WO2006038557A1

WO2006038557A1 - タイヤ空気圧モニタ装置

Info

Publication number: WO2006038557A1
Application number: PCT/JP2005/018133
Authority: WO
Inventors: Tsuneo Murata; Yuki Yamagata
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-10-01
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2007-04-01
Also published as: JP4479727B2; US20070159315A1; JPWO2006038557A1; US8013725B2

Abstract

　各タイヤ（１０Ａ）～（１０Ｄ）に、タイヤの空気圧を計測するとともに、その計測結果をアンテナから無線送信する空気圧モニタ用ユニット（１１Ａ）～（１１Ｄ）をそれぞれ設ける。車両（９）の底面付近のほぼ中央部に、各タイヤの方向へ選択的に受信ビーム（ＢＲＡ）～（ＢＲＤ）を向けるビーム制御手段を備える通信ユニット（１２）を設ける。また、各空気圧モニタ用ユニットのアンテナは、タイヤの車軸方向の内側に送信ビームの指向性パターン（ＢＴＡ）～（ＢＴＤ）が向くように構成する。

Description

明細書

タイヤ空気圧モニタ装置

技術分野

[0001] この発明は、車両に設けられる複数のタイヤ空気圧をモニタリングするタイヤ空気圧モニタ装置に関するものである。

背景技術

[0002] 従来、タイヤ空気圧モニタ装置として特許文献 1が開示されている。この特許文献 1 のタイヤ空気圧モニタ装置は、図 15に示すように、各タイヤ A12に個別に空気圧モユタユニット A14を装着しておき、 RF受信機 A18が各空気圧モニタユニット A14からの無線送信された空気圧データを共通の 1つのアンテナ A16で受信し、プロセッサ A 20が各タイヤに固有の識別符号 (ID)を識別することによって、受信した空気圧データがどのタイヤの空気圧モニタユニットからのデータであるかを識別していた。

[0003] ところが、この特許文献 1のタイヤ空気圧モニタ装置では、上記 IDが車両出荷時等に事前に登録しておくものであるので、車両への装着タイヤとスペアタイヤとの交換等、タイヤ交換を行った場合に、事前に登録しておいた各タイヤの車両への取り付け位置が変更される場合が生じる。このような場合には、上記 IDを再登録し、車両へのタイヤの位置と IDとが一致するようにしなければならな力つた。このため、タイヤ交換の度にディラーでの再登録作業が必要であり、手間が力かるという問題があった。

[0004] そこで、このような問題を解決するために、上記 IDによらずに空気圧データがどのタイヤの空気圧モニタ用ユニットからのデータであるかを識別するようにしたものとして特許文献 2が開示されている。

[0005] この特許文献 2のタイヤ空気圧モニタ装置は、図 16に示すように、右前輪タイヤ B1 、左前輪タイヤ B2、右後輪タイヤ B3、左後輪タイヤ B4のそれぞれの近傍に、右前輪速センサ B6、左前輪速センサ B7、右後輪速センサ B8、左後輪速センサ B9を設けて各車輪の回転数を求め、その回転数のデータを ABSコントロールユニット B11に送信する。また、各タイヤに設けた空気圧モニタユニット B10がタイヤ空気圧警報コントロールユニット B13にタイヤ空気圧と遠心力を無線送信する。そして、車両が旋回走行した場合に各タイヤの旋回半径の大きさが相違する事を利用して、旋回走行時に各タイヤの遠心力情報に基づいて各車軸速度を求め、そのデータと車輪速センサの検出結果との比較によって各タイヤの位置を特定するものである。

特許文献 1：特開平 9— 210827号公報

特許文献 2 :特開 2003— 226121公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] ところが、特許文献 2に開示されて、るタイヤ空気圧モニタ装置にぉ、ては、車両が直進走行している際や停止時に各タイヤの遠心力情報が同一であるのでタイヤ位置の特定ができず、仮に各タイヤの空気圧モニタ用ユニットからの信号を受信しても、その空気圧データがどのタイヤのものであるかを特定できないという問題があった。

[0007] また、特許文献 2のタイヤ空気圧モニタ装置では、各タイヤの近傍に個別の車輪速センサを設け、且つ各車輪速センサ力も制御ユニットまで配線しなければならな、ため、全体の部品点数や取り付けに要するコストが増大するという問題があった。

[0008] そこで、この発明の目的は、各タイヤ付近にそれぞれ車輪速センサを設ける必要がなぐ且つ各タイヤの遠心力を検出する必要もなぐ更には特許文献 1に示されているような IDを参照することなぐ各タイヤの空気圧情報をモニタリングできるようにしたタイヤ空気圧モニタ装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0009] (1)この発明のタイヤ空気圧モニタ装置は、車両に設けられたタイヤの空気圧を計測するとともにその計測結果をアンテナ力も無線送信する、各タイヤに設けられた空気圧モニタ用ユニットと、該空気圧モニタ用ユニットからの無線信号を受信する通信ユニットとを備え、前記通信ユニットを車両に配置するとともに、前記通信ユニットに複数のタイヤのうち各タイヤの方向へ選択的に受信ビームを向けるビーム制御手段を設けたことを特徴として!/、る。

[0010] (2)前記通信ユニットは、前記複数のタイヤのうち 1つのタイヤの方向へ選択的に送信ビームを向け、該タイヤの空気圧モニタ用ユニットに信号を送った後、該タイヤの空気圧モニタ用ユニットから送信される信号を受信することを特徴としている。 [0011] (3)前記空気圧モニタ用ユニットのアンテナは、タイヤの車軸方向の内側に指向する指向性アンテナとしたことを特徴としている。

[0012] (4)前記空気圧モニタ用ユニットは、電磁波を電力に変換する手段を備えて、ることを特徴としている。

[0013] (5)前記空気圧モニタ用ユニットの電磁波を電力に変換する手段は、通信ユニットから送信される送信信号を電力に変換することを特徴として!、る。

発明の効果

[0014] (1)車両に配置した通信ユニットは、複数のタイヤのうち各タイヤの方向へ選択的に受信ビームを向けることができ、各タイヤに設けられている空気圧モニタ用ユニット力の無線信号を受信するので、各空気圧モニタ用ユニットからの無線信号に IDが付与されている必要はなぐ IDが付与されていても、その IDに基づいてタイヤの位置を識別する必要がない。そのため、タイヤ交換を行っても、車両に装着されたどの位置のタイヤからの信号であるかを判定できるようになる。また、各タイヤの近傍に車輪速センサを個別に設ける必要が無く低コストィ匕が図れる。

[0015] (2)前記通信ユニットが、複数のタイヤのうち 1つのタイヤの方向へ選択的に送信ビームを向けて、タイヤの空気圧モニタ用ユニットに信号を送った後、該タイヤの空気圧モニタ用ユニットからの送信される信号を受信することにより、空気圧モニタ用ュニットは、通信ユニットからタイヤの空気圧モニタ用ユニットに信号を送られてきたときだけ、空気圧モニタ用ユニットでタイヤの空気圧測定を行い、その空気圧データを通信ユニットに送信する。これにより、定期的な空気圧測定とその空気圧データの送信を行う必要が無いので空気圧モニタ用ユニットの電力消費を抑えることができる。

[0016] (3)前記空気圧モニタ用ユニットのアンテナがタイヤの車軸方向の内側に指向することにより、車両に設けた前記通信ユニットの受信信号の利得を高めることができ、その分空気圧モニタ用ユニットの電力消費を抑えて、電池電源の長寿命化が図れる。また車両外部への不要輻射が少なくなつて、隣接走行する他の車両が空気圧モニタ用ユニットからの無線信号を誤って受信するといつたことも避けられる。

[0017] (4)前記空気圧モニタ用ユニットが電磁波を電力に変換する手段を有することにより、空気圧モニタ用ユニットを駆動する電池を簡単に充電できる。これにより、電池交換が不要になり、該空気圧モニタ用ユニットを半永久的に使用できる。

[0018] (5)前記空気圧モニタ用ユニットの電磁波を電力に変換する手段が、通信ユニット力も送信される送信信号を電力に変換することにより、空気圧モニタ用ユニットの電池の充電を行うことができる。また、小型化のために電池をキャパシタに置き換えて、通信ユニットからの送信電波を電力に変換し、その電力をキャパシタに充電できる。このようにして得た電力を基に、タイヤの空気圧モニタ用ユニットは、タイヤの空気圧測定および空気圧データの送信が行える。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]第 1の実施形態に係るタイヤ空気圧モニタ装置を搭載した車両の概略底面図である。

[図 2]同タイヤ空気圧モニタ装置における通信ユニットの構成を示すブロック図である

[図 3]同通信ユニットに備えるアンテナの構成を示す図である。

[図 4]同通信ユニットに備えるアンテナの他の構成を示す図である。

[図 5]同タイヤ空気圧モニタ装置で用いる空気圧モニタ用ユニットの構成を示すプロック図である。

[図 6]同タイヤ空気圧モニタ装置に備えるアンテナの構成を示す図である。

[図 7]通信ユニットに備えるプロセッサの処理手順を示すフローチャートである。

[図 8]第 2の実施形態に係るタイヤ空気圧モニタ装置を搭載した車両の概略底面図である。

[図 9]同タイヤ空気圧モニタ装置における通信ユニットの構成を示すブロック図である

[図 10]同タイヤ空気圧モニタ装置における空気圧モニタ用ユニットの構成を示すプロック図である。

[図 11]同通信ユニットに備えるプロセッサの処理手順を示すフローチャートである。

[図 12]第 3の実施形態に係るタイヤ空気圧モニタ装置を搭載した車両の概略底面図である。

[図 13]同タイヤ空気圧モニタ装置の通信ユニットに備えるアンテナの構成を示すプロック図である。

圆 14]第 4の実施形態に係るタイヤ空気圧モニタ装置の通信ユニットの構成を示すブロック図である。

[図 15]特許文献 1のタイヤ空気圧モニタ装置の構成を示すブロック図である。

[図 16]特許文献 2のタイヤ空気圧モニタ装置の構成を示すブロック図である。符号の説明

1 -アンテナ

9 車両

lO-タイヤ

l l - -空気圧モニタ用ユニット

12- -通信ユニット

13- -ホスト装置

20- -地導体

21 -給電素子

22-非給電素子

31 - -給電回路

32-可変リアクタンス回路

41 -圧力センサ

42-制御回路

43— -RF送信回路

44- RF受信回路

45-高周波スィッチ

46-電力変換回路

47-二次電池

121 —アンテナ

122 —受信機

123 プロセッサ

124 —送信機 125—高周波スィッチ

発明を実施するための最良の形態

[0021] 第 1の実施形態に係るタイヤ空気圧モニタ装置について、図 1〜図 7を参照して説明する。

図 1はタイヤ空気圧モニタ装置を搭載した車両の概略底面図である。 4つのタイヤ 1 OA, 10B, IOC, 10Dには、それぞれ空気圧モニタ用ユニット 11 A, 11B, 11C, 11 Dを設けている。車両 9の底面付近のほぼ中央部にこれらの空気圧モニタ用ユニット 11 A〜 1 ID力の無線信号を受信する通信ユニット 12を配置して、る。

[0022] 各空気圧モニタ用ユニット 11A〜： L 1Dは、後述するように空気圧を計測するとともに、その計測結果を無線送信する。また、これらの空気圧モニタ用ユニット 11A〜11 Dは、各タイヤの車軸方向の内側に指向する送信ビーム BTA〜BTDを形成する。

[0023] 通信ュ-ット 12は 4つのタイヤ方向に選択的に受信ビーム BRA〜BRDを形成する。例えば、タイヤ 10A方向に受信ビーム BRAを向けることによって、通信ユニット 12 はそのタイヤ 10Aに設けて、る空気圧モニタ用ユニット 11 Aからの無線信号を選択的に受信する。また、タイヤ 10B方向に受信ビーム BRBを向けることによって空気圧モニタ用ユニット 11B力もの無線信号を受信する。また、タイヤ 10C方向に受信ビーム BRCを向けることによって空気圧モニタ用ユニット 11Cからの無線信号を受信する。さらに、タイヤ 10D方向に受信ビーム BRDを向けることによって空気圧モニタ用ュニット 11D力の無線信号を受信する。

[0024] 図 2は、通信ユニット 12の構成と、それに接続されるホスト装置 13の関係を示すブロック図である。通信ユニット 12は、空気圧モニタ用ユニットからの無線信号を受信するアンテナ 121、その受信機 122およびプロセッサ 123から構成している。プロセッサ 123はアンテナ 121に対して受信ビームの指向性パターンが図 1に示した 4つの受信ビームの指向性パターン BRA〜BRDのいずれかになるように制御するとともに受信機 122による受信結果を読み取る。また、このプロセッサ 123は各タイヤの空気圧情報をホスト装置 13へ出力する。ホスト装置 13は各タイヤの空気圧情報を基に、たとえば適正な空気圧範囲であるか否かの出力制御等を行う。

[0025] 図 3は、前記通信ユニット 12に設けたアンテナ 121の構成を示す図である (A)は平面図、（B)は斜視図、（C)は側面方向から見た中央断面図である。

[0026] 接地された円盤状の地導体 20の中央部にはモノポール力もなる給電素子 21を配置している。この給電素子 21の周囲にはそれぞれモノポールからなる 4つの無給電素子 22A〜22Dを配置している。ここで、給電素子 21から各無給電素子 22A〜22 Dへ向く方向 DA〜DDは、図 1に示した各受信ビーム BRA〜： BRDの中心方向に略一致させる。また、 DA方向と DD方向は互いに逆であり、 DB方向と DC方向も互いに逆である。また、これらの無給電素子 22A〜22Dは、使用周波数帯における約 1 Z4〜lZ2波長だけ給電素子 21から離れた位置に配置している。

[0027] 地導体 20は、円盤状部分とその周辺力も下方へ伸びる円筒形状部分 (スカート）とによって構成している。このスカートの内部において、給電素子 21には給電回路 31 を接続している。また、 4つの無給電素子 22A〜22Dと接地との間には可変リアクタンス回路 32をそれぞれ挿入して、る。

[0028] 上記地導体 20は、たとえば FR— 4やテフロン (登録商標）ファイバ等の誘電体積層板の上面または中層に導体膜を形成したものである。また、可変リアクタンス回路 32 は、バラクタダイオード等の、印加電圧によってリアクタンスが変化する可変容量素子と、それに対して制御電圧を印加する回路とから構成している。

[0029] 図 4は通信ユニット 12に用いる他のアンテナの構成を示す平面図である。図 3の（A )に示した例では 4つの無給電素子 22A〜22Dを設けた力この図 4の例では給電素子 21の周囲に 6つの無給電素子 22A〜22Fを等角度毎に配置して!/、る。その他の構成は図 3に示したものと同様である。このような構成であっても、各無給電素子 2 2A〜22Fと接地との間に設けた可変リアクタンス回路 32のリアクタンスを制御することによって受信ビームの指向性パターンを制御できる。

[0030] 図 5は空気圧モニタ用ユニット 11の構成を示すブロック図である。ここで、圧力センサ 41はタイヤ内の気体の圧力を検出し、制御回路 42はこの圧力センサ 41を用いて上記空気圧を計測する。 RF送信回路 43は、空気圧の計測結果を符号化し、所定形式でアンテナ 1から無線送信する。たとえば、 315MHz, 433MHz, 125MHz、 2. 4GHz等のメガヘルツ帯またはギガへルツ帯で送信する。

[0031] 上記空気圧モニタ用ユニットのアンテナ 1としては、従来モノポールアンテナゃパッチアンテナが使用されていた。し力しながら、空気圧モニタ用ユニットは、タイヤホイールの空気バルブに一体となるように設けるので、タイヤの回転により空気圧モニタ用ユニットの位置が変わる。そのため、車両の底面付近のほぼ中央部に設けた通信ユニットに送信する電波の強度変化が大きくなりやすい。その結果、通信ユニットの受信ビームの指向性があまり鋭くない場合には、目的のタイヤ以外のタイヤの空気圧モニタユニットからの電波も受信してしまう可能性がある。

[0032] そこで、空気圧モニタ用ユニットに設けるアンテナの送信ビームの指向性パターンがタイヤの車軸方向の内側に指向するように空気圧モニタ用ユニットのアンテナの指向性を定める。これにより、タイヤの回転にかかわらず通信ユニットの受信利得が高まり、且つ安定化する。

[0033] 図 6は、このような送信ビームの指向性パターンを有する、空気圧モニタ用ユニットのアンテナの構成を示す分解斜視図である。このアンテナ 1は表面実装型アンテナであり、例えばセラミックス、ポリプロピレン榭脂、ポリブチレンテレフタレート榭脂、またはポリカーボネイト樹脂よりなる誘電体基板 2に、端面 2Eから 2Fにかけて給電用貫通孔 3と、それに対して並行に無給電用貫通孔 5を形成している。この給電用貫通孔 3の内周面には、例えばメツキ法や導電ペーストの塗布などにより、 Cu、 Ag、 Ag-P d、 Ag— P りなる放射電極 4を形成している。同様に、無給電用貫通孔 5の内面に無給電電極 6を形成して、る。

[0034] また、誘電体基板 2の端面 2Eには、給電用貫通孔 3および無給電用貫通孔 5の周囲にそれぞれ端面電極 7A, 7Bを形成している。

[0035] 端面電極 7Aは給電用貫通孔 3の内周面に形成した放射電極 4に接続していて、端面電極 7Bは無給電用貫通孔 5の内周面に形成した無給電電極 6に接続して!/ヽる。この端面電極 7A, 7Bは、後述する基板との固定強度を上げるために、誘電体基板 2の端面 2E力底面 2Bにかけて形成してもよい。

[0036] さらに、誘電体基板 2の端面 2Fには、端面電極 7A, 7Bと対称な位置に固定用電極 8をそれぞれ形成している。なお、この固定用電極 8の形成位置、形状、数は特に限定するものではなぐ要求される固定強度に応じて、また、製造コストに応じて適宜選択する。例えば、端面 2Fに 1つだけ形成してもよいし、側面 2C, 2Dに形成してもよいし、さらに端面 2F,側面 2C, 2D力底面 2Bにかけて形成してもよい。ただし、外的衝撃に対する固定強度を考慮すると、誘電体基板の外表面に形成されている電極が、全体として対称性をもって形成することが望まヽ。

[0037] 図 6において、実装用の基板 100には、給電部 110、固定用導体 180、給電用線路 140を形成している。給電部 110は、給電用導体 170からなり、給電用線路 140に接続している。

[0038] アンテナ 1は、誘電体基板 2の端面 2E, 2Fに形成した端面電極 7A, 7Bと固定用電極 8, 8が、基板 100に形成した給電用導体 170と固定用導体 180に対応するように載置し、例えば半田、接着剤などによって接続 '固定する。

[0039] このように基板 100に接続 ·固定した状態で、アンテナ 1は、給電源（図示せず。）より給電用線路 140、給電用導体 170、端面電極 7Aを経て、放射電極 4に給電される。この放射電極 4への給電によって、高周波電磁界が発生され、誘電体基板 2の端面 2Eから 2Fにかけて電流が流れることになる。

[0040] 一方、無給電用貫通孔 5の内周面に形成した無給電電極 6にも、端面電極 7Aと端面電極 7Bとの結合によって、電流が流れることになる力給電用貫通孔 3側に流れる電流とは分布が異なる。さらに、無給電用貫通孔 5側に流れる電流の方向についても、端面電極 7Aと端面電極 7Bとの結合の強さ、誘電体基板 2における給電用貫通孔 3と無給電用貫通孔 5の配置による結合度の差によって異なる。

[0041] したがって、放射電極 4カゝら放射される電波の指向性は、無給電電極 6に流れる電流の位相の大きさとリアクタンス成分の差を調整することによって、給電用貫通孔 3から無給電用貫通孔 5方向へ、または無給電用貫通孔 5から給電用貫通孔 3方向へ指向性をもたせることができる。この指向方向をタイヤの車軸方向の内側に向ける。

[0042] このことによって、前述したように、タイヤの回転にかかわらず通信ユニットの受信利得が高まり、且つ安定化できる。

[0043] 図 7は、図 2に示した通信ユニット 12のプロセッサ 123の処理手順を示すフローチヤートである。まず受信ビームを前輪右側のタイヤ 10Aへ指向させる。すなわち図 1に示した受信ビームの指向性パターン BRAとなるように受信ビームの指向性パターンを制御する（Sl)。この状態で、図 2に示した受信機 122は前輪右側のタイヤ 10Aに設けられている空気圧モニタ用ユニット 11Aからの無線信号を受信する。そして、プ口セッサ 123は受信機 122から空気圧データを読み取る（S2)。これにより前輪右側タイヤの空気圧情報を得る。次に、受信ビームを前輪左側タイヤ 10Bへ指向させる。すなわち受信ビームの指向性パターンが BRBで示すパターンとなるように制御する（ S3)。この状態で、受信機 122は前輪左側のタイヤ 10Bに設けられている空気圧モユタ用ユニット 11B力もの無線信号を受信する。そして、プロセッサ 123は受信機 12 2から空気圧データを読み取る（S4)。次に、受信ビームを後輪右側タイヤ 10Cへ指向させる。すなわち受信ビームの指向性パターンが BRCで示すパターンとなるように制御する（S5)。この状態で、受信機 122は後輪右側のタイヤ 10Cに設けられている空気圧モニタ用ユニット 11Cからの無線信号を受信する。そして、プロセッサ 123は受信機 122から空気圧データを読み取る（S6)。次に、同様にして受信ビームを後輪左側タイヤ 10Dへ指向させる。すなわち受信ビームの指向性パターンが BRDで示すノターンとなるように制御する（S7)。この状態で、受信機 122は前輪左側のタイヤ 10 Dに設けられている空気圧モニタ用ユニット 11D力もの無線信号を受信する。そして、プロセッサ 123は受信機 122から空気圧データを読み取る（S8)。

[0044] その後、ホスト装置へ各タイヤの空気圧情報を出力する（S9)。以上の処理を繰返すことによって、一定周期毎にまたは常にタイヤの空気圧をモニタリングする。

[0045] 次に、第 2の実施形態に係るタイヤ空気圧モニタ装置について、図 8〜図 11を参照して説明する。

本実施形態に係るタイヤ空気圧モニタ装置は、第 1の実施形態に係るタイヤ空気圧モニタ装置に対して次の点で相違する。第一には、通信ユニットと空気圧モニタ用ュニットとが、ともに送受信の機能を有している点で異なり、第二には、通信ユニットから空気圧モニタ用ユニットにタイヤの空気圧測定を行う信号を送信したときだけ、空気圧モニタ用ユニットでタイヤの空気圧測定を行、、その空気圧データを通信ユニットに送信するようにした点で異なり、第三には、 RFID (Radio Frequency identific ation)システムの遠方型カード ICの電源技術を用いて、空気圧モニタ用ユニットの電源である二次電池を、空気圧モニタ用ユニットが受信した前記信号 (電波）の電力によって充電し、それを基に駆動するようにする点で異なる。 [0046] 図 8は本実施形態に係るタイヤ空気圧モニタ装置を搭載した車両 9の概略底面図である。

各空気圧モニタ用ユニット 11A〜11Dは、それぞれ同一のアンテナを送受信に用いる。これにより、各空気圧モニタ用ユニット 11A〜11Dの送信ビームおよび受信ビ一ムが略同じ指向性をもち、空気圧モニタ用ユニット 11A〜11Dの受信ビームおよび送信ビームは図 8で示す BTA〜BTDで示すような指向性となる。

[0047] また、通信ユニット 12においても、各タイヤに対しての送受信を単一のアンテナで行う。これにより、通信ユニット 12においても送信ビームおよび受信ビームが略同じ指向性をもち、通信ユニット 12の受信ビームおよび送信ビームは図 8で示す BRA〜 BRDで示すような指向性となる。

[0048] なお、ここで通信ユニット 12においては、前述の第 1の実施形態で示した通信ュ- ットのアンテナと同様な構成のアンテナを用いている。また、各空気圧モニタ用ュ-ット 11A〜11Dにおいては、モノポールアンテナを用いており、 BTA〜： BTDで示す指向性を略円形にしている。

[0049] 図 9は、本実施形態における通信ユニット 12の構成と、それに接続されるホスト装置 13との関係を示すブロック図である。

高周波スィッチ 125は、送信機 124もしくは受信機 122の、アンテナ 121への接続状態を切り換える。送信機 124はタイヤの空気圧測定を指示する所定形式の無線信号を高周波スィッチ 125とアンテナ 121とを介して送信する。受信機 124はアンテナ 121と高周波スィッチ 125とを介して受信した所定形式の無線信号力もタイヤの空気圧データを読み取る。プロセッサ 123は、アンテナ 121の指向性をセットするとともに、送信機 124,受信機 122,高周波スィッチ 125を制御する。

[0050] まず、通信ユニット 12は、高周波スィッチ 125を送信モード状態に設定し、アンテナ 121と送信機 124とを接続状態にする。その後、プロセッサ 123がアンテナ 121の指向方向を決定し、アンテナ 121の指向性をセットする。ここでは、プロセッサ 123により、仮に前述のタイヤ 10Aが指定されるものとする。

[0051] 次に、通信ユニット 12は、アンテナ 121の指向性をタイヤ 10A方向の送信ビーム（ BRA)にセットする。これにより、タイヤ 10Aに設けられた前述の空気圧モニタ用ュニット 11 Aは通信ユニット 12からの無線信号を選択的に受信できるようになる。

[0052] 次に、通信ユニット 12は、空気圧を測定する指示の無線信号を、送信機 124からァンテナ 121を介して送信ビーム (BRA)で送信する。ここで、この無線信号を指向性の高いマイクロ波として送信する。これにより、空気圧モニタ用ユニット 11Aでは、無線信号のエネルギーを電力として利用するとともに、タイヤ 10Aの空気圧の測定を行い、空気圧データを送信することになる。

[0053] 次に、通信ユニット 12では、無線信号を送信した後に高周波スィッチ 125を受信モード状態に設定し、アンテナ 121と受信機 122とを接続状態にする。これにより、タイャ 10A方向に向いた受信ビーム（BRA)によって、空気圧モニタ用ユニット 11Aからの無線信号が選択的に受信できるようになる。

[0054] このため、この通信ユニット 12では空気圧モニタ用ユニット 11Aから送信されてくる空気圧データを間違!/、なく受信できる。

[0055] 図 10は、本実施形態における空気圧モニタ用ユニット 11の構成を示すブロック図である。

ここで、圧力センサ 41はタイヤ内の気体の圧力を検出する。制御回路 42はこの圧力センサ 41を用いて上記空気圧を計測する。 RF送信回路 43は、空気圧の計測結果を所定形式で符号化し、高周波スィッチ 45を経由してアンテナ 1から送信する。 R F受信回路 44は、前述の通信ユニット 12から送られてきたタイヤの空気圧測定を指示する所定形式の無線信号をアンテナ 1、高周波スィッチ 45を経由して受信する。電力変換回路 46は前記受信した無線信号のエネルギーをキャパシタに充電し、そのキャパシタに充電された電力により、電源である二次電池 47を充電する。また、ァンテナ 1の受信ビームおよび送信ビームは、前述の BTA〜BTDの指向性を有している。この無線通信は、例えば 315MHz、 433MHz, 125MHz、 2. 4GHz等のメガヘルツ帯やギガへルツ帯で行われる。

[0056] このような構成の空気圧モニタ用ユニット 11にお、て、高周波スィッチ 45が通常状態では受信モード状態となるように設定し、アンテナ 1と RF受信回路 44とを接続状態にする。この状態で、通信ユニット 12からのタイヤの空気圧測定を指示する無線信号を受信すると、制御回路 42が圧力センサ 41を用いてタイヤの空気圧を測定するとともに、電力変換回路 46が無線信号のエネルギーを基に二次電池 47を充電する。次に、空気圧モニタ用ユニット 11は、タイヤの空気圧データを通信ユニットに送信するために、高周波スィッチ 45を送信モード状態に設定し、アンテナ 1と RF送信回路 43 とを接続状態にする。そして、アンテナ 1からタイヤの空気圧データの無線信号を通信ユニット 12に送信する。送信後には、高周波スィッチ 45を、再び受信モード状態に設定し、通常状態に戻る。

[0057] このため、この空気圧モニタ用ユニット 11では通信ユニット 12から送信されてくる空気圧測定の指示を間違いなく受信でき、その受信時にのみ空気圧測定と、空気圧データの送信を行うため、空気圧モニタ用ユニット 11の電力消費を抑制できる。

[0058] また、空気圧モニタ用ユニットの二次電池 47を充電するようにしているため、空気圧モニタ用ユニット 11は、空気圧モニタ用ユニット 11の電源寿命を長くでき、その二次電池 47を交換せずに、タイヤの寿命がなくなるまで使用することができる。

[0059] また、本実施形態のように、空気圧モニタ用ユニット 11が通信ユニット 12から信号を受け取つてから、タイヤの空気圧を測定し、その後、その空気圧データを通信ュ- ット 12に送信する形態では、いずれか一つの空気圧モニタ用ユニット 11のみが送信信号を送る状態であるため、空気圧モニタ用ユニット 11のアンテナ 1に要求される指向性は、通信ユニット 12方向への指向性力通信ユニット 12にとつて受信できる程度の送信電力レベルであれば良ぐ空気圧モニタ用ユニット 11の送信電力レベルを抑制して用いることができる。

[0060] また、空気圧モニタ用ユニット 11の送信電力レベルを抑制できるために、空気圧モユタ用ユニット 11のアンテナ 1としては、本実施形態で示したモノポールアンテナのみにかぎらず、ノツチアンテナやループアンテナなどの小型アンテナを用いることもできる。通信ユニット 12にとつて受信できる程度の送信電力レベルを有するアンテナであれば、どのような種類のアンテナであっても用いることができる。

[0061] 図 11は、図 9に示した通信ユニット 12のプロセッサ 123の処理手順を示すフローである。

通信ユニット 12のプロセッサ 123は、まず、どのタイヤの空気圧を測定するかを指定する。即ち、予めプログラムされたデータを基にどのタイヤを測定するかを指定する。あるいは、ドライバーの決定がホスト装置 13から指示され、その指示を基に、どのタイヤを測定するかを指定する（Sl l)。

[0062] 次に、通信ユニット 12のプロセッサ 123は、高周波スィッチを送信モードに設定し、アンテナを送信機に対して接続状態にする（S12)。

[0063] 次に、送信ビームを指定のタイヤへ指向させるために、アンテナへの給電を制御する。例えば前輪右側のタイヤ 10Aを測定する場合には、そのタイヤ 10Aを向く送信ビーム BRAをアンテナの指向性に設定する（S 13)。

[0064] 次に、プロセッサ 123は空気圧測定の指示の信号を出力する。これにより、送信機

124から所定形式の指示信号が出力され、アンテナ 121から指定タイヤ方向へ無線信号が送信される (S 14)。

[0065] 次に、プロセッサ 123は、高周波スィッチを受信モードに設定し、アンテナと受信機を接続状態にする（S15)。

[0066] 次に、受信機 122が受信した、タイヤの空気圧測定ユニットからの空気圧データの無線信号から空気圧データを読み取る（S16)。

[0067] その後、ホスト装置へこのタイヤの空気圧データを出力する（S17)。

[0068] 以上の処理を繰り返し、四輪全てのタイヤについての空気圧測定を行う。なお、予めプロセッサに指定タイヤの空気圧測定の順番や四輪タイヤの測定周期等をプログラムすることにより、自動的に空気圧測定をできる。

[0069] このような手順で、プロセッサの処理を行うため、車両走行時に周期的に四輪タイヤの測定を行う場合であっても、測定周期を長く設定することや短く設定することが容易に行え、測定周期を長く設定すれば、空気圧モニタ用ユニットの送信回数を少なくすることができる。これにより、空気圧モニタ用ユニットの電力消費を抑制できる。

[0070] また、車両停止時などには、ドライバーからの指示によってのみ空気圧測定を行うように設定すると、さらに空気圧モニタ用ユニットの送信回数を少なくすることもできる

。これにより、空気圧モニタ用ユニットの電力消費を極めて少なくできる。

[0071] 以上のように本実施形態によれば、空気圧モニタ用ユニットの電力消費を抑制でき

、空気圧モニタ用ユニットの電源寿命を長くできる。

[0072] なお、電力変換回路により二次電池の充電を行うようにするには、必ずしも前述のようにキャパシタを用いて充電しなくともよぐ電磁誘導やマイクロ波で直接、空気圧モニタ用ユニットの二次電池を充電するようにしても良い。また、必ずしも通信ユニット力の無線信号のエネルギーを利用しなくともよぐ上記の RFIDシステムに用いられる近接型 ·近傍型 ·遠方型の ICカードの電源技術を用ヽて通信ユニット以外の信号源から電力搬送波を送信し、その電力搬送波のエネルギーを利用してもょ、。

[0073] 次に、第 3の実施形態に係るタイヤ空気圧モニタ装置について、図 12·図 13を参照して説明する。

図 12はタイヤ空気圧モニタ装置を搭載した車両 9の概略底面図である。第 1の実施形態では、通信ユニット 12のアンテナを中心にして約 90° 間隔で 4方向に受信ビームの指向性パターンを生じさせるようにした力この第 3の実施形態では、図 12に示すように、通信ユニット 12を中心にして、角度間隔が 90° より狭い（たとえば 30° )角度で 4方向に受信ビームの指向性パターンを形成するようにしている。すなわち、受信ビームの指向性パターンを BRAで示す方向に形成することによって、前輪右側のタイヤ 10Aに設けた空気圧モニタ用ユニット 11A力もの無線信号を受信する。また、受信ビームの指向性パターンを BRBで示す方向に形成することによって、前輪左側のタイヤ 10Bに設けた空気圧モニタ用ユニット 11Bからの無線信号を受信する。また、受信ビームの指向性パターンを BRCで示す方向に形成することによって、後輪右側のタイヤ 10Cに設けた空気圧モニタ用ユニット 11C力もの無線信号を受信する。同様に、受信ビームの指向性パターンを BRDで示す方向に形成することによって、後輪左側のタイヤ 10Dに設けた空気圧モニタ用ユニット 11D力もの無線信号を受信する。

[0074] 図 13は、図 12に示した通信ユニット 12のアンテナ 12Γの構成を示すブロック図である。この例では、 4つのハイブリッド回路 HI〜H4、 2つのクロスカプラ CC1, CC2、および 2つの位相シフト回路 PS1, PS2によって所謂ノトラーマトリクスを構成している。このバトラーマトリクスと 4つの素子アンテナ ANT1〜ANT4とによって電子走査アンテナを構成している。

[0075] 上記ノトラーマトリクスは、 4つの入力ポート（素子アンテナ ANT1〜ANT4からの入力部）のどのポートから電力を入力しても、出力ポートに均等な電力が分配される力それら出力ポートの位相の傾きは、信号がどの入力ポートから入力されたかによつて異なる。ここで位相シフト回路 PS1, PS2はそれぞれ 45° だけ位相を遅れさせる。出力ポート # Aには、 BRAで示す受信ビームの指向性パターンでの受信信号が得られ、出力ポート # Bには、 BRBで示す受信ビームの指向性パターンでの受信信号が得られる。また、出力ポート # Cには、 BRCで示す受信ビームの指向性パターンでの受信信号が得られ、出力ポート # Dには、 BRDで示す受信ビームの指向性パターンでの受信信号が得られる。このようにして 4つの入力ポート #A〜# D力 4方向のタイヤの空気圧モニタ用ユニットからの無線信号を選択的に受信可能となる。

[0076] 次に、第 4の実施形態に係るタイヤ空気圧モニタ装置で用いる通信ユニットの構成を、図 14を参照して説明する。

第 3の実施形態では、図 12に示したように、通信ユニット 12を前輪タイヤ 10A, 10 Bよりさらに前方に配置して、単一のバトラーマトリクスによる電子走査アンテナで受信するようにしたが、この第 4の実施形態では通信ユニットを図 1に示した場合と同様に、車両の底面付近のほぼ中央部に配置し、前輪の 2つのタイヤについて受信ビームの指向性パターンを制御するユニットと、後輪の 2つのタイヤについて受信ビームの指向性パターンを形成するユニットとを別に設けたものである。

[0077] 図 14は通信ユニットの構成を示すブロック図である。図 14において PM1, PM2はそれぞれ位相合成器であり、 PM1は 4つの素子アンテナ ANT11〜ANT14からの入力信号をそれぞれ所定位相分だけ位相シフトして加算することによって、 BRCまたは BRDで示す 2方向の受信ビームを形成する。同様に、 PM2は 4つの素子アンテナ ANT21〜ANT24からの入力信号をそれぞれ所定位相分だけ位相シフトして加算することによって、 BRAまたは BRBで示す 2方向の受信ビームを形成する。

[0078] スィッチ回路 SWは位相合成器 PM1または PM2からの出力の一方を選択する。受信機 122は、スィッチ SWからの信号を受信する。プロセッサ 123は、位相合成器 PM 1に対して位相シフト量の制御信号を与え、 BRCまたは BRDで示す受信ビームを形成させる。同様に、位相合成器 PM2に対して位相シフト量の制御信号を与え、 BRA または BRBで示す受信ビームを形成させる。またスィッチ SWに対して切り換え信号を与える。これによつて、プロセッサ 123は BRA〜： BRDのうちいずれかの受信ビームで、所望のタイヤ空気圧モニタ装置からの電波を選択的に受信する。また、プロセッサ 123はホスト装置 13とデータの送受信を行う。

なお、空気圧モニタ用ユニットの電源として一次電池を用いてもよぐそれ以外に、タイヤ外部から電力搬送波を受けて電源電圧を発生させ、それを基に空気圧モニタ用ユニットの圧力センサ、制御回路、 RF送信回路、 RF受信回路、および高周波スィツチなどを駆動するようにしてもょ、。

Claims

請求の範囲

[1] 車両に設けられたタイヤの空気圧を計測するとともにその計測結果をアンテナから無線送信する、各タイヤに設けられた空気圧モニタ用ユニットと、該空気圧モニタ用ユニットからの無線信号を受信する通信ユニットとを備えたタイヤ空気圧モニタ装置において、

前記通信ユニットを前記車両に配置するとともに、前記通信ユニットに前記複数のタイヤのうち各タイヤの方向へ選択的に受信ビームを向けるビーム制御手段を設けたことを特徴とするタイヤ空気圧モニタ装置。

[2] 前記通信ユニットは、前記複数のタイヤのうち 1つのタイヤの方向へ選択的に送信ビームを向け、該タイヤの空気圧モニタ用ユニットに信号を送った後、該タイヤの空気圧モニタ用ユニットから送信される信号を受信することを特徴とする請求項 1に記載のタイヤ空気圧モニタ装置。

[3] 前記空気圧モニタ用ユニットのアンテナは、前記タイヤの車軸方向の内側に指向する指向性アンテナであることを特徴とする請求項 1または請求項 2に記載のタイヤ空気圧モニタ装置。

[4] 前記空気圧モニタ用ユニットは、電磁波を電力に変換する手段を備えて、ることを特徴とする請求項 1ないし請求項 3のいずれか 1項に記載のタイヤ空気圧モニタ装置

[5] 前記空気圧モニタ用ユニットの電磁波を電力に変換する手段は、前記通信ユニットから送信される送信信号を電力に変換することを特徴とする請求項 4に記載のタイヤ空気圧モニタ装置。