令に従い、圧力センサ20により検出されたタイヤの空気圧を表す信号を適当なタイミングで受信機12に向けて送信する。

0042

図1に示すように、受信機12は、送信機10からの信号を受信する受信回路40と、それに接続されたデータ処理部42とを含むように構成されている。データ処理部42は、受信回路40からの信号に基づき、タイヤの空気圧を各車輪に関連付けて取得する。

0043

図4には、上記送信制御プログラムの内容がフローチャートで概念的に表されている。この送信制御プログラムがコンピュータ30によって実行されると、まず、ステップS1(以下、単に「S1」で表す。他のステップについても同じとする。)において、圧力センサ20の出力信号に基づき、タイヤの空気圧が検出される。

0044

次に、S2において、位置センサ22の出力信号に基づき、タイヤの回転位置が検出される。

0045

位置センサ22の出力信号は、タイヤの回転角が増加するにつれて正弦波状に変化し、図2の(a)において「90度」で示す位置と「270度」で示し位置とにおいてそれぞれ、互いに異なる極値を取る。したがって、位置センサ22の出力信号に基づき、タイヤの回転角が90度であるか270度であるかそれら以外の角度であるかを検出することが可能である。

0046

なお付言すれば、位置センサ22の出力信号は、車輪の回転角加速度を反映した成分を外乱として含む可能があるため、そのような成分を除去することが望ましい。例えば、その成分が、正規の成分に対する高周波成分であることに着目し、ローパスフィルタ処理を位置センサ22の出力信号に対して施すことが望ましい。

0047

続いて、図4のS3において、その検出された回転位置すなわち現回転位置が、送信機10の送信に適した適正送信位置に一致するか否かが判定される。本実施形態においては、例えば、適正送信位置(送信機10の送信タイミングに対応する)が、図2の(a)および図5に示すように、タイヤの回転角が90度である位置として予め設定されている。

0048

この設定は、図5にグラフで表されている受信特性、すなわち、受信機12の受信電圧がタイヤの1回転中に変化する様子に基づき、タイヤ回転角の全領域のうち、正常な受信が成立する最低電圧を実受信電圧が超える領域内の値を対象に行われる。

0049

今回は、現回転位置が適正送信位置に一致しないと仮定すると、S3の判定がNOとなり、送信機10の送信が行われることなく、S1に戻り、次回のタイヤ空気圧検出が行われる。これに対し、今回は、現回転位置が適正送信位置に一致すると仮定すると、S3の判定がYESとなり、S4において、送信機10の送信が行われる。その後、S1に戻り、次回のタイヤ空気圧検出が行われる。

0050

したがって、本実施形態においては、車輪1回転ごとに、かつ、車輪の回転位置が適正送信位置に一致する送信タイミングで送信機10の送信が行われることとなる。

0051

なお付言すれば、本実施形態においては、送信機10が、受信機12からの送信要求を待つことなく、自ら送信タイミングを決定して送信を行う自立型とされている。しかも、本実施形態においては、送信機10の送信タイミングを決定するために用いる位置センサ22が車輪側に配置されている。

0052

したがって、本実施形態においては、送信機10が、受信機12からの送信要求信号トリガーとして送信を開始する形式の送信機に対しても、位置センサ22のうちの少なくとも一部が車体側に配置される形式の送信機に対しても、自立性が向上したものとなっている。

0053

以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、送信機10が前記(1)項における「車輪側通信機」の一例を構成し、受信機12が同項における「車体側通信機」の一例を構成し、位置センサ22が同項における「回転状態量センサ」の一例を構成しているのである。

発明を実施するための最良の形態

0054

なお付言すれば、本実施形態においては、位置センサ22が送信機10に内蔵されているが、位置センサ22を送信機10から分離して、車輪の回転位置に関して送信機10とは異なる位置に設置するようにして本発明を実施することが可能である。

図面の簡単な説明

0055

以上、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明したが、これは例示であり、前記[課題を解決するための手段および発明の効果]の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。

図1
本発明の一実施形態に従う車両用通信システムのハードウエア構成を概念的に表すブロック図である。
図2
図1における位置センサ22による車輪回転位置の検出原理を車輪との関連において説明するための正面図である。
図3
図1におけるデータ処理部24のハードウエア構成を概念的に表すブロック図である。
図4
図3におけるROM34に記憶されている送信制御プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。
図5
タイヤの1回転中に車体側の受信機12の受信電圧が変化する様子の一例を表すグラフである。
【符号の説明】
10送信機
12 受信機
22 位置センサ
24 データ処理部

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