JP2000074769A

JP2000074769A - タイヤ圧検知システム

Info

Publication number: JP2000074769A
Application number: JP11134285A
Authority: JP
Inventors: Slavik Isakov; スラヴィク・イサコフ; Boris Konchin; ボリス・コンチン
Original assignee: Algonquin Scientific LLC
Current assignee: Algonquin Scientific LLC
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2000-03-14
Anticipated expiration: 2019-05-14
Also published as: JP3372503B2; CA2272019A1; DE19922707A1; GB9911184D0; FR2782797A1; US6124787A; GB2337335A

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】タイヤ空気圧をモニタするシステムを提供す
る。【解決手段】タイヤ圧モニタ・システム１０は、各々
対応するタイヤ１６ａ−ｄの内部または外部に装着した
４つのセンサ・トランスジューサ１４ａ−ｄと、対応す
るタイヤの内側エッジから数センチメートル離れた距離
でドライブトレーン１２にブラケットを介して各々装着
した４つの受信器２０ａ−ｄと、から成っている。自動
車車両が動いている間のタイヤ１６ａ−ｄの各々内の空
気圧について、センサ・トランスジューサ１４ａ−ｄと
受信器２０ａ−ｄの対応するベア間においてタイヤ１６
ａ−ｄの各回転の間にそれらトランスジューサ１４ａ−
ｄと受信器２０ａ−ｄとの間に生じる整列の間の電磁的
カップリングの発生を介して、継続的にモニタする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願は、１９９７年１月１５
日出願で現在係属中の、タイヤ圧検知システムと題する
米国特許出願第08/782,430号の一部継続出願である。

【０００２】本発明は、一般的には状態モニタ・システ
ムに関し、詳細には、自動車車両のタイヤ内の空気圧を
モニタしそしてそれらタイヤの各々内のタイヤ圧を示す
信号を発生することにより、タイヤ寿命を向上させ、タ
イヤ摩耗を最小限にし、また車両の性能と安全性を増大
させるシステムに関するものである。

【０００３】

【従来の技術】正しいタイヤ圧は、自動車車両の安全な
操作および性能においては重要なファクタである。空気
入れ過剰のタイヤは、しばしば、不必要なタイヤ摩耗と
最適な車両性能以下の性能をもたらすことがある。空気
入れ不足のタイヤは、通常、タイヤ摩耗を増し、車両性
能を低め、また道路との安全な接触面を維持するタイヤ
の能力を危うくする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これまでは、タイヤ空
気圧は、タイヤのインナチューブバルブ・ステム上に挿
入するように設計された機械的ゲージでチェックしてい
る。このようなゲージは、概して正確な空気圧読取り値
を与える。しかし、これらゲージは、タイヤ内空気圧の
連続的なモニタを提供することができず、しかも正確さ
に制限があり、またタイヤ圧が心配なドライバは、車を
物理的に停止させ車から出てタイヤ圧をチェックするこ
とが必要である。加えて、そのような機械的ゲージは、
通常の運転条件にとって危険あるいは不適当と考えられ
るレベル（例えば、代表的な乗用車においては１４ｐｓ
ｉ以下）にタイヤ圧が達したときに何ら警告指示を発生
しない。

【０００５】他のシステムは、タイヤ空気圧をモニタす
るために、タイヤ内に取付けた能動形インダクタ・キャ
パシタ（ＬＣ）回路を利用している。しかし、この能動
形ＬＣ回路は、動作のための電源を必要とする。この電
源は、タイヤ内に装着されるため、追加の回路構成要素
と同様に、回転振動を受け、また温度変動に起因するそ
の他の極端な条件にさらされる。また、それら回路構成
要素は、それらのタイヤ内位置のため設置したり、また
損傷あるいは消耗した場合に交換することが困難であ
る。さらに、そのようなシステムは通常、タイヤ圧があ
る一定の最小または最大の許容可能なレベルよりも低く
なったりあるいは高くなったりしたときにドライバに対
し全く警告を発しない。

【０００６】したがって、必要なのは、上記の欠点のな
いタイヤ圧検知システムである。これは、さらに、受動
形センサを使用してタイヤ空気圧をモニタする検知シス
テムを提供し、タイヤ内におけるセンサの改善した装着
法を提供し、妨害を受けにくいシステムを提供し、タイ
ヤ空気圧の変化を正確にモニタできるセンサ・システム
を提供し、またタイヤ空気圧が所定の範囲外となる場合
を識別するか、あるいは可変の容量性または誘導性の変
化に基づいて実際のタイヤ空気圧を識別するよう動作可
能な改善したセンサを提供する。したがって、本発明の
目的は、このようなタイヤ圧検知システムを提供するこ
とである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、タイヤ空気圧
をモニタするためタイヤ内に装着した受動形のＬＣ回路
を利用するタイヤ圧モニタ・システムを提供する。この
受動形回路は、電源を全く必要とせず、したがって能動
形のタイヤ圧センサを用いた在来のタイヤ圧モニタ・シ
ステムと比べて、動作にかかる費用が少なくしかもより
長い有効寿命をもつ。本発明のこのタイヤ圧モニタ・シ
ステムは、車両のタイヤの内の任意のものが許容可能な
最小レベルよりも低くなったときに、運転手に対し可聴
あるいは可視の指示を供するように構成する。また、本
発明のこのタイヤ圧モニタ・システムは、可変のキャパ
シタンス・センサまたは可変のインダクタンス・センサ
のいずれかに基づいて、車両タイヤの各々内の検知した
実際のタイヤ圧の継続したデジタル読取り値を車両運転
手に対し供するように構成することができる。

【０００８】本発明の１つの好ましい実施形態において
は、車両の少なくとも１つのタイヤの圧力をモニタする
タイヤ圧モニタ・システムは、センサと、受信器とタイ
ヤ圧状態インジケータを含む。前記センサは、前記車両
の前記少なくとも１つのタイヤに対し相対的に装着し、
かつ前記少なくとも１つのタイヤ内のタイヤ圧を検知す
るよう動作可能である。前記受信器は、前記タイヤの外
側の場所にてしかも前記センサに対し近接状態内で前記
車両に対し相対的に装着する。前記受信器は、前記セン
サが検知した前記タイヤ圧を表す信号を発生する。前記
受信器は、第１インダクタと、第２インダクタとフィー
ドバック経路を有する増幅器とを含んで、前記第１イン
ダクタと前記第２インダクタとを互いに対し配置して前
記第１インダクタと前記第２インダクタとの間に電磁的
結合を生成するようにし、これにより、前記結合からの
フィードバックが実質上ゼロのフィードバックかあるい
は負のフィードバックのいずれかとなるようにする。前
記タイヤ圧状態インジケータは、前記受信器と伝達状態
にあって、前記受信器が発生する前記信号に基づいてタ
イヤ圧状態を供給する。

【０００９】別の好ましい実施形態においては、第１の
パラメータをモニタするモニタ・システムは、センサ
と、受信器と、インジケータを含む。前記センサは、第
１の位置に配置し、かつ前記第１パラメータを検知する
よう動作可能である。前記受信器は、前記第１位置から
離れた第２の位置にしかも前記センサに対し近接状態内
に配置する。前記受信器は、前記第１パラメータを表す
信号を発生するよう動作可能である。前記受信器は、第
１インダクタと、第２インダクタとフィードバック経路
を有する増幅器とを含む。前記第１インダクタと前記第
２インダクタとは、互いに対し配置して、前記第１イン
ダクタと前記第２インダクタとの間に電磁的結合を生成
し、これによって、前記結合からのフィードバックが実
質上ゼロのフィードバックかあるいは負のフィードバッ
クのいずれかとなるようにする。前記インジケータは、
前記受信器と伝達状態にあって、前記第１パラメータを
ユーザに供給する。

【００１０】別の好ましい実施形態においては、車両の
リムに装着した少なくとも１つのタイヤの圧力をモニタ
するタイヤ圧モニタ・システムは、センサと、受信器
と、タイヤ圧状態インジケータとを含む。前記センサ
は、第１ハウジングおよび第２ハウジング内に収容し、
しかもその各ハウジングが、前記車両の前記リムに装着
しかつ互いに電気的に伝達状態にあるようにする。前記
受信器は、前記タイヤの外側の場所にてしかも前記セン
サに対し近接状態内で前記車両に対し相対的に装着す
る。前記受信器は、前記センサと電磁的に結合されて、
前記センサが検知した前記圧力を表す信号を発生するよ
う動作可能である。前記タイヤ圧状態インジケータは、
前記受信器と伝達状態にあって、前記受信器が発生する
前記信号に基づいてタイヤ圧状態を表示するよう動作可
能である。

【００１１】さらに別の好ましい実施形態においては、
第１のパラメータをモニタするモニタ・システムは、セ
ンサと受信器とを含む。前記センサは、第１の場所に配
置し、かつフェライト・コアに対し相対的に配置したイ
ンダクタンスＬをもつインダクタを含む。前記フェライ
ト・コアは、前記インダクタのインダクタンスＬを変化
させるよう動作可能であり、前記センサは、前記第１パ
ラメータを検知するよう動作可能である。前記受信器
は、前記第１位置から離れた第２の位置にしかも前記セ
ンサに対し近接状態内で配置する。前記受信器は、前記
センサと電磁的に結合されて前記センサが検知した前記
第１パラメータを表す信号を発生するよう動作可能であ
る。

【００１２】さらに別の好ましい実施形態においては、
第１のパラメータをモニタするモニタ・システムは、セ
ンサと受信器とを含む。前記センサは、第１の場所に配
置し、かつ前記第１パラメータを検知するよう動作可能
である。前記受信器は、前記第１位置から離れた第２の
位置にしかも前記センサに対し近接状態内に配置する。
前記受信器は、フィードバック経路をもつ増幅器を有す
る。該増幅器は、前記センサが前記受信器に電磁的に結
合されていないときには待機の非発振モードにあり、前
記センサが前記受信器と電磁的に結合されているときに
はアクティブの発振モードにある。

【００１３】別の好ましい実施形態においては、第１の
パラメータをモニタするセンサは、キャパシタと、イン
ダクタと、フェライト・コアとを含む。前記インダクタ
は、インダクタンスＬをもち、前記フェライト・コア
は、前記インダクタに対し相対的に配置する。前記フェ
ライト・コアが前記インダクタに対し相対的に動いたと
きに、前記インダクタのインダクタンスＬは、前記第１
パラメータの変化に応答して変化する。

【００１４】別の好ましい実施形態においては、第１の
パラメータをセンサでモニタする受信器は、増幅器と、
第１のインダクタと、第２のインダクタとを含む。前記
増幅器は、フィードバック経路をもち、前記第１インダ
クタと前記第２インダクタとは、前記増幅器と電気的伝
達状態にある。前記増幅器は、前記センサが前記受信器
に電磁的に結合されていないときには待機の非発振モー
ドにあり、前記センサが前記受信器と電磁的に結合され
ているときにはアクティブの発振モードにある。

【００１５】本発明を使用することは、タイヤ内の空気
圧をモニタするためのタイヤ圧モニタ・システムを提供
する。本発明はさらに、第１の位置に配置したセンサと
第２の位置に配置した受信器とにより第１のパラメータ
をモニタするシステムを提供する。その結果、タイヤ空
気圧並びに各種のその他のパラメータをモニタするのに
現在利用可能な方法および技法に関連した上述の欠点
は、実質上低減あるいは除去することができる。

【００１６】

【実施の形態】タイヤ圧モニタ・システムに関する好ま
しい実施形態の以下の説明は、性質上単なる例示であ
り、本発明あるいはその応用または使用を限定すること
を意図するものではない。さらに、本発明はタイヤ内の
タイヤ空気圧をモニタすることに関して以下に詳細に説
明するが、当業者には理解されるように、本発明は、第
１の場所に配置したセンサと第２の場所に配置した受信
器とにより任意のタイプのパラメータをモニタするのに
使用することができ、したがって明らかに、タイヤ空気
圧をモニタすることにのみ限定されるものではない。例
えば、本発明の好ましい実施形態は、圧力、温度、動
き、応力、歪み等をモニタするのに利用することがで
き、また、タイヤ、キー・チェーン、人体等を含む種々
の物体内に装着あるいは挿入することもできる。

【００１７】図１を参照すると、これには、自動車車両
のドライブトレーン１２内に設置した、全体が１０のタ
イヤ圧モニタ・システム（ＴＰＭＳ）を示している。こ
のＴＰＭＳ１０は、各々を対応するタイヤ１６ａ−ｄの
内部または外部に装着した４つのセンサ・トランスジュ
ーサ１４ａ−ｄと、対応するタイヤの内側エッジから数
センチメートル離れた距離でドライブトレーン１２にブ
ラケット（図示せず）を介して各々装着した４つの受信
器２０ａ−ｄと、から成っている。ＴＰＭＳ１０は、自
動車車両が動いている間のタイヤ１６ａ−ｄの各々内の
空気圧について、センサ・トランスジューサ１４ａ−ｄ
と受信器２０ａ−ｄの対応するペア間においてタイヤ１
６ａ−ｄの各回転の間にそれらトランスジューサ１４ａ
−ｄと受信器２０ａ−ｄとの間に生じる整列の間の電磁
的カップリングの発生を介して、継続的にモニタする。
以下に詳細に説明するように、このカップリングは、タ
イヤ圧が所定の最小値より低くなっている時のみを示す
ように機能させてもよいし、また各タイヤ内の正確な圧
力をドライバに継続的に知らせるように機能させてもよ
い。ここで、ＴＰＭＳ１０は、本文に記述する３つの実
施形態についてのシステム構成全体を示している。

【００１８】図１および図２を参照して、各センサ・ト
ランスジューサ１４ａの構造について本発明の第１の好
ましい実施形態にしたがって説明するが、ただし、セン
サ・トランスジューサ１４ｂ−ｄも構造および機能が同
じであると理解されたい。センサ・トランスジューサ１
４ａは、好ましくはタイヤ１６ａの内側エッジ３０に装
着するかあるいは後述するようにタイヤ１６ａのリムに
装着してあり、そして回路３２から成っており、この回
路３２は、インダクタ３４、キャパシタ３６並びにスイ
ッチング素子３８を含み、そしてこのスイッチング素子
は、このスイッチ４２の開閉を制御するための自蔵のダ
イアフラムまたはシルフォン４０を含んでいる。回路３
２は、受動形であって、動作のために電源を必要としな
い。むしろ、インダクタ３４およびキャパシタ３６は、
共振ＬＣカンツア（resonant LCcontour）を構成し、こ
れは、対応するタイヤの実際の内圧に依存して導通とな
ったりあるいは非導通となったりする。以下で述べるよ
うに、圧力センサ・シルフォン４０は、そのタイヤ圧に
対応する回路３２の導電率を選択的に制御する。

【００１９】図２を参照すると、インダクタ３４は、好
ましくは、ワイヤの数ターンから成り、これは、例え
ば、約０．０５ミリメートル径のものでありそして例え
ば５０−６０ミリメートルの径の構成で螺旋状に巻回し
たものとすることができる。インダクタ３４は、スイッ
チング素子３８と共に、内側タイヤ・エッジ３０（図
１）の内側に対し、液体ゴムによる局所的な硬化により
固着して、このインダクタをタイヤに恒久的に固着する
ことができる。キャパシタ３６は、スイッチング素子３
８を閉じて回路を導通状態とするのに必要なタイヤ内圧
力に直接関係した値をもち、そしてこれは、スイッチン
グ素子３８のカバー４４（図３のＡ，Ｂ）に固着してい
る。インダクタ３４およびキャパシタ３６からのリード
は、スイッチング素子３８のベース４６に一緒にハンダ
付けする。回路３２はまた、本文にさらに記述するよう
に、タイヤ１６ａのリムに固着するように構成すること
もできる。

【００２０】次に図３Ａを参照すると、これには、第１
のスイッチング素子３８の構造を詳細に示している。シ
ルフォン４０は、カバー４４とベース４６との間に一体
的にカバーしそして気密封止している。好ましくは、シ
ルフォンは、薄い金属膜から成り、そしてこの金属膜
は、ベース４６に溶接しており、また外部空気から気密
で分離した膜内の内部空間を含みかつそれを定めてい
る。ベース４６には、いくつかのスペーサ５０を固着し
ている。カバー４４は、シルフォン４０の上面の上のス
ペーサ５０上に装着している。

【００２１】カバー４４について詳細に参照すると、導
電性のスプリング５２を、カバー内でその第１の端部に
おいて固着し、そしてこれは、非固着の第２端部５６を
介して選択的にシルフォン膜４０の表面との電気的接触
を形成する。スプリング５２は、好ましくは、ほぼ０．
２ミリメートル径の鋼鉄のワイヤから成っていて、内部
タイヤ圧が所定の値に達したときにスイッチング素子３
８を閉じる。本発明の１実施形態においては、通常の大
気圧の下では、スプリング５２は、スイッチング素子３
８内の回路を完結させる。このスイッチング素子内の回
路の完結は、回路３２を完結させ、そして回路３２を活
性化する。したがって、タイヤ１６ａ−ｄの内の１つの
内部に装着したときには、スイッチング素子３８の状態
は、内部タイヤ圧に依存する。内部タイヤ圧が正常な動
作圧（例えば、３０ｐｓｉ（pound per square inc
h））にあるかあるいはその近辺にある場合、シルフォ
ン膜４０は、加圧され、これがコンタクト・アセンブリ
４２を開いたままにする。しかし、内部タイヤ圧が例え
ば１５ｐｓｉ未満のような値に減少したとき、シルフォ
ン膜４０は減圧されて、スプリングの非固着端部５６を
シルフォン膜４０と接触させてコンタクト・アセンブリ
内の回路を閉じることにより、コンタクト・アセンブリ
に回路３２を完結させる。

【００２２】次に図３Ｂを参照すると、これは、第２の
代替のスイッチング素子を３８’で示している。このス
イッチング素子３８’は、スイッチング素子３８に含ま
れたのと同じ構成要素の多くを備えており、そしてこれ
はさらに、カバー４４’とベース４６’とを分離する非
導電性のハウジング５１を含んでいる。これ以外は、そ
の構造および機能は、スイッチング素子３８と同様であ
る。したがって、理解されるべきであるが、このスイッ
チング素子は、本発明の範囲から逸脱せずに種々のコン
フィギュレーションで構成することができる。

【００２３】回路３２は、好ましくは、薄い金属箔から
構成できるが、この金属箔は、オープンリングを形成す
る。この箔は、インダクタ３４とキャパシタ３６を含
む、分布特性をもつカンツアを表している。そのリング
の各端部は、スイッチング素子３８に対し直接ハンダ付
けする。この特定の回路設計は、これにより、システム
の性能特性を犠牲にせずに生産コストを最小限にする。

【００２４】さらに図２、図４および図５を参照する
と、これらには、受信器２０ａの構造を詳細に示してい
るが、ここで、受信器２０ｂ−ｄの構造および機能は同
一であると理解されたい。受信器２０ａには、自動車車
両のエンジンが動いているときは自動車車両バッテリ６
０から給電する。受信器２０ａは、インダクタ６２，６
４（図４）を含み、これらインダクタは好ましくはコイ
ルであって、その各々は、複数のターン６６，６８（図
５）を有し、また受信器２０ａは、増幅器７０（図４）
を含み、これらは一緒になって、インダクタ６２，６４
の相互の方位に依存したパラメータをもつ発振器を形成
している。図５を参照すると、インダクタ６２の各要素
６６は、自動車車両バッテリによりエネルギを付与され
たときに、インダクタ６４内の電流が生成する対向する
磁束と相互作用する。また、インダクタ６４の各要素６
８は、インダクタ６２内の電流の流れにより生成される
対向する磁束と相互作用する。これらインダクタ６２，
６４は、一定ゲインの増幅器７０（図４）に接続するこ
とにより、コイル間のその相互作用を介して、正、負ま
たはゼロのフィードバック特性を示すように調節するこ
とができる。

【００２５】図６を参照すると、そのフィードバックの
全体の正味の効果が、それが正、負またはゼロのいずれ
であろうと、インダクタ６２，６４の相互の方位とコン
フィギュレーションに依存するので、所望のフィードバ
ック・タイプの調節は、自動車車両のドライブトレーン
のそれらコイルを装着する間にそれらコイル間の方位角
を変化させることにより行う。インダクタ６２，６４
は、これらインダクタとトランスジューサとの間に配置
した同調機構７２と共に、図６に示した通り角度αにて
ドライブトレーンに固着する。好ましくは小片の箔であ
る同調機構７２は、それらインダクタ６２，６４を所定
の場所に固着する前にその箔をインダクタ６４に向って
またはそれから離れるように固着することにより、それ
らインダクタ６２，６４の微細な同調を可能にする。イ
ンダクタ６２，６４は、これらインダクタ６２，６４の
整列および同調の後、特定の位置に恒久的に固着する。
好ましくは、この回路フィードバックは、ゼロまたはわ
ずかに負となるように調節して、この回路の自己発振が
ないようにし、これによって増幅器７０を弛緩段階に置
く。本回路のフィードバック特性は、後で、センサ・ト
ランスジューサ１４ａを図７に示すように受信器２０ａ
に対し有効近接状態へと回転させるときに、変化させる
が、これについては、以下で詳細に述べる。

【００２６】再び図１を参照すると、各受信器２０ａ−
２０ｄは、配線あるいは無線通信リンクを介してＬＥＤ
インジケータ・インターフェース８０に接続している。
このインジケータ・インターフェース８０は、好ましく
は、自動車車両の客室内に配置し、そしてこれは、車両
タイヤ１６ａ−ｄの各々の現行状態を自動車車両運転手
に対し表示を行う。好ましくは、ＬＥＤインジケータ８
０は、４つの発光ダイオード（ＬＥＤ）８３ａ−ｄ（図
１０参照）を含み、そして各ＬＥＤ８３ａ−ｄは、特定
の１つのタイヤ１６ａ−ｄに関連している。４輪以上を
もつ車両に対しては、さらに多くのＬＥＤを利用するこ
ともできる。インジケータ・インターフェース８０は、
容易に見ることができるようにするため、自動車車両の
フロント・ダッシュボードの内側に、あるいはダッシュ
ボード上に装着することもできる。好ましくは、各ＬＥ
Ｄ８３ａ−ｄは、特定の１つのタイヤ１６ａ−ｄの内圧
が、最大許容可能タイヤ圧より高くなったかあるいは最
小許容可能タイヤ圧よりも低くなったときにのみ点灯す
る。

【００２７】受信器について参照すると、図８には、各
受信器の電気回路図を、全体を９０にて示している。イ
ンダクタ６２と入力キャパシタ９２とは、各タイヤ内に
配置したセンサ・トランスジューサ１４ａ−ｄの共振周
波数に対しより大きな感度をもつように校正した入力カ
ンツアを形成する。演算増幅器９４は、信号増幅に利用
するものであり、これは、抵抗器９６，９８により校正
するゲインをもっている。追加の電流増幅は、受信器９
０の総合ゲインを得るのに必要な追加の増幅のためのト
ランジスタ１００により実行する。特に、受信器９０の
トランジスタＴ２のコレクタから取る出力信号は、コイ
ルＬ１およびＬ２の相互のずれがゼロのフィードバック
をもつと言えるときにゼロの出力を有するように調節で
きる。これらコイルＬ１およびＬ２を相互にいずれかの
方向にずらすことにより、負または正のフィードバック
を実現することができる。正のフィードバックの場合、
受信器９０からの出力は、存在することになる。負のフ
ィードバックの場合には、その出力は、依然としてゼロ
に等しい。一般的に、演算増幅器９４からの出力は、以
下の条件が満たされれば、“１”よりも大きい。Ｋβ＞１、ただしＫ＝Ｋ₁×Ｋ₂ Ｋ₁＝演算増幅器９４のゲインＫ₂＝トランジスタ１００（図８）のゲイン β＝インダクタ６２，６４の相互係数変数βは、インダクタ６２，６４のずれ、ターン数、お
よびそれらの形状（サイズ）に依存している。

【００２８】Ｋが一定であるときの最後の調節として、
それらインダクタＬ１およびＬ２の相互のずれを調節す
ることにより、Ｋβ≦１となるようにβを調節する。ま
た、トランジスタ１０３が形成するカスケード増幅器１
０２は、演算増幅器９４のためのパルス検出器として動
作する。その他の図示した構成要素は、本回路のＤＣ校
正に必要なものである。

【００２９】次に図１０を参照すると、これには、好ま
しいＬＥＤインターフェース８０の電気回路図を示して
いる。このインターフェース８０は、好ましくは、４つ
のＮＡＮＤ論理ゲート１０４ａ−ｄから成っており、こ
れらは、特定の１つのタイヤ１６ａ−ｄに対応する受信
器９０の出力に各々接続した第１の入力１０６ａ−ｄで
駆動する。第２の入力１０８ａ−ｄは、自走発振器１１
０に接続している。この発振器１１０は、例えば０．３
３−０．５０Ｈｚの周波数の矩形形状の電圧を出力す
る。したがって、各タイヤ１６ａ−ｄの内圧が正常な動
作圧近辺にあるとき、ＮＡＮＤ論理ゲート１０４ａ−ｄ
に対する入力は全て、論理“０”となる。その結果、バ
ッファ・インバータ１１２ａ−ｄ（これらは各々、それ
らＮＡＮＤゲート１０４ａ−ｄの１つの出力に接続）の
出力は全て、出力として同じく論理“０”をもつことに
なる。これらの条件の下では、ディスプレイ内の全ての
ＬＥＤ８３ａ−ｄは、点灯する。ＬＥＤインターフェー
ス８０はまた、好ましくは、カウンタ１１４とこれに関
連したトランジスタ１１５とを有する可聴警報構成要素
と、パルス発生器として機能する第２の発振器１１６
と、そしてこの発振器１１６をブザー１１９のような可
聴警報装置に結合する２つのインバータ１１７，１１８
と、を備えている。

【００３０】次に、本発明の第１の好ましい実施形態に
よるこのＴＰＭＳの動作について、以下に説明する。本
発明のＴＰＭＳの動作原理は、受信器９０内のインダク
タ６２，６４が形成する２つの電磁界と各タイヤ１６ａ
−ｄ内にあるいはその外側に装着したセンサ・トランス
ジューサ１４ａ−ｄ内の回路３２が形成する電磁界との
間に生成される相互干渉の原理に基づいている。したが
って、回路３２が検知したタイヤ圧に応答して閉じられ
活性化され、しかもこの回路３２が受信器９０のインダ
クタ６２，６４に対し有効近接状態へと回転させられた
とき、受信器９０は、自己共振周波数（これに対しその
回路３２を調節）に依存したある周波数で発振する。イ
ンダクタ６２と６４との間のフィードバックの符号は、
後で、負から正へと変化させる。理解されるべきである
が、この発振の形状および振幅は、フィードバック量、
インダクタ・コイルのコンフィギュレーション、および
増幅器７０（図４）のゲインとに依存する。

【００３１】タイヤが回転しているときに上記回路３２
が受信器９０に対し有効近接状態へと回転して回路３２
が開路または非導通状態となると、受動回路３２が活性
化されないため発振は起きない。この回路３２が導通状
態になるすなわち回路ループが閉じられると、演算増幅
器７０は、全てのインダクタ３４，６２，６４が整列し
たときに、発振出力電圧を発生する。この発振電圧は、
回路３２の自己共振周波数と等しい周波数をもつ。この
演算増幅器電圧は、図９Ａにおいて１２０で図示してお
り、一方、受信器出力電圧は、図９Ｂにおいて１２２で
図示している。

【００３２】再び図１０を参照して、ＴＰＭＳ１０の動
作について、例を挙げて説明する。ある１つのタイヤす
なわちタイヤ１６ａの内圧が、最小許容可能レベルより
も低下し、しかもスイッチング素子３８が閉じたとき、
論理“１”が受信器９０から出力されまたＮＡＮＤゲー
ト入力１０６ａを介して入力される。この論理“１”入
力は、ＬＥＤ８３ａに、発振器１１０の周波数に等しい
レートで点滅させる。

【００３３】また、第２の発振器１１６も利用して、論
理“１”が入力１０６ａに入力されたとき、その入力が
発振器１１６をイネーブルして可聴周波数のパルスを発
生させる。これらパルスは、２つのインバータ１１７，
１１８を介して回路出力に供給して、ブザー１１９が発
生するもののような可聴アラーム信号を発生する。

【００３４】ＬＥＤ８３ａの点滅およびブザー１１９の
鳴動と同時に、カウンタ１１４はイネーブルされて発生
器１１６から入来するパルスをカウントする。このカウ
ンタ１１４が２ｎ−１個のパルスをカウントすると、そ
の２ｎ出力が論理“１”となる。カウンタ１１４から出
力されるこの論理“１”は、トランジスタ１１５へ入力
し、そしてこのトランジスタはその後導通状態となって
インバータ１１８の出力を分流し、これによりブザー１
１９からの可聴アラーム信号をディスエーブルする。２
ｎ出力はまた、カウンタ１１４のＥＮ入力に接続され
て、そのカウンタ１１４の更なるカウント動作をディス
エーブルする。したがって、対応するＬＥＤ８３ａの連
続的な点滅のみが、タイヤ１６ａの内圧が許容できない
レベルに達したことを運転手に知らせる。この組合せの
可聴と可視の警報は、車のエンジンが始動される度にそ
れを繰返し、可聴アラームは、上記のようにカウンタ１
１４による所定の時間の後にディスエーブルされる。

【００３５】次に、図１１−１７を参照して、本発明の
第２の好ましい実施形態について説明するが、これは、
自動車車両のタイヤ内の空気圧の連続的なモニタについ
て、各タイヤ内の実際のタイヤ圧についての高度に正確
なデジタル読取り値で提供する。この第２実施形態は、
上述の第１実施形態とは構造および機能が同じであり、
かつ図１に示したのと同じように構成するが、ただし以
下の違いがある。

【００３６】図１１のＡおよびＢを参照すると、この第
２好ましい実施形態によるセンサ・トランスジューサ
は、タイヤ１６ａ−１６ｄの各々内に装着してあり、そ
してこれは全体を２００および２００’で示している。
センサ・トランスジューサ２００は、上記のようにタイ
ヤの内部に装着していて、そして上記のセンサ・トラン
スジューサ１４ａ−ｄ（図１）のインダクタと構造およ
び機能が同じインダクタ２０２を備えている。しかし、
キャパシタ２０４は、センサ・トランスジューサ１４ａ
−ｄのキャパシタとは異なっているが、それは、以下の
関係にしたがいタイヤの内部圧に比例したレシオを発生
するように構成した点である。

【００３７】

【数１】

【００３８】ここで、Ｃはキャパシタンス、Ｐは内部タ
イヤ圧である。図１１Ａを参照すると、キャパシタ２０
４は、誘電体部材２０８を含む薄い金属箔２０６から構
成している。誘電体部材２０８は、有意でない後応答た
わみ特性をもつ剛性ゴムのような弾性材料から構成す
る。したがって、誘電体部材は、変形を受けたときに、
その非変形の状態および形状に戻る。

【００３９】キャパシタ２０４は、第１の側２０９を備
え、これは、インダクタ２０２と一緒に上記の硬化によ
りタイヤの内壁に固着するか、あるいは後述するように
タイヤのリムに固着する。キャパシタ２０４の第２の側
２１０は、タイヤの内部圧に高度に敏感である。このキ
ャパシタ２０４は、タイヤ内部圧が上昇するにつれて圧
縮されて、誘電体部材２０８を圧縮する。誘電体部材２
０８が圧縮されるにつれ、そのキャパシタンスの値は増
加する。逆に、タイヤ内部圧が低下するにつれ、誘電体
部材２０８は膨張して、これによりキャパシタの各側２
０９と２１０との間の距離を増加させしたがってキャパ
シタンスを減少させる。

【００４０】図１１Ｂは、センサ・トランスジューサの
代替の構成を２００’で示している。このセンサ・トラ
ンスジューサ２００’は、キャパシタ２０４’を備え、
このキャパシタは、薄壁の円筒形キャパシタであって、
導電性フィルムをコーティングしたナイロンのような強
誘電体材料から作った円筒状管２０６’から成ってい
る。この円筒の第１の端部２０８’は、タイヤ内の空気
から気密分離している。円筒の第２の端部２１０’は、
タイヤの空気圧に対し開放している。円筒管２０６’に
は、ペースト２１２’あるいはノンディスバースの高密
度オイル（それらはいずれも導電性である）で充填して
ある。導電性ペーストを使用した場合には、ペースト
は、タイヤ回転によるペーストの分散を回避するため、
十分な分子間力をもっているべきである。本キャパシタ
２０４’は、このキャパシタの第１端部を回路に接続す
る第１のリード２１４’と、第２のリード２１６’とを
備えており、そしてその第２のリード２１６’は、第２
の端部を回路に接続するため、上記管の円筒表面上に付
着させた導電性金属の薄い層から成っている。タイヤ内
の空気圧は、管の開口２１０’に侵入しそしてペースト
２１２’を変位させて円筒２０６’内の少量の空気２１
８’を圧縮し、これによりそれに応じてキャパシタ２０
４’のキャパシタンスを変動させる。したがって、セン
サ・トランスジューサ２００’の共振周波数は、タイヤ
の内部の空気圧に比例することになる。

【００４１】図１２のＡおよびＢを参照すると、これに
は、トランスジューサ２００および２００’と共に働く
受信器の電気回路図を２２０で示している。受信器２０
０は、図１に示した受信器２０ａ−ｄと同様に装着す
る。タイヤが回転すると、受動のセンサ・トランスジュ
ーサ２００は、受信器２２０のインダクタ２３０と２３
２との間に不均衡な電界を生成し、この電界は、タイヤ
内の空気圧の関数である。受信器２２０は、タイヤ壁３
０に近接して図１に示したように車輪軸に対しセンサ・
トランスジューサ２００に隣接して恒久的に固着してい
る。トランスジューサ２００がタイヤの各回転時にそれ
らインダクタに作用すると、回路２００のカンツアの共
振周波数と等しい周波数の矩形パルス列が、図１２Ｂに
２３３で示すように発生する。各パルス列ｔｎ１、ｔｎ
２、ｔｎ３等の持続期間は、車速に応じて変化する。

【００４２】図１２Ａを参照すると、トランスジューサ
−受信器相互作用の背後にある物理的構造の原理につい
て、以上に詳細に述べた。第１の実施形態と第２の実施
形態との間の唯一の差異は、トランジスタ２３４（図１
２Ａ）が強い電流パルスをＬＥＤインターフェース内へ
発生することにより電流スイッチとして働くことのみで
ある。受信器２２０のその他の全ての回路構成要素は、
上記の第１の好ましい実施形態で述べた受信器９０のも
のと同じである。

【００４３】説明したように、受信器２２０の出力にお
ける発振周波数は、図１２Ｂに２３３で示した通り、ト
ランスジューサ・カンツアの共振周波数に等しい。図１
３は、２４０で、インダクタ２０２（図１１Ａおよび
Ｂ）の一定値の下での、受信器２２０の出力における発
振周期とタイヤ内圧力との間の関係を示している。この
カーブは、広い圧力変化範囲内で非線形である。しか
し、１５−４０ｐｓｉの動作範囲内では、このカーブ
は、比較的線形であって、許容差はほんの５％である。
点線２４２は、２４４で示す実際の応答とは対照的に、
理論的な線形の特性を示している。

【００４４】図１４は、第２の好ましい実施形態に教示
による、各タイヤ内の現行タイヤ圧の制御、測定および
表示を示す機能的な全体システム図である。センサ・ト
ランスジューサ２００ａ−ｄと受信器２２０ａ−ｄを通
常４組（各車輪に１組）使用するが、例示目的のため３
組しか示していない。センサ・トランスジューサ２００
ａ−ｃは、対応の受信器２２０ａ−ｃにカップリングし
ている。タイヤが回転すると、トランスジューサ２００
と受信器２２０との間のカップリングは、図１２Ｂに示
したように、受信器２２０の出力にパルス列を発生す
る。第１受信器２２０ａの出力２３０ａにおけるパルス
周期の持続期間は、トランスジューサ２００内のカンツ
アの共振周波数ｆ_p1により、次のように決まる。

【００４５】

【数２】

【００４６】第２受信器２２０ｂの出力２３０ｂにおけ
るパルス周期の持続期間は、第２トランスジューサ２０
０ｂ内に配置したカンツアの共振周波数ｆ_p2により決ま
る。

【００４７】

【数３】

【００４８】図１４の受信器出力２３０ａ−ｃは全て、
Ａ／Ｄコンバータ・ブロック２３４ａ−ｃの入力２３２
ａ−ｃに結線している。Ａ／Ｄコンバータ・ブロック２
３４ａ−ｃは、時間インターバル（これは、１周期また
は数周期に比例）を、マイクロプロセッサ２３６が読み
取れる離散的データの直列ストリングに変換する。この
データ・ストリングは、メモリ・チップ２３８に記憶し
て、同じタイヤの第２の回転から発生される新たなデー
タ・ストリングがその最初に記憶したデータ・ストリン
グに置き代わるまで保つ。これらコンバータ・ブロック
は全て、同じように働く。最終的な結果として、現行タ
イヤ圧の値は、各Ａ／Ｄコンバータ・ブロック２３４ａ
−ｃの出力において記憶する。

【００４９】図１５は、図１４に示した例えばＡ／Ｄコ
ンバータ２２０ａの機能的ブロック図を示している。一
般には、Ａ／Ｄコンバータ２３４ａは、入力２４０と検
出器入力２４２とを備えている。カウンタ２４４と増幅
器とは双方ともピーク検出器２４６に入力２４２にて接
続している。２つの信号インバータ２４８，２５０は、
差動型のネットワーク増幅器２５２，２５４に結合して
いる。差動型ネットワーク２５２からの出力は、記憶レ
ジスタ２８０のイネーブル出力に接続している。インバ
ータ２４８の出力において最後のパルス列を検出する
と、この出力は、その列パルスを記憶レジスタ２８０に
記録する。増幅器２５４の出力は、ＲＳトリガ２５６の
入力に結合し、そしてこのＲＳトリガは、以下で述べる
所定の条件の生起時にカウンタ２４４をリセットする。
第２のカウンタ２７０は、第１のカウンタ２４４と水晶
発生器２７４の双方に結合し、そして以下に詳細に述べ
るように、レジスタ２８０への入力を選択的にイネーブ
ルする。

【００５０】図１６は、このシステムの種々の箇所で測
定した電圧のヒストグラムを示している。ｔｎの持続期
間のパルス列は、Ａ／Ｄコンバータ入力２４０に供給す
る。Ａ／Ｄコンバータ２３４のこの入力におけるそれら
信号の形状は、図１５および図１６の双方にＡで示して
いる。これら信号は、検出器２４６の入力２４２へまた
第１カウンタ２４４の入力“Ｃｌ”（クロック）へと供
給され、図１５および図１６には、この検出器入力電圧
はＢで示している。これら信号がピーク検出器２４６に
より増幅され２つのインバータ２４８，２５０で整形さ
れた後、それらパルスの前縁は、差動回路網２５２，２
５４により微分する。差動回路網２５２からの出力は、
トリガ２５６に供給してそれを論理“０”にリセットす
る。トリガ２５６からの出力電圧は、図１６にＥで示し
ている。このトリガ２５６の出力が“０”になるとすぐ
に、第１カウンタ２４４は、受信器２２０ａから到来す
るパルスのカウントを開始する。

【００５１】カウンタ２４４の出力レジスタ全て、すな
わち２⁰，２¹，２²，２³，２⁴の電圧ヒストグラムは、
図１６にＦで示している。第１カウンタ２４４の出力２
³からの電圧は、第２カウンタ２７０の“イネーブル”
入力に供給する。これと同時に、第２カウンタ２７０に
供給されそのカウンタ２７０の第２入力“Ｒ”に供給さ
れるパルスの前縁は、ＲＣ回路網２７２により微分す
る。この入来パルスの前縁は、第２カウンタ２７０の全
ての出力レジスタを“０”にリセットする。これと同時
に、第２カウンタ２７０の入力“Ｃｌ”には、水晶発生
器２７４から供給されそしてパルスのカウントを開始す
る。これらパルスのカウントは、図１６にＧで示してお
り、これは、第２カウンタ２７０の“イネーブル”入力
が論理“１”を受けるまで継続する。第２カウンタの出
力２³の論理“０”が登録されるとすぐに、カウンタ２
７０は、カウントを停止する。第１カウンタ２４４の２
⁴出力に論理“１”が登録されると同時に、ＲＳトリガ
はリセットされる、すなわちその出力“Ｅ”が“０”と
なると、第１カウンタ２４４の全ての出力を“０”にリ
セットする。

【００５２】第２カウンタ２７０がカウントした水晶発
生器からのパルス（図１６にＧで示す）の数は、第２の
パルス列が受信器２２０ａから到来するまで、もとのま
まに留まる。第２のパルス列は、ｔ_n2の持続期間をも
つ。受信器２２０からの第１パルス列の終了時に、検出
器２４６ａの入力におけるそのパルスの立ち下がりエッ
ジは、差動増幅器２５４が微分する。このパルス（図１
６にＤで図示）は、出力レジスタ２８０へのカウンタ２
７０からの全ての出力の“書込み”コマンドを形成す
る。第２パルス列が持続期間ｔ_n2でインバータ・ブロッ
クの入力に登録されると、上記のシーケンスが繰返され
る。

【００５３】上記の説明から理解できるように、インバ
ータ・ブロックは、受信器２２０から到来する各パルス
列から、第１カウンタ２４４の２³出力からの時間イン
ターバルＦ（これは、受信器２２０ａの入力周波数の８
周期に等しい）のような時間インターバルを形成する。
続いて、このインバータは、出力２³における時間イン
ターバルを、そのフォーマット化したパルス持続期間に
比例した２進コード“Ｎ”に変更する。このコードは、
出力レジスタ２８０に記憶する。一般的には、精度を増
すには、この変換は、入力周波数のｎパルスの集積であ
るランダムに選択した時間インターバルで実行すること
ができる。精度の上昇と許容差の減少とは、形成した時
間インターバルの持続期間を増したりあるいはその時間
インターバルに充填する水晶発生器２７４の周波数を増
すことにより実現できる。

【００５４】再び図１４を参照すると、インバータの出
力から得たデジタル・データは、マイクロプロセッサ２
３６が処理する。マイクロプロセッサ２３６は、プログ
ラマブル・メモリ２３８に対し、データ・バス２８２、
アドレス・バス２８４、および制御バス２８６によって
接続している。制御バス２８６は、制御フローの同期お
よび方向の制御コマンドを、図１４に示した回路の全て
の部分に対し送るのに使用する。バッファ増幅器２８８
ａ−ｃは利用するが、これは、インバータの負荷容量を
増すのに必要である。制御バス２８６はまた、バッファ
増幅器（図示せず）を有することが必要とされることが
ある。バッファ増幅器の全てには、“３状態”出力を装
備する。

【００５５】メモリ・ブロック２３８は、“書込み”コ
マンド・ボタン２９０および“消去”コマンド・ボタン
２９２を通してプログラム可能である。両ボタンは、タ
ッチスクリーン・ディスプレイ２９４の近くに配置して
おり、そしてディスプレイ２９４は、０から９までのデ
ィジットを表示することができ、またリセット・ボタン
およびセット・ボタン（図示せず）を備えている。この
インターフェースは、２９５の例えばフロントの右タイ
ヤ１６ａあるいはトラクタ−トレーラの場合における２
９５のタイヤ＃１６で識別したタイヤのような任意の特
定のタイヤの２４ｐｓｉのように、任意のタイヤ内の圧
力を表示することができる。このインターフェース・タ
ッチスクリーン・ディスプレイ２９４は、データ・バス
２８２と制御バス２８６とに対し、アナライザ２９６と
デジタル・インターフェース・ドライバ２９８を介して
接続している。

【００５６】第２の好ましい実施形態にしたがい自動車
車両に対し最初にＴＰＭＳ１０を装備したときに、運転
手によるこの圧力モニタ・システムの初期セットアップ
は、以下のように実行することができる。すなわち、初
めに、各タイヤを、その定格圧力の１／２まで膨らませ
る。次に、運転手は、このセットアップに対し選択した
タイヤ番号に対応するディスプレイ上の数字にタッチす
ることにより、ディスプレイ・インターフェース２９４
を活性化する。ディスプレイ・インターフェース２９４
の活性化の後、運転手は、セット・ボタン２９０を活性
化して、“書込み”コマンドを発生させる。この場合、
マイクロプロセッサ２３６は、適当なバスを選択しそし
てインバータから到来するそのコードのメモリ２３８へ
の記録を行う。例えば、１／２膨張タイヤ圧情報の最初
の記録は、図１７に示すようにＡであり、値はＮ_1(1/2)
である。

【００５７】続いて、このタイヤをその定格圧力にまで
膨張させ、そして空気圧の新たな値をアドレスＢに記録
する。全てのタイヤについての１／２膨張とフル定格の
圧力の双方の記録が完了すると、車両の各タイヤについ
ての圧力値がメモリに記憶されたことになる。これら値
は、図１７に１／２ＰおよびＰ_nomとして示した定格圧
力の１／２にポイントＡおよびＢで対応しており、その
座標は、ポイントＡについてはＮ_1(1/2)，１／２Ｐ_nom
であり、ポイントＢについてはＮ₁₍₁₎，Ｐ_nomである。

【００５８】車両が移動中で各タイヤが回転していると
き、マイクロプロセッサ２３６は、次にように動作す
る。すなわち、初めに、クロック・パルス（図１４には
図示せず）は、第１Ａ／Ｄコンバータ・ブロック２３４
ａから“読出し”コマンドを発生し、そしてマイクロプ
ロセッサ２３６の内部メモリへの得たコードの“書込
み”コマンドを作る。次に、マイクロプロセッサ２３６
は、そのコードの現行値をコードＮ_1(1/2)と比較する。
この比較結果がその記憶したものよりも低い場合には、
プロセッサは、タイヤ番号と、その空気圧を表示する。
この値（Ｎｔ：現行値）は、マイクロプロセッサ２３６
が、図１７に示した２つの既知のポイント間の線形補間
によって計算する。上記比較結果がメモリに記憶したも
のよりも大きいときには、オペレータ・インターフェー
ス２９４上には全く警報を表示しない。その他のタイヤ
についても、これと同様の方法で走査する。

【００５９】各タイヤの現行圧力の値全てをそれらタイ
ヤの各回転後に記録すると直ちに、オペレータ・インタ
ーフェース２９４上にその継続的な圧力指示を生じる。
これは、圧力の綿密なモニタが運転手の安全にとって極
めて重大な空気の抜けたタイヤの場合に、最も重要であ
る。各タイヤの空気圧が正常な場合であっても、運転手
は、いずれのタイヤの圧力もモニタすることができる。
これは、例えば、運転手が、車を運転する前にタイヤ圧
の状態を知りたいときには、必要となることがある。こ
のとき運転手がしなければならないことは、単に、タッ
チスクリーン上の“セット”ボタン２９０を押すことで
あり、そうすれば、ディスプレイが、タイヤ番号とその
圧力を、１時に１つの割で示すことになる。

【００６０】任意の特定のタイヤをその番号を押して選
択することにより、運転手は、そのタイヤの空気圧を表
示させることができる。“リセット”ボタンは、オペレ
ータ・インターフェース２９４のセッティングに対し
て、それを制御およびモニタの自動モードに置くのに必
要である。マイクロプロセッサ２３６はまた、受信器２
２０の自動同調を可能にする。

【００６１】次に、図１８を参照すると、本発明の第１
実施形態において用いているセンサ・トランスジューサ
１４ａは、タイヤ１６ａを受けるリム３００に結合して
示している。センサ・トランスジューサ１４ａは、第１
ハウジング３０２と第２ハウジング３０４を、導体３０
６とリム３００を介して、互いに電気的な伝達関係で含
んでいる。第１ハウジング３０２と第２ハウジング３０
４は、回路３２を含み、そしてインダクタ３４、キャパ
シタ３６（図２１参照）、およびスイッチング素子３８
を含んでいる。

【００６２】図２１に詳細に示すスイッチング素子３８
を含むハウジング３０４は、頂部ファイバガラス・カバ
ー３０８と、下側ファイバガラス・カバー３１０を含
む。頂部カバー３０８とベース３１０との間に配置して
いるのは、スイッチング・コンタクトまたは圧力センサ
３１２であり、これは、１対の導電性のまたはフレキシ
ブルのディスク３１４から形成し、これは、図２では番
号４２で識別している。１対のディスク３１４から形成
した圧力センサ３１２は、気密封止することにより、実
質上密閉した空気キャビティ３１６を作る。圧力センサ
３１２は、リム３００にハンダ付けした導電性マウント
３１８（図１８参照）を介してリム３００に対し、ある
いは、導電性マウント３１８を介して第１箔導体３２０
に対し電気的接触状態にある。圧力センサ３１２はさら
に、頂部カバー３０８の下側に接着した第２導体３２２
と電気的伝達状態にある。頂部カバー３０８とベース３
１０は、環状形状の絶縁体３２３により分離しており、
絶縁体３２３により、センサ３１２は、チャンバ３１６
を介して伸縮できるようになって、図２に示した回路３
２を開閉する。ここで、タイヤ圧力が所定の圧力より下
に低下すると、センサ３１２は閉じて、導体３２０を導
体３２２に対し、導電性マウント３１８とセンサ３１２
を介して直列状態に置く。第１ハウジング３０４はさら
に、表面実装キャパシタ３６を含み、これは、導体３２
２と電気的伝達状態にあり、しかも第１ハウジング３０
２内に収容したインダクタ３４と並列関係にある。

【００６３】再び図１８および図１９を参照すると、第
１ハウジング３０２と第２ハウジング３０４内に収容し
たセンサ・トランスジューサ１４ａは、それぞれ、第１
装着技法および第２装着技法でリム３００に固着して示
している。その各技法においては、第２ハウジング３０
４は、適当な接着剤によりリム３００の内側に固着して
いる。リム３００内へハウジング３０４をさらに固着す
るため、調節可能な金属バンド３２４をリム３００の内
側の周りに巻いて、ハウジング３０４のあたりに配置し
たＯリング３２６と係合させる。金属バンド３２４は、
Ｏリング３２６上に登って、センサ３１２の湾曲に対す
る適当なクリアランスを提供する。代替的には、弾性の
ナイロン・ベルトあるいはその他の適当な固着機構も、
調節可能金属バンド３２４の代わりに使用することがで
きる。

【００６４】図１８に示した第１装着技法を使用する
と、導電性マウント３１８をリム３００に対し直接ハン
ダ付けして第１の導電性経路を作る。頂部カバー３０８
の下からかつキャパシタ３６から延びる第２導体３２２
は、導電性箔３０６と伝達状態にあり、そして導電性箔
３０６は、リム３００から絶縁し、そしてリム３００の
エッジ３２８へ横断するように導く。導電性箔３０６
は、エッジ３２８に巻きつけ、そしてネジ３３２により
ハウジング３０２のポリエチレン体３３０に固着する。
インダクタ３４の一端は、ネジ３３２を介して箔３０６
と電気的伝達状態にある。コイル３４の他端は、リム３
００のエッジ３２８に対し、第２装着ネジ３３４と、エ
ッジ３２８と電気的接触状態の第２箔３３６とを介して
電気的接触状態にある。およそ２３０ターンのインダク
タ・コイル３４は、図１８に切除して示したポリエチレ
ン体３３０内にカプセル封止する。コイル３４は、１対
の湾曲した金属クランプ３３８によってリム３００のエ
ッジ３２８に固着し、そしてクランプ３３８は、リベッ
ト３４０により、第１ハウジング３０２のポリエチレン
体３３０内にリベット止めする。湾曲クランプ３４０
は、リム３００のエッジ３２８に弾性的に係合して、イ
ンダクタ３４をリム３００の外側に隣接して固着するよ
うに動作可能である。このようにして、受信器２０ａ
は、図１に示したように、車両ボディ上にインダクタ３
４に隣接して位置決めし、これにより、インダクタ３４
が、受信器２０ａ内のインダクタ６２、６４の平面に実
質上平行な平面に沿って位置決めされるようにする。

【００６５】次に図１９を見ると、センサ・トランスジ
ューサ１４ａは、第２装着技法によってリム３００に装
着して示している。ここで、図１８と同様の構造を同様
の参照番号を使って識別することにする。この第２装着
技法を使用することにより、リム３００は、もはや導電
性媒体として使用せず、これには、第２導電性箔３４２
が置き代わっており、この箔３４２はまた、リム３００
から絶縁している。この点で、スイッチング素子３８の
導体３２２は、箔３０６と電気的伝達状態にあり、また
スイッチング素子３８の導体３２０は箔３４２と電気的
伝達状態にある。加えて、箔導体３０６，３４２は、リ
ム３００のエッジ３２８に導いて、リム３００から絶縁
した露出の接触領域を残す。これら露出接触領域には、
リベット３４０によってハウジング３０２に装着した弾
性導電性クランプ３３８の下側が接触し、そしてそれら
の各々は、インダクタ３４の一端と電気的接触状態にあ
って回路経路を完成させる。

【００６６】このようにして、タイヤ１６ａは、センサ
・トランスジューサ１４ａの第１ハウジング３０２をリ
ム３００のエッジ３２８に固着せずとも、リム３００に
装着することができる。一旦タイヤ１６ａをリム３００
に装着すると、このとき、インダクタ３４を収容するセ
ンサ・トランスジューサ１４ａの第１ハウジング３０２
は、在来の車輪ウェイトをリムのエッジに固着する方法
と同様に、箔３０６，３４２の露出した接触表面と単に
係合する。言い換えれば、導体３０６，３４２の頂部表
面を露出させる一方で、導体３０６，３４２の下側表面
をリム３００から絶縁し、これにより、弾性クランプ３
３８の下側が、第１ハウジング３０２を一旦リム３００
のエッジ３２８に取り付けたときに箔導体３０６，３４
２の露出した導電性部分と接触するようにする。

【００６７】次に図２０を見ると、これには、センサ・
トランスジューサ１４ａをリム３００に装着する第３の
装着技法を示している。ここで再び、図１８および図１
９における同様の構造を識別するのに、同様の参照番号
を使用する。この構成では、インダクタ・コイル３４
は、フレキシブルの取り付け機構３４４、例えばインダ
クタ・コイル３４全体をカプセル封止して第１ハウジン
グ３０２を形成することができるゴム接着剤により、リ
ム３００の内側に実質上垂直に装着して示している。イ
ンダクタ・コイル３４はまた、受信器２０ａのインダク
タ６２，６４の平面と実質上平行な平面の沿って位置決
めしている。スイッチング素子３８は、ハウジング３０
４内に収容ししかもインダクタ３４に隣接してリム３０
０に固着して示している。ハウジング３０４は、好まし
くは、図１８および図１９に示した通り、リム３００の
内側に固着し、しかも２つの箔導体３４６，３４８はイ
ンダクタ・コイル３４とハウジング３０４との間に電気
的接触状態で位置決めして回路３２を完成させる。ここ
で、注意すべきことに、この実施形態においては、イン
ダクタ・コイル３４の中心軸３５０を、リム３００のエ
ッジ３２８より上に位置決めして、正の露出領域３５２
を提供し、これにより、受信器２０ａとの電磁的結合を
可能にする。加えて、インダクタ・コイル３４は、約０
インチ（０ｃｍ）から約７インチ（１８ｃｍ）の範囲の
間の距離でセンサ２０ａに隣接して位置決めしている。

【００６８】上述しかつ図１８−図２０で図示した３つ
の装着技法は、受信器２０ａに対し相対的にセンサ・ト
ランスジューサ１４ａを装着する効果的な方法を提供
し、しかもこれは、センサ・トランスジューサ１４ａを
タイヤ１６ａの側壁内に組み込むことによる等のタイヤ
１６ａの変更を必要としない。したがって、これら構成
は、さらに多才さを提供して、どのタイプのタイヤも、
リム３００が図１８−図２０に示したようにセンサ・ト
ランスジューサ１４ａを受けるように構成する限りリム
３００に装着することができる。加えて、さらに気づく
ように、リム３００は、在来のリムであり、図示したよ
うにハウジング３０２，３０４内に収容したセンサ・ト
ランスジューサ１４ａを固着すること以外、リム３００
に対し全く変更を必要としない。

【００６９】次に図２２−図３０を参照して、本発明の
第３の好ましい実施形態について説明するが、これは、
自動車車両のタイヤ内の空気圧についての、それらタイ
ヤの各々内の実際のタイヤ圧の高度に正確なデジタルの
読みによる継続したモニタを提供する。この第３の実施
形態は、上述の第１および第２の実施形態と構造および
機能が同じであるが、ただし、この第３の好ましい実施
形態において用いるセンサは、第２の好ましい実施形態
におけるのと同じ可変インダクタンス対可変キャパシタ
ンスを使用する。さらに、気づくように、受信器と共に
ここに開示するセンサ・トランスジューサは、タイヤ内
の圧力、並びに動いている最中のあるいは回転中物体の
内部の環境の温度およびその他の物理的特性のようなそ
の他のパラメータを、遠隔から測定できる。

【００７０】次に図２２を参照すると、この図２２は、
本発明の第３の好ましい実施形態の教示内容によるタイ
ヤ圧モニタ・システム（ＴＰＭＳ）３５４の全体構造を
示している。ＴＰＭＳ３５４は、図１に示したものと同
様に車両に固着する。この点で、ＴＰＭＳ３５４は、タ
イヤ３６０の内側エッジ３５８上に位置した受動型セン
サ・トランスジューサ３５６を含んでいる。ここで再
び、センサ・トランスジューサ３５６は、インダクタ３
６４とキャパシタ３６６（図２３参照）により形成され
る共振タンク３６２から、圧力トランスジューサ３６８
と共に成っている。ＴＰＭＳ３５４はまた受信器３７０
を含み、これは、車輪サスペンション部品の１つに装着
していて、これにより、センサ・トランスジューサ３５
６に対する距離Ｌが、約０インチ（０ｃｍ）から約７イ
ンチ（１８ｃｍ）の範囲内のある距離で実質上一定とな
るようにする。タイヤ３６０の内側に配置した圧力トラ
ンスジューサ３６８は、ここでさらに述べるように、タ
イヤ圧変化をインダクタ３６４のインダクタンス変化に
変換する。尚、ＴＰＭＳ３５４のこの第３の好ましい実
施形態の記述においては、単一のタイヤ３６０、センサ
・トランスジューサ３５６および受信器３７０について
説明することにする。しかし、当業者には理解されるよ
うに、車両の各タイヤには、図１に明瞭に示しているよ
うに、このようなシステムを含めることができる。さら
に、このシステムは、図１８−図２０に示したのと同様
に、リム３００に装着することもできる。

【００７１】図２３は、第１および第２の実施形態に関
して前述した通りまた本文でさらに記述する通り、ＴＰ
ＭＳ３５４の背後の主要な物理的原理を示している。受
信器３７０は、増幅器３７２を第１インダクタ３７４お
よび第２インダクタ３７６と共に含み、そしてこれらイ
ンダクタは、互いに角度αで配置している。インダクタ
３７４，３７６のこの位置決めは、これらの間の誘導性
の電磁的結合を与える。インダクタ３７４，３７６は、
これらインダクタを大きな幅のボビンの周りの多数巻き
コイルとして構成したときには、互いに対し概して角度
αにて配列する。言い換えれば、第１の直列のループを
ボビンの周りにその全幅に渡って巻き、しかも続く直列
の重なるループをボビンの全幅の沿って巻くようにす
る。これと同じ結合効果は、図２４に示すように、実質
上フラットなインダクタ３７４，３７６を軸方向に位置
決めすることによっても実現することができる。ここ
で、その軸方向距離ｄを、角度αと同様に調節すること
により、インダクタ３７４と３７６との間の誘導性結合
を調節することができる。この構成においては、インダ
クタ３７４，３７６は、好ましくは、図２７および図２
８に示すのと同様に構成し、これにより、インダクタを
形成するコイルの各ターンは、次のターン上に巻いて、
実質上フラットなスパイラル上のコイルを提供し、これ
は、コイルを幅広のボビンを使用して互いに隣り合って
あるいは隣接して配置するのは対照的である。

【００７２】ここで再び、インダクタ３７４，３７６
は、互いに対し角度αあるいは距離Ｌで配置して、実質
上ゼロあるいは負のフィードバックを提供し、これによ
り、受信器３７０を“待機”または非発振モードに置
き、これは、センサ・トランスジューサ３５６が受信器
３７０に対し有効近接状態にないときに出力発振を発生
しない。増幅器３７２の発振の周波数および振幅は、そ
の増幅係数と２つのインダクタ３７４，３７６が提供す
るフィードバックのレベルと、センサ・トランスジュー
サ３５６の共振周波数とに依存する。インダクタ３６４
とキャパシタ３６６を収容する共振タンク３６２を２つ
のインダクタ３７４，３７６に対し密接な有効近接状態
に配置することにより、正のフィードバックあるいは
“アクティブ”の発振モードが生成され、そしてこれ
は、図２３に示したように、共振タンク３６２と２つの
インダクタ３７４，３７６との間に生成される結合効果
により変化させることができる。

【００７３】図２５Ａは、インダクタ３７４の１つのル
ープ３７８と第２インダクタ３７６の１つのループ３８
０とを示しており、その結合電流Ｉ１とＩ２とは、同一
方向に流れているとして示している。インダクタ３７
４，３７６が空間においてこれとは異なったように配置
される場合、電流Ｉ１とＩ２は、図２５Ｂに示すよう
に、互いに反対の方向に流れることになる。結合電流Ｉ
１とＩ２が同一方向に流れている場合、正のフィードバ
ックが増幅器３７２に生成される。電流Ｉ１とＩ２が互
いに逆に流れている場合、負のフィードバックが増幅器
３７２に生成される。

【００７４】増幅器３７２の位相バランスは、負のフィ
ードバックのレベルと位相が正のフィードバックのレベ
ルおよび位相と等しいときに起きる。正（または負）の
フィードバックは、増幅器３７２の出力と入力を、この
フィードバック経路に沿って抵抗器を使用して接続する
ことにより配置することができる。この抵抗器の値は、
インダクタ３７４，３７６が生成する負（または正）の
フィードバックの補償を行うように調節することもでき
る。ここで再び、インダクタ３７４，３７６は、図２３
および図２４に示したのと同じように、異なった角度α
または距離Ｌの下で位置決めし離間させることができ、
そしてこれは、フィードバックのレベルおよび位相を変
化させる。もし抵抗器が生成する正のフィードバックが
２つのインダクタ３７４，３７６が生成する負のフィー
ドバックよりも強い場合、増幅器３７２は“アクティ
ブ”の発振モードにある。負フィードバックが正フィー
ドバックと等しいかあるいはこれよりも強い場合には、
増幅器３７２は、“待機”の発振を生じない非発振モー
ドにあり、これは、本発明にとっては望ましい構成であ
る。言い換えれば、フィードバックは、インダクタ３７
４，３７６の位置決めとフィードバック経路内の抵抗の
値とに基づき、正にあるいは負に調節することができ
る。その抵抗は、方式的には、インダクタ３７４，３７
６を適切に配置した後において、歪み目的に対し感度を
調節する。フィードバック抵抗により本質的に決まる増
幅器３７２のこの感度は、位相がどれ程正にあるいは負
にシフトするかを決める一方で、インダクタ３７４，３
７６の配置は、どこでその位相が正から負へのフィード
バックにシフトするかを決める。

【００７５】インダクタ３７４と３７６との間の結合効
果を微調整するため、図２３に示したように、また図６
に関して図示し記述したように、薄い金属ストリップ３
８２を使用することができる。インダクタ３７４，３７
６の相互の電磁界内で金属ストリップ３８２の位置を変
化させると、この電磁界を変化させることができ、その
結果インダクタ３７４と３７６との間の結合効果をより
強くあるいはより弱くする。言い換えれば、薄い金属ス
トリップ３８２を使用することにより、インダクタ３７
４と３７６との間の電磁結合効果を増減させて、受信器
３７０の製造工程中に受信器３７０をチューンアップす
ることで許容誤差効果を補償する。この同じ技法は、受
信器３７０に対し密接な近接状態に配置した共振タンク
３６２の影響に対し受信器３７０の感度を調節するのに
も使用できる。増幅器３７２が“待機”モード（その正
のフィードバックが誘導性負フィードバックにより補償
されることを意味する）にあるとすると、このとき密接
な近接状態に配置することにより、増幅器の自己発振周
波数を同じ周波数の同調させた共振タンク３６２は、こ
れにより増幅器３７２の位相バランスをシフトさせ、そ
して共振タンク３６４の全インピーダンスに依存する振
幅および周波数で発振を生成する。他方、圧力を共振タ
ンクのインダクタ３６４のインダクタンス変化に移す圧
力トランスジューサ３６８は、その位相バランスを変化
させることによりそれら変化を受信器３７０に伝達する
状態を提供することができる。

【００７６】図２６には、上記のロジックを示してい
る。ここで、センサ・トランスジューサ３５６は、圧力
センサ・トランスジューサ３６８が検知したタイヤ圧Ｐ
（ブロック３８２で識別）を、インダクタ３６４のイン
ダクタンスＬの変化（ブロック３８４で識別）に変換
し、その結果として、これにより共振タンク３６２の共
振周波数Ｆの変化（ブロック３８６により識別）に至
る。この新たな共振周波数Ｆは、受信器３７０内の２つ
のインダクタ３７４，３７６が生成するフィードバック
の位相に影響する。この影響は、増幅器３７２の発振変
化をもたらし、そしてこれは、測定して実際の圧力変化
と相関させることができる。

【００７７】次に図２７Ａおよび図２７Ｂを参照する
と、これには、本発明の第３の好ましい実施形態の教示
による受動型センサ・トランスジューサ３５６を詳細に
示している。受動型センサ・トランスジューサ３５６
は、電源を全く必要とせず、そして導電性表面３９０を
もつ堅い絶縁体ベース３８８を含んでいる。薄い金属の
スプリング状または弾性のダイアフラム３９２は、ベー
ス３８８にハンダ付けまたは接着剤で接着して気密封止
した空気チャンバ３９４を形成し、これは、通常の大気
圧下の空気を含む。膜またはダイアフラム３９２の内側
表面には、高いレベルの透磁率をもつ小さな長方形のフ
ェライト片３９６を付着させる。ベース３８８には“馬
蹄”または“Ｕ字型”のフェライト材料片３９８を恒久
的に装着し、そしてこれもまた、チャンバ３９４に対し
気密封止する。ベース３８８の外側には、４ターンまた
はコイルをもち、約１．５インチ（約３．８ｃｍ）から
約２インチ（約５．１ｃｍ）の径をもつフラットなイン
ダクタ３６４を装着し、そしてこれは、ベース３８８と
“馬蹄”または“Ｕ字型”のフェライト材料片３９８と
の間に配置する。またインダクタ３６４には、図２７Ｂ
に明瞭に示すように、キャパシタ３６６を結合する。こ
の構成は、３９６および３９８から形成した強磁性のコ
アをもつインダクタ３６４を形成し、このコアは、膜３
９２に印加される圧力Ｐに依存して変動する可変ギャッ
プＧを有する。圧力Ｐがセンサ・トランスジューサ３５
６に印加されると、ダイアフラムまたは膜３９２は、下
方に湾曲し、これによりフェライト素子３９６および３
９８が形成するフェライト・コアにおけるギャップＧの
距離を変化させる。センサ・トランスジューサ３５６
は、非常に敏感であって、数ミクロンの非常に小さなギ
ャップ変化Ｇでも、インダクタ３４２のインダクタンス
Ｌを、フェライト・コアなしのその元のインダクタンス
Ｌから約３００−９００パーセントにまでかなり上昇さ
せる。このギャップ変化Ｇの好ましい距離は、約０μｍ
から約５００μｍとの間である。このインダクタンス変
化は、フェライト素子３９６および３９８に対し使用す
るフェライト材料の高い透磁率レベルのため可能であ
り、そしてこの材料は、約１００００の透磁率μを与え
る。

【００７８】図２８Ａおよび図２８Ｂに移ると、これに
は、センサ・トランスジューサ３５６’の第２の実施形
態を示している。センサ・トランスジューサ３５６’は
図２７Ａおよび図２７Ｂに示すセンサ・トランスジュー
サ３５６と実質上同じであるが、ただし、１対の“Ｕ字
型”フェライト素子４００および４０２をインダクタ３
６４の周りに配置している。フェライト素子４００と４
０２との間のギャップＧ内には、フォーム材料４０４の
内部に捕捉した空気の多くのマイクロバブルを含みそし
て通常の大気圧の下で密閉した圧力感知形ラバーフォー
ム材料４０４を配置している。外部の圧力Ｐを印加する
と、材料４０４は、収縮して“Ｕ字型”フェライト素子
４００および４０２が形成するフェライト・コアのギャ
ップＧの変化をもたらす。ここで再び、ギャップＧの変
化は、インダクタ３６４のインダクタンスＬを相当変化
させる。

【００７９】図２７および図２８に示した両センサ構成
に関しては、フラット・インダクタ３６４のインダクタ
ンス変化は、以下の通り記すことができる。

【００８０】

【数４】

【００８１】ここで、ｗ²は、フラット・インダクタ３
６４内のターン数であり、ｍｉは、強磁性コアにより覆
われたインダクタ部分（図２７Ｂおよび図２８Ｂを参
照）の長さであり、Ｒ_bは、空気ギャップ（Ｇ）の磁気
抵抗である。Ｒ_bは、以下の通り記すことができる。

【００８２】

【数５】

【００８３】ここで、Ｓ₂は、フェライト・コアの断面
積であり、μ₀は、透磁率である。これら２つの式（す
なわち式（１）と（２））を組み合わせると、インダク
タンスＬは、次のように記すことができる。

【００８４】

【数６】

【００８５】この式から、ギャップ距離（Ｇ）の非常に
小さな変化でも、相当なインダクタンス（Ｌ）変化をも
たらすことが判る。一方、ＬＣ並列共振タンク３６２の
共振周波数に関する周知の式を使うと、センサ共振周波
数がどのように圧力の下でのギャップ変化と共に変化す
るかが判る。

【００８６】

【数７】

【００８７】次に図２９および図３０を参照すると、デ
ジタル・ディスプレイ・インターフェース４０６を伴う
受信器３７０を、対応する出力波形と共に詳細に示して
いる。受信器３７０は、２段増幅器を含み、これは図２
３の増幅器３７２を形成する。この２段増幅器３７２
は、第１のオペアンプ４０８を含み、これは、第２のオ
ペアンプ４１０と電気的伝達状態にある。抵抗器Ｒ１，
Ｒ２，Ｒ３およびＲ４は、増幅レベル、並びにこの２段
オペアンプ４０８，４１０のフィードバック感度を決め
る。抵抗器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３およびＲ４はまた、２段増
幅器３７２のフィードバック経路も形成する。受信器の
コイルＬ１とキャパシタＣ１は、入力共振タンクを形成
する。受信器コイルＬ２は、トランジスタ電流増幅器Ｔ
１を介して、第２オペアンプ４１０の出力に接続する。
抵抗器Ｒ５およびＲ６は、オペアンプ４０８，４１０を
通るＤＣ電流のレベルを調整するのに使用し、そしてこ
れらは分圧器として作用する。抵抗器Ｒ７，Ｒ８はキャ
パシタＣ２と一緒になって、そのモードを設定しトラン
ジスタＴ１をバイアスするのに使用する。

【００８８】圧力感知形フェライト・コアを有するセン
サ・トランスジューサ３５６が受信器３７０の２つのイ
ンダクタＬ１，Ｌ２の電磁界内に入るかあるいは交差す
ると、図３０Ａに示した通り、１つのパックの矩形波発
振が、図２９に示すポイントＡにおいて、第２オペアン
プ４１０の出力に発生される。この矩形波の発振周波数
は、測定圧力に依存し、そしてこの矩形波の持続時間
は、タイヤ回転速度に依存する。この矩形波発振がデジ
タル・ディスプレイ・デバイス４０６に入力され、そし
てこのデバイスは、そのアナログ測定値をデジタル出力
に変換する。矩形波発振は先ず、周波数およびデューテ
ィーサイクルを調節することができる関数発生器である
パルス形成器４１２に印加される共に、パルス検出器４
１４にも印加される。パルス形成器４１２は、パルス検
出器４１４と共にデジタル・パルスを形成し、そしてこ
れらパルスは、カウンタ４１６によりカウントし、この
カウンタ４１６は、水晶共振器４１８によりパルス形成
器４２０を介して同期させる。パルス検出器４１４から
の出力波形は、図３０Ｂに示している。スイッチ４２２
は、このスイッチ４２２を付勢したときにパルス形成器
４１２を活性化する。

【００８９】プログラマブル・メモリ４２４は、測定し
た圧力の周波数と実際のデジタル表現との間の関係につ
いての“真理値表”を保持または保有している。パルス
形成器４１２からの出力４２６には、全ての遷移プロセ
スが終わった時点を表す図３０Ｃに示した矩形波を出力
し、そしてカウンタ４１６は、このため、図３０Ｄに示
すように、アナログ受信器３７０から来ている実際の周
波数を信頼性良く決定することができる。出力４２６の
矩形波が終わると、２つの追加のパルスを形成する。第
１に、図３０Ｅに示すようにパルス形成器４１２の出力
４２８において、そして図３０Ｆに示すように第２のパ
ルスをパルス形成器４１２の出力４３０においてであ
る。第１のパルスは、カウンタ４１６をリセットし、そ
して第２のパルスは、トリガ４３２をフリップさせて、
カウンタ４１６からのカウントした数をマイクロプロセ
ッサ４３６のメモリ４３４に記憶した固定の数と比較で
きるようにする。この比較の結果は、プログラマブル・
メモリ４２４により信号に移し、そしてこれは、ＬＣＤ
ドライバ４２８を通して、ディスプレイ４４０上におけ
る測定した圧力のデジタル表現を制御する。

【００９０】ＧＭＰＳ３５４の第３の実施形態は、タイ
ヤ内の圧力を、センサ・トランスジューサ３５６を使っ
て正確に識別するよう動作可能であり、そしてそのセン
サ・トランスジューサは、フェライト・コアを介してイ
ンダクタ３６４のインダクタンスＬを変化させる。受信
器３７０は、好ましくは、“待機”非発振モードにある
ように構成し、これにより、インダクタ３７４，３７６
の方位が、このモードにおいて増幅器３７２の入力と出
力との間に負のフィードバックを生成する。センサ・ト
ランスジューサ３５６が受信器３７０に対し有効近接状
態に配置されると、受信器は、“待機”モードから“ア
クティブ”発振モードに代わり、そしてこの発振モード
で、発振が共振タンク３６２の共振周波数に依存して変
化する。この共振周波数は、タイヤ圧に依存して変化
し、したがってこの周波数変化に関係するよう相関させ
ることができる増幅器３７２の発振周波数を変化させ
る。

【００９１】以上の説明で本発明の単なる例の実施形態
を開示し記述した。この説明および添付の図面および特
許請求の範囲から当業者には容易に理解されるように、
種々の変形、変更、修正が本発明の要旨および範囲から
逸脱せずに行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のタイヤ圧モニタ・システムを含む自動
車車両のドライブトレーンの上面図。

【図２】図１に示したシステム内のタイヤ圧センサの第
１の好ましい実施形態の電気回路図。

【図３】Ａは、図２に示したシルフォン実施形態につい
て１部横断面の正面立面図であり、Ｂは、図２に示した
第２の代替のシルフォン実施形態の横断面図。

【図４】図１に示したシステムの受信器の第１の好まし
い実施形態の簡単化した電気回路図。

【図５】図４に示した２つの導体コイルが発生する電磁
束を示す電気的概略図。

【図６】図４に示した２つの導体コイルの配置を示す概
略図。

【図７】センサが回転して受信器と有効近接状態となっ
たときに、図４の受信器に対する図２のセンサの影響を
示す簡単化した電気回路図。

【図８】本発明の図４の受信器と図２のセンサの詳細な
電気回路図であり、受信器をより詳細に示す図。

【図９】ＡとＢは、図８に示した演算増幅器と検出器か
らの電圧出力を時間に対して示すグラフ。

【図１０】図１に示したシステムのＬＥＤインターフェ
ースの電気回路図。

【図１１】ＡとＢは、本発明の第２の好ましい実施形態
によるタイヤ圧モニタ・システムの圧力感応キャパシタ
を含むセンサの代替実施形態を示す。

【図１２】Ａは、本発明の第２の好ましい実施形態によ
るシステムの受信器の電気回路図であり、Ｂは、Ａの受
信器の電圧出力を図式的に示す。

【図１３】受信器のインダクタンスの一定値の下での、
図１２のＡに示した受信器の出力における発振周期Ｔ対
内部タイヤ圧をグラフで示す。

【図１４】本発明の第２の好ましい実施形態によるシス
テムの測定および表示の特徴を示す電気回路図。

【図１５】図１４に示したコンバータ・ブロックの機能
的な電気回路図。

【図１６】図１５の回路内の種々の点において測定した
電圧のヒストグラムである。

【図１７】本発明の第２の実施形態で利用するプロセッ
サのメモリに記憶した、タイヤ内圧力の記録値を示すグ
ラフ。

【図１８】第１の装着技法によりリムに装着した図２に
図示のセンサの透視図。

【図１９】第２の装着技法によりリムに装着した図２に
図示のセンサの透視図。

【図２０】第３の装着技法によりリムに装着した図２に
図示のセンサの横断面図。

【図２１】図１８−図２０に示したリムに装着した図２
に図示のセンサの１部分の横断面図。

【図２２】本発明の第３の好ましい実施形態によるタイ
ヤ圧モニタ・システムを示す。

【図２３】センサを受信器に対し有効近接状態に回転さ
せたときに、図２２の受信器に対する図２２のセンサの
影響を示す簡単化した電気回路図。

【図２４】図２３に示した２つのインダクタ・コイルの
第２の配置を示す概略図。

【図２５】ＡとＢは、図２３に示したインダクタＬ１の
１つのループとインダクタＬ２の１つのループを示す電
気回路図であって、インダクタ電流が同一方法および反
対方向で示している。

【図２６】図２３に示したセンサと受信器との間の相互
作用からのロジック・シーケンスを示す。

【図２７】ＡとＢは、図２３に示したセンサの第１の好
ましいセンサ実施形態を示す。

【図２８】ＡとＢは、図２３に示したセンサの第２の好
ましいセンサ実施形態を示す。

【図２９】本発明の第３の好ましい実施形態の教示にし
たがい、図２２に示した受信器を、測定およびディスプ
レイ回路と共に示す電気回路図。

【図３０】図２９の回路内の種々の部分において測定し
た電圧のヒストグラム。

【符号の説明】

１２ドライブトレーン１０タイヤ圧モニタ・システム（ＴＰＭＳ）１４ａ−ｄセンサ・トランスジューサ１６ａ−ｄタイヤ２０ａ−ｄ受信器３０内側タイヤ・エッジ３２回路３４インダクタ３６キャパシタ３８スイッチング素子４２スイッチ４０シルフォン４４カバー４６ベース６２，６４インダクタ７０増幅器８０ＬＥＤインジケータ・インターフェース８３ａ−ｄ発光ダイオード（ＬＥＤ）９４演算増幅器１０２カスケード増幅器１１４カウンタ１１６発振器１１７，１１８インバータ１１９ブザー３００リム３０２第１ハウジング３０４第２ハウジング３０６導体３０８頂部ファイバガラス・カバー３１０ベース３１２圧力センサ３１４フレキシブルのディスク３１６空気キャビティ３１８導電性マウント３２０第１箔導体３２２第２導体３２３絶縁体３２４金属バンド３２６Ｏリング３２８エッジ３３０ポリエチレン体３３２ネジ３３４第２装着ネジ３３６第２箔３３８弾性導電性クランプ３４０リベット３４２箔

フロントページの続き (71)出願人 598005959 5445 ＣｏｒｐｏｒａｔｅＤｒｉｖｅ, Ｓｕｉｔｅ 400，Ｔｒｏｙ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ 48098−2683，ＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓｏｆＡｍｅｒｉｃａ (72)発明者スラヴィク・イサコフカナダ国エム５エム・４エヌ６，オンタリオ，ノース・ヨーク，リドリー・ブールバード 262，アパートメント 811 (72)発明者ボリス・コンチンカナダ国エル４ビー・１エヌ７，オンタリオ，リッチモンド・ヒル，エイヴォンリー・プレイス９

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の少なくとも１つのタイヤの圧力をモ
ニタするタイヤ圧モニタ・システムであって、前記車両の前記少なくとも１つのタイヤに対し相対的に
装着したセンサであって、前記少なくとも１つのタイヤ
内のタイヤ圧を検知するよう動作可能な、前記のセンサ
と、前記タイヤの外側の場所にてしかも前記センサに対し近
接状態内で前記車両に対し相対的に装着した受信器であ
って、該受信器が、前記センサが検知した前記タイヤ圧
を表す信号を発生し、前記受信器が、第１インダクタ
と、第２インダクタとフィードバック経路を有する増幅
器とを含み、前記第１インダクタと前記第２インダクタ
とを互いに対し配置することにより、前記第１インダク
タと前記第２インダクタとの間に電磁的結合を生成した
ときに、前記フィードバック経路における前記結合から
のフィードバックが実質上ゼロのフィードバックかある
いは負のフィードバックのいずれかとなるようにした、
前記の受信器と、前記受信器と伝達状態にあって、前記受信器が発生する
前記信号に基づいてタイヤ圧状態を供給するタイヤ圧状
態インジケータと、から成るタイヤ圧モニタ・システ
ム。
【請求項２】請求項１記載のシステムであって、前記セ
ンサは、受動形のインダクタ／キャパシタ（ＬＣ）回路
から成ること、を特徴とするタイヤ圧モニタ・システ
ム。
【請求項３】請求項２記載のシステムであって、前記受
動形ＬＣ回路は、前記タイヤ圧が所定パラメータの外側
になったときに導通状態となり、前記タイヤ圧が前記所
定パラメータ内に入ったときに非導通状態となること、
を特徴とするタイヤ圧モニタ・システム。
【請求項４】請求項２記載のシステムであって、前記受
動形ＬＣ回路は、前記タイヤ圧が変化するとき前記イン
ダクタのインダクタンスＬを変化させること、を特徴と
するタイヤ圧モニタ・システム。
【請求項５】請求項１記載のシステムであって、前記セ
ンサは、第１ハウジングおよび第２ハウジング内に収容
し、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングは、前記
少なくとも１つのタイヤのリムに装着すること、を特徴
とするタイヤ圧モニタ・システム。
【請求項６】請求項５記載のシステムであって、前記第
１ハウジングは、前記リムのエッジに装着し、前記第２
ハウジングは、前記タイヤ内の前記リム上に装着するこ
と、を特徴とするタイヤ圧モニタ・システム。
【請求項７】第１のパラメータをモニタするモニタ・シ
ステムであって、前記第１パラメータを検知するよう動作可能な、第１の
位置に配置したセンサと、前記第１位置から離れた第２の位置にしかも前記センサ
に対し近接状態内に配置した受信器であって、該受信器
が、前記第１パラメータを表す信号を発生するよう動作
可能であり、前記受信器が、第１インダクタと、第２イ
ンダクタとフィードバック経路を有する増幅器とを含
み、前記第１インダクタと前記第２インダクタとを互い
に対し配置することにより、前記第１インダクタと前記
第２インダクタとの間に電磁的結合を生成したときに、
前記フィードバック経路における前記結合からのフィー
ドバックが実質上ゼロのフィードバックかあるいは負の
フィードバックのいずれかとなるようにした、前記の受
信器と、前記受信器と伝達状態にあって、前記第１パラメータを
ユーザに供給するインジケータと、から成るモニタ・シ
ステム。
【請求項８】請求項７記載のシステムであって、前記セ
ンサは、前記車両の１つのタイヤに対し相対的に装着
し、前記受信器は、前記車両に対し相対的に装着し、こ
れにより、前記センサが、前記タイヤのタイヤ圧を検知
するよう動作可能であること、を特徴とするモニタ・シ
ステム。
【請求項９】請求項７記載のシステムであって、前記セ
ンサは、受動形のインダクタ／キャパシタ（ＬＣ）回路
であり、該回路は、前記第１パラメータが所定の範囲の
外側になったときに導通状態となり、前記第１パラメー
タが前記所定範囲内に入ったときに非導通状態となるこ
と、を特徴とするモニタ・システム。
【請求項１０】請求項７記載のシステムであって、前記
センサは、キャパシタと、前記第１パラメータに比例し
て変動するインダクタンスＬをもつインダクタと、を有
する受動回路を含むこと、を特徴とするモニタ・システ
ム。
【請求項１１】請求項８記載のシステムであって、前記
センサは、第１ハウジングおよび第２ハウジング内に収
容し、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングは、前
記タイヤを含む前記車両のリムに装着すること、を特徴
とするモニタ・システム。
【請求項１２】請求項７記載のシステムであって、前記
フィードバック経路における前記フィードバックは、前
記センサが前記受信器と有効近接状態にありかつ前記受
信器と電磁的に結合されているときに正のフィードバッ
クであること、を特徴とするモニタ・システム。
【請求項１３】車両のリムに装着した少なくとも１つの
タイヤの圧力をモニタするタイヤ圧モニタ・システムで
あって、第１ハウジングおよび第２ハウジング内に収容したセン
サであって、前記第１ハウジングと前記第２ハウジング
が、前記リムに装着しかつ互いに電気的に伝達状態にあ
る、前記のセンサと、前記少なくとも１つのタイヤの外側の場所にてしかも前
記センサに対し近接状態内で前記車両に対し相対的に装
着した受信器であって、該受信器が、前記センサと電磁
的に結合されて前記センサが検知した前記圧力を表す信
号を発生するよう動作可能である、前記の受信器と、前記受信器と伝達状態にあって、前記受信器が発生する
前記信号に基づいてタイヤ圧状態を表示するよう動作可
能なタイヤ圧状態インジケータと、から成るタイヤ圧モ
ニタ・システム。
【請求項１４】請求項１３記載のシステムであって、前
記第１ハウジングは、前記リムのエッジに装着し、前記
第２ハウジングは、前記少なくとも１つのタイヤ内の前
記リム上に装着すること、を特徴とするタイヤ圧モニタ
・システム。
【請求項１５】請求項１３記載のシステムであって、前
記第１ハウジングはインダクタを含み、前記第２ハウジ
ングは圧力トランスジューサを含むこと、を特徴とする
タイヤ圧モニタ・システム。
【請求項１６】請求項１５記載のシステムであって、前
記第１インダクタは、第１の平面に沿って前記リムに装
着し、前記第１平面は、前記受信器内に収容した第１イ
ンダクタおよび第２インダクタの第２の平面に対し実質
上平行であること、を特徴とするタイヤ圧モニタ・シス
テム。
【請求項１７】請求項１３記載のシステムであって、前
記第２ハウジングは、前記第２ハウジングおよび前記リ
ムの周りに配置したＯリングの周囲に巻いた調節可能な
金属バンドによって前記リムに装着したこと、を特徴と
するタイヤ圧モニタ・システム。
【請求項１８】請求項１３記載のシステムであって、前
記第２ハウジングは、接着剤により前記リムに装着した
こと、を特徴とするタイヤ圧モニタ・システム。
【請求項１９】請求項１５記載のシステムであって、前
記第１ハウジング内の前記インダクタは、前記リムに対
し実質上垂直に装着し、しかも前記インダクタの中心軸
が前記リムのエッジよりも実質上上となるように配置し
たこと、を特徴とするタイヤ圧モニタ・システム。
【請求項２０】第１のパラメータをモニタするモニタ・
システムであって、第１の場所に配置したセンサであって、該センサが、フ
ェライト・コアに対し相対的に配置したインダクタンス
Ｌをもつインダクタを含み、前記フェライト・コアが、
前記インダクタのインダクタンスＬを変化させるよう動
作可能であり、前記センサが前記第１パラメータを検知
するよう動作可能である、前記のセンサと、前記第１位置から離れた第２の位置にしかも前記センサ
に対し近接状態内に配置した受信器であって、該受信器
が、前記センサと電磁的に結合されて前記センサが検知
した前記第１パラメータを表す信号を発生するよう動作
可能である、前記の受信器と、から成るモニタ・システ
ム。
【請求項２１】請求項２０記載のシステムであって、前
記センサは、前記車両の１つのタイヤに対し相対的に装
着し、前記受信器は、前記車両に対し相対的に装着し、
これにより、前記センサが、前記タイヤのタイヤ圧を検
知するよう動作可能であること、を特徴とするモニタ・
システム。
【請求項２２】請求項２０記載のシステムであって、前
記フィードバック経路における前記フィードバックは、
前記センサが前記受信器と有効近接状態にありかつ前記
受信器と電磁的に結合されているときに正のフィードバ
ックであること、を特徴とするモニタ・システム。
【請求項２３】請求項２０記載のシステムであって、前
記受信器は、第１インダクタと、第２インダクタとフィ
ードバック経路を有する増幅器とを含み、前記第１イン
ダクタと前記第２インダクタとを互いに対し配置するこ
とにより、前記第１インダクタと前記第２インダクタと
の間に電磁的結合を生成したときに、前記フィードバッ
ク経路における前記結合からのフィードバックが実質上
ゼロのフィードバックかあるいは負のフィードバックの
いずれかとなるようにしたこと、を特徴とするモニタ・
システム。
【請求項２４】請求項２０記載のシステムであって、前
記フェライト・コアは、第１フェライト素子と第２フェ
ライト素子とを含み、前記第１フェライト素子は、前記
第２フェライト素子に対し相対的に配置することにより
可変のギャップＧを発生し、これにより、前記ギャップ
Ｇを変化させたときに、前記インダクタの前記インダク
タンスＬが変化すること、を特徴とするモニタ・システ
ム。
【請求項２５】請求項２４記載のシステムであって、前
記ギャップＧは、前記第１パラメータが変化するときに
伸縮するよう動作可能な材料を含むこと、を特徴とする
モニタ・システム。
【請求項２６】請求項２４記載のシステムであって、前
記フェライト・コアの前記第１フェライト素子と前記第
２フェライト素子とは、フレキシブルのダイアフラムに
対し相対的に装着し、前記第１パラメータが変化すると
き、前記フレキシブルのダイアフラムが動いて前記ギャ
ップＧを変化させること、を特徴とするモニタ・システ
ム。
【請求項２７】第１のパラメータをモニタするモニタ・
システムであって、前記第１の場所に配置した、前記第１パラメータを検知
するよう動作可能なセンサと、前記第１位置から離れた第２の位置にしかも前記センサ
に対し近接状態内に配置した受信器であって、該受信器
が、フィードバック経路をもつ増幅器を有し、該増幅器
が、前記センサが前記受信器に電磁的に結合されていな
いときには待機の非発振モードにあり、前記センサが前
記受信器と電磁的に結合されているときにはアクティブ
の発振モードにある、前記の受信器と、から成るモニタ
・システム。
【請求項２８】請求項２７記載のシステムであって、前
記センサは、受動形のインダクタ／キャパシタ（ＬＣ）
回路から成ること、を特徴とするモニタ・システム。
【請求項２９】請求項２８記載のシステムであって、前
記受動形ＬＣ回路は、前記タイヤ圧が所定パラメータの
外側になったときに導通状態となり、前記タイヤ圧が前
記所定パラメータ内に入ったときに非導通状態となるこ
と、を特徴とするタイヤ圧モニタ・システム。
【請求項３０】請求項２７記載のシステムであって、前
記センサは、該センサが導通状態にありかつ前記受信器
と有効近接状態にあるときに、前記受信器との電磁的結
合をトリガすること、を特徴とするモニタ・システム。
【請求項３１】請求項２７記載のシステムであって、前
記センサは、前記第１パラメータが変化するとき変化す
るよう動作可能なインダクタンスＬをもつインダクタを
含むこと、を特徴とするモニタ・システム。
【請求項３２】第１のパラメータをモニタするセンサで
あって、キャパシタと、インダクタンスＬをもつインダクタと、前記インダクタに対し相対的に配置したフェライト・コ
アであって、これにより前記フェライト・コアが前記イ
ンダクタに対し相対的に動いたときに、前記インダクタ
のインダクタンスＬが、前記第１パラメータの変化に応
答して変化するよう動作可能であること、を特徴とする
センサ。
【請求項３３】請求項３２記載のセンサであって、前記
フェライト・コアは、第１フェライト素子と第２フェラ
イト素子を含み、これらは、互いの相対的に配置され
て、前記第１パラメータの変化に応答して変化するよう
動作可能なギャップＧを形成すること、を特徴とするセ
ンサ。
【請求項３４】請求項３３記載のセンサであって、前記
第１フェライト素子は実質上長方形の形状を有し、前記
第２フェライト素子は実質上“Ｕ”字形状を有するこ
と、を特徴とするセンサ。
【請求項３５】請求項３３記載のセンサであって、前記
第１フェライト素子は実質上Ｕ字形状であり、前記第２
フェライト素子は実質上Ｕ字形状であること、を特徴と
するセンサ。
【請求項３６】請求項３２記載のセンサであって、前記
センサは、複数のコイルを含み、各コイルを、次のコイ
ルの上に巻いてスパイラル状の形状を有する実質上フラ
ットなコイルを形成すること、を特徴とするセンサ。
【請求項３７】請求項３３記載のセンサであって、前記
インダクタは、前記第１フェライト素子と前記第２フェ
ライト素子との間に通すこと、を特徴とするセンサ。
【請求項３８】請求項３３記載のセンサであって、前記
第１パラメータの変化に応答して伸縮するよう動作可能
な材料を、前記ギャップＧ内に配置すること、を特徴と
するセンサ。
【請求項３９】請求項３３記載のセンサであって、前記
第１フェライト素子と前記第２フェライト素子とは、フ
レキシブルのダイアフラムに対し相対的に装着し、前記
フレキシブルのダイアフラムが、前記第１パラメータの
変化に応答して動いて前記ギャップＧを変化させるこ
と、を特徴とするセンサ。
【請求項４０】第１のパラメータをセンサでモニタする
受信器であって、フィードバック経路をもつ増幅器と、前記増幅器と電気的伝達状態の第１のインダクタと、前記増幅器と電気的伝達状態の第２のインダクタと、前
記増幅器が、前記センサが前記受信器に電磁的に結合さ
れていないときには待機の非発振モードにあり、前記セ
ンサが前記受信器と電磁的に結合されているときにはア
クティブの発振モードにある、前記の第２のインダクタ
と、から成る受信器。
【請求項４１】請求項４０記載の受信器であって、前記
増幅器は、第１のオペアンプと第２のオペアンプとを有
する２段増幅器を含むこと、を特徴とする受信器。
【請求項４２】請求項４０記載の受信器であって、前記
第１インダクタは、前記増幅器の入力と電気的伝達状態
にあり、前記第２インダクタは、前記増幅器の出力と電
気的伝達状態にあること、を特徴とする受信器。
【請求項４３】請求項４０記載の受信器であって、前記
第１インダクタと前記第２インダクタとは、互いに対し
配置することにより、前記第１インダクタと前記第２イ
ンダクタとの間に電磁的結合を生成したときに、前記セ
ンサが前記受信器に対し電磁的に結合されていないと
き、前記フィードバック経路における前記結合からのフ
ィードバックが実質上ゼロのフィードバックかあるいは
負のフィードバックのいずれかとなるようにしたこと、
を特徴とする受信器。
【請求項４４】請求項４３記載の受信器であって、フィ
ードバック経路におけるフィードバックは、前記増幅器
が前記待機非発振モードにあるときに、実質上ゼロのフ
ィードバックか負のフィードバックかのいずれか一方で
あり、前記フィードバック経路は、前記増幅器が前記ア
クティブの発振モードにあるときに、正のフィードバッ
クであること、を特徴とする受信器。
【請求項４５】請求項４０記載の受信器であって、前記
フィードバック経路は、前記増幅器の入力および前記増
幅器の出力と電気的伝達状態にある複数の抵抗器により
定めること、を特徴とする受信器。