JP2003507231A

JP2003507231A - 回転素子、特に空気タイヤの動的状態をモニターする方法

Info

Publication number: JP2003507231A
Application number: JP2001516774A
Authority: JP
Inventors: ロバートウォルターブラウン、
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 1999-08-16
Filing date: 1999-08-16
Publication date: 2003-02-25
Also published as: AU5564999A; EP1214208A1; WO2001012453A1

Abstract

(57)【要約】自動車（８０２、１００２）の空気タイヤ（３０４、６０４、８０４、９０４、１００４）の少なくとも１つの動的な状態が、無線送信機（８０８、１０３０）から応答機に与えられる電力の結合におけるゆらぎを検出（５２０、８２０）することにより、タイヤに搭載された応答機（３０２、６０２、８０６、１０２０）でモニターされる。結合のゆらぎは、例えばタイヤの角度位置、回転速度・加速度、方向転換角、横方向の加速度、半径方向のずれのような動的な状態の示唆を与える。代わりに、応答機から無線送信機への信号の結合におけるゆらぎを検出して、この空気タイヤに関係する動的状態の示唆を得ることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】関連出願の相互参照本出願は、本明細書と同じ出願日を有する、DISPOSITION OF TRANSPONDER COU
PLING ELEMENTS IN TIRES（「タイヤにおける応答機の結合素子の配置」）（代
理人参照番号ＤＮ１９９９１２４ＰＣＴ）と題されたＰＣＴ特許出願と関連す
る。

【０００２】発明の技術分野本発明は、回転（自転）素子の動的な状態、特に、空気タイヤの回転速度のよ
うな動的状態をモニターすることに関する。

【０００３】発明の背景譲受人の進行中の開発努力一世紀にわたって、本発明の譲受人であるGoodyear Tire & Rubber Company o
f Akron Ohio社は、タイヤ製品技術における競争相手のない産業リーダーであっ
た。例えば、早くも１８９２年には、抗パンクタイヤの特許権を取得した。ラン
フラット時代の幕開けと認知されている１９３４年には、Goodyear社は、自動車
メーカーやトラック上で商業的に使用される、タイヤの中の布チューブであるLi
feguard (tm) 安全チューブを導入した。１９９３年には、Goodyearの Eagle GS
-C EMT (Extended Mobility Technology)タイヤはDiscover Award for Automoti
ve Technological Innovationを受賞した。１９９６年には、Goodyear Eagle F1
ランフラットタイヤは、1997 Chevrolet C-5 Corvetteで標準装備として選ばれ
た。

【０００４】 Goodyear社がタイヤとその関連技術の発展において歩んできた足跡の他の例は
以下の特許権を獲得した発明を含むが、これに限られるものではない。

【０００５】「乗り物の低タイヤ圧を知らせるシステム」（SIGNALLING SYSTEM FOR LOW TI
RE CONDITION ON A VEHICLE）という名称で、引用によって全体が本明細書に含
まれている共有米国特許3,665,387号（Enabnit; 1972）は、乗り物の任意の数の
車輪に対応でき、乗り物が動いている間、システム操作と低圧状態をダッシュボ
ードで示す低タイヤ圧警告システムを開示している。

【０００６】「FAIL‐SAFEモニター装置」（FAIL-SAFE MONITERING APPARANTUS）という名
称で、引用によって全体が本明細書に含まれている共有米国特許3,831,161号（E
nabnit; 1974）は、オペレータが１つあるいは複数のタイヤの異常もしくは危険
な状態を警告されるように乗り物のタイヤ圧力をモニターすることを開示してい
る。

【０００７】「補助信号を既存の自動車の配線で送信する装置と方法」（APPARANTUS AND M
ETHOD FOR TRANSMITTING AUXILIARY SIGNALS ON EXITING VEHICLE WIRING）とい
う名称で、引用によって全体が本明細書に含まれている共有米国特許3,872,424
号（Enabnit; 1975）は、既存の乗り物の配線（例えばターン信号回路）上で運
ばれる電力パルスを使用した低タイヤ圧モニター回路と通信することを開示して
いる。

【０００８】「タイヤ状態モニター」（TIRE CONDITION MONITOR）という名称で、引用によ
って全体が本明細書に含まれている共有米国特許4,052,696号（Enabnit; 1977）
は、物質のキュリー点を超える温度上昇に応じて、強磁性から非磁性の状態に変
化するフェライト素子を含むタイヤ状態検出回路を開示している。

【０００９】「乗り物の補助装置のための単一配線の電力／信号システム」（SINGLE WIRE
POWER/SIGNAL SYSTEM FOR VEHICLE AUXILIARY DEVICES）という名称で、引用に
よって全体が本明細書に含まれている共有米国特許4,099,157号（Enabnit; 1978
）は、乗り物のフレームを通してのグランドリターンとともに単一の配線を用い
て遠隔に位置する状態モニター装置に電力を供給し、そこからの検出信号を受信
することを開示している。

【００１０】「囲まれた静的グラウンド導電体に組み合わさるホースの作製方法」（FOR MA
KING HOSE INCORPORATING AN EMBEDDED STATIC GROUND CONDUCTOR）という名称
で、共有米国特許4,108,701号（Stanley; 1978）と、「囲まれた静的グラウンド
導電体に組み合わさるホースの作製装置」（APPARATUS FOR MAKING HOSE INCORP
ORATING AN EMBEDDED STATIC GROUND CONDUCTOR）という名称で、関連米国特許4 ,168,198号（Stanley; 1979）の双方は引用によって全体が本明細書に含まれて
いる。

【００１１】「タイヤ識別のための空気タイヤの集積回路応答機」（INTEGRATED CIRCUIT T
RANSPONDER IN A PNEUMATIC TIRE FOR TIRE IDENTIFICATION）という名称で、引
用によって全体が本明細書に含まれている共有米国特許4,911,217号（Dunn, et.
al.; 1990）は、空気タイヤのＲＦ応答機を開示している。この特許の図１ａは
、タイヤ内の応答機に無線送信し、電力を供給するために使用される従来技術の
識別システム（「読み取り機」）を図示している。識別システムは、無線送信機
の信号に応答してタイヤ／応答機の数字の識別をユーザーに指示するための励起
器と関連回路を内部に有する持ち運び可能な手のひらサイズのモジュールを含む
。

【００１２】「タイヤ識別で使用される空気タイヤのコイルアンテナ付き集積回路応答機」
（INTEGRATED CIRCUIT TRANSPONDER WITH COIL ANNTENA IN A PNEUMATIC TIRE F
OR USE IN TIRE IDENTIFICATION）という名称で、引用によって全体が本明細書
に含まれている共有米国特許5,181,975号（Pollack, et. al.; 1993）は、集積
回路（ＩＣ）応答機と圧力変換器を有する空気タイヤを開示している。この特許
で説明されているように、すでに製造されたタイヤの中に、応答機がタイヤパッ
チや他の似たような材料やデバイスによってタイヤの内側の表面に取り付けられ
る。

【００１３】「集積回路応答機と圧力変換機を有する空気タイヤ」（PNEUMATIC TIRE HAVIN
G AN INTEGRATED CIRCUIT TRANSPONDER AND PRESSURE TRANSDUCER）という名称
で、引用によって全体が本明細書に含まれている共有米国特許5,218,816号（Bro
wn, et al.; 1993）は、空気タイヤ内に搭載された集積回路（ＩＣ）応答機と圧
力変換機を有する空気タイヤを開示している。「読み取り機」によって供給され
る外部のＲＦ信号によって無線送信すると、応答機はディジタル符号化された形
式で、タイヤの識別とタイヤの圧力データを伝送する。応答機は自己で電源を供
給するのではなく、むしろ外部的に供給されるＲＦ信号から動作電力を得るとい
う意味で、「受動的」である。

【００１４】今ここで参照した共有米国特許は、タイヤ製品技術の進展において、Goodyear
Tire & Rubber Company社によってなされている長年にわたる、広範な、進行中
の努力を示すものである。

【００１５】動的状態回転素子の位置や角速度のような動的状態は容易に測定できる。

【００１６】引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許3,831,570号は、磁気ピ
ックアップコイル、回転歯車、永久磁石を用いてクランク軸回転位置を測定する
こと開示している。歯車は、点火プラグの数に対応した多数の波を有する。

【００１７】引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許3,832,640号は、クラン
ク軸のような回転素子における非常に多数の角度関係（回転位置）を決定するこ
とを開示している。

【００１８】簡単なタイヤの変化の計測器はよく知られており、例えば、引用によって全体
が本明細書に含まれている米国特許4,842,486号と5,524,034号で開示されている
。

【００１９】引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許5,218,862号は、タイヤ
の車輪に位置し、車輪の速度情報を電子制御器に送る車輪速度センサを有するタ
イヤ圧モニターシステムを開示している。この特許は、あるタイヤと他のタイヤ
の間の車輪速度の違いはそれぞれのタイヤ圧の違いを示唆すると述べているが、
この違いは、自動車の旋回、加速、減速、急な坂の上昇・下降、車輪のスリップ
、横殴りの風が自動車に降りかかったことも示唆しているかもしれない。

【００２０】引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許5,274,355号は、回転し
ている空気タイヤの圧力と温度をモニターするシステムを開示している。弾性ダ
イアフラムがタイヤの内壁の中に埋め込まれるか、内壁に取り付けられている。
タイヤ圧の変化は測定できる、ダイアフラムの表面の膨張と収縮をもたらす。ダ
イアフラムは参照の大きさを定義する固定された距離でお互いに離れた反射スト
ライプの対と、タイヤの充填圧に対してダイアフラムが膨張あるいは収縮すると
き互いに対して動く反射ストライプの別の対を有する。自動車に付属した光検出
器で検出される、それぞれのストライプに関係したパルスの間の時間間隔は個々
のタイヤの速度を示す。タイヤから自然放出される背景の赤外放射はタイヤの温
度を示す。

【００２１】引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許5,345,217号は、各車輪
の角度位置の等しい増分だけ間隔が離れた一連のパルスを生成する（電子自動ブ
レーキシステムAutomatic Braking Systemで使用されているような）、各車輪上
の多重歯形パルス生成器で自動車のタイヤ速度を測定することを開示している。
各車輪の速度は他のものと比べられ、タイヤが充填不十分かどうか、そしてどの
くらい不十分かを決定する。

【００２２】引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許5,569,848号は、各車輪
組立体に付属する歯形リングセンサと、各歯形リングに動作的に関係し、車輪の
回転角度の測定である信号を生成するセンサと、センサからの信号を受信するコ
ンピュータを有するタイヤ圧モニターシステムを開示している。コンピュータは
自動車の動作中車輪の速度センサをモニターし、自動車の速度、自動車の走行距
離、低タイヤ圧を計算し、指示する。

【００２３】引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許5,721,528号は、各車輪
に角度変位センサを利用する低タイヤ圧警告システムを開示している。システム
はＡＢＳシステムを含む、すでに自動車が搭載された車輪変位センサを利用する
。自動車のある動作状態、例えば、過度にあるいは非常に低い速度、停止、旋回
はセンサの出力から決定される。

【００２４】静的状態上述した動的状態（例えば、位置、回転速度・加速度）に加えて、静的状態（
例えば圧力や温度）もまた空気タイヤのような回転素子と関係している。迅速に
正しくないタイヤ圧を正せないと、過剰にタイヤが摩耗したり、パンクしたり、
ガソリンの燃費が悪くなったり、操縦が難しくなったりする。自動タイヤ空気充
填不十分警告システムはとりわけ「ランフラット」タイヤにとって重要である。
それは、充填不十分状態が運転者自身によっては検出できないからである。静的
パラメータのセンサは回転するタイヤの中に配置されるのが典型的であり、関連
回路は自動車のなかの車内受信機に検出した状態を示すデータを伝送する。

【００２５】空気タイヤの応答機システム「応答機」はラジオ周波数（ＲＦ）信号の受信と送信の両方をできる電子デバ
イスである。典型的には複数の応答機と１つの無線送信機を含む、応答機システ
ムは公知であり、例えば、引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許 5,339,073号に開示されており、そのなかの参照文献によってそっくりそのまま
組み込まれている。

【００２６】自動車の空気タイヤに応答機（と関連するセンサ）を配置することは知られて
いる。これらの応答機はタイヤの外に、変数データ（例えばタイヤの圧力、温度
、位置）および／または固定データ（例えばタイヤのＩＤ）を伴って、あるいは
伴わずに、ＲＦ波を送信し、タイヤの外部からデータを伴って、あるいは伴わず
にＲＦ信号を受信する。分離した応答機は、典型的には、タイヤに関したデータ
をモニターし送信するために自動車の各タイヤと関係している。典型的には、伝
送と受信の両方ができる「無線受信機」は、応答機と通信するために使用される
。無線受信機は持ち運んでもよいし、自動車内に搭載してもよいし、道路に沿っ
て、あるいは内に配置（例えば、「ドライブオーバー」や「ドライブバイ」）さ
れてもよい。

【００２７】「能動」応答機は自身で電源（例えばバッテリー）を有する。それらは信号を
受信し、典型的には、その機能を制御する信号を受信することもまたできる。

【００２８】「受動」応答機は、例えば無線受信機からのように入射するＲＦ信号のエネル
ギーで電源を得る。受動応答機は、２つの一般的なカテゴリー、すなわち、除同
回路だけを有するもの、何らかの能動回路を有するもの、に分類される。主にこ
こでは、何らかの能動回路を有する受動応答機が議論される。

【００２９】引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許5,612,671号は、各車輪
に圧力センサとラジオ伝送機を有する低タイヤ圧力警告システムと、マイクロプ
ロセッサを含む自動車搭載型受信機を開示している。

【００３０】引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許4,609,905号は、受動回
路のみを有する受動応答機を開示している。自動車のＲＦ伝送機は応答機を無線
受信し、関係する圧力スイッチの状態の関数として所定の周波数のＲＦ信号を受
信者に返す。

【００３１】引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許4,067,235号は、タイヤ
圧力センサを有する受動応答機を開示している。電力伝送機によって発生した電
磁波はタイヤ圧力センサのインダクタとキャパシタを有する受信アンテナによっ
て受信される。この放射は整流フィルタによって電気に変換され、応答機の活性
コンポーネント（発振器、バッファ増幅器、伝送器）に電力を供給する。

【００３２】引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許4,724,427号は、無線送
信機からのキャリア信号を受信する受動応答機を開示している。キャリア信号は
、電気を発生して応答機に電力を供給するため、応答機のアンテナのコイルにわ
たって接続されている整流回路によって整流される。データは調和発振回路で符
号化され、キャリア信号に混合される。調和発振回路の出力は無線受信ユニット
に送り返される。

【００３３】引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許4,730,188号は、無線送
信機からの誘導結合によって励起される受動応答機を開示している。応答機はデ
ータの流れを構成する信号との誘導結合を介して無線送信機に応答する。応答機
は、応答機内の活性回路にＤＣ電圧（電源）を供給するために、そのアンテナと
して働く誘導コイルと、完全波整流ブリッジとアンテナにわたって平滑化キャパ
シタを有する。

【００３４】引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許4,911,217号は、空気タ
イヤにおけるＲＦ応答機を開示している。図１ａは無線送信とタイヤ内の応答機
に電力を供給するのに使用される従来技術の識別システム（「読み取り器」）を
示す。持ち運びできるモジュールはその中にタイヤ／応答機の数の識別を示す励
起器と回路を有する。

【００３５】引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許5,181,975号と5,218,861 号は、タイヤ識別と圧力データ伝送に使用するために、タイヤの構造の中に配置
された集積化回路の受動応答機を有する空気タイヤを開示している。無線送信機
の信号は応答機の回路によって整流され、それから応答機は整流された信号をデ
ィジタル符号化した信号の伝送の使用のための電力源として利用する。

【００３６】引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許4,220,907号は、自動車
のための低タイヤ圧警告システムを開示している。各車輪は伝送器を備え、例え
ばフェライトのループ棒のような適切なアンテナを有する共通の受信器がある。

【００３７】引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許4,319,220号は、タイヤ
の車輪ユニット共通の受信器を有するタイヤ圧モニターシステムを開示している
。各車輪ユニットは信号を伝送し電力を受信するタイヤの内周に対向して配置さ
れる連続的な線ループを有するアンテナを有する。多重アンテナが受信機に備え
られ、フェライトのループ棒の形を取るかもしれない。

【００３８】引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許5,319,354号は、空気タ
イヤに植え付けられた電子タグ（応答機）で通信するアンテナ構造を開示してい
る。この特許は応答機と通信するアンテナに対する応答機の回転が、無線送信機
のアンテナと応答機のアンテナの間の結合に悪い影響を与えることを認めている
。無線送信機のアンテナの建設は、空気タイヤの応答機の位置にかかわらず、た
とえその位置がわからなくても、結合はいつも同じ質になるように記述されてい
る。

【００３９】次の米国特許はまた興味深いものとして掲げる。これらは、引用によって全体
が本明細書に含まれている。3,835,451、4,755,345、5,095,309、5,235,326、5, 537,867 、5,559,507、5,594,448、5,731,754、5,790,016、5,790,016、5,824,89 1 、5,826,207

【００４０】発明の目的と概要本発明の目的は、１つあるいは複数の添付の請求項において定義され、１つあ
るいは複数の副次的な目的を達成するように実行することができる、空気自動車
タイヤのような回転素子の、１つあるいは複数の動的動作状態をモニターする方
法と装置を提供することである。

【００４１】本発明の別の目的は、既存のタイヤ応答システム（例えば圧力モニターシステ
ム）の機能性を上げることによって、自動車のタイヤ上に働く力を示すデータを
与えることである。

【００４２】本発明によれば、タイヤモニターシステムの車内無線送信機とタイヤに搭載さ
れた応答機の間のＲＦエネルギーの結合におけるゆらぎは、タイヤに影響を与え
る１つあるいは複数の動的状態を示すものとして、検出される。結合ゆらぎは応
答機で電力ゆらぎとして検出され、ゆらぎを示すデータは車内無線送信機に送信
される。（応答機は無線送信機によって電力を供給される受動応答機である。）
代わりに、ゆらぎは、応答機によって送信された信号の強度に基づいて、無線送
信機で検出される。

【００４３】空気自動車タイヤの場合、ゆらぎはタイヤの回転に関係した周期性を示すのが
普通で、振幅変化や位相シフトを含む。この場合、瞬間のタイヤの角度位置とそ
の時間微分、速度・加速度は容易に決定できる。タイヤの角度位置に加えて、回
転速度・加速度、横方向の加速度、半径方向のずれ、１つあるいは複数のタイヤ
軸のねじれ効果、方向転換角度のような空気タイヤの動的状態も、認識可能な結
合（電力）ゆらぎを引き起こす。

【００４４】コーナリングの間のフロントタイヤへの方向転換入力のような力や他の自動車
の動的状態に応答する空気タイヤの非対称な変形はまた、認識可能な結合（電力
）ゆらぎを引き起こす。タイヤ／車輪組立体の上下のゆれや跳ね返りにおける変
位もまた、認識できる結合ゆらぎを引き起こす。タイヤに働く動的状態に関する
情報は、任意の望ましい方法で自動車操作者および／または自動車制御システム
によって利用される。

【００４５】本発明の１つの態様によれば、角度位置の細かい増分は、認識可能な結合（電
力）ゆらぎ（事象）を引き起こす比較的少数の位置の間を補間することによって
、あるいはタイヤの回転ごとに検出する、認識可能な結合ゆらぎの数を増やすこ
とによって決定できる。

【００４６】本発明の１つの実施態様によると、応答機はタイヤのトレッドに隣接して配置
され、アンテナを有し、タイヤのトレッドに隣接して配置されるのが好ましい導
電性の輪に緩く結合している。多くの誘導素子が、「ブリップ」か何かの形で結
合揺らぎを誘起するために、間隔を空けて配置される。

【００４７】本発明の１つの態様によれば、タイヤは半径方向に層になった空気タイヤで、
結合素子は骨組み構造とベルト構造の間に、例えばタイヤの赤道面上で、トレッ
ドの下に配置される輪である。輪にはタイヤのランフラットの質を上げる付加的
な目的がある。ここで使用した「ランフラット」という用語は、タイヤの構造だ
けで、タイヤが空気充填されていない状態で動作しているとき、タイヤの側壁と
内側表面が崩壊したりまがったりしないで、タイヤを崩壊から防ぐ内部のデバイ
スを全く必要とせずに、自動車の負荷を支えるのに十分強固であるということを
意味している。

【００４８】本発明の他の目的、特徴、利点は続く説明から明らかになるであろう。

【００４９】発明の詳細な説明本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。好ましい実施形態の例は
添付の図面に図示されている。図面は例示のためのものであり、限定するための
ものでない。本発明をこれらの好ましい実施形態に即して説明するが、本発明の
要旨と範囲をこれら特定の実施形態に限定しようとしているのではないことは理
解されるべきである。

【００５０】図面の一部のある要素は、図示の明確さのために、スケールどおりに図示され
ていない。

【００５１】図面全体を通じて同様な要素は同様な参照番号が付けられていることが多い。
例えば、ある図（あるいは実施形態）における要素１９９は、他の図（あるいは
実施形態）における要素２９９と多くの点で同様なものである。同じ、または異
なる図の間におけるこのような関係は、もし適用できるならば、請求項および要
約書を含めて明細書全体を通じて明らかであろう。

【００５２】ある場合には、同じような要素は１つの図で同じような番号がつけられている
。例えば、複数の要素１９９のそれぞれは、個々に１９９ａ、１９９ｂ、１９９
ｃ、と番号がつけられている。

【００５３】ここで示された断面図はすべて、図示の明確さのため、そうでなければ本来の
断面図で見える背景線が省略されて、「スライス」あるいは「近視野」断面図の
形を取っている。

【００５４】本発明のこの好ましい実施形態の構成、動作、利点は、添付の図面とともに以
下の説明を考慮するとさらに明らかになる。

【００５５】図１は、４つの各車輪（不図示）に取り付けられた４つの空気タイヤ１０４ａ
．．１０４ｄを有する自動車１０２（破線で示されている）に搭載される、従来
技術の典型的なタイヤ圧モニターシステム１００を図示している。応答機（「タ
グ」）１０６ａ．．１０６ｄは、各タイヤ１０４ａ．．１０４ｄの中にそれぞれ
配置される。応答機１０６ａ．．１０６ｄは、自動車の中に搭載された車内無線
送信機１０８によって発生するのが典型的なＲＦ信号から動作電力を得る受動応
答機であるのが好ましい。

【００５６】無線送信機１０８はＲＦ送信機１１２（例えば、受動応答機に電力を供給する
ための）、ＲＦ受信機１１４、マイクロプロセッサを含む制御ロジック１１６、
画像表示、場合によっては音声警報を含むディスプレイデバイス１１８を有する
。アンテナ１１０ａ．．１１０ｄは自動車１０２に配置されるが、例えば自動車
の車輪用のくぼみ部のように、タイヤ１０４ａ．．１０４ｄにそれぞれ隣接して
いるのが好ましい。アンテナ１１０ａ．．１１０ｄはフェライト・ループスティ
ックアンテナであるのが適している。

【００５７】各タイヤ１０４ａ．．１０４ｄに隣接した、自動車上の各固定位置で、自動車
アンテナ１１０ａ．．１１０ｄを使うことは、よく知られていて好ましく、引用
によって全体が本明細書に含まれている米国特許3,553,060号、3,810,090号、4, 220,907号、5,541,574号、5,774,047号で開示されている。

【００５８】使用においては、無線送信機１０８は応答機１０６ａ．．１０６ｄに電力を供
給し、今度は応答機が無線送信機に測定した状態（例えば空気圧）を示すデータ
を送り返す。このようなシステムはどんなものでも、固定アンテナ１１０ａ．．
１１０ｄ（代わりに１つの中心に位置する固定アンテナでもよい）と動く（すな
わち乗り物が動いているとき）応答機（図示されていないが、それぞれが独自の
アンテナを有している）の間の信号が効率的・効果的に結合されるのが望ましい
。

【００５９】図２は、一般的に、従来技術の代表的な受動ＲＦ応答機２００（１０６ａ．．
１０６ｄのいずれか１つと比べよ）を図示している。アンテナ２０２は、例えば
コイルアンテナであり、無線送信機１０８から（アンテナ１１０ａ．．１１０ｄ
を経由して）キャリア信号を受信する。周波数Ｆのキャリア信号は、応答機の能
動回路、この例では、クロック・制御ロジック回路２０６、センサインターフェ
ース／データ生成回路２０８のための動作電力を生成するために、応答機のアン
テナ２０２に接続された整流回路２０４によって整流される。１つあるいは複数
の状態センサ２１０、例えば、温度センサや圧力センサから得られたデータは、
場合によってメモリ２１２に格納され、変調回路２１４で符号化（ディジタル化
）され、キャリア信号に混合される。変調回路２１４の出力はアンテナ２０２を
介して無線送信機１０８に送り返される。

【００６０】クロック・制御ロジック回路２０６は、無線送信機１０８によって送信された
ＲＦキャリア信号から直接的にクロック信号を得ることはよく理解されたい。例
えば、応答機を照射する（電力を供給する）キャリア信号は、１２５ｋＨｚだと
、１２．５ｋＨｚのクロックパルスを生成するために、「１０で割る」割算回路
（不図示）を通過する。クロック信号はカウンタ（不図示）によってカウントさ
れ、カウンタの累積カウント数はディジタル化され、応答機によって送信される
。

【００６１】図３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、空気タイヤ３０４（１０４ａ．．１０４ｄのいずれか
１つと比べよ）の中に配置された受動応答機３０２（１０６ａ．．１０６ｄ、２
００のいずれか１つと比べよ）を含む、従来技術のＲＦ応答システム３００を図
示している。この例では、応答機３０２は受動応答機で、タイヤ３０４の内側表
面３０６に適切な方法で搭載される。アンテナ３２０（１１０ａ．．１１０ｄの
いずれか１つと比べよ）は、車輪用のくぼみ部のようにタイヤ３０４に近くの、
自動車上の位置に配置され、応答機３０２から信号を受信するばかりではなく、
（受動応答機の場合）応答機３０２に電力を供給するため、電磁放射を出力する
。

【００６２】図３Ａ、３Ｂ、３Ｃに図示したように、自動車アンテナ３２０は、例えばタイ
ヤの頂上部と並列に、タイヤ３０４に対して１２時の位置に固定して配置される
。アンテナ３２０はタイヤ３０４の動き（例えば、回転、方向転換、リバウンド
）と干渉せずに、応答機３０２と電磁的に結合するのに適した位置に配置されれ
ばどこでもよいことは理解すべきである。

【００６３】タイヤ３０４が回転すると（矢印３３０で示すように）、応答機３０２はアン
テナ３２０にかわるがわる近づいたり、離れたりする。図３Ａ、３Ｂに図示した
ように、タイヤ３０４は、応答機３０２がアンテナ３２０に対して「６時」の位
置になるように配置されている。このように応答機３０２がアンテナ３２０から
最も離れると、アンテナ３２０と応答機３０２の間のＲＦ信号の結合は、タイヤ
が１８０度回転して、応答機３０２が図３Ｃに図示するように「１２時」の位置
にある時のアンテナ３２０と応答機３０２の間の結合に比べて、比較的弱くなる
。したがって、タイヤ３０４が回転すると、アンテナ３２０と応答機３０２の間
のＲＦエネルギー結合に周期的なゆらぎがあるということは明らかであろう。

【００６４】図４は、上述してきたような、空気タイヤ内に配置された、車内無線送信機（
例えば１０８）のアンテナ（例えば３２０）と応答機（例えば３０２）の間のＲ
Ｆエネルギーの結合における揺らぎを図示したグラフ４００である。ｘ軸は、タ
イヤが回転するときの、応答機３０２が自動車アンテナ３２０の間の角度（°）
である。０°は応答機３０２がアンテナ３２０にもっとも近づいたところであり
（図３Ｃのように）、１８０°は応答機３０２がアンテナ３２０から最も離れた
ところ（図３Ｂのように）である。ｙ軸は結合の大きさであり、任意単位である
。一般的に、結合強度は周期的に変化し、線４０２で図示されているように無線
送信機アンテナ（例えば３２０）と応答機（例えば３０２）の間の距離とは反対
に変化する。

【００６５】応答機のゆらぎの検出上述の米国特許5,319,354号は図４に関して説明してきたような結合変化が存
在することを認めて、このような結合強度のゆらぎが応答機に電力を供給したり
、応答機と通信することにとって有害であることを教えており、空気タイヤの応
答機の位置に関係なく、結合がいつも同じ質になるような無線送信機アンテナの
構築を説明している。

【００６６】この結合ゆらぎを有利に利用することは本発明の目的である。

【００６７】図５は、本発明の代表的な受動ＲＦ応答機５００（２００と比べよ）の主要な
機能部を図示している。応答機２００に関して説明したのと同じように、例えば
コイルアンテナのようなアンテナ５０２（２０２と比べよ）は、無線送信機１０
８から（アンテナ１１０ａ．．１１０ｄを介して）キャリア信号を受信する。周
波数Ｆのキャリア信号は動作電力を生成するために整流回路５０４（２０４と比
べよ）によって整流される。クロック・制御ロジック回路５０６（２０６と比べ
よ）とセンサインターフェース／データ生成回路５０８（２０８と比べよ）が備
えられる。１つあるいは複数の状態センサ５１０（２１０と比べよ）から得られ
たデータは場合によってメモリ５１２（２１２と比べよ）に保存され、無線送信
機１０８に送り返すために、変調回路５１４（２１４と比べよ）によってアンテ
ナ５０２に伝えられる。

【００６８】本発明の受動ＲＦ応答機５００はまた、アンテナ５０２上の信号の大きさ、お
よび／または位相を、好ましくは整流と調整に先立って、モニターできる電力モ
ニター回路５２０を含む。

【００６９】応答機のアンテナ５０２によって受信される信号の大きさにおけるゆらぎを検
出するために、電力モニター回路は、引用によって全体が本明細書に含まれてい
る米国特許4,285,236号で開示されているように、包絡線検出器と閾値検出器の
組み合せであるのが適切である。この方法では、応答機に電力を供給する信号に
おけるゆらぎが検出できる。注意はまた、引用によって全体が本明細書に含まれ
ている米国特許5,559,507号で開示されているように、電力消費と電力出力にお
けるピーク−ピーク値に比例するコイルにわたる電圧の変化をモニターする回路
に向けられる。

【００７０】上の教訓から、本発明が属する当業者は、例えば、モニターされる信号に最大
値、最小値、ヌル点のような「事象」を検出し、事象の存続期間あるいは間隔に
関する、情報が変化することは比較的わかりやすいと認識するだろう。例えば、
一連の事象の間の時間間隔はクロックパルスを数えることにより決定でき、その
時間間隔に関する情報は、例えばカウントを２値に変換し、ＲＦ送信を変調する
ことによって、伝送信号に乗せることができる。このような「事象」の間の時間
あるいは角度単位は、１つあるいは複数のタイヤ軸についてのねじれ効果の検出
のために使用できる。このなかでは、例えば、「事象」の間の角度間隔あるいは
時間の変化が、タイヤの回転の横軸に働くねじれの変化を示す。

【００７１】結合素子の組み合せ上で述べたように、自動車搭載アンテナに相対した車輪の回転に関係なく、車
内無線送信機とタイヤ搭載応答機の間のＲＦ信号の均一、あるいは少なくとも十
分な結合を確実にするのが一般的に望ましい。同様に、タイヤ搭載応答機の読み
取り（場合によっては電力の供給も含む）のために手のひらに乗るサイズのデバ
イスを使用するときには、タイヤの回転に関係の無い有効な結合は、ときどき「
３６０度読み取り可能」と呼ばれ、一般的に望ましい。最も悪い場合は、自動車
搭載アンテナに対するタイヤの回転は、タイヤの回転の一部分の間に「減灯」状
態を作る。上述した米国特許5,319,354号は、この問題を改良するアンテナ構築
を提案している。上述した共有米国特許5,181,975号と5,218,861号は、タイヤ搭
載の応答機への結合を改善に取り組み、変圧器の第１の巻き線として機能する環
状のタイヤの内へり（ＨＯＯＰ）を開示している。応答機はＨＯＯＰの近くに配
置され、ＨＯＯＰと緩く結合し、変圧器の第２の巻き線であるコイルアンテナを
有する。

【００７２】図６Ａ，６Ｂ，６Ｃは、空気タイヤ６０４（３０４と比べよ）の中に配置され
る受動応答機６０２（３０２と比べよ）を有するＲＦ応答システム６００（３０
０と比べよ）を図示したものである。応答システム６００は、次の点で、先ほど
説明した応答システム３００と同様である。応答機６０２はタイヤ６０４の内側
表面６０６（３０６と比べよ）に適切な任意の方法で搭載される。アンテナ６２
０（３２０と比べよ）は、タイヤ６０４のすぐ隣に、自動車の車輪用のくぼみ部
のように、タイヤ６０４に隣接して、自動車に配置される。アンテナ６２０は応
答機６０２に電力を供給する電磁放射を出力し、応答機６０２からの信号を受信
する。

【００７３】応答機システム６００のこの実施形態は、タイヤ６０４の内側表面６０６の円
周に広がる輪６３０を組み込んでいる。輪６３０は、上述の米国特許5,181,975
号と5,218,861号で説明されているように、結合変圧器の第２の巻き線として機
能する、応答機のコイルアンテナとともに、結合変圧器の第１の巻き線として機
能する導電部である。

【００７４】一般的に、輪６３０は応答機６０２と外部アンテナ６２０の間の結合に有益な
影響（増強）を与え、この点で、「結合素子」とみなしうる。輪６３０は、その
端がもう一方の端に接続されている（短絡されている）一周のワイヤであるのが
適切であるが、複数周でもよいし、ワイヤあるいは導電性材料の層でもよい。輪
６３０は、低電気抵抗を有するべきで、１０Ω未満が好ましい。輪を含めること
により、応答機６０２の「３６０度」読み取り可能性が増強される。

【００７５】輪６３０の実際の配置については、輪６３０がタイヤ６０４の内側表面６０６
の円周に広がって、タイヤ６０４の赤道面（ＥＰ）からややずれて図示されてい
るのは、図示の目的だけであることを理解すべきである。輪６３０がタイヤ６０
４の軸中心線（赤道面）上に配置され、応答機６０２のすぐ下を直接通過したり
、タイヤ６０４の胴部に埋め込まれたりすることも本発明の範囲内である。

【００７６】輪６３０自身に関しては、輪は、結合素子として機能するのに適した任意の導
電材料の、典型的に完全で、端の無い、短絡したループであることを理解すべき
である。輪６３０は、空気タイヤの内部環境に置かれたときに、よい機械的強度
と腐食耐性を示す真鍮のめっきの高い伸張強度の鋼鉄であるのが適切である。輪
６３０はそのようなワイヤの複数束ねたものでもよいし、それは場合によっては
、めっき（例えばニッケルや金で）してもよい。

【００７７】輪６３０素子は、タイヤ６０４の全円周に広がる完全な輪を形成するため、両
端において任意の適切な方法（例えば巻き付けたり、はんだ付けしたり）で、２
つあるいは３つ以上の有限の長さのワイヤを結合して形成してもよいし、内部に
組み合わさった結合コイルを有するループを含め、両端を持つループとして、あ
るいは、タイヤの側壁上あるいはその中を含め、タイヤの円周に部分的に広がる
細長い導電体として形成してもよいことは本発明の範囲内である。輪６３０素子
は導電性ゴムの中に包まれたタイヤコード材料の多重層として形成してもよいこ
とはさらに本発明の範囲内である。

【００７８】結合素子としての電気的特性に加えて、輪は適度に強固であるなら、タイヤの
ランフラットの質（例えば、空気の充填が不十分なときの半径方向の強固性）を
高めるという付加的な目的に資する。

【００７９】図６Ａ、６Ｂ，６Ｃに図示されているように、自動車アンテナ６２０はタイヤ
の頂上部に並列になるように、タイヤ６０４に対して「１２時」の位置に固定し
て配置される。アンテナ６２０は、タイヤ６０４の動き（回転、方向転換、リバ
ウンド）と干渉することなく、応答機６０２と電磁的に結合するのに適切な任意
の位置に配置されてもよいことは理解されるべきである。

【００８０】上で説明したのと同様に、タイヤ６０４が回転すると（矢印６３２で図示する
ように）、応答機６０２はかわるがわるアンテナ６２０に近づいたり（図６Ｃの
ように）、遠ざかったり（図６Ｂのように）する。したがって、アンテナ６２０
と応答機６０２の間の「直接」の結合は周期的に変化する。

【００８１】応答機６０２とアンテナ６２０の間の直接の結合に加えて、輪６３０は「間接
的」に応答機６０２とアンテナ６２０の間のエネルギーを結合する。この応答機
−輪−アンテナの間の間接的な電磁結合は、たとえ応答機とアンテナの間の距離
が周期的に変化したときでも、輪とアンテナの間の距離、輪と応答機の間の距離
が同じままなので、比較的一定のままである。

【００８２】米国特許5,181,975号のタイヤの内へりは輪６３０と同じような目的を持って
いるが、金属のタイヤリムの近傍にさらされている。本発明は、輪をリムからで
きるかぎり遠く離して配置することによりこの問題に対処している。

【００８３】図７は、上で説明してきたような、車内無線送信機（例えば、１０８）のアン
テナ（例えば、６２０）と空気タイヤ内に配置される応答機（例えば、６０２）
の間のＲＦエネルギー結合におけるゆらぎを図示したグラフ７００（４００と比
べよ）である。ｘ軸は、タイヤが回転するときの、応答機６０２と自動車アンテ
ナ６２０の角度（°）である。０°は応答機６０２がアンテナ６０２に最も近い
点、１８０°は応答機６０２がアンテナ６２０からもっとも離れた点である。ｙ
軸は結合度/位相で、任意単位である。

【００８４】明らかになるように、線７０２で示されているように、結合は大きさと位相の
両方において変化する。以下の結合（電力）の揺らぎの説明を助けるために、線
上に多数の点７０４、７０６、７０８、７１０、７１２、７１４、７１６、７１
８が示されている。

【００８５】応答機６０２と無線送信機アンテナ６２０は輪６３０によって「間接的」に結
合されており、この間接的な結合はタイヤの全回転過程（０°から３６０°の間
）にわたって比較的一定である。しかし、応答機６０２がアンテナ６２０に近づ
くと、それらは互いに「直接」的に結合されるようになる。この直接結合は間接
結合よりも強く、逆位相である。次のようなことが観測された。

【００８６】０°（点７０４）と約２７０°（点７０６）の間で、応答機６０２へのエネル
ギーの結合は間接的で、比較的一定であり、例えば、振幅が「Ａ」で位相が「＋
」である。

【００８７】約２７０°（点７０６）で、直接結合が現れ始め、間接結合と逆位相になり、
間接結合をキャンセルする。約２８０°（点７０８）で、応答機によって受信さ
れる信号には、「＋」位相から「-」位相に変化するとき、「ゼロ点交差」ある
いは「ヌルディップ」がある。

【００８８】タイヤが回転を続けると、応答機で受信される信号の振幅は約２９０°（点７
１０）で２Ａの大きさまで増加する。約２９０°（点７1０）と約３３０°（
点７１２）の間で、信号の大きさは、大きさ/位相が−２Ａで比較的一定である
。

【００８９】約３３０°（点７１２）で、直接結合がなくなりはじめ、電力が減少する。約
３４０°（点７１４）で、応答機によって受信される信号には、「−」位相から
「＋」位相に変化するとき、別の「ゼロ交差」あるいは「ヌルディップ」がある
。

【００９０】タイヤが回転を続けると、応答機によって受信される信号の大きさは約３５０
°（点７１６）でＡの大きさに増大する。約３５０°（点７１７）と３６０°（
点７１８）の間で、信号の大きさは、大きさ／位相が＋Ａで比較的一定である。
（点７１８は点７０４に等価である。）

【００９１】点７０８と７１４は「ゼロ交差」あるいは「ヌルディップ」を示し、これらは
、応答機の中の電力モニター回路（例えば５２０）によって容易に検出される。
したがって、例えば、２つのゼロ交差点７０８と７１４の間の間隔７２０の間、
クロックパルスを数える（例えば、クロック・制御ロジック５０６で）ことや、
ディジタルデータストリームで車内無線送信機（例えば１０８）に伝送するため
にレジスタ、あるいは他の適切なメモリ素子（例えば５１２）でカウントを保存
することは比較的簡単なことである。間隔７２０の長さはタイヤの回転速度を表
し、間隔が短くなればなるほど、間隔の間に数えられるクロックパルスの数が少
なくなり、タイヤの回転速度が増大する。時速１００ｋｍで走行する典型的な乗
用車の典型的なタイヤは約６０ｍｓで一回の完全回転をする。点７０８と７１４
で発生する位相シフトは、引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許 5,764138号で開示されているような回路によって検出されるのが適切である。

【００９２】ゼロ交差（７０８、７１４）は、あるタイヤの角度で応答機６０２に全く電力
が結合されていないことを意味するので、応答機の電源（例えば、整流器５０４
）はその内部に組み込むキャパシタのようななんらかの保存素子を有するべきで
ある。同様に、たとえ電力が「ハンプを超えて」（ゼロ交差点を超えて）利用可
能になっても、応答機によって車内無線送信機に送信される信号もまた、あるタ
イヤの位置で停電にさらされるであろう。

【００９３】無線送信機でのゆらぎ検出上で説明したように、問題が応答機における電力（結合）のゆらぎの検出に付
随する。これから車内無線送信機における電力ゆらぎの検出技術を説明する。

【００９４】図８は、図１について説明したものと比較しうる、タイヤ圧モニターシステム
８００を図示しており、応答機（「タグ」）８０６ａ．．８０６ｄ（１０６ａ．
．１０６ｄと比べよ）が、自動車８０２（１０２と比べよ）の各タイヤ８０４ａ
．．８０４ｄ（１０４ａ．．１０４ｄ）の中に、それぞれ配置されている。車内
無線送信機８０８（１０８と比べよ）はＲＦ送信機８１２（１１２と比べよ）、
ＲＦ受信機８１４（１１４と比べよ）、制御ロジック８１６（１１６と比べよ）
、ディスプレイデバイス８１８（１１８と比べよ）を有する。フェライト・ルー
プスティックアンテナのような、１つあるいは複数のアンテナ８１０ａ．．８１
０ｄ（１１０ａ．．１１０ｄと比べよ）が自動車８０２に配置される。

【００９５】この例では、車内無線送信機８０８は、応答機５００の電力モニター５２０と
比較し得る電力モニター回路８２０を備え、タイヤの応答機によって、車内無線
送信機に送信されるＲＦ信号の結合におけるゆらぎを検出する。応答機の代わり
に、無線送信機における電力ゆらぎをモニターすることにすれば、単純な従来技
術の応答機（例えば２００）が使える。能動（例えば、バッテリーによって電力
を供給される）応答機、あるいは応答機の代わりに簡単な送信機の使用も可能で
ある。応答機は無線送信機によって電力を供給される必要が無いなら、無線送信
機は単なる受信機でよい。

【００９６】細かい増分など上で説明したように、ある事象（ヌル点７０８と７１４のような認識／測定可
能な結合ゆらぎ）をモニターし、２つの事象の間の間隔（例えば７２０）の間の
経過時間を決定することが可能である。この方法では、回転ごとにタイヤの角速
度を決定することが可能である。明らかなことだが、加速度は速度の変化による
直接的な方法でも決定できる。

【００９７】タイヤの角度位置もまた決定できる。上の例では、ヌル点７０８と７１４が２
８０°と３４０°のタイヤ角度位置でそれぞれ発生する。ヌル点の間隔が等しく
ないことが、どちらのヌル点がどちらなのか決定するのに有利であることは明ら
かである。（タイヤの回転とともに、「ブリップ」のパターンが次のように認識
できるようになる：「ブリップ、ブリップ、ポーズ、ブリップ、ブリップ、ポー
ズ．．．」。）もしヌル点７０８と７１４が１８０°離れて発生したら、どちら
のヌル点がどちらか決定するために位相反転が追跡されなければならないだろう
。

【００９８】応答機に電力を供給する信号における（代わりに応答機から来る信号における
）特別の点（認識可能な結合ゆらぎ）はタイヤの知られた離散的な角度位置を示
しており、それはタイヤのねじれ効果の関数として変化する。例えば、タイヤの
回転の１８０ごとに、「ブリップ」あるいは他の信号形状が検出される（例えば
、図４に関して議論したような最大値と最小値）。これらの「ブリップ」の間の
時間間隔が決定される（例えば、「ブリップ」の間の期間に応答機で発生するク
ロックパルスを数えることによって）。その後、この時間間隔は次の時間間隔を
予期的に固定された数の離散的な間隔、例えば２５６個で、それぞれは１８０°
の１／２５６、あるいはタイヤ回転の約０．７０４°を表わす間隔に分割するた
めに使用される。言い換えれば、１８０°ごとの「ブリップ」の間の時間期間は
、最新の「ブリップ」と次の間の時間期間に対しても比較的一定のままであるこ
とを仮定している。この過程あるいは予想された期間は応答機のクロック周波数
に基づく等しい時間間隔に分割されるが、タイヤの半回転のみでは、その加速度
に関わらず、「ブリップ」の間に実際の時間変化はほとんど起きないから、例示
された２５６パルスあるいは時間間隔は実際にタイヤの角度回転の均一な間隔を
表現する。もし「ブリップ」が等間隔ではなく、しかもその位置が分かる場合に
は（例えば図７を見よ）、認識可能な結合ゆらぎの間の角度位置もまた同様に決
定できる。

【００９９】本発明の一実施形態では、角度位置の細かい増分は、上述の認識できる少ない
結合ゆらぎの間を補間することによって決定できる。これはタイヤの回転速度が
特定の回転の間ほぼ一定であることを合理的に仮定するものである。本発明が属
する当業者は、ここで挙げた教えからソフトウェア、ハードウェアのいずれかで
補間を実行する方法が分かるだろう。ハードウェアの補間技術の一例は上述の米国特許3,832,640号で開示されている。

【０１００】本発明の別の実施形態では、角度位置の細かい増分は、タイヤの回転あたりで
検出する、認識可能な結合ゆらぎ（事象）の数を増加させることによって決定で
きる。

【０１０１】図９は図６Ａと同様なもので、タイヤ９０４（破線で示されている、６０４と
比べよ）の内側表面に配置されている応答機９０２（６０２と比べよ）とタイヤ
内の結合素子輪９３０（６３０と比べよ）を図示している。車内無線送信機（不
図示、１０８と比べよ）のアンテナ９２０（６２０と比べよ）が図示されている
。アンテナ９２０はタイヤ９０４の「１２時」の位置に隣接して示され、応答機
９０２はタイヤの０°の方向に示されている。

【０１０２】本発明のこの実施形態では、複数の誘導素子９１０、９１２、９１４が、輪の
円周囲の周りのいろいろな点に輪に組み合わされて示されている。このような誘
導素子は、フェライトのリング、鋼鉄の突起、あるいは単に輪そのものを広げた
り狭めたりしたに過ぎないものであってもよい。これらの誘導素子は、各誘導素
子がアンテナ９２０を通過するときＲＦ結合にゆらぎ（「ブリップ」）を引き起
こす。図示されているように、誘導素子９１０、９１２、９１４は輪９３０の円
周囲に等間隔に配置されていない。代わりに、素子９１０は０°の位置に、素子
９１２は９０°の位置に、素子９１４は２７０°の位置に配置されている。（応
答機９０２は１８０°に配置されている。）タイヤが回転すると、「ブリップ」
のパターンが次のように認識できるようになる：「ブリップ、ブリップ、ポーズ
、ブリップ」。この等間隔でない誘導素子の間隔と、それに続く等間隔でないブ
リップの間隔は、単にその回転速度だけでなく、タイヤの特定の回転を確かめる
のに有利である。認識可能な結合ゆらぎを引き起こす誘導素子が下で述べるよう
に、タイヤの円周囲で、輪なしに、「アンテナ」結合素子のある場合無い場合を
含めて、タイヤに組み込まれることは本発明の範囲内である。

【０１０３】図９Ａはアンテナ９２０と応答機９０２の間のＲＦエネルギーの結合における
ゆらぎを図示したグラフ９５０（４００と比べよ）である。ｘ軸はタイヤが回転
するときの応答機９０２と自動車アンテナ９２０の間の角度（°）である。０°
は応答機９０２がアンテナ９２０に最も近い点で、１８０°は応答機９０２はア
ンテナ９２０からもっとも離れている点である。ｙ軸は結合度で、任意単位であ
る。一般的に、結合はタイヤの回転のため周期的に変化し、その変化が図示のた
めに誇張されている線９５２で図示されているように変化している。この図では
、誘導素子９１０、９１２、９１４で引き起こされる「ブリップ」９６０、９６
２、９６４がそれぞれ図示されている。

【０１０４】他の実施形態いろいろな実施形態が上で説明されたが、その中には、輪（例えば６３０）が
タイヤ（例えば６０４）の中に配置され、応答機（例えば６０２）とともに３６
０°の読み取り可能性を与えている。これらの実施形態では、上述の米国特許5, 181,975号と5,218,861号で説明されているように、応答機は輪に誘導的に結合さ
れている。

【０１０５】本発明の別の実施形態は、完全に円の輪の代わりにほぼ完全に円のワイヤ（あ
るいは他の適切な導電材料）がタイヤ内に配置される。ほぼ完全に円のワイヤは
両端と、両端の間に取り付けられた結合コイルを有し、「ループアンテナ」にな
る。結合コイル形式の内部アンテナを有する応答機がループアンテナの結合コイ
ルに隣接して配置され、２つの結合コイルの間の変圧器型結合に影響を与える。
この利点は、コイルとコイルの結合がループとコイルの結合よりも強いというこ
とである。本発明のさらに別の実施形態では、上記の未請求合衆国仮特許60/095 ,176号に開示されているように、ループアンテナ（ほぼ完全に円のワイヤ）が応
答機に直接接続（「配線接続」）される。いずれの場合でも（結合コイルあるい
は直接接続）、ループアンテナは上記の輪とほぼ同じように結合素子として機能
する。

【０１０６】代表的なシステム図１０は、４つの各車輪（不図示）に取り付けられた４つの空気タイヤ１００
４ａ、１００４ｂ、１００４ｃ、１００４ｄを有する典型的な乗用車のような、
自動車１００２（破線で示す）に搭載された状態モニター・制御システム１００
０の一実施形態である。

【０１０７】自動車１００２は、ＲＳ−４８５インターフェース１０１０を有する車内自動
車コンピュータ１００８によって制御されるＲＳ−４８５（あるいはそれに等価
な）多重シリアルデータバス１００６を備えるのが好ましい。中央ディスプレイ
ユニット１０１２は、コンピュータ１００８に直接か、データバス１００６を介
してコンピュータ１００８に作動的に接続されている（図示しているように）の
が好ましい。データバス１００６は絶縁ワイヤのねじれ対（「Ａ」と「Ｂ」のラ
ベルが付けられている）であるのが適切で、インチあたり最少のひとねじりであ
るのが好ましい。

【０１０８】もしデータバスが自動車に全くない場合、そこに加えることも本発明の範囲内
である。例えば、既存の自動車データバスが存在しない場合、ＲＳ−４８５や他
の適切なシリアル通信基準に適合する双方向データバスのような、専用のデータ
バスが装備されればよい。

【０１０９】４つの各タイヤ１００４ａ．．１００４ｄには、それぞれ電子モジュール（「
タグ」）１０２０ａ．．１０２０ｄ、タイヤ内の空気圧や空気温度のような１つ
あるいは複数の状態をモニターでき、それぞれの自動車タイヤ内のモニターされ
た状態を示すラジオ周波数（ＲＦ）信号（例えば、モニターされた状態の関数で
変調されている）を送信することができる関連センサ（示されていないが、公知
である）が装備されている。タグ１０２０ａ．．１０２０ｄは応答機であるのが
適切であるが、上で述べたように、代わりに１つあるいは複数の状態センサとラ
ジオ周波数送信機を含むだけでもよい。

【０１１０】システム１０００は４つのモニター（あるいは「無線送信ユニット」）１０３
０ａ．．１０３０ｄを有し、それぞれはタイヤ１００４ａ．．１００４ｄのそれ
ぞれ１つと関係し、自動車の車輪用のくぼみ部の中に搭載されるように、タイヤ
の近傍に配置されるのが好ましい。

【０１１１】各モニター１０３０ａ．．１０３０ｄは電源に接続され（円と三角形で終端す
る線で示すように）、個々に車内コンピュータ１００８と通信するため、多重シ
リアルデータバス１００６に接続される。

【０１１２】各モニター１０３０ａ．．１０３０ｄは、一般的に、上で説明した無線送信機
（例えば１０８、８０８）のいずれか１つと比較し得るものである。各モニター
１０３０ａ．．１０３０ｄは、アンテナ１０３２ａ．．１０３２ｄ（１１０ａ．
．１１０ｄ、８１０ａ．．８１０ｄと比べよ）、タグからの送信を受信する受信
機（不図示、１１４、８１４と比べよ）、タグ１０２０ａ．．１０２０ｄのそれ
ぞれ１つに送信する（場合によっては電力を供給する）送信機（不図示、１１２
、８１２と比べよ）をそれぞれ有する。応答機でなく無線送信ユニットで結合ゆ
らぎを検出する場合、各モニター１０３０ａ．．１０３０ｄは適切な電力モニタ
ー１０３４ａ．．１０３４ｄ（８２０と比べよ）をそれぞれ備える。

【０１１３】各モニター１０３０ａ．．１０３０ｄは、データバス１００６を介した二方向
データ伝送を容易にするため、（National Semiconductor製のDS36277 Dominant
Mode Multipoint Transceiverのような）適切なデータ・トランシーバを含む。

【０１１４】それぞれのタグへのモニターの送信は、受動タグを活性化するキャリア信号を
含み、低電力節電モードにある能動タグを「起こす」信号を含む。アンテナ（１
０３２）を含むモニター（１０３０）の全ての部品は、１つのパッケージに収容
されることも本発明の範囲内である。代わりに、アンテナ（１０３２）をこのよ
うなパッケージの外に配置してもよい。

【０１１５】それぞれのタグ１０２０ａ．．１０２０ｄからのＲＦ信号によって搬送される
モニターされた状態の情報は解読（例えば変調解読）されて、車内コンピュータ
１００８に与えられ、この後、自動車の操作者用のディスプレイ（１０１２）に
表示される。適切で認識できる画像および／または音声の警告が自動車メーカー
のオプションで使用されることは本発明の範囲内である。加えて、タイヤの動的
状態に関する情報が、例えば「スマートな」停止システムへの関係する入力を与
えることにより、自動車の制御に利用できる。

【０１１６】例えば、回転速度・加速度、横方向の加速度、半径方向のずれ、１つあるいは
複数のタイヤ軸についてのねじれ効果、方向転換角度のようなタイヤ角度位置に
加えて、空気タイヤの動的状態もまた、認識可能な結合（電力）ゆらぎを引き起
こす。

【０１１７】応答機への電力レベルは、動的データを得るために周波数の観点から解析され
る。波形のフーリエ解析は基本周波数の高調波を含むデータを生成する。このデ
ータは、停止、方向転換、あるいは他の周波数に関連した、個々の自動車システ
ムの特徴を制御するために使用できる。これらの自動車システムの振動の特徴は
、内外における自動車の主観的な「感覚」と雑音の扱いを決定する。種々の自動
車システム内の、これら周波数に関連した特徴の制御は、高調波の振幅、共鳴、
感覚的なパラメータを制御するために動的に使用される。例えば、応答機の信号
あるいは電力のレベルは、高調波振幅解析に応答して雑音の相殺を活性化するた
めに、自動車の音声周波数生成器（スピーカ）と組み合わせて使用される。

【０１１８】結言以上空気タイヤのような回転素子の動的状態をモニターする方法と装置を説明
してきた。一般的に、自動車アンテナとタイヤ搭載応答機の間で結合するＲＦエ
ネルギーの大きさと位相がモニターされ、ゆらぎがタイヤの動的状態を示すもの
として利用される。タイヤ内の輪とループアンテナの使用が説明された。

【０１１９】輪、ループのようなものが、タイヤの内側表面上に配置されるのではなく、タ
イヤの骨組みに囲まれることは本発明の範囲内である。

【０１２０】非平面の「曲がりくねった」パスに続く輪、ループのようなものが、タイヤの
内側表面に配置される（あるいはタイヤの骨組みに囲まれる）ことも本発明の範
囲内である。

【０１２１】ヌル点、ディップ、スパイクなど以外の現象が、動的なタイヤの状態を示すも
のとしてモニターされることは本発明の範囲内である。例えば、ＲＦ結合の平均
レベルは、タイヤが方向転換した（横に曲がった）とき減少し、これによって、
タイヤの方向転換角度がわかる。

【０１２２】自動車アンテナがタイヤに対して約１２時の位置以外で配置されることは本発
明の範囲内である。例えば、自動車アンテナがタイヤに対して９時の位置に配置
され、この場合、タイヤの方向転換角度は信号の結合に影響を与える。

【０１２３】本発明を図面と上の記述で詳細に例示・説明したが、これは、特徴の例示のた
めのものであって、限定するためのものではないと考えていただきたい。好まし
い実施形態のみを示し説明してきたが、本発明の要旨内に入るすべての代替、修
正は保護されることが望まれると理解されるべきである。疑いなく、上述した「
テーマ」に関する多くの他の「変更」は、本発明が属する当業者に可能であり、
そのような変更は、ここで開示された本発明の範囲内に入ることが意図されてい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術による、タイヤ圧モニターシステムの単純化されたブロック図である
。

【図２】従来技術による、受動応答機の単純化されたブロック図である。

【図３Ａ】従来技術による、内部搭載の応答機を有するタイヤの、部分的に断面化された
、側面図である。

【図３Ｂ】従来技術による、線３Ｂ−３Ｂで図３Ａを切った、図３Ａのタイヤの断面図で
ある。

【図３Ｃ】従来技術による、図３Ａを１８０°回転して、線３Ｂ−３Ｂで切った、図３Ａ
のタイヤの断面図である。

【図４】本発明による、無線送信機アンテナと図３Ａの応答機の間の結合強度のグラフ
である。

【図５】本発明による、受動応答機の単純化されたブロック図である。

【図６Ａ】本発明による、その内部に配置される応答機と輪の結合素子を有するタイヤの
部分的に断面化された側面図である。

【図６Ｂ】本発明による、線６Ｂ−６Ｂで図６Ａを切った、図６Ａのタイヤの断面図であ
る。

【図６Ｃ】本発明による、図６Ａを１８０°回転して、線６Ｃ−６Ｃで切った、図６Ａの
タイヤの断面図である。

【図７】本発明による、無線送信機アンテナと図６Ａの応答機の間の結合強度のグラフ
である。

【図８】本発明による、タイヤ圧モニターシステムのブロック図である。

【図９】本発明による、破線で示されるタイヤとともに、その内部に配置される応答機
と輪の結合素子を有するタイヤの側面図である。

【図９Ａ】本発明による、無線送信機アンテナと図９の応答機の間の結合強度のグラフで
ある。

【図１０】本発明による、状態モニター・制御システムのブロック図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年９月１３日（２００１．９．１３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者ブラウン、ロバートウォルターアメリカ合衆国 44256 オハイオ州メディナハフマンロード 3414

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】乗り物（８０２、１００２）の空気タイヤ（３０４、６０４
、８０４、９０４、１００４）の動的状態をモニターする方法であって、前記タイヤに搭載される応答機（３０２、６０２、８０６、１０２０）と、前記乗り物内の無線送信機（８０８、１０３０）を有し、前記無線送信機と前記応答機の間を通るＲＦエネルギーの結合ゆらぎを検出す
ることを特徴とする方法。
【請求項２】前記応答機は受動応答機であり、前記無線送信機からのＲＦ
信号によって電力の供給を受けることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】検出は前記応答機で行われることを特徴とする、請求項１に
記載の方法。
【請求項４】前記応答機は、前記検出された結合ゆらぎに関するデータを
前記無線送信機に送信することを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】検出は前記無線送信機で行われることを特徴とする、請求項
１に記載の方法。
【請求項６】結合素子（６３０、９３０）を前記タイヤに組み込むことを
特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】前記結合素子は輪であることを特徴とする、請求項６に記載
の方法。
【請求項８】前記結合素子は前記応答機に誘導的に結合されていることを
特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項９】前記結合素子はループアンテナであることを特徴とする、請
求項６に記載の方法。
【請求項１０】前記結合ゆらぎは、タイヤの角度位置、回転速度・加速度
、横方向の加速度、半径方向のずれ、１つあるいは複数のタイヤ軸のねじれ効果
、方向転換角度からなるグループから選択された動的状態を示すことを特徴とす
る、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】前記電力モニター回路（５２０、８２０）は動的に乗り物
（８０２、１００２）の振動特性を制御することを特徴とする、請求項１に記載
の方法。
【請求項１２】空気タイヤ（３０４、６０４、８０４、９０４、１００４
）を有する乗り物（８０２、１００２）における、動的なタイヤの状態をモニタ
ーするシステムであって、前記乗り物のタイヤのそれぞれにＲＦ応答機（３０２、６０２，８０６，１０
２０）を有し、各タイヤに隣接して搭載されたアンテナ（６２０、８１０，９０，１０３２）
を介して前記応答機と通信する、少なくとも１つの無線送信ユニット（８０３、
１０３０）と、前記アンテナと前記応答機の間を通るＲＦエネルギーの結合ゆらぎを検出する
電力モニター回路（５２０、８２０）を特徴とするシステム。
【請求項１３】無線送信ユニット（１０３０ａ．．１０３０ｄ）と対応す
るアンテナ（１０３２ａ．．１０３２ｄ）が各タイヤに隣接して配置されること
を特徴とする、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】前記動的な状態は、タイヤの角度位置、回転速度・加速度
、横方向の加速度、半径方向のずれ、１つあるいは複数のタイヤ軸のねじれ効果
、方向転換角度からなるグループから選択されることを特徴とする、請求項１２
に記載のシステム。
【請求項１５】各応答機は電力モニター（１０３４ａ．．１０３４ｄ）を
有することを特徴とする、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】結合素子（６３０、９３０）は前記タイヤに組み込まれて
いることを特徴とする、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１７】前記結合素子は輪であることを特徴とする、請求項１６に
記載のシステム。
【請求項１８】前記結合素子は前記応答機に誘導的に結合されることを特
徴とする、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】前記結合素子はループアンテナであることを特徴とする、
請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】前記アンテナと前記応答機の間を通るＲＦエネルギーの結
合ゆらぎを引き起こす、前記タイヤの周囲に配置される誘導素子（９１０、９１
２、９１４）を特徴とする、請求項１２に記載のシステム。
【請求項２１】データバス（１００６）を介して前記無線送信ユニット（
１０３０ａ．．１０３０ｄ）に接続されるコンピュータ（１００８）を特徴とす
る、請求項１２に記載のシステム。
【請求項２２】動的に乗り物システム（８０２、１００２）の周波数に関
係した特性を制御する前記電力モニター回路（５２０、８２０）を特徴とする、
請求項１２に記載のシステム。