JP2002536235A

JP2002536235A - タイヤ圧感知システムにおける信号伝送装置

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Publication number: JP2002536235A
Application number: JP2000598365A
Authority: JP
Inventors: エドムンドバンカルトエイドリアン; カサリーンブラッドシャウサラ
Original assignee: イーエムティーオーピーリミテッド
Priority date: 1999-02-11
Filing date: 2000-02-11
Publication date: 2002-10-29
Also published as: AU2452300A; US6609419B1; KR20010089636A; EP1150849B1; DE60002557T2; ATE239623T1; EP1150849A1; WO2000047429A1; DE60002557D1; BR0008160A

Abstract

(57)【要約】【課題】たとえば、車載タイヤ圧感知システムなどのような受動感知システムに使用される装置を提供する。【解決手段】カップリング（Ｃ_c）、好ましくは２つの対向するプレート形アンテナなどのようなワイヤレスカップリングにより一緒に結合された送信回路部（１）および受信回路部（４）を含む。前記送信回路部（１）は、少なくとも１つの構成要素（Ｃ_v）を有する共振器（１０）を備え、前記構成要素の値は、前記共振器手段の自然共振周波数に影響を及ぼし、前記回路部の使用時に変更することができる。前記実効値は、たとえば感知された物理的パラメーターにより、または伝送される制御信号により変更される。前記受信回路部（４）は、前記自然共振周波数とは異なる予め決められた励起周波数を有する励起信号を前記共振器（１０）に送信するドライバ部分（１２）を備える。前記送信回路部（１）は、整流器回路（１４）を介して前記励起信号から電源を誘導することが好ましい。前記受信回路部は、前記カップリングを介して前記実効値の前記変化を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【本発明の属する技術分野】

本発明は、信号伝送に関するが、詳細には無線信号伝送にのみに限定されるも
のではない。こうした無線信号伝送は、たとえば、互いに対して移動可能な２つ
の要素であって、２つの要素の一方にあるセンサが他方の要素にある受信機にセ
ンサデータを伝送し、好ましくは他方の要素にある受信機から電力を供給される
要素とともに使用されるセンサシステムに必要である。たとえば、本発明の一実
施態様は、タイヤ圧を測定するために車両の圧力センサに使用することを意図さ
れている。

【０００２】

【従来の技術】

車載タイヤ圧測定の重要な問題は、車輪とタイヤが車両に対して回転するとい
う事実から生じる。感知される情報は、移動する車輪から伝達しなければならな
い。車輪およびタイヤは、使用者および整備工場が交換可能でなければならず、
何らかの故障は安全な結果をもたらさなければならない。さらに、タイヤ圧は正
確かつ確実に感知され、感知された情報は、各車輪に設けられた適切なリンクを
介して伝送される適切な形式の信号に変換されなければならない。情報は、ダッ
シュボードに伝達されて、表示に適する形式に変換されなければならない。全体
的に約±２％の精度を維持することが望ましい。さらに、完全なシステムは、電
子的および環境的に存在しにくい車両環境で動作するように、サイズおよび重量
の特定の制約内で実施しなければならない。また、大量販売用車両に適用するに
は、システムは安価でなければならない。

【０００３】タイヤ圧は、周囲条件に応じて著しく変化する。これは、絶対圧力のみの測定
では、タイヤが正しく膨張していることを的確に証明するには十分でないことを
意味する。タイヤ内の空気が使用により高温である場合、大気圧と相対的な圧力
の測定でも不十分である。したがって、この点を考慮するためにタイヤ内の大気
温度を測定し、タイヤが正確に膨張するようにすることも望ましい。

【０００４】市販のあるタイヤ圧測定システムでは、車両に取り付けられた各タイヤ内にバ
ッテリ、センサおよび無線送信機が装備され、車両は、データを解析し表示する
ための中央無線受信ステーションを搭載している。各車輪内の送信機は車両の運
動により起動され、各々の送信機は、識別できるように符号化されたシグネチャ
を有し、シグネチャのデータを中央受信ステーションに伝送し、データはここで
解釈されて表示される。このシステムは、圧力情報および温度情報を中継するこ
とができる。しかし、このシステムには、多くの欠点がある。このシステムは複
雑かつ高価である；車輪のバッテリの保守が必要である；このシステムは、拡散
的な無線を使用して伝送を行い、車両密度が高い場合、電磁結合（ＥＭＣ）汚染
問題を生じる；このシステムは、車輪が異なる位置に移動する場合、再構成して
再度符号化しなければならない；このシステムは、車輪が回転するまで作動しな
いので、スペアの車輪または静止車両上では作動しない。

【０００５】もう１つの既存の測定システムは、車両の車軸（アクスル）上に同軸の密結合
変換器を使用し、車輪内のセンサおよび回路部に電力を伝送し、この電力と車輪
から伝送される情報とを多重化（タイムスライス）する。各々の変換器は、シス
テムを制御し、情報を復号化して表示する中央モジュールにケーブルにより接続
される。このシステムは、主に業務用の大型車両を対象として設計され、圧力デ
ータと温度データの両方を中継する。

【０００６】このシステムも、望ましくないほど複雑であり、結合変換器はアクスルと同軸
でなければならないため、車両の設計段階で結合変換器を組み込む必要があり；
タイムスライスのために電子的に複雑であり；システムを取り付ける時に車輪に
追加の接続を行わなければならず、大型の業務用車両の場合は許容可能であるが
、乗用車の場合は問題である。

【０００７】もう１つのシステムは、状態の変化を示す特徴的な共振周波数を変化させる単
純な良好／不調センサを各車輪に使用する。各々のセンサは、電磁パルスにより
起動され、そのエコーが監視される。このシステムは、単純ではあるが、性能は
限られる。良好／不調閾値はこのセンサに固有であるから、異なる閾値が必要な
場合、たとえば車輪を一方のアクスルから他方のアクスルに移動させるか、また
は高負荷を伝達しなければならない場合はセンサを変えなければならない。この
システムは、過圧を検出できず、複数車輪のアクスルに容易に適合させることが
できない。

【０００８】タイヤの再膨張機構も組み込んでいるその他の多くのシステムが存在する。こ
うしたシステムは、必然的にコストが高く、複雑である。システムによっては、
軸方向の高さまたは回転するタイヤの円周など、その他のパラメーターを測定し
て、タイヤ膨張の指標を与えるものもある。こうしたその他のパラメーターは、
タイヤメーカーの仕様と容易には関連しない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題及び、これを達成するための手段】

本発明の第１の態様によれば、信号伝送装置であって、実効値が共振器手段の
自然共振周波数に影響を与え、回路部使用時に実効値が変化可能である少なくと
も１つの構成要素を有する共振器手段を備える送信機回路と、前記自然共振周波
数とは異なる予め決められた励起周波数を有する励起信号を共振器手段に供給す
る励起手段と、装置の前記共振器手段と受信回路部との間にカップリングを提供
し、前記受信回路部が前記カップリングを介して前記実効値の変化を検出するよ
うに作動可能である信号伝送装置が提供される。本発明の第２の態様によれば、圧力センサであって、間に誘電体を有する第１お
よび第２の相互に対向する電極であって、これら２つの電極の少なくとも一方が
、センサが印加圧力に暴露されて電極間の静電容量が印加圧力に応じて変化する
場合に、他方の電極に向かって偏向するように構成された電極を備える圧力セン
サが提供される。

【００１０】本発明の第３の態様によれば、第１要素から第２要素にセンサデータを伝送す
るための感知装置であって、前記第１および第２要素が互いに対して移動可能で
あり、前記装置が、本発明の前記第１の態様を具体化する信号伝送装置を備え、
前記伝送回路が、第１要素により支持されるように構成され、予め決められた１
つまたは複数の予め決められたパラメーターを感知するセンサ手段を備え、前記
実効値の前記変化が、前記予め決められたパラメーターの少なくとも１つの変化
によって生じ、前記受信回路が、第２要素により支持されるように構成される感
知装置が提供される。

【００１１】本発明の第４の態様によれば、車両に搭載するのに適し、信号伝送装置を備え
、本発明の前記第１態様を具体化するタイヤ圧測定装置であって、前記送信回路
部が、１つまたは複数の予め決められたパラメーターを感知するためのセンサ手
段を含み、前記実効値の前記変化が、前記予め決められたパラメーターの少なく
とも１つの変化によって生じるタイヤ圧測定装置が提供される。

【００１２】本発明の第５態様によれば、実効値が共振器手段の自然共振周波数に影響する
少なくとも１つの構成要素を有する共振器手段を備える送信回路部、および前記
共振器手段に使用する場合にカップリングを有する受信回路部に使用するための
信号伝送方法であって、前記自然共振周波数と異なる予め決められた励起周波数
を有する励起信号を共振器手段に送信し、前記送信回路部の前記１つの構成要素
の前記実効値を変化させ、前記カップリングを介して前記受信機回路の前記実効
値のこうした変化を検出することを含む信号伝送方法が提供される。

【００１３】

【発明の実施の形態】

図１のブロック図に示すとおり、本発明を具体化するタイヤ圧測定装置は、５
つの主要な要素、つまりセンサモジュール１と、車輪アンテナ２と、固定アンテ
ナ３と、リレーモジュール４と、表示モジュール５とを含む。センサモジュール
１と、車輪アンテナ２と、固定アンテナ３と、リレーモジュール４とは、車輪ご
とに装備されており、表示モジュール５は、すべての車輪に共通に装備される。
センサモジュール１および車輪アンテナ２は、関連する車輪に取り付けられ、固
定アンテナ３、リレーモジュール４、表示モジュール５は、車両に搭載される。

【００１４】センサモジュール１は、特定の車輪に取り付けられる。好ましくは、このモジ
ュールは、車輪リムのウェル内に配されるが、別法によると、このモジュールは
、空気に対する圧力および熱接続部をタイヤ内に収納した状態でタイヤの外側に
配置することができる。このセンサモジュールは、圧力および温度に反応するセ
ンサと、周波数が圧力および温度の関数である１つまたは複数の信号を生成する
回路部とを含む。このセンサモジュールは、生成される信号に応じてインピーダ
ンスが変化する共振器の形式の負荷回路部と、この負荷から電力を取り出す手段
とをさらに備える。

【００１５】アンテナ２および３によりセンサモジュールに反応するように結合されるリレ
ーモジュール４は、センサモジュール内の負荷回路部を駆動し、負荷の変動を検
出し、表示モジュール５が使用するのに適する信号にこの変動を変換するのに役
立つ。このリレーモジュールは、固定アンテナ３の近くかもしくは固定アンテナ
３の一部として、またはダッシュボード内に取り付けることができる。

【００１６】リレーモジュール４は、電源インピーダンスを介して高周波電圧および電流を
固定アンテナ３に供給するドライバ回路部、およびリレーモジュールの負荷の変
動を検出し、変動を表す信号を表示モジュール５に供給する回路部を備える。

【００１７】表示モジュール５は、各車輪に関するリレーモジュールからの信号を処理し、
必要な信号修正を適用し、ドライバに情報を表示する。表示モジュールは、ダッ
シュ上かまたはダッシュの裏に取り付けるか、実際の表示装置に接して取り付け
るか、または実際の表示装置に統合することが好ましい。表示モジュールは、た
とえばシングルチップマイクロコントローラとして、またはその他のドライバ情
報機能も実行する既存のマイクロコントローラの一部として実施することができ
る。

【００１８】次に、図１の装置について、さらに詳細に説明する。

【００１９】始めに記載したように、正確にタイヤ圧力を測定するには、単純な圧力測定で
は不適当である。温帯の場合も、周囲温度は３０℃変化する場合があり、使用に
よるタイヤの加熱は、同様の量だけタイヤ温度を増加させる場合がある。絶対タ
イヤ圧に対する影響は２０％変化する可能性があり、ゲージタイヤ圧は３０％以
上変化する場合がある。これは、望ましく高度の精度を得るには、当該タイヤま
たは各々のタイヤの圧力および温度の両方を測定する必要があることを意味する
。

【００２０】大気圧および温度の値が既知である場合、大気温度におけるゲージ圧は、以下
の標準気体法則を使用して計算することができる。

【００２１】

【数２】

【００２２】ここで、Ｐ_gは必要なゲージ圧、Ｐは測定された絶対圧力、Ｔは測定された絶対
温度、Ｐ_aおよびＴ_aはそれぞれ大気圧および温度である。

【００２３】絶対圧力Ｐおよび絶対温度Ｔを別個に測定し、それぞれ測定値を表現する２つ
の信号を車両に伝送することが可能である。しかし、本発明を具体化するタイヤ
圧測定装置の好ましい特徴は、圧力および温度の測定値を単一のパラメーター、
つまり指数ρに結合することである。

【００２４】

【数３】

【００２５】センサモジュール内の必要な回路部を単純化するには、指数ρの関数である特
性を有する信号を生成するように、圧力および温度感知要素を設計し、接続する
ことが望ましい。

【００２６】ＲＣ発振器の基礎時間ｔは、以下の式により与えられる。

【００２７】ｔ＝ｋ₀・Ｒ・Ｃ・・・（３）ここで、ｋ_oは定数、Ｒは抵抗素子、Ｃは容量素子である。

【００２８】同様に、ＬＣ発振器の基礎時間ｔは、以下の式により与えられる。

【００２９】

【数４】

【００３０】ここで、Ｌは誘導素子、Ｃは容量素子である。

【００３１】この式から、圧力が１つの周波数制御素子（たとえばＣ）に影響し、温度が他
方の素子（Ｒ）に影響する場合、個々の感知要素が適切な形態であれば、２つの
測定値を実質的に結合することができる。

【００３２】たとえば、圧力感知要素の静電容量が絶対圧力の殆ど一次関数である場合、微
調整用可変コンデンサは、出力関数に一致するように静電容量−圧力特性を校正
することができる。したがって、全体の静電容量（微調整用可変コンデンサと結
合する圧力感知要素）は、以下の式により与えられる：Ｃ_p＝ｋ_p・Ｐ^φ ・・・（５）ここで、Ｃ_pは全体の静電容量、ｋ_pおよびφは定数、Ｐは絶対圧力である。

【００３３】この場合、温度感知要素は、圧力感知要素の静電容量−圧力特性の出力関数と
、少なくとも所定温度範囲で良好な近似値と逆の出力関数である抵抗温度特性を
有するべきである。つまり、Ｒ_t＝ｋ_t・Ｔ^-φ ・・・（６）ここで、Ｒ_tは抵抗、ｋ_tは定数、φは式５と同じ定数、Ｔは絶対温度である。

【００３４】圧力および温度特性を発振器の時間関数と結合すると、以下が与えられる。

【００３５】

【数５】

【００３６】式７から、発振器の周波数から指数ρの値を回収することが可能である。こう
して、測定圧力の温度補正は、２つの別個のデータチャネルを使用して圧力およ
び温度データを別個に伝達せずに行われる。

【００３７】ちなみに、圧力感知要素特性が線形である場合、式５のφの値は、１にほぼ等
しい。しかし、圧力感知要素が、非線形な特性、または完全な真空状態における
静電容量の外挿値が０に等しくないか、または負である特性を有する場合、微調
整用静電容量を追加して式５の静電容量−圧力特性を比例出力曲線に微調整する
ことはできない。それでもなお、静電容量−圧力および抵抗−圧力特性の関連領
域は実質的に原点から離れるので、１に等しくないφの値を持つ出力曲線は、圧
力感知要素の微調整用可変コンデンサおよび温度感知要素の直列抵抗器の適切な
値を使用して密接に一致させることができる。

【００３８】圧力および温度感知要素の好ましい構造については、本明細書で後に詳細に説
明する。

【００３９】次に、当該車輪または各車輪のセンサモジュール１と車両上の関連するリレー
モジュール４との間のカップリングについて説明する。このカップリングは、少
なくとも１つの信号をセンサモジュール１からリレーモジュール４に伝送する役
割を果たさなければならず、リレーモジュールは、センサモジュール１が生成し
た関連測定パラメーター（たとえば、指数ρ）をこの信号から導くことができる
。

【００４０】さらに、好ましい実施態様では、このカップリングは電力を車両からセンサモ
ジュール１に伝送する役割も果たす。

【００４１】車輪は、車両を使用時に車両のアクスルに対して回転するので、センサとリレ
ーモジュールとの間のカップリングは、摩耗をなくすように非接触手段であるこ
とが好ましい。２種類の非接触カップリング法を使用して、電力をある方向に伝
送し、信号を他の方向に受信することができる：静電結合と電磁結合である。従
来のタイヤ圧測定システムに使用される無線は、信号を伝送するためにのみ効果
的に使用でき、車輪内に局所的な電源（バッテリ）を必要とする。さらに、無線
は、その性質上拡散的な媒体であり、その他の問題を呈する。

【００４２】静電結合は、本発明に使用するのに好ましい結合方法である。静電結合は、空
隙によって分離される伝導性プレートアンテナを使用するだけで行うことができ
る。一方のプレートの電位は、他方の電位を誘発する局所的な電界を生成する。
プレート自体は、絶縁材料で被覆して保護することができる。プレートは、平面
状であるかまたは同じサイズである必要はない。

【００４３】単純な導電性プレートの形態のアンテナは、コイルに比べて磁気干渉の傾向が
はるかに少ない。

【００４４】一方はアクスル上に取り付けられ、他方は車輪上に取り付けられた２つの密接
に離間配置された同軸コイル間の磁気誘導を使用することも可能である。この方
法では、車輪上のセンサモジュール１およびアクスル上のリレーモジュール４は
、一方のコイルからの磁界が他方のコイルに連結する時に結合される。実際上、
電磁結合は、ブレーキ構成要素が一般に車輪上に配置される位置の点で配置する
ことが難しい場合がある。大径のコイルを使用するとブレーキ構成要素を回避す
ることができるが、こうしたコイルは磁気干渉の影響を特に受けやすい。

【００４５】容量結合および電磁結合の場合はどちらも、ＡＣ電流のみをカップリングを介
して伝送することができる。

【００４６】カップリングを介する電力の伝送は、交流電圧をカップリングに印加するリレ
ーモジュール（ソース）、および電流をカップリングから受け取るセンサモジュ
ール（負荷）により行われる。

【００４７】負荷からソースに情報を伝送するのは、負荷を変えることにより行われる。負
荷が受け取る電流がソースから来る場合、ソースにおける電流測定値は負荷にお
ける変動を示すことになる。これは、殆どの受動センサが動作する原理であり、
つまりセンサインピーダンスは、測定されるパラメーターに応じて変化し、セン
サが示す電気的負荷が測定される。

【００４８】負荷に対する電流がソースからのみ供給されるようにするには、負荷周波数を
選択的にすることが好ましい。こうして、選択された周波数帯域外の雑音が拒絶
され、負荷に著しい電流を生じない。負荷に電流が生じると、信号に悪影響を及
ぼす可能性がある。

【００４９】ソースと負荷との間の結合インピーダンスは無視できず、すべての状況ではな
いが、多くの状況において変化するので、正確な情報を得るには、負荷を直接測
定するのでは不十分である。

【００５０】この問題を克服するため、本発明の好ましい特徴は、センサ情報を周波数とし
て符号化し、この周波数により負荷を変調することである。次に、負荷の変動周
波数を復号化して、所望のセンサ情報を回収する。こうして、結合インピーダン
スの値のドリフトは、伝送される情報に影響を及ぼさない。

【００５１】リレーモジュール（ソース）は複素インピーダンスＺ_S、カップリングは複素
インピーダンスＺ_C、センサモジュール（負荷）は複素インピーダンスＺ_Lを有す
ると考えられる。最大電力の伝送の場合、負荷が認識するインピーダンスは負荷
インピーダンスに一致するべきである。同時に、負荷の変動を最も良く受け入れ
るには、ソースが認識するインピーダンスはソースインピーダンスに一致するべ
きである。したがって、最高の性能を得るには、Ｚ_LはＺ_C＋Ｚ_Sに一致しなけれ
ばならない。同時に、Ｚ_SはＺ_C＋Ｚ_Lに一致しなければならない。

【００５２】これは、Ｚ_CおよびＺ_Lの両方が純粋に抵抗性である場合は不可能であり、Ｚ_C
が非常に小さくなければ、十分に近似することもできない。一方、Ｚ_Lもしくは
Ｚ_S、またはこれら両方が複素である場合、Ｚ_Cは実成分を持たない（静電結合の
場合あり、誘導結合を使用して配置することができる）場合、所望の整合を行う
ことができる。

【００５３】複素インピーダンスの場合、整合とは、実（抵抗）成分が同じであり、虚（リ
アクティブ）成分が相補性である、つまり大きさが同じで、符号が逆であること
を意味する（複素共役）。

【００５４】負荷周波数を選択的にするには、高度に選択的な結合同調回路を使用すること
が考えられる。事実上、これは、ソースインピーダンスおよび負荷インピーダン
スが結合インピーダンスを圧倒し、それにより整合基準に近付くことを可能にす
る。

【００５５】次に、負荷の大きさもしくは位相またはこの両方を変えて、信号を生成する。
しかし、同調が維持される場合、負荷の変動は、負荷の抵抗性部分でのみ生じる
か（大きさの変動）、またはリアクティブな部分で生じる場合は（位相変動）、
非常に低いレベルに維持されなければならない。これらの要件は、実際には問題
がある。先ず、大きさの大きい変動は、伝送される電力に相応に大きい影響を及
ぼす。さらに、信号が小さい場合、高レベルの増幅を使用しなければならない。
これは、結果として、選択性に関する要求が増加することになる。つまり、さも
なければ雑音が所定の信号とともに増幅されるからである。

【００５６】同調回路に関連するこれらの問題を解決し、同時に十分な程度の周波数選択性
を達成するため、本発明の好ましい実施態様は、「離調共振器」つまり自然共振
周波数が、共振器に送信される励起信号の周波数から「離調」される共振器を使
用して負荷インピーダンスＺ_Lを提供する。こうして、同調の厳密な公差は不要
になる。また、比較的大きい信号は、送電を妨げずに使用することができるので
、非常に高レベルの増幅は不要であり、選択性の要件は減少する。さらに、同調
ドリフトに対する感度は著しく減少する。

【００５７】負荷Ｚ_Lを提供するために使用される離調共振器は、誘導子と、コンデンサと
並列な対応する直列抵抗とを含む。こうした誘導子、抵抗およびコンデンサに相
当する能動素子を使用することができるが、これらは電力を要する。こうして、
インピーダンスの整合は、結合インピーダンスがソースおよび負荷インピーダン
スに匹敵しない場合にも行うことができる。

【００５８】結合インピーダンスが容量性である場合、共振器の共振周波数より低い励起周
波数を使用する。一方、結合インピーダンスが誘導性である場合、共振器の共振
周波数より高い励起周波数を使用する。

【００５９】負荷は、共振器を構成するリアクティブな構成要素の何れかを変更することに
より、またあまり好ましくはないが、抵抗性成分を変更することにより容易に変
えることができる。共振器の周波数に対するインピーダンスの特性曲線により、
リアクティブな構成要素の１つの値がわずかに変化しても、インピーダンスの大
きい変化が生じる可能性がある。

【００６０】Ｑが比較的低い（たとえば、１０〜３０の範囲）離調共振器を使用すると、広
範な構成要素公差が許容可能であり、回路を個々に調整する必要性は回避するこ
とができる。

【００６１】さらに、共振器はなお周波数選択的であるから、この帯域外の周波数における
励起および雑音を拒絶する。この帯域幅は高度に調整された回路の帯域幅より広
いが、信号の増幅はこれほど大きい必要はない。

【００６２】こうした選択性は、１つを超えるセンサモジュールが、センサモジュールが異
なる共振周波数を有し、リレーモジュールが異なる励起周波数の間で切り替わる
場合、カップリングに同じアンテナを使用して１つのリレーモジュールにより駆
動できることを意味する。

【００６３】図２は、容量結合した離調共振器の特性を示すために使用されるグラフである
。図２では、太い曲線は、励起周波数ωに応じた抵抗ソースインピーダンス全体
における電圧Ｖ_rsの変動を表す。このソース電圧Ｖ_rsは、負荷に流れる電流の指
標である。細く薄い曲線は、励起周波数に応じた負荷全体における電圧Ｖ_Lの変
動を示す。破線の曲線は、励起周波数に応じた位相の変動を示す。これら３つの
曲線はすべて、共振周波数１について正規化されている。共振器のリアクティブ
な構成要素の１つが変化すると、その共振周波数が変化するので、これは励起周
波数ωにおける同等の変位と考えることができる。

【００６４】図２に関連する領域は、Ｖ_rsの最大と最小との間で、Ｖ_Lが負荷に電力を供給
するのに十分に大きい周波数範囲を含む。さらに、関連領域は、この最大−最小
周波数範囲をわずかに超えて、上は上端の逆周波数、下は下端の逆周波数まで延
在する。これら逆周波数の各々では、共振器リアクタンスの変化が負荷電流に与
える影響は逆転する。この領域は、たとえば、少なくとも共振周波数より０．８
５倍低い値から（おそらく、０．８倍程度低い）共振周波数の０．９７倍を超え
る値である。この領域外では、負荷に対する電力の伝送は不十分なので、その他
の周波数は拒絶される。この領域では、Ｖ_rsの傾斜は急激であり、ωの変動（つ
まり、リアクティブな構成要素１つの変動）によってＶ_rsの大きい対応する変化
を生じる。

【００６５】使用可能な帯域幅は、図２に示すＶ_rs対ω曲線の最大と最小との間の領域と定
義され、主に、結合静電容量に対する負荷共振器静電容量の比率に依存する。高
い比率は狭帯域を与え、低い比率は広帯域を与える。特に、この曲線を定義する
式は、以下のとおりである。

【００６６】

【数６】

【００６７】ここで、Ｖは励起電圧、Ｒ_sはソースインピーダンス、ωは励起周波数、Ｃ_Cは結
合静電容量、Ｒ_Lは等価な負荷抵抗、Ｒは共振器の減衰抵抗、Ｌは共振器のイン
ダクタンス、Ｃは共振器の静電容量である。

【００６８】図３は、１％異なる共振器の静電容量の２つの異なる値について、ソース電圧
Ｖ_rsの２つのプロットを使って拡張した関連領域を示す。これは、関連領域内の
特定励起周波数における負荷静電容量が１％変化する時点で予想されるＶ_rsの変
動を示す。やはり、ソース電圧Ｖ_rsは、負荷を流れる電流の指標である。

【００６９】図４は、負荷静電容量が同じく１％変動する場合の負荷電圧Ｖ_Lの特性を示す
。２つの曲線間で広い領域が重複していることが分かる。共振周波数の約０．９
５の周波数では、２つの曲線は交差し、共振器の静電容量の変化に対して負荷電
圧の検出可能な変化は存在しない。これは、図１８に関して後に説明するように
、重要な用途によっては有用である。

【００７０】回路部の分析は、予想されるように、電力伝送に対する主な制約は結合インピ
ーダンスであることを示す。負荷で使用可能な電力Ｐ_Lは、以下の式により与え
られる。

【００７１】

【数７】

【００７２】静電結合を使用する場合に必要なアンテナ２および３のサイズは、主にセンサ
モジュールの電力要件によって決まる。成分の公差を考慮するため、利用できる
のは伝送可能な最大電力の比率のみである。使用可能な電力の量は、以下の控え
めな概算により与えられる。

【００７３】

【数８】

【００７４】ここで、Ωは共振周波数である。

【００７５】本明細書で後に説明するセンサモジュールは、２．５Ｖで１００μＷ未満を必
要とする。この電力が、１．７５Ｖ（ピークツーピークで５Ｖ）、および１１Ｍ
Ｈｚの共振器周波数（約１０ＭＨｚの励起周波数を与える）により提供される場
合、４ｐＦの最低結合静電容量が必要である。

【００７６】しかし、実際には、寄生静電容量は、結合コンデンサの片側または両側に存在
する。これは、電力および信号伝送の両方に影響を及ぼす。

【００７７】リレーモジュール側では、電力に対する影響は、出力バッファの駆動能力を増
加して容易に補正できるので、それ程深刻ではない。センサモジュールから受信
される信号は減衰されるが、検出信号の増幅の増加は容易に補正することができ
る。

【００７８】センサモジュール側に対する寄生静電容量の影響は重要である。センサ回路の
場合、電力は重要であり、寄生静電容量は回路の周波数に影響する。この静電容
量は、予測可能で一定である場合、回路の主静電容量要素に含むことができる。
予測不可能で一定ではない場合、回路の同調に悪影響を及ぼす。

【００７９】これらの問題を克服し、なおセンサ回路に対する良好な電力供給を維持するに
は、共振器の主容量性要素の一部を形成するタップ付きコンデンサの一部として
寄生静電容量を含むことができる。

【００８０】図５は、リレーモジュールとセンサモジュールとの間の結合を表す略図である
。図５に示すように、センサモジュールの共振器１０は、主容量性要素Ｃ_m、可
変容量性要素Ｃ_v、インダクタンスＬおよび抵抗要素Ｒを含むと考えられる。後
にさらに詳細に説明するように、可変容量性要素Ｃ_vは、その静電容量が測定パ
ラメーターρに応じて変化する。

【００８１】主容量性要素Ｃ_mは、既に述べたとおり、第２（または寄生）コンデンサＣ_st
と直列の第１（またはネットワーク）コンデンサＣ_nから構成されるタップ付き
コンデンサである。

【００８２】結合静電容量Ｃ_cは、事実上、リレーモジュールの出力バッファ側の出力ソー
スインピーダンスＺ_s（ブロッキングコンデンサおよびインダクタンス並びにソ
ース抵抗を含む）をネットワークおよび寄生静電容量Ｃ_nおよびＣ_stとの間のタ
ップノードに連結すると考えることができる。これは、寄生静電容量の変動の影
響を制限し、同時に共振器の電圧を強化する。

【００８３】様々な回路要素の例示的な値を以下の表１に示す。

【００８４】

【表１】

【００８５】ネットワークの静電容量を共振器の主容量性要素に含むことは、寄生静電容量
の変動の影響を制限するのに役立つが、どの程度の寄生静電容量に適応できるか
という点で制約がある。寄生静電容量Ｃ_stは、（標準のコンデンサ分割器ネット
ワークと同様に）結合静電容量Ｃ_cの静電容量に関連するセンサモジュールの静
電容量に比例して、センサモジュールに印加される電圧を減少させる。１５ｐＦ
の結合静電容量Ｃ_cおよび１３５ｐＦの寄生静電容量Ｃ_stの場合、モジュールに
印加される電圧は１０分の１に減少する。

【００８６】ネットワークのコンデンサＣ_nが小さい場合、寄生静電容量の変動の影響も緩
和されるが、この場合、共振器で使用可能な電力も小さい。ネットワークのコン
デンサＣ_nの静電容量が増加すると、より多くの電力が使用可能になるが、寄生
静電容量の変動が共振器の同調に及ぼす影響がより大きくなる。Ｑが１０〜１５
の離調共振器は、１０〜１５％の広範な周波数公差を有する。ＬＣ共振器の場合
、これは、リアクティブな構成要素の合計公差の２０〜３０％に相当する。

【００８７】指定成分に厳密な公差が維持される場合、寄生静電容量の大きい変動を許容す
ることができる。ネットワークのコンデンサが５６ｐＦおよび可変静電容量Ｃ_v
が１０ｐＦの４．７μＨ誘導子を使用する、Ｑが１０の回路は、１００ｐＦ〜２
００ｐＦの寄生静電容量範囲で動作することができ、指定構成要素公差が３％を
超えない場合、良好な信号電力を維持することができる。９Ｖの駆動機構で駆動
されると、センサモジュールに対する供給電力は最低１５０μＷ、および信号レ
ベルは最低２０μＡが維持される。

【００８８】平行プレートの静電容量は、以下の式により与えられる。

【００８９】

【数９】

【００９０】ここで、Ｃは静電容量、Ａはプレートの面積、ｄはプレート間の距離（プレート
分離）、およびｅ_o（= ８.８５４ｐＦ/ｍ）は空気の誘電率である。

【００９１】可能な最低プレート分離は、維持できる隙間公差によって決まる。最小１mmの
隙間（絶縁を含む）を維持しなければならず、±１ｍｍの公差を維持できると仮
定する場合、最大プレート分離は３ｍｍである。この間隔では、１０ｐＦの最低
静電容量要件を満たすには、事実上ゼロインピーダンスの軸受結合リターン（図
６に関して後に説明する）を使用する場合、プレートの面積は少なくとも３３８
８ｍｍ²でなければならない。第２プレートをリターンパスに使用する場合、各
々がこのサイズの２倍である２枚のプレートを使用しなければならない。

【００９２】図６は、車輪２０に関連するセンサモジュール１、車輪アンテナ２、固定アン
テナ３およびリレーモジュール４の可能な物理的配置の例を示す略断面図である
。車輪２０は、フランジ２２、外側リム２４、内側リム２６、および内側および
外側リム２４および２６間のウェル２８を有する。

【００９３】マッシュルーム形のセンサモジュール１は、ウェル２８内の孔を貫通して突出
する外側にねじが付いている基部を有し、保持ナット３０により所定の位置に保
持される。シール３２は、センサモジュール頭部の基部とウェル２８との間に設
けられ、センサモジュールと車輪との間に気密シールを提供する。

【００９４】図６のセンサモジュール１は、車輪のウェル２８に直接アース接続部を提供す
る金属ケーシングを有することが好ましい。

【００９５】ちなみに、図６の配置では、センサモジュール１のアース接続（リターンパス
）は、車輪軸受を通して行われる。これは、抵抗（オーム）接続単独ほど確実で
はないが、提示される周波数でオーム接続と並列の容量性接続として十分に動作
する。

【００９６】車輪アンテナ２は、車輪の内側リム２６の下に適合するように円錐の切頭体と
して形成される。車輪アンテナ２は、近年の車輪に使用されるビード保持ハンプ
により形成されるリム２６の下側の凹部内にスナップ嵌合するように意図されて
いる。車輪アンテナ２の幅は、たとえば２０ｍｍで良い。車輪アンテナ２を円錐
状にすることにより、車輪の取付けが単純になり、固定アンテナに対する結合も
、平坦なアンテナを使用する場合よりも車輪リムの軸方向のずれが生じにくくな
る。さらに、アンテナ表面は、静止時にも回転時にも自己排水が行われ、車輪の
バランシングウェイトに干渉しない。

【００９７】車輪アンテナ２は、内側リム２６と車輪アンテナ２の裏面との間のポリマー支
持体材料３４により支持される。センサモジュール１の基部と車輪アンテナ２の
裏面との間に延在する電気接続部（単線）３６は、車輪アンテナ２をセンサモジ
ュール内側の回路部に接続する。

【００９８】固定アンテナ３は、取付ブラケット４０上の追加のポリマー支持体３８により
支持される。この実施態様では、長さ１７０ｍｍの固定アンテナは、必要な面積
を提供する必要がある。標準の１３インチの車輪リムでは、これは、約６０°の
角度範囲を定める。固定アンテナの取付け位置を設ける場合以外、アクスルの変
更は不要である。これらは、概してブレーキの取付けにも共通する。リレーモジ
ュール４は、図６に示すように、アクスルに局所的に配置する（つまり、固定ア
ンテナ３と一体である）ことが好ましい。別法によると、リレーモジュールは、
固定アンテナ３から離れて、たとえば表示モジュールと一体であり、この場合、
固定アンテナとの接続は同軸ケーブルまたはツイストペアにより行われる。

【００９９】次に、図１の装置の構成要素について、先ずセンサモジュール１から詳細に説
明する。

【０１００】図７は、本発明の好ましい実施態様におけるセンサモジュール１の主な要素を
示すブロック図である。

【０１０１】センサモジュール１は、車輪アンテナ２に接続された共振器５２と、共振器に
接続された整流器５４と、整流器に接続された電圧制御部５６と、電圧制御部に
接続されたセンサ発振器５８と、直接または任意の中間発振器６０を介してセン
サ発振器５８に接続された変調器６２とを含む。変調器６２は、共振器５２にも
接続される。センサモジュール１の完全な回路図を図８に示す。一例として、図
８に使用するのに適する構成要素の２種類の選択的なリストを以下の表２に記載
する。

【０１０２】

【表２】

【０１０３】図８に示すように、共振器５２は、静電容量Ｃと並列な、直列減衰抵抗器Ｒ１
０１を含む誘導子Ｌ１０１から成る。静電容量Ｃは、主コンデンサＣ_m（共振器
ネットワークに意図的に設けられ、浮遊静電容量Ｃ_stに直列なネットワークのコ
ンデンサＣ１０１：図５参照）及び、コンデンサＣ１０２並びに変調器６２内の
Ｃ１０３とトランジスタＱ１０１のゲート静電容量により提供される追加の可変
静電容量（図５の静電容量Ｃ_vに対応する）から構成される。Ｃ１０２は、共振
器５２の内部浮遊静電容量を含む。

【０１０４】したがって、共振器５２の全体の静電容量Ｃが分配され、ネットワークのコン
デンサＣ１０１のほかに変調器結合静電容量（Ｑ１０１に対応する）、浮遊静電
容量Ｃｓｔ、整流器５４内のダイオードＤ１０１およびＤ１０２に対応するダイ
オード静電容量を含む。共振角周波数Ωは、静電容量Ｃ、および誘導子Ｌ１０１
のインダクタンスＬにより定義される。

【０１０５】

【数１０】

【０１０６】無負荷共振器のインピーダンスＺ_Lは、以下の式により与えられる。

【０１０７】

【数１１】

【０１０８】ここで、Ｒは共振器５２内の抵抗器Ｒ１０１の抵抗である。

【０１０９】リレーモジュール４の励起周波数ωが、以下のように共振周波数の一部分αと
して表現され、 ω＝α・Ω ・・・（１４）質係数Ｑが以下により定義される場合、

【０１１０】

【数１２】

【０１１１】インピーダンスは以下により与えられることになる。

【０１１２】

【数１３】

【０１１３】式１６は、共振器が負荷される場合は修正される。

【０１１４】図８の整流器５４は、ダイオードＤ１０１およびＤ１０２、並びにコンデンサ
Ｃ１０４およびＣ１０５から成る容量性フィルタから構成される。２つのダイオ
ードは分相整流を提供し、共振器５２全体に展開されるピークツーピークＡＣ電
圧から２つのダイオード電圧降下を差し引いた値に等しいＤＣ電圧を与える。

【０１１５】電圧制御部分５６は、定電圧ダイオードＺ１０１、ＮＡＮＤゲートＩＣ１０１
ｄ、ｎチャネル電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１０２およびＱ１０３、抵抗
器Ｒ１０７〜Ｒ１１１およびコンデンサＣ１１０から構成される。定電圧ダイオ
ードＺ１０１は、過電圧（この実施態様では６．２Ｖを超える）を防止する分流
器として機能する。電圧制御部分５６のその他の構成要素は、整流器５４により
生成される供給電圧が、センサ発振器５８が正しく動作する最低電圧より大きい
かこれに等しい場合、高論理レベル（Ｈ）を有するＥＮＡＢＬＥ信号を生成する
ように動作する。たとえば、この実施態様の場合、最低電圧は約２．４Ｖである
。

【０１１６】動作は以下のとおりである。先ずセンサモジュールに電源が投入され、ＦＥＴ
のＱ１０２およびＱ１０３のゲートソース電圧が最初にゼロになると、Ｑ１０２
およびＱ１０３がオフになり、Ｑ１０２に接続されたＮＡＮＤゲートＩＣ１０１
ｄに対する入力はＨレベルを有する。したがって、ＥＮＡＢＬＥ信号は低論理レ
ベル（Ｌ）を有する。整流器５４が生成する供給電圧が増加すると、Ｑ１０３に
部分的にオン状態となり、Ｒ１０８の電圧がＱ１０２をオンするのに十分になる
まで、Ｒ１０９およびＲ１０８に電流が流れる。次に、ＩＣ１０１ｄは、ＥＮＡ
ＢＬＥ信号をＨレベルに切り替える。コンデンサＣ１１０は急速な正のフィード
バックを提供し、Ｒ１１０がヒステリシスを生成するため、その結果、ＥＮＡＢ
ＬＥ信号がＨからＬに切り替わる供給電圧（供給電圧ターンオフ閾値）が、ＥＮ
ＡＢＬＥ信号がＬからＨに切り替わる供給電圧（供給電圧ターンオン閾値）より
も低くなる。供給電圧閾値（ヒシステリシスを無視する）は、Ｑ１０２およびＱ
１０３の閾値電圧（互いに実質的に等しい）およびＲ１０８およびＲ１０９の
比率により決定される。ＥＮＡＢＬＥ信号がＬレベルを有し、フィードバックル
ープに流れる電流がＲ１１０により設定される場合、Ｒ１１０は、ＥＮＡＢＬＥ
信号がＨレベルに切り替わる時に非導通状態に切り替わる。ヒステリシスは、Ｒ
１１１およびＲ１１０の比率により決定される。

【０１１７】Ｑ１０２およびＱ１０３の閾値電圧は温度依存であり、つまり温度に応じて低
下する。これは、供給電圧閾値はセンサモジュールの周囲温度に自動的に適応し
、より高温では、供給電圧閾値が低下することを意味する。これは、好ましいこ
とであり、なぜならばセンサモジュール内の他の回路部、特に、閾値電圧がＱ１
０２およびＱ１０３の閾値電圧と同様に温度に依存するＦＥＴをも含むセンサ発
振器５８内のＮＡＮＤゲートの最低動作電圧も、周囲温度が上昇するにつれて低
下するからである。

【０１１８】ちなみに、センサモジュール回路部が消費する電流は、温度によりある程度自
己調整される。この回路部に流れる電流は温度に応じて増加する傾向があるが（
トランジスタ閾値電圧が低下するため）、この回路部に流れる電流が増加すると
供給電圧が減少し、その結果電流消費量は減少する。

【０１１９】センサ発振器５８は、圧力センサＳ１および負温度係数（ＮＴＣ）サーミスタ
Ｔ１０１を備える。圧力センサＳ１０１は並列微調整用可変コンデンサＣ１０
６を有し、サーミスタＴ１０１は、追加の抵抗器Ｒ１０３およびＲ１０４を含む
抵抗器ネットワークの部分を形成する。

【０１２０】センサ発振器は、抵抗器Ｒ１０５およびＲ１０６、コンデンサＣ１０７および
Ｃ１０８、並びに第１、第２および第３ＮＡＮＤゲートＩＣ１０１ａ〜ＩＣ１０
１ｃをさらに備える。容量性要素が正のフィードバックを提供し、抵抗性要素が
負のフィードバックを提供するように切り替える従来の２または３ゲートＲＣ論
理発振器と異なり、図８の発振器５８は、シングルエンド形容量性要素を使用す
るように設計されている。

【０１２１】動作時、圧力センサＳ１０１および微調整用可変コンデンサＣ１０６は、Ｔ１
０１、Ｒ１０３およびＲ１０４により形成される抵抗器ネットワークを介して、
ＮＡＮＤゲートＩＣ１０１ａの出力により交互に充電および放電される。一方は
コンデンサＳ１０１およびＣ１０６の上部プレートと、他方はＮＡＮＤゲートＩ
Ｃ１０１ｂの出力（充電時にはＬ、放電時にはＨ）との間の電位差は、Ｒ１０５
およびＲ１０６から構成される分圧器ネットワークにより分割され、ＩＣ１０１
ｃの入力にフィードバックされる。このフィードバック電圧がＩＣ１０１ｃの切
替閾値に達すると、ＮＡＮＤゲートのＩＣ１０１ａ〜ｃは切り替わり、Ｒ１０５
およびＲ１０６により形成される分圧器ネットワークに接続されたＩＣ１０１ｂ
の出力は、逆の論理レベルに切り替わる。事実上、これは、Ｓ１０１／Ｃ１０６
が充電および放電される時に切り替えるための別個の閾値電圧を発振器に提供す
る。

【０１２２】コンデンサＣ１０８はＲ１０６と並列に接続され、急速な正のフィードバック
、ひいては完全な切替えを提供する。Ｃ１０７はＲ１０５と並列に接続され、Ｃ
１０８を補正する。Ｃ１０７に対するＣ１０８の比率は、これらコンデンサおよ
びこれら抵抗器により同じ比率の分割器が形成されるように、Ｒ１０６に対する
Ｒ１０５の比率に一致するように選択される。

【０１２３】抵抗性要素は、ＩＣ１０１ａ周囲のフィードバックループ内で常に導通状態で
あるという事実にも関わらず、発振器５８の電流消費は非常に少ない。消費電流
の大部分は、コンデンサの充電および放電に使用される。しかし、静電容量の大
部分は切り替わらず、直列のＣ１０７およびＣ１０８のみが切り替わる。したが
って、電力消費量は、従来の発振器の場合よりも少ない。

【０１２４】Ｒ１０５およびＲ１０６は、Ｔ１０１、Ｒ１０３およびＲ１０４の抵抗器ネッ
トワークに対抗して動作し、Ｃ１０７およびＣ１０８は、Ｓ１０１およびＣ１０
６に並列なコンデンサを形成し、充電／放電ネットワークは実際にすべての抵抗
性要素および２つの異なる出力部を備え、タイミング静電容量（Ｓ１０１および
Ｃ１０６）は、他の容量性要素Ｃ１０７およびＣ１０８により補足される。

【０１２５】センサ発振器の基本的な時間ｔは、以下の式１７により与えられる。

【０１２６】

【数１４】

【０１２７】ここで、Ｒは、Ｔ１０１、Ｒ１０３およびＲ１０４を含むネットワークの実効抵
抗、Ｒｆは分圧器ネットワークの第１部分Ｒ１０６の抵抗、Ｒ_sは分圧器ネット
ワークの第２部分Ｒ１０５の抵抗、Ｃはタイミング静電容量（つまり、Ｃ１０６
に並列なＳ１０１）、およびＣ_sは直列のＣ１０７およびＣ１０８の有効静電容
量である。

【０１２８】２つの可変項ＲおよびＣは式１７の対数項内に表示されているが、ＲおよびＣ
を含む対数項の変数は、式１７の他の項のＲおよびＣを含む変数に比べて比較的
小さい。ＣおよびＣ_sが結合され、抵抗項が、直列のＲ_fおよびＲ_sから成る抵抗
器と並列のＲに等しい場合、他の項は事実上ＲＣの積である。したがって、構成
要素の値が適切であれば、ＮＴＣサーミスタＴ１０１を含む抵抗要素は、（少な
くとも原点から離れて）逆絶対温度の出力関数の良好な近似値である実効抵抗を
提供することができる。

【０１２９】したがって、センサ発振器５８の容量性要素は上記の式５に一致し、抵抗性要
素は上記の式６に従う。その結果、発振器の時間は上記の式７に従い、つまり発
振器の周波数は指数ρ（＝Ｐ／Ｔ）の逆出力関数である。

【０１３０】センサ発振器は、たとえば、ρに応じて１０ｋＨｚ〜２０ｋＨｚの範囲で変化
する。

【０１３１】センサ発振器５８の出力は、変調器６２に印加される。変調器は、ｎチャネル
の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１０１、抵抗器Ｒ
１０２およびコンデンサＣ１０３を含む。ＭＯＳＦＥＴＱ１０１のドレインは
、センサ発振器の出力部に接続され、Ｑ１０１のソースは負の供給レールに接続
され、Ｑ１０１のゲートは、コンデンサＣ１０３を介して共振器５２に接続され
る。Ｑ１０１のゲート静電容量は、実質的にそのドレイン−ソース電圧Ｖ_dsに応
じて、特に低電圧において変化する。したがって、センサ発振器の出力電圧は、
Ｑ１０１のゲート静電容量を変調する。結合コンデンサＣ１０３の静電容量と直
列のこのゲート静電容量は、追加の内部浮遊静電容量（図８にＣ１０２により略
図で示す）とともに、共振器５２の主静電容量Ｃ_mと並列に接続される。

【０１３２】ＭＯＳＦＥＴＱ１０１のゲート静電容量は、たとえばＶ_ds＝０Ｖにおける３
０ｐＦからＶ_ds＝２．５Ｖにおける２０ｐＦに変化する。

【０１３３】結合静電容量Ｃ１０３は、２つの目的に役立つ。第１に、結合静電容量Ｃ１０
３は、変調器６２により生じる静電容量の変動を著しく減衰させ、たとえば、上
記のゲート静電容量の変動が３０から２０ｐＦであると考えると、変調器５２に
おける静電容量の変動は１１．３ｐＦから９．５ｐＦであり、１６％の変動であ
る。これは、Ｑ１０１に使用される個々のトランジスタ間における変動の影響を
減少させるのに有益な効果を有する。第２に、コンデンサＣ１０３は、ＭＯＳＦ
ＥＴＱ１０１のゲートに印加されるゲート電圧を共振器の電圧の約３７％に減
少させる。したがって、Ｑ１０１は、その導通レベル未満に留まる。ちなみに、
ＭＯＳＦＥＴの代わりに、バリキャップダイオード、または実際にはいずれの逆
バイアスダイオードを使用しても良いが、こうしたダイオードは低電圧における
静電容量が概して少なく、センサ発振器５８と共振器５２との間の分離を提供し
ない。

【０１３４】ちなみに、図１１に関して後により詳細に説明するように、共振器の静電容量
の変調は、共振器５２の共振周波数に影響を与えるが、この実施態様のリレーモ
ジュール４で検出される数量はセンサ発振器の周波数である（共振周波数ではな
い）。

【０１３５】図７に示すように、センサ発振器５８と変調器６２との間に追加の中間発振器
６０を備えることができる。この発振器６０は、センサ発振器の周波数帯域と励
起周波数との間の中間周波数帯域において、センサ発振器５８の出力により変調
される。この中間発振器は、結局、変調器６２を介して負荷共振器５２を変調す
る。したがって、この中間周波数は、副搬送波として機能する。これは、リレー
モジュール内に追加の検出回路部を必要とするが、中間発振器はカップリングに
おける変動および雑音により影響を受けないので、雑音排除性を著しく強化する
。副搬送波の変調はどの形式でも良いが、周波数変調は、実施が単純であり、雑
音排除性を大幅に改善するため、周波数変調が好ましい。

【０１３６】図９は、センサモジュール１の可能な構成を示す。モジュール１は、たとえば
、真鍮などのような金属から成る筐体７０を有する。外側にねじがある管７２は
、筐体７０と同じ材料から製造することが好ましく、筐体基部の中央部において
筐体と一体成形される（たとえば、溶接により）。シール７４は、モジュール１
と車輪との間に設けられる。このシールは、たとえばゴムから製造する。

【０１３７】筐体７０は、たとえば金属加圧成形でダイアフラム７６により覆われる。ダイ
アフラムは、気密状態で筐体７０に溶接または接着される。ダイアフラム７６お
よび筐体７０により画定される空間内には、プリント回路基板７８が収容される
。回路基板７８は、図８に示す回路部要素である構成要素８０をプリント回路基
板７８の下に支持している。回路基板７８の上面には、回路基板上にプリントさ
れた銅パッドにより円形の電極８２が形成される。この電極は、薄い誘電性シー
ト８４により被覆される。電極８２は、回路基板７８の下側の回路部に接続され
る。

【０１３８】回路基板７８を含む空間は、必要な感知特性に応じて予め決められた圧力まで
排気するか、または空気／ガスを充填しても良い。バイアホール８６は、内部圧
力が平等化するように回路基板７８の上下２つの室を接続する。

【０１３９】管７２内には、コネクタソケット８８が取り付けられる。このソケットは、環
状絶縁体９０により管７２および筐体７０から絶縁される。このソケットは、ば
ね１２により回路基板７８に接続される。

【０１４０】図９のセンサモジュールを使用する時、ダイアフラム７６は、二重プレートコ
ンデンサの一方の電極を構成し、他方の電極は、回路基板７８上にプリントされ
た電極８２である。したがって、誘電性シート８４は、２つの電極間にある。

【０１４１】圧力が加わると、ダイアフラム７６は屈曲して凹形になる。圧力が増加すると
、ダイアフラムの中心は誘電性シート８４に接触して、ダイアフラム７６を部分
的に支持する。圧力が増加すると、誘電性シートに直接接触するダイアフラムの
中央部領域が増加し、その結果、静電容量が増加する。

【０１４２】圧力−静電容量特性は、ダイアフラム７６が最初に誘電性シート８４上に支持
される点から、出力関数（式５に関して既に説明した）に非常に近付く。加える
ことができる最大圧力は、ダイアフラム７６の材料の機械的特性により制限され
る。過度な圧力が加わり、ダイアフラム上の応力が材料の弾性限界を超える場合
、永続的な変形が生じて、センサは正確ではなくなる。

【０１４３】以下の式は、使用できる圧力の限界を画定する。

【０１４４】

【数１５】

【０１４５】ここで、Ｐ_maxは最大圧力、ｔはダイアフラムの厚さ、ｈは非変形状態におけ
る誘電性シート上のダイアフラムの高さ、σ_yは降伏応力（弾性限界における）
、Ｅは材料のヤング率である。

【０１４６】この限界は、ダイアフラムと誘電体間における接触の最大直径を意味する。直
径Ｄのダイアフラムの場合、最大接触直径はＤ_maxは以下により与えられる。

【０１４７】

【数１６】

【０１４８】式１８および１９を適用すると、以下の特性を有する燐青銅から製造されたダ
イアフラムは、使用に適すると考えられる：ヤング率Ｅ＝１１０ＧＰａ；降伏応
力σ_y＝５００ＭＰａ。

【０１４９】厚さ０．４ｍｍ、作動直径２０ｍｍのダイアフラムを誘電シート８４上の高さ
０．１ｍｍに設定すると、最大圧力５．５ｂａｒが加わる。静電容量の範囲は、
使用する誘電性材料およびその厚さによって決まる。この材料の厚さが一般に０
．０５ｍｍ、誘電率が３の場合、静電容量はゼロ圧力における５０ｐＦから３ｂ
ａｒにおける１２０ｐＦまで変化すると予想される。

【０１５０】予想されるとおり、回路基板７８の上面にプリントされた電極８４が円形（つ
まり、ディスク）である場合、圧力−静電容量特性は実質的な圧力範囲上の電力
曲線に近い。必要なら、圧力−静電容量特性は、回路基板上にプリントされる電
極の形状を調節して変更することができ、たとえば、クローバーの葉形の電極を
使用しても良い。

【０１５１】リレーモジュール内の回路部の一例をブロック図の形式で図１０に示す。図１
０では、リレーモジュール回路部は、励起発振器７０、励起発振器７０に接続さ
れたバッファ７２、バッファ７２に接続されたソースインピーダンス７４から成
るドライバ部分を備える。ソースインピーダンス７４は、結局、該当のリレーモ
ジュールに関連する固定アンテナ３に接続される。

【０１５２】このリレーモジュール回路部は、ソースインピーダンス７４に接続された検出
器７６、検出器７６に接続された増幅器／フィルタ７８、増幅器／フィルタ７８
に接続された矩形波化器８０をさらに含む。随意に、受信機部分は、検出器電圧
制御発振器８２（センサモジュールが図７の中間発振器６０を含む上記の場合）
、および／または周波数分割器８４をさらに含むことができる。最後に、リレー
モジュール回路部は、電力供給調整器８８、並びに矩形波化器８０および電力供
給調整器８８に接続された電流シンク８６から成る電流制御部分を含む。

【０１５３】次に、本発明の一実施態様におけるリレーモジュールの３つの部分について、
図１１に関してさらに詳細に説明する。

【０１５４】図１１（Ａ）は、ドライバ部分内の回路を示す。図１１（Ａ）に示すドライバ
部分の回路部に関する例示的な構成要素を以下の表３に示す。

【０１５５】

【表３】

【０１５６】励起発振器７０は、インバータＩＣ１ａ、セラミック共振器Ｘ１、抵抗器Ｒ１
８、コンデンサＣ１３およびＣ１４から構成される。励起発振器７０は、出力周
波数がセラミック共振器Ｘ１の共振周波数により決まる、たとえばこの実施態様
では１０ＭＨｚの出力信号を生成する。

【０１５７】バッファ７２は、発振器７０の出力信号を矩形波にするドライバインバータＩ
Ｃ１ｂ、インバータＩＣ１ｂの出力に互いに並列に接続された４つのインバータ
要素ＩＣ１ｃ〜ＩＣ１ｆを備える。

【０１５８】ソースインピーダンス７４の一部は、バッファ７２の出力に接続された直列抵
抗器Ｒ１６により提供される。バッファの出力は、ＤＣブロッキングコンデンサ
Ｃ１５および任意の誘導子Ｌ１を介して固定アンテナ３に接続される。リレーモ
ジュールとセンサモジュールとの間に静電結合ではなく誘導結合を使用する場合
、値が異なる誘導子を出力部と固定アンテナとの間に代わりに接続する。

【０１５９】図１１（Ｂ）に示す受信機部分では、検出器７６は、ダイオードＤ１、コンデ
ンサＣ５および抵抗器Ｒ５から構成される。検出器は、励起包絡線の負側のバッ
ファ出力部で電圧包絡線を検出する機能を有する。

【０１６０】検出器７６が生成する検出信号は、増幅器／フィルタ７８に送られる。増幅器
／フィルタ７８は、直列の第１および第２増幅段階を有する。第１段階は、抵抗
器Ｒ６およびＲ７、コンデンサＣ６およびＣ７、ダイオードＤ２およびＤ３、演
算増幅器ＩＣ２ａから成り、１５ｋＨｚで約１１の電圧利得を有する非反転増幅
器として動作し、フィルタリングを含む。低周波拒絶は結合コンデンサＣ６によ
り行われ、高周波拒絶はフィードバックコンデンサＣ７により行われる。フィー
ドバックループ内のダイオードＤ２およびＤ３は、高レベルの入力信号を制限す
る。

【０１６１】第２増幅段階は、抵抗器Ｒ８〜Ｒ１１、コンデンサＣ８およびＣ９、演算増幅
器ＩＣ２ｂから成り、１５ｋＨｚで約１１の電圧利得を有する反転増幅器として
動作する。やはり、結合コンデンサＣ８は低周波阻止を行い、フィードバックコ
ンデンサＣ９は高周波阻止を行う。抵抗器Ｒ８およびＲ９は、第２増幅段階の出
力を供給電圧の約３分の１の電位にバイアスをかけるための分圧器を提供する。

【０１６２】増幅器／フィルタ７８の出力電圧は、抵抗器Ｒ１２を介して矩形波化器８０の
追加の演算増幅器ＩＣ２ｃに印加される。抵抗器Ｒ１５は、ＩＣ２ｃに正のフィ
ードバックを提供する。

【０１６３】矩形波化器の出力は、電流シンク８６に接続される。

【０１６４】図１１（Ｂ）の受信機の例示的な構成要素を以下の表４に記載する。

【０１６５】

【表４】

【０１６６】図１１（Ｃ）に示すように、電流シンク８６は、抵抗器Ｒ１〜Ｒ４およびＲ１
７、サーミスタＴＨ１、ＰＮＰバイポーラトランジスタＱ１およびＱ２、ＮＰＮ
バイポーラトランジスタＱ３およびＱ４並びにｎチャネルＦＥＴＱ５から構成
される。

【０１６７】トランジスタＱ１およびＱ２は、電流ミラーシャント構成で接続され、利得は
抵抗器Ｒ１とＲ２との間の比率により１００に設定される。電流ミラーシャント
は、トランジスタＱ３および抵抗器Ｒ４により、並列接続のサーミスタＴＨ１
、抵抗器Ｒ３およびＦＥＴＱ５に結合される。ＦＥＴＱ５のゲートは、矩形波
化器８０の出力により駆動される。

【０１６８】ＦＥＴＱ５が矩形波化器の出力によりオフされると、電流はトランジスタＱ
５に流れず、電流シンク８６により減衰される電流は、ＴＨ１、Ｒ３およびＲ
４により決定される可変電流である。一方、矩形波化器の出力によりＱ５がオン
されると、ＦＥＴＱ５のドレンは接地電位に近くなり、その結果、約１ｍＡの
固定電流が電流シンクに流れ、トランジスタＱ３のベースは電源電圧＋Ｖ（この
実施態様では＝＋５）に結合されるので、トランジスタＱ３のエミッタ電位は約
４．３Ｖに固定され、抵抗器Ｒ４は４.３ｋΩの値を有する。トランジスタＱ４
および抵抗器Ｒ１７は、Ｑ１に流れる電流を制限するバイパスとして機能する。
Ｑ１に流れる電流は約１ｍＡであり、Ｑ２に流れる電流に一致する。

【０１６９】トランジスタＱ３により減衰されるどのような電流も、電流ミラーにより１０
０の係数だけ増幅され、その結果、Ｑ５がオンされると、１００ｍＡの固定高レ
ベル電流が電流ミラーに流れ、Ｑ５がオフされると、サーミスタＴＨ１により測
定する周囲温度に依存する可変低レベル電流が流れる。

【０１７０】周囲温度を測定するためにサーミスタＴＨ１を備えることは、本質的な特徴で
はない。たとえば、周囲温度は、リレーモジュールに関係なく測定して表示モジ
ュールに供給しても良い。多くの車両は、周囲温度情報を表示モジュールに提供
することができる周囲温度センサを既に備えている。しかし、たとえば、スペア
ホイール用のリレーモジュールは周囲温度センサに好都合な場所であることが証
明されており、この場合、温度に比例する（さもなければ温度に依存する）電流
が流れる図１１（Ｃ）のような回路を使用し、表示モジュールに対するハードワ
イヤリンクを介して表示モジュールにデータを伝送することができると考えられ
る。表示モジュールに使用するのに適する復号器については、後に説明する。リ
レーモジュールが周囲温度センサを備えない場合、リレーモジュール内の電流シ
ンク８６によって減衰される電流の大きさが関連しない場合のように、電流ミラ
ーシャント（電流調整シャント）は省略することができ、減衰される電流の振動
数のみを測定する。

【０１７１】最後に、図１１（Ｃ）に示す電力供給調整器および電流制御部分は、標準集積
回路の電圧調整器ＲＥＧ１を含み、この電圧調整器は、表示モジュールからリレ
ーモジュールに供給される電源電圧（＋１２Ｖ）から、受信機およびドライバの
ための供給電圧（＋５Ｖ）を導く。

【０１７２】コンデンサＣ１は電圧分離を行い、定電圧ダイオードＺ１は、リレーモジュー
ルを、過度な供給電圧から保護する。

【０１７３】図１１（Ｃ）の回路の例示的な構成要素を以下の表５に記載する。

【０１７４】

【表５】

【０１７５】リレーモジュールおよびセンサモジュールの動作は、図１２（Ａ）〜図１２（
Ｈ）の波形図に示す。図１２（Ａ）は、図１１（Ａ）のドライバ部分により固定
アンテナ３に印加される電圧を示す。周波数（セラミック共振器Ｘにより設定さ
れる）は１０ＭＨｚである。ピークツーピーク振幅は約５Ｖである。

【０１７６】図１２（Ｂ）は、センサモジュール内のセンサ発振器５８の出力電圧を示す。
この電圧は、それぞれ圧力センサＳ１０１およびサーミスタＴ１０１により測定
された圧力Ｐおよび温度Ｔに応じて１０ｋＨｚ〜２０ｋＨｚの周波数範囲を有す
る。ピークツーピーク振幅は約３Ｖである。ちなみに、図１２の波形図は単なる
略図であり、この実施態様では、図１２（Ａ）の電圧の周波数は、図１２（Ｂ）
の電圧の周波数より５０倍から１００倍大きいことが分かる。

【０１７７】図１２（Ｃ）は、センサモジュール内の共振器５２全体に生じる電圧を示す。
再び図４を参照すると、共振器の静電容量はセンサ発振器の出力により変調され
るが、共振器の電圧（Ｖ_L）は著しく変化しないことが分かる（共振器５２の共
振周波数の０．８５以下から０．９７以上の範囲の励起周波数の場合）。これは
、センサ発振器の出力電圧の変動に関係なく、十分に多量の電力をリレーモジュ
ールからセンサモジュールに伝送できることを意味する（図４の共振器の電圧は
正規化される点に注意する）。

【０１７８】図１２（Ｄ）は、図１１（Ａ）のソースインピーダンスＲ１６とドライバ部分
の結合コンデンサＣ１５との間の接合部に生じる電圧を示す。図３を参照すると
、励起周波数が、共振器５２の共振周波数の０．８５倍未満から０．９７倍を超
える範囲内である場合、共振器の静電容量の変化（変調器６２によりセンサ発振
器の出力周波数に生じる）によって、リレーモジュールのドライバ部分のソース
インピーダンス全体に発生する電圧に測定可能な変化を生じる可能性があること
が分かる。電圧変動の大きさは、この実施態様に関係せず、測定される数量は振
動数である。

【０１７９】図１２（Ｅ）には、リレーモジュールの受信機部分の検出器７６（図１１（Ｂ
））により生じる検出信号を示す。検出器７６内のダイオードＤ１により、検出
器７６は、ソースインピーダンスＲ１６における電圧の負の包絡線を検出する。
一般に、検出器７６の出力電圧におけるピークツーピークの変動は、共振器の静
電容量が１％変化する場合の励起電圧の２．５％である。

【０１８０】図１２（Ｆ）は、受信機部分の増幅器／フィルタ７８の出力電圧を示し、図１
２（Ｇ）は矩形波化器８０の出力電圧を示す。

【０１８１】最後に、図１２（Ｈ）は、以下に説明するようにリレーモジュールに流れる電
流を示し、流れる電流の振動数（おそらく振幅も）は、表示モジュールによって
測定される量である。流れる電流は、リレーモジュール内で測定される周囲温度
に応じて、約１００ｍＡという一定の高い値と可変の低い値（一例として図に４
０ｍＡとして示す）との間で変調される。

【０１８２】センサモジュール内に中間発振器が設けられる場合、副搬送波の復調により、
測定指数ρを表す所望の信号を取り出さなければならない。副搬送波が周波数変
調されていると仮定すると、復調のための位相ロックループ（ＰＬＬ）法は最適
である。矩形波化器８０からの出力は位相ロックループ回路に供給され、電圧制
御発振器（ＶＣＯ）（図１０の８２）の出力と比較される。ＶＣＯの周波数を調
整し、矩形波化器とＶＣＯの出力信号間の位相ロックを維持するため、差分信号
が生成される。したがって、ＶＣＯの制御電圧は、元の変調信号のコピーである
。このＶＣＯの制御信号は増幅および方形波化され、電流シンク８６を駆動する
。

【０１８３】ディジタル式周波数分割器（図１０の８４）を矩形波化器８０と電流シンク８
６との間に追加し、リレーモジュールと表示モジュールとの間の信号周波数を減
少させる。これは、モジュール間の接続が信号の周波数帯域に雑音を生じる可能
性がある場合に望ましい。

【０１８４】図１３は、本発明の実施態様における表示モジュール５内の回路部の一例を示
すブロック図である。この回路部は、電力供給調整器９０、クロック発振器９２
、マイクロコントローラ９４、マルチプレクサ９６、信号変換器９８、表示装置
１００を含む。随意に、音響器１０２および周囲圧力センサ回路１０４を設けて
も良い。

【０１８５】マイクロコントローラ９４は、少なくとも、周波数測定のための計数器、周囲
温度を測定するためのアナログ／ディジタル部分（ＡＤＣ）を含む。マイクロコ
ントローラは、マルチプレクサ９６を制御し、表示装置１００を駆動するのに十
分な出力を持たなければならない。

【０１８６】マルチプレクサ９６は、リレーモジュールと同じ数の入力部を有する複数入力
／単一出力の標準ディジタルマルチプレクサである（周囲圧力センサ回路１０４
用の追加の入力部が必要な場合がある）。

【０１８７】信号変換器９８の１つは、リレーモジュールの各々に割り当てられる。上記の
とおり、各リレーモジュールの出力信号は、電源ライン上の電流信号として関連
モジュールに渡される。したがって、表示モジュール内の各々の信号変換器は、
電流信号を電圧信号に変換し、マルチプレクサ９６を介してマイクロコントロー
ラ９４に入力する。

【０１８８】信号変換器の構造は、リレーモジュールにより生成される電流信号の種類によ
って決まる。リレーモジュールが、センサ発振器の周波数（または、リレーモジ
ュール内に周波数分割器が使用されている場合は、センサ発振器の周波数の予め
決められた一部分）と同じ周波数のディジタル出力信号をのみを生成する場合、
図１４に示す類の信号変換器を使用することができる。図１４の信号変換器に使
用される例示的な構成要素の値を以下の表６に記載する。

【０１８９】

【表６】

【０１９０】図１４の回路では、インライン電流感知抵抗器Ｒ２０１は、リレーモジュール
に流れる電流が予め決められた閾値、この場合は約７５ｍＡを超える場合、ＰＮ
ＰトランジスタＱ２０１をオンにするのに十分なベースエミッタ電圧を出力する
。マイクロコントローラ９４に印加される（マルチプレクサ９６を介して）入力
信号ＩＮＰＵＴは、電位が抵抗器Ｒ２０２およびＲ２０３により分割された後
に、トランジスタＱ２０１のコレクタから導かれる。ダイオードＤ２０１は、前
記ＩＮＰＵＴ信号に対して過電圧保護を提供する。

【０１９１】リレーモジュールが、アナログ電流信号（たとえば、図１１（Ｃ）のように周
囲温度に依存する電流信号）を生成する場合、図１５に示す追加回路を図１４の
信号変換器に含むことができる。図１５の回路に使用するための別法による２つ
の例示的な構成要素のサンプルリストを以下の表７に記載する。

【０１９２】

【表７】

【０１９３】図１５の回路部は、ＤＣ電流およびＡＣ電流を伝える線路上に流れる最小電流
を感知し（逆方向に流れる電流は感知できない）、感知された最小電流に比例す
る電圧を生成する。トランジスタＱ３０１およびＱ３０２は、個々のエミッタ
抵抗器Ｒ３０２およびＲ３０１の抵抗比により１００：１の比率の電流ミラーを
形成する。トランジスタＱ３０２、コンデンサＣ３０２および抵抗器Ｒ３０４は
ともに、負の包絡線検出器を形成する。この検出器では、Ｑ３０２は、ダイオー
ドとして効果的に機能する。Ｒ３０１に流れる低レベル電流のみが探知される。
なぜならば、Ｃ３０２は、電源ラインの電位に関連して、本質的に一定のベース
電圧をＱ３０１およびＱ３０２上に維持し、その結果、Ｒ３０１に流れる電流が
増加すると、Ｑ３０２は短時間だけオフとなり、トランジスタに対するベースバ
イアスは変化しないからである。Ｑ３０１は、低レベル電流に適するレベルで伝
導状態を保つ。Ｑ３０１のコレクタ電流は、抵抗器Ｒ３０３により電圧に変換さ
れる。この電圧は、基本的な図１４の信号変換器により生成されるＩＮＰＵＴ信
号のほかに、マイクロコントローラ９４に供給される。Ｑ３０１のコレクタ電流
は、Ｒ３０１に流れる低レベル電流の１／１００であるから、Ｒ３０３全体の電
圧はこの低レベル電流の１００ｍＶ／ｍＡである。

【０１９４】周囲温度感知回路（図１３の１０４）を使用する場合、これは、センサモジュ
ール内のセンサ発振器３４と同じ形態であると有利である。この場合、周囲温度
圧力センサ回路の方形波出力は、マルチプレクサの追加の入力に直接印加するこ
とができ、中間の信号変換器は不要である。

【０１９５】マイクロコントローラ９４は、リレーモジュールから、ひいてはマルチプレク
サ９６を順序付けることにより、信号変換されたＩＮＰＵＴ信号を受信する。こ
の信号は、一定間隔におけるサイクル数を計数する内部計数器に供給される。し
たがって、各々の信号は、周波数を表すディジタル値に変換される。次に、参照
（ルックアップ）テーブルを使用して、上記の式７に基づき、このディジタル値
を圧力−温度指数ρの対応値に変換する。周囲温度を表すアナログ電流信号をさ
らに生成するリレーモジュールの場合、図１５の追加回路により生成されたアナ
ログ電圧も、マイクロコントローラの内部ＡＤＣにより周囲温度Ｔａのディジタ
ル値に変換される。次に、各センサモジュールのゲージ圧は、上記の式１を使用
して指数ρ、周囲温度Ｔａおよび周囲圧力Ｐａから導かれる。したがって、ゲー
ジ圧値Ｐｇは、ディジタル値として出力に使用可能であるか、またはマイクロコ
ントローラ９４により、どのような形態でも必要な出力信号に変換することがで
きる。

【０１９６】マイクロコントローラの機能は、既存のオンボードマイクロコントローラ、ま
たは必要ならマクロコンピュータに組み込むことができるが、これらが必要な資
源を持っていることが条件である。

【０１９７】電力供給調整器９０は、完全に調整された電源をマイクロコントローラに提供
し、回路部を支持することができるモノリシックな調整器で良い。

【０１９８】クロック発振器９２は、計算のための基準周波数信号を提供する必要があるの
で、発振器の精度は測定の精度に影響を及ぼす。したがって、クロック発振器９
２に使用するには、水晶またはセラミック共振器が好ましく、発振器の増幅器回
路は、マイクロコントローラ９４内に便宜的に組み込まれる。

【０１９９】表示装置１００の場合、適切なタイプの表示装置を使用することができ（ＬＣ
Ｄ、ＬＥＤ、プラズマなど）、マイクロコントローラ９４から直接駆動すること
が好ましい。表示装置の形態は、車両設計者の好みに応じて、数値式であるか、
バーチャートであるかもしくは単に障害時の警告、またはこれらのどの組合せで
も良い。

【０２００】必要なら、測定ゲージ圧が閾値未満になるかまたは閾値を超えた場合に可聴信
号を発するように、音響器１０２を装備しても良い。音響器は、たとえば、マイ
クロコントローラにより直接駆動される圧電変換器で良い。別法によると、マイ
クロコントローラが、既存のオンボード可聴警告装置を起動させる可聴出力起動
信号を生成することもできる。

【０２０１】本明細書に記載する構成には、多くの変更および変形が可能であることが分か
るであろう。こうした変更および変形について、以下に一例として記載する。

【０２０２】２つの車輪が共通のスタブアクスル上に取り付けられる大型商用車などのよう
な車両の場合、図６に示すアンテナ構成は適さない。車輪の交換性に対する要件
は維持されるが、ステアードホイールは通常１個であり、駆動輪または荷重支持
車輪は多くの場合２個である。

【０２０３】この場合、センサモジュールと車輪アンテナとの間に、車輪を取り付けた後に
取り付けられるリンクを使用することが好ましい。各端部にコネクタを有する同
軸ケーブルは、車輪を取り外す前に取り外して、車輪を再度取り付けた後に交換
することができる。この種の構成を図１６に示す。

【０２０４】図１６では、複数車輪アクスル構成は、２つの車輪１１０Ａおよび１１０Ｂを
有するように示されており、各々の車輪は、対応するタイヤ１１２Ａまたは１１
２Ｂを有する。これら車輪は、ハブ１１６を有する共通のアクスル１１４上に取
り付けられる。ブレーキシュー１２０を囲むブレーキドラム１１８は、内側車輪
１１２Ａの中央領域内に収容される。

【０２０５】この構成では、個々の車輪アンテナ２Ａおよび２Ｂは、それぞれ２個の車輪１
１２Ａおよび１１２Ｂに必要であり、これらアンテナはブレーキドラム１１８内
に収容される。２個の車輪アンテナ２Ａおよび２Ｂは、ハブ１１６上に取り付け
られるディスク形担持体１２２の対向面にそれぞれ取り付けられる。各車輪アン
テナ２Ａまたは２Ｂは、対応して対向する固定アンテナ３Ａまたは３Ｂを有する
。これら固定アンテナは、個々のリレーモジュール４Ａおよび４Ｂをブレーキの
バックプレート１２４に配置して取り付ける。図示のとおり、固定アンテナ３Ａ
は、対応する車輪アンテナ２Ａの内側にあり、固定アンテナ３Ｂは、対応する車
輪アンテナ２Ｂの外側にある。各車輪アンテナは、センサモジュール１Ａまたは
１Ｂに対する同軸ケーブル接続部１２６Ａまたは１２６Ｂを有する。接続部１２
６Ａおよび１２６Ｂは、ハブフランジ、ブレーキドラムおよびホイールディスク
内にバイアホールが形成される。別法によると、バイアホールは、特殊なホイー
ルスタッドの中央軸を貫通して形成しても良い。リレーモジュール４Ａおよび４
Ｂから表示モジュール５（やはり図示せず）までの接続部（図示せず）は、ブレ
ーキのバックプレート１２４内のバイアホール（図示しない）である。

【０２０６】図１６の構成は、単一車輪に使用することもできる。類似の構成は、ディスク
ブレーキに使用することができる。

【０２０７】上記の図７の実施態様では、センサモジュールは、１項目のみのデータをリレ
ーモジュールに伝送する。複数項目のデータを伝送する必要がある場合、図１７
に略図で示すように、時分割多重方式を使用することができる。

【０２０８】図１７に示す修正センサモジュールは、図７に示すセンサモジュール回路部の
場合と同様、共振器５２、整流器５４、変調器６２を備える。

【０２０９】図７のセンサ発振器５８の代わりに、図１７の修正センサモジュールは、Ｎ個
の電圧制御発振器（ＶＣＯ）１５８₁〜１５８_Nを備える。各々のＶＣＯ１５８は
、リレーモジュールに伝送することが望ましい対応する入力信号を受信する。こ
の入力信号は、関連するＶＣＯの発振周波数を制御する。ＶＣＯの出力は、マル
チプレクサ１６０の個々の入力に接続される。

【０２１０】図１７のセンサモジュールは、共振器５２に接続された分割器１６２、分割器
１６２に接続された計数器１６４、計数器１６４に接続され、Ｎ＋１番目の入力
信号および制御信号をマルチプレクサ１６０に送るためにマルチプレクサ１６０
にも接続された符号化論理回路１６６を有する。

【０２１１】分割器１６２は、共振器の励起周波数を基準周波数として使用し、この励起周
波数を適切な係数で除算して、計数器１６４に送信されるクロック信号を生成す
る。計数器１６４は、クロック信号の予め決められたパルス数を計数し、次にそ
の出力を増加させる。したがって、計数器は、タイムスライス多重化の１ブロッ
クの持続時間に相当する期間ｔ_blkを有する出力信号を生成する。符号化論理回
路１６６では、制御信号パルスは、計数器１６４の各々の出力信号パルスに応じ
てマルチプレクサ１６０に印加される。計数器１６４のＮ＋１番目の出力信号ご
とに、符号化論理は、同期ブロック信号をマルチプレクサ１６０のＮ＋１番目の
データ入力部に送信する。したがって、マルチプレクサ１６０に対するＮデータ
入力が選択され、これらデータの各々がブロック持続時間ｔ_blkに割り当てられ
る。Ｎ個のブロックの後には、符号化論理回路１６６により提供される持続期間
ｔ_blkの同期ブロックが続く。

【０２１２】同期ブロックは、各入力信号に適するデータを再構成するために、表示モジュ
ール内の復号化論理により使用される。

【０２１３】特に多数の車輪を有するトレーラの場合、各車輪のトラクターとトレーラとの
間の別個の接続は、リレーモジュールに多重化を適用することにより回避するこ
とができる。その結果、単一のワイヤおよび接地に対する接続を減少させること
ができる。表示モジュールに通常含まれるマルチプレクサは、この場合、トレー
ラに取り付けられる別個のユニット内に組み込まれる。このユニットは、基準信
号を生成してタイムスライスを同期化し、各々のリレーに順に電力を供給する。
精度を著しく損なうことなく、毎秒４０個もの車輪を検査することができる。

【０２１４】図１４に示す信号変換器回路の代わりに、発光ダイオード（ＬＥＤ）およびフ
ォトトランジスタを含む光アイソレータを使用することもできる。この場合、Ｌ
ＥＤをインライン電流感知抵抗器と並列に接続し、適切な閾値電流における抵抗
器全体の電圧降下がＬＥＤのダイオード電圧降下に等しくなるようにする。次に
、コレクタの負荷に接続されたフォトトランジスタは、閾値電流を超えた時に導
通状態になる。

【０２１５】適切などのタイプの共振器を使用しても良い。能動素子（受動素子ではなく）
を共振器に使用する場合、共振器の共振周波数に影響を及ぼす構成要素の値は、
定常値または実数値ではなく、使用時にのみ得られる実効値である。たとえば、
変調器は、増幅器の負入力と出力との間にコンデンサを接続してミラー効果を使
用する。この場合、入力部に見られる有効静電容量は、増幅器の利得により増加
される。変調器の場合、電流のみが変更され、すべての構成要素自体の値は変化
しない可変利得増幅器を構成することができる。

【０２１６】静電結合に関して上記で説明したプレート形アンテナの代わりに、どの形態の
アンテナを使用しても良く、たとえば導電性ブラシまたはワイヤメッシュを使用
することができる。アンテナは、たとえば図１９に関して後に説明するように、
可撓性で良い。

【０２１７】上記のとおり、変調器６２は、バリキャップダイオードを使用して実施するこ
とができるが、この場合、変調信号が共振器電圧に多少混合するであろう。

【０２１８】方形波信号のみを伝送する場合、追加のリアクタンスを共振器に切り替えて、
変調を行う。値が小さい静電容量を切り替えることは、理論上は考えられるが、
スイッチングトランジスタの出力静電容量の点で実際には難しいことが証明され
ている。この問題は、追加のインダクタンスを切り替えることにより克服するこ
とができる。

【０２１９】リレーモジュールの場合、フィルタを励起発振器７０とバッファ７２との間に
備えると、高調波によるＥＭＣの放出に関して特に厳密な制約が課せられる場合
、正弦波の純度を改善することができる。この場合、バッファ７２は、ディジタ
ル回路ではなく線形増幅器として実施する必要がある。

【０２２０】誘導結合により、つまり変圧器の場合のように誘導的に連結されたコイルを使
用することにより、リレーモジュールおよびセンサモジュールを連結することも
できる。この場合、負荷インピーダンスＺ_Lの誘導要素は、変圧器の漏れインダ
クタンスによる。緩やかに結合されたコイルでは、このインダクタンスは非常に
大きく、可変である。追加の直列誘導子をリンクの一部として含むことにより（
たとえば、図１１（Ａ）参照）、漏れインダクタンスの変動は無視することがで
きるため、静電結合の理論に類似する理論を適用することができる。この場合、
励起周波数は、負荷共振器の自然共振周波数より高くなる。静電結合の場合に比
べて、より大きい電力が概して伝送され、全体的なインピーダンスは低くなる。

【０２２１】ハードワイヤリンクを使用して、たとえば、ハードワイヤリンク内に含まれる
固定誘導子と送信機（センサモジュール）および受信機（リレーモジュール）を
連結することも可能である。こうした構成を使用すると、たとえば、遠隔制御操
作卓をホストユニットに連結することができ、遠隔制御操作卓は、ホストユニッ
トから電力を要求し、１つまたは複数の制御信号をホストユニットに伝送する。
ハードワイヤリンクは、たとえば単一の同軸ケーブルで良い。

【０２２２】次に、双方向性信号送信を規定する離調共振器原理の拡張について説明する。
離調共振器回路を作動させる場合、負荷共振器上の電圧が最大に達する励起周波
数が存在する。この点付近で動作する場合、負荷電圧の変化は殆どなく、共振器
のリアクティブな成分の変動は少量であるが、同時に、負荷電流が実質的に変化
する。

【０２２３】たとえば、この周波数で動作する場合、共振器静電容量Ｃの±２％の変化によ
り、負荷電流は±１０％変化するが、負荷電圧の変化は−０．５％にすぎない。
これは、電流の変化は電圧の変化の４０倍であることを意味する。

【０２２４】この特性は、共振器が、電流のみを変化させる送出信号と混同することなく、
電圧を変化させる着信信号の受信機として機能することを可能にする。

【０２２５】励起電圧が、ソースから負荷に伝送されることが望ましい信号により振幅変調
される場合、この望ましい信号は、標準の電圧振幅検出器を使用する検出により
、負荷において回収することができる。信号は、負荷共振器において混同を生じ
ることなく、負荷からソースへ同時に伝送することができる。

【０２２６】ソース抵抗で検出される信号は、負荷共振器からの電流信号と、ソースにより
供給される電圧信号との混合である。しかし、ソース抵抗から得られる感知信号
が、ソースから負荷へ伝送される所望の信号により復調される場合、感知信号が
、ソースにおいて検出回路部に送信される前に、ソースからの送出信号は拒絶さ
れ、負荷からの着信信号が回収される。

【０２２７】したがって、双方向同時信号送信は、振動数シフトまたは多重化を必要とせず
に、両方向の完全帯域幅を使用して行うことができる。

【０２２８】図１８は、リレー（ソース）およびセンサ（負荷）モジュールが、双方向信号
転送を可能にするように修正される構成のブロック回路図を示す。図１８では、
変調器１８２は、ソース内の励起発振器７０とドライバ７２との間に挿置される
。変調器１８２は、負荷に伝送することが望ましい信号ＤＡＴＡＩＮに従って
励起発振器により生成される励起信号の振幅を変調するアナログ乗算器を備える
。前述のとおり、振幅変調励起信号は、ソース抵抗器７４を介してバッファに入
れられて、ソースを負荷に結合するリアクティブなリンクに供給される。

【０２２９】負荷には、共振器５２を横断する電圧包絡線を検出する検出器１８８が備えら
れ、ソース内の変調器１８２に印加される信号ＤＡＴＡＩＮから導くことがで
きる検出信号ＤＡＴＡＯＵＴを生成する。

【０２３０】ソース抵抗器７４全体の電圧が感知され、復調器１８０内の反転増幅器１８６
の反転入力に印加される。増幅器１８６の非反転入力は、予め決められたバイア
ス電位に設定される。復調器１８０は、変調器１８２内のアナログ乗算器に対応
し、増幅器１８６周囲のフィードバックループ内に接続された追加の増幅器１８
４をさらに備える。

【０２３１】復調器１８０内のアナログ乗算器１８４はＤＡＴＡＩＮ信号も受信するので
、増幅器１８６はアナログ分割器として動作する。したがって、増幅器１８６の
出力部で生成され、ソースにおける後続の検出を行うために使用される感知信号
は、励起信号の振幅変調による影響を受けない。

【０２３２】図１８の回路は、励起周波数と負荷共振器との間に適切な離調を使用すること
を条件として、どのタイプのリアクティブなリンク（容量性または誘導性）にも
適用することができる。

【０２３３】同時双方向信号方式の代わりに、リレーモジュールがある位相でセンサモジュ
ールに伝送し、センサモジュールが次の位相でリレーモジュールに伝送する時分
割多重化を使用することができる。この場合、リレーモジュール内の復調器は、
リレーモジュール内における着信信号の検出は、送出信号の振幅変調による影響
を受けないので省略することができる。

【０２３４】さらに、１つのリレーモジュールが同時に複数のセンサモジュールに結合され
る双方向システムを製造することができる。この場合、センサモジュールのどれ
もが検出器（図１８の１８８）を備える必要はない。リレーモジュールから信号
を受信する機能を要するセンサモジュールのいくつかのみが、こうした検出器を
備えれば良い。

【０２３５】構成要素の公差は、負荷における着信信号および送出信号の分離が満足に動作
する必要がある場合に双方向信号転送を行う時に、より重要になる。

【０２３６】双方向信号転送は、ソースと負荷との間のハードワイヤリンクとともに使用す
ることもできる。この場合、たとえば、遠隔制御および状態表示機能（状態表示
を含むキーパッドなど）を有する遠隔制御操作卓は、単一の同軸ケーブルだけで
ホストユニットに接続される。

【０２３７】タイヤ圧測定に関連する上記の信号伝送技術を使用すると、その他の多くの用
途に利益をもたらすこともできる。両方向に同時にデータを伝送するために離調
共振器を組み込む回路の能力は、システムの複雑さを減少させるためだけではな
く、安全性を提供するためにも使用することができる。離調共振器回路は、構成
要素−価値変動の固有公差のために、単方向データ伝送に使用する場合にコスト
も削減する。離調共振器回路は、低電力用途により適するが、アンテナ設計の単
純さおよび自由に関連する非常に局所的な電界およびＥＭＣ排除性は、既存の磁
気結合伝送システムに比べて大きい利点を静電結合技術にもたらす。

【０２３８】次に、本発明を使用する信号伝送技術のその他の多くの用途について簡単に説
明する。

【０２３９】第１に、機械装置の回転部品または往復運動部品上の多くのタイプのセンサに
対する電力の供給、並びにこれらセンサ間におけるデータの送受信は、常に問題
を呈する。本発明を具体化する結合方法は、こうした用途のほぼすべてに適用す
ることができ、非接触、局所的、電磁干渉に対する高度の耐性という特徴を提供
する。この方法は、湿った油分の多い環境で使用することもできる。たとえば、
この技術は、回転シャフトを介して伝達されるトルクの測定に適用することがで
きる。シャフト上に取り付けられた歪ゲージは、信号処理回路部および関連する
センサモジュール回路部とともに、シャフトと同軸のアンテナとの結合方法を使
用して電力を供給されて感知される。

【０２４０】第２に、本発明の情報の実施態様は、確実なデータ伝送を提供することができ
る。離調共振器回路を使用してデータを双方向に伝送する場合、２つのデータ信
号は、混合信号として一緒に効果的に増幅される。送出および着信信号は、ソー
スにおいて一緒に混合される。したがって、着信信号を送出信号から分離するに
は、既知の送出信号により混合信号を効果的に分離する必要がある。送出信号に
関して、ソースに局所的に使用可能な情報がない場合、混合信号を分離すること
はできない。これは、ソースとリンクリアクタンスとの間の接続は、２つの信号
が伝送される時にデータが安全であることを意味する。

【０２４１】この形態の安全保護をワイヤリンク上に必要とする用途にも、本発明の実施態
様により備えることができる。たとえば、データがソースから負荷に安全に伝送
されるシステムでは、負荷は、着信伝送により電力を供給され、接続を効果的に
固定する、局所的に生成されるランダム信号で変調することができる。

【０２４２】本発明の実施態様は、電子キーおよびロックを提供することもできる。センサ
モジュールに基づくキーは、非接触タイプであることが可能であり、バッテリを
必要としない。

【０２４３】たとえば、キー回路は、１つまたは複数の受信シーケンスに対応する符号化シ
ーケンスを伝送する１つまたは複数の順序付け計数器の周囲に配置することがで
きる。数個のシーケンスを使用し、各シーケンスの伝送が前の呼出しおよび応答
の完全な完了に依存する場合、ロックおよびキーに個々に問い合わせをして、使
用されるキーシーケンスを発見することはできない。密接なカップリングを使用
する場合、シーケンスの傍受は不可能である。さらに、同時双方向データ転送を
使用すると、信号の傍受に対してさらに高度の安全性を提供することができる。

【０２４４】異なる数個のキーを特定のロックとともに使用し、個々のキー各々を識別する
ことができる。標準の暗号化アルゴリズムを使用することができる。プログラマ
ブルなキーはＥＥＰＲＯＭ技術により製造することができ、符号化は使用するご
とに変更される。

【０２４５】本発明の実施態様は、キーをロックに持って行くことは実際的ではないが、た
とえば携帯読取器を使ってロックをキーに持って行くことはできるタグ付け用途
に使用するのにも適している。

【０２４６】本発明の実施態様は、いわゆるスマートカードに適用することもできる。これ
は、内臓集積回路チップを備えるカードである。従来、こうしたカードは、カー
ドとカード読取器との間の電力および信号伝送のための電気接点が使用されてき
た。こうした機能を行う非接触法として、誘導結合の使用が考えられてきたが、
誘導結合を満足に動作させるには、結合コイルを正確に整列させなければならず
、これは事実上難しい。

【０２４７】スマートカードに適用される本発明の一実施態様では、静電結合を使用して、
カードをカード読取器に結合する時の位置決め公差をより広くすることができる
。さらに、静電結合は、磁界よりも拡散的ではない電界を利用するため、電磁干
渉が生じる傾向が少ない。離調共振器回路が信号を双方向および同時に送信する
能力も、スマートカードに利益をもたらすために使用することができる。

【０２４８】本発明の実施態様は非接触形態のカップリングを使用し、アンテナを絶縁する
ことができるので、こうした実施態様は、本質的に安全でなければならない分野
における感知目的または制御目的に使用するのに適する。本発明の実施態様は、
ソースおよび負荷は各々個々にシール可能であるので、液体シーリングが問題に
なる用途に特に適する。機械的振動が問題になり、接触方法が、静電気の蓄積な
ど、摩擦学的影響により生じる疲労または故障によって破損する傾向がある場合
、本発明を具体化した非接触システムが単純な解決方法を提供することができる
。

【０２４９】本発明のその他の実施態様は、コンピュータのマウスなどのような位置決め装
置に適用することができる。この場合、１個のアンテナを内蔵するコードレスコ
ンピュータマウスは、固定アンテナを内蔵するマウスパッド上で移動可能である
。マウスパッドは、コンピュータに対するハードワイヤ接続部を有する。標準マ
ウス技術は、マウス内に符号化回路、マウスパッド内に復号化回路を追加して使
用することができる。１つの可能な実施では、連結技術は、パッド内のストリッ
プアンテナに接続された３相駆動装置を使用して拡張することができる。マウス
は、回路を完成する２つのアンテナ、たとえば、環状帰還アンテナと同軸の一次
回路アンテナを有する。

【０２５０】このアンテナは、マウスアンテナの内側の１つが、パッド内にある固定アンテ
ナの１つのストリップに相当する直径を有するように構成される。帰還アンテナ
は、固定アンテナストリップのピッチの３倍に等しい平均環状直径、および一方
のストリップに相当する半径方向の幅を有する。こうして、マウス上の２つのア
ンテナは固定電圧の単一の位相に従属する。

【０２５１】帰還信号を検出するには、３つの別個の検出器を各相に１つ使用し、信号を合
計して、特定の時間における位相間の平衡と無関係の単一の信号を生成する。

【０２５２】ホストユニットとのハードワイヤ結合がない手動入力装置を設けると有利なそ
の他の用途がある。本発明の実施態様は、キーパッドなどのような非電動手動入
力装置を電動ホスト機器に接続するために使用することができる。これは、保守
の為のみの利用、不正使用に対する保護などのような安全または機密保護の点で
望ましい場合がある。一実施態様では、キーパッドマトリックスは、キーが押さ
れたことを示すために符号化信号を伝送する符号器に接続される。キーパッドを
アンテナ表面に接近させるだけで、動作させることができる。

【０２５３】同様に、遠隔ワイヤ連結操作卓は、通常、ホスト機器からの状態情報を制御お
よび受信するために使用される。こうした操作卓は、操作卓が使用される機器に
より電力を供給され、一般に、電力および信号のための別個のワイヤ接続を各々
の方向に必要とする。この接続は、本発明の実施態様を使用して単一の同軸また
はツイストペアケーブルに変えて、ケーブル配線のコストおよび複雑さを実質的
に減少することができる。

【０２５４】本発明のもう１つの実施態様は、剛性ゴムボート（ＲＩＢ）及び他の膨張可能
体の浮揚コンパートメント内の圧力感知に適用することができる。

【０２５５】ＲＩＢは、船体に対する剛性基部、および多数の膨張可能なコンパートメント
、または空気室から一般に構成される。これらボートは、固有浮力を有し、膨張
状態を保つことを条件として、従来の船体と異なり、多量の水が船内に入った場
合でも、確実に浮揚状態を保つことができる。

【０２５６】ＲＩＢは、娯楽用小船舶として、また沿岸警備業務に広く使用されている。船
体の膨張可能な側面により、ＲＩＢは、衝突の危険が高い場合に特に適し、その
結果、沖合いでの救助活動に一般に使用されている。

【０２５７】こうした船舶上の膨張可能なコンパートメントは、通常０．２〜０．５ｂａｒ
の圧力まで膨張し、圧力を定期的に検査して、膨張具合が適切かどうかを確認し
なければならない。コンパートメントの空気が漏れる場合、浮力は非常に低圧に
なるまで保たれるが、船舶の構造上の完全性が悪化する場合がある。

【０２５８】空気室の膜の気体透過性によって、圧力は無制限には維持されない。正確な圧
力監視は、過度な漏れを事前に警告し、どのコンパートメントに注意する必要が
あるかを示すことができる。したがって、本発明の好ましい実施態様では、各コ
ンパートメントは連続的な圧力感知の対象になり、中央状態表示装置は船舶の操
縦室や船橋に設けられるので、保守のコストを減少させ、安全上の警告を提供す
ることができる。

【０２５９】船舶によっては、圧力感知機器をコンパートメントのバルブ内に組み込むこと
ができるが、多くの状況では、この場所は、膨張作業を妨げ、バルブの完全性に
危険を及ぼすため、こうした機器を設置するには不適切な場所である。

【０２６０】本発明の実施態様は、こうした問題の解決策を提供することができ、バルブか
ら離れたコンパートメント内の都合の良い位置にセンサを配置して、電源および
データを空気室の膜を介して伝送することができ、コンパートメントの構造上の
完全性を変える必要はない。

【０２６１】図１９は、ＲＩＢのあるコンパートメント用の圧力感知装置に可能な構成の一
例を示す。

【０２６２】コンパートメント２００は、膜２０２により結合され、膜の内側には第１の可
撓性の耐水性パッチ２０４が取り付けられ、膜の外側には第２の可撓性の耐水性
パッチ２０６が取り付けられている。各々のパッチは、接着材料の薄い層２０８
により膜２０２に取り付けられる。各々のパッチは、絶縁ゴム成形物の形態であ
り、直径約７５ｍｍ、中央部の厚さ約１０ｍｍである。

【０２６３】第１パッチは、図７〜図９に関して上記で説明したセンサモジュールの構成に
ほぼ類似するセンサモジュール１’を含む。しかし、この場合、外側にねじが付
いた基部部分は省略され、センサモジュール１’はディスク形態になる。第１パ
ッチ２０４は、２つのアンテナ２Ｃおよび２Ｄを含む。アンテナ２Ｃは、中央部
のディスクの形態である。アンテナ２Ｄは環状であり、アンテナ２Ｃの外周部に
延在する。アンテナ２Ｃおよび２Ｄは各々、伝導性ゴム材料から製造される。内
部の接続ワイヤ２１０は、センサモジュール１’を電極２Ｃおよび２Ｄに接続す
る。センサモジュールを電極２Ｄに接続する接続ワイヤ２１０は、センサモジュ
ールケーシングがセンサモジュールコンデンサのプレートの１つに電気的に接続
される場合（図９のように）、センサモジュールケーシングに接続される（たと
えば、溶接により）。これは、接続ワイヤが通る孔をケーシング内に設ける必要
をなくす。

【０２６４】センサモジュール１’は、図９に関連して上記で説明したように、導電性ダイ
アフラム７６’の下に含まれる加圧室を備える。ダイアフラム７６’は、環境保
護のため、第１パッチ２０４のゴム成形物の薄い部分により被覆される。この薄
い部分は、コンパートメント２００内の内部圧力がダイアフラム７６’に伝達さ
れるように、ダイアフラム７６’自体に対して相対的にわずかに剛性である。

【０２６５】第２パッチ２０６は、リレーモジュール４’、それぞれ第１パッチ２０４内の
アンテナ２Ｃおよび２Ｄと同じアンテナ３Ｃおよび３Ｄ、リレーモジュール４’
をアンテナ３Ｃおよび３Ｄに接続する内部接続ワイヤ２１２を備える。第２パ
ッチ２０６内のアンテナ３Ｃおよび３Ｄも、伝導性のゴムから製造される。第２
パッチ２０６は、一体成形されたケーブル出口部分２１４を有し、この出口部分
から外部接続ワイヤ２１６が延在し、リレーモジュールを操縦室内の表示モジュ
ール（図示せず）に接続する。

【０２６６】環状アンテナ２Ｄおよび３Ｄは、接地に使用される。これらアンテナは、対応
する信号経路アンテナ２Ｃおよび３Ｃを完全に囲むので、浮遊静電容量負荷は、
コンパートメント２００の内部および外部に生じる可能性がある湿潤状態でも最
小に保たれる。

【０２６７】各々のパッチは、完全にゴムで成形されるので、十分に可撓性で膜２０２とと
もに移動することができる。コンパートメント２００の内部には、バルブ付属部
品（図示せず）から接近することができ、このバルブ付属部品は一般に大きく、
負荷を膜全体に分散させることができる。したがって、装置はどの船舶にも追加
設置することができる。

【０２６８】タイヤと異なり、使用時のコンパートメント２００内に空気の実質的な加熱は
なく、コンパートメントは実質的に周囲温度を保つ。したがって、温度調節はお
そらく不要である。

【０２６９】しかし、内部圧力は大気圧より約２５％高いだけなので、大気圧の変化はより
著しい場合がある。大気圧の変化は、大気圧を測定する追加のセンサを組み込む
ことにより、表示モジュールにおいて補正することができる。０．０５ｂａｒの
最小変位までの圧力感度は、使用する圧力範囲で容易に得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化するタイヤ圧測定装置のブロック図である。

【図２】図１の装置の動作を説明するために使用されるグラフを示す図である。

【図３】図２の関連周波数範囲における動作を図２のグラフより大きい目盛で表すグラ
フを示す図である。

【図４】図２の関連周波数範囲における動作を図２のグラフより大きい目盛で表すグラ
フを示す図である。

【図５】図１の装置における寄生静電容量の影響を説明するために使用される回路の略
図である。

【図６】本発明の一実施態様による図１の装置の部品の物理的配置を表すための車輪の
略断面図である。

【図７】図１の装置に含まれるセンサモジュールのブロック回路を示す図である。

【図８】図７に対応する詳細回路図である。

【図９】本発明の一実施態様によるセンサモジュールの略断面図である。

【図１０】図１の装置に含まれるリレーモジュールのブロック回路を示す図である。

【図１１】図１０に対応する詳細回路を示す図である。

【図１２】図１の装置の動作時に生じる波形を示す図である。

【図１３】図１の装置に含まれる表示モジュールのブロック回路を示す図である。

【図１４】図１３の表示モジュールに含まれる信号変換器回路の一例を示す図である。

【図１５】図１４の信号変換器回路の任意の追加部分を示す図である。

【図１６】本発明の他の実施態様における図１の装置の各部品の物理的配置を説明するた
めに使用される、複数車輪アクスル車両構成の略断面図である。

【図１７】図１の装置に使用される変形センサモジュールのブロック回路を示す図である
。

【図１８】本発明の他の態様による信号伝送装置の略回路図である。

【図１９】剛性ゴムボートの各部品の略断面図であって、こうしたボートに対する本発明
を具体化した圧力測定装置の適用を表すために使用する略断面図である。

【符号の説明】

１センサモジュール２車輪アンテナ３固定アンテナ４リレーモジュール５表示モジュール

【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３月２１日（２００１．３．２１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項６８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【０００８】タイヤの再膨張機構も組み込んでいるその他の多くのシステムが存在する。こ
うしたシステムは、必然的にコストが高く、複雑である。システムによっては、
軸方向の高さまたは回転するタイヤの円周など、その他のパラメーターを測定し
て、タイヤ膨張の指標を与えるものもある。こうしたその他のパラメーターは、
タイヤメーカーの仕様と容易には関連しない。タイヤ圧の感知応用における使用に適した信号伝送装置を提供する種々の試みがなされてきた。タイヤ圧の感知応用においては、車輪側の共振器が、前記車輪側の共振器に励起信号を付与する車両側の回路と誘導的に結合されている。車輪側の共振器は少なくとも１つの構成要素を有し、その実効値が前記共振器の自然共振周波数に影響を与え、タイヤ圧の変化に伴い装置の使用中に変化する。かかる種々の試みは車輪側共振器と車両側回路が一体で可変周波数発振回路を構成するという特徴を共通に有する。その発振周波数（励振周波数）は可変共振構成要素の実効値の変化に伴い変化する。励振周波数は、全体の発振回路の瞬時の共振周波数に等しくなる。そして、励振周波数は、周波数メータ或いは同様のものを用いて測定され、タイヤ圧に表示を生成することが一般的である。ＷＯ− Ａ−８７／０３５４４及びＧＢ−Ａ−２０６５８９６に、この種の装置の例が開示されている。ＤＥ−Ａ−３２０３８８０（請求項１のプレアンブルに対応する）に開示される他の例においては、車輪側の共振器を含んで可変周波数発振器が形成されている。しかし、この場合には車輪側共振器は車両側回路における発振を弱めるように作用する。タイヤ圧が所望の通常圧に在る時、車両側の回路は、車輪側共振器によって最大に弱められ、車両側回路には発振が生じなくなる。通常値以下にタイヤ圧が低下すると、共振器の可変構成要素の実効値が変化し、これに従って励振周波数が変化する。励振周波数におけるこの変化は、ダンピング効果による減少によって達成され、発振が車両側回路に生じる。これらお発振の振幅は測定され、タイヤ圧を示す。これらの例は、励振周波数が実効値の変化と無関係な他の要因によって重大な影響を受け得るという欠点を有する。そのために、多くの実用化例において、特に車両の不親切な環境を伴い、信号伝送の目的に使用するに充分な信頼性が得られない。励振周波数が共振器の可変構成要素の実効値における変化に伴って変化されない装置の例がいくつか有るが、これらの例においては、励振信号は励起信号自体の所定の励振周波数を持つ車両側共振器の発振を引き起すように作用しない。これらの例は、所定の間隔で車両側共振器に励起パルスを付与して、瞬時の共振周波数（共振器の可変構成要素の実効値に依存する）で、共振器を励振させるものである。共振器の発振（エコー信号）の周波数は、励起パルス間の静止期間に測定される。そのようなエコーに基づく装置の例はＥＰ−Ａ−０６３６５０２及びＷＯ−Ａ−８７／０３５４４に開示されている。エコーに基づく例は、伝送位相における励起パルスを発生させるために更に、別個の受信位相でエコー信号を検出するために複雑な時多重設計を必要とする。そして、エコー信号は、車輪側共振器が間隔をおいてのみ励振されるので、望ましくない程に弱くなり易い。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【０００９】

【発明が解決しようとする課題及び、これを達成するための手段】本発明の第１の態様によれば、少なくとも１つの構成要素を有する共振器手段
を備え、前記構成要素の実効値が、前記共振器手段の自然共振周波数に影響を及
ぼし、回路部を使用時に変化可能である送信回路部と、前記共振手段において所定の励振周波数の発振を起こさせる励振信号を前記共振手段に印加する励振手段
と、前記共振手段と装置の受信回路との間に結合を与え、前受信回路が前記結合
を介して前記実効値の変化を検出するように動作する、結合手段とを有し、前記励振周波数が、前記実効値が変化する時には変化せずに、前記実効値が前記伝送回路部の使用中に変化するように前記共振手段の自然共振周波数の各値と異なる所定の励振周波数であることを特徴とする信号伝送装置が提供される。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００１０】本発明の第２の態様によれば、第１要素から第２要素にセンサデータを伝送す
るための感知装置であって、前記第１および第２要素が互いに対して移動可能で
あり、前記装置が、本発明の前記第１の態様を具体化する信号伝送装置を備え、
前記伝送回路が、第１要素により支持されるように構成され、予め決められた１
つまたは複数の予め決められたパラメーターを感知するセンサ手段を備え、前記
実効値の前記変化が、前記予め決められたパラメーターの少なくとも１つの変化
によって生じ、前記受信回路が、第２要素により支持されるように構成される感
知装置が提供される。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００１１】本発明の第３の態様によれば、車両に搭載するのに適し、信号伝送装置を備え
、本発明の前記第１態様を具体化するタイヤ圧測定装置であって、前記送信回路
部が、１つまたは複数の予め決められたパラメーターを感知するためのセンサ手
段を含み、前記実効値の前記変化が、前記予め決められたパラメーターの少なく
とも１つの変化によって生じるタイヤ圧測定装置が提供される。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００１２】本発明の第４態様によれば、実効値が共振器手段の自然共振周波数に影響する
少なくとも１つの構成要素を有する共振器手段を備える送信回路部、および前記
共振器手段に使用する場合にカップリングを有する受信回路部に使用するための
信号伝送方法であって、前記自然共振周波数と異なる予め決められた励起周波数
を有する励起信号を共振器手段に送信し、前記送信回路部の前記１つの構成要素
の前記実効値を変化させ、前記カップリングを介して前記受信機回路の前記実効
値のこうした変化を検出し、前記励振周波数が、前記実効値が変化する時には変化せずに、前記実効値が前記伝送回路の使用中に変化するように前記共振手段の自然共振周波数の各値と異なる所定の励振周波数であることを特徴とする信号伝
送方法が提供される。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００５６】同調回路に関連するこれらの問題を解決し、同時に十分な程度の周波数選択性
を達成するため、本発明は、「離調共振器」つまり自然共振周波数が、共振器に
送信される励起信号の周波数から「離調」される共振器を使用して負荷インピー
ダンスＺ_Lを提供する。こうして、同調の厳密な公差は不要になる。また、比較
的大きい信号は、送電を妨げずに使用することができるので、非常に高レベルの
増幅は不要であり、選択性の要件は減少する。さらに、同調ドリフトに対する感
度は著しく減少する。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００６０】Ｑが比較的低質率の（例えば、１０〜３０の範囲）--式（１５）参照--の離調
共振器を使用すると、広範な構成要素公差が許容可能であり、回路を個々に調整
する必要性は回避することができる。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００６３】図２は、容量結合した共振器の特性を示すために使用されるグラフである。図２におけるこれら３つの曲線はすべて、１の共振周波数Ωについて正規化されている。図２では、太い曲線は、（正規化された）励起周波数ωに応じた抵抗ソー
スインピーダンス（例えば、図５のＺｓ参照）全体における電圧Ｖ_rsの変動を表
す。この電圧Ｖ_rsは、負荷に流れる電流の指標である。細く薄い曲線は、励起周
波数に応じた負荷全体における電圧Ｖ_Lの変動を示す。破線の曲線は、励起周波
数に応じた位相の変動を示す。共振器のリアクティブな構成要素の１つが変化す
ると、その共振器の周波数が変化するので、これは励起周波数ωにおける同等の
変位と考えることができる。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００６４】図２に関連する領域は、Ｖ_rsの最大と最小との間で、Ｖ_Lが負荷に電力を供給
するのに十分に大きい周波数範囲を含む。さらに、関連領域は、この最大−最小
周波数範囲をわずかに超えて、上は上端の逆周波数、下は下端の逆周波数まで延
在する。これら逆周波数の各々では、共振器リアクタンスの変化が負荷電流に与
える影響は逆転する。この領域は、たとえば、少なくとも共振周波数より０．８
５倍低い値から（おそらく、０．８倍程度低い）共振周波数の０．９７倍を超え
る値である。しかし、共振周波数自身、又は（容量的に結合された共振器である場合、）共振周波数より高い周波数は含まない。この領域外では、負荷に対する
電力の伝送は不十分なので、その他の周波数は拒絶される。この領域では、Ｖ_rs の傾斜は急激であり、ωの変動（つまり、リアクティブな構成要素１つの変動）
によってＶ_rsの大きい対応する変化を生じる。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００６８】図３は、１％異なる共振器の静電容量の２つの異なる値について、電圧Ｖ_rsの
２つのプロットを使って拡張した関連領域を示す。これは、関連領域内の特定励
起周波数における負荷静電容量が１％変化する時点で予想されるＶ_rsの変動を示
す。やはり、電圧Ｖ_rsは、負荷を流れる電流の指標である。

【手続補正１３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００６９】図４は、負荷静電容量が同じく１％変動する場合の負荷電圧Ｖ_Lの特性を示す
。２つの曲線間で広い領域が重複していることが分かる。共振周波数Ωの約０．
９５の励起周波数ωでは、２つの曲線は交差し、共振器の静電容量の変化に対し
て負荷電圧の検出可能な変化は存在しない。これは、図１８に関して後に説明す
るように、重要な用途によっては有用である。

【手続補正１４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１１９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【０１１９】センサ発振器５８は、圧力センサＳ１０１および負温度係数（ＮＴＣ）サーミ
スタＴ１０１を備える。圧力センサＳ１０１は並列微調整用可変コンデンサＣ
１０６を有し、サーミスタＴ１０１は、追加の抵抗器Ｒ１０３およびＲ１０４を
含む抵抗器ネットワークの部分を形成する。

【手続補正１５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１７７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【０１７７】図１２（Ｃ）は、センサモジュール内の共振器５２全体に生じる電圧を示す。
再び図４を参照すると、共振器の静電容量はセンサ発振器の出力により変調され
るが、共振器の電圧（Ｖ_L）は著しく変化しないことが分かる（共振器５２の共
振周波数の０．８５以下から０．９７以上の範囲 --しかし、１又は、それより
大きくない-- の励起周波数の場合）。これは、センサ発振器の出力電圧の変動
に関係なく、十分に多量の電力をリレーモジュールからセンサモジュールに伝送
できることを意味する（図４の共振器の電圧は正規化される点に注意する）。

【手続補正１６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１７８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【０１７８】図１２（Ｄ）は、図１１（Ａ）のソースインピーダンスＲ１６とドライバ部分
の結合コンデンサＣ１５との間の接合部に生じる電圧を示す。図３を参照すると
、励起周波数が、共振器５２の共振周波数の０．８５倍未満から０．９７倍を超
える範囲（しかし、１．０又はこれ以上でない）内である場合、共振器の静電容
量の変化（変調器６２によりセンサ発振器の出力周波数に生じる）によって、リ
レーモジュールのドライバ部分のソースインピーダンス全体に発生する電圧に測
定可能な変化を生じる可能性があることが分かる。電圧変動の大きさは、この実
施態様に関係せず、測定される数量は振動数である。

───────────────────────────────────────────────────── 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，ＴＺ，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，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つの構成要素を有する共振器手段を備え、前記構
成要素の実効値が、前記共振器手段の自然共振周波数に影響を及ぼし、回路部を
使用時に変化可能である送信回路部と、前記自然共振周波数と異なる予め決められた励起周波数を有する励起信号を前
記共振器手段に印加する励起手段と、前記共振器手段と受信回路部との間にカップリングを提供し、前記受信回路部
が前記カップリングを介して前記実効値の変化を検出するように作動可能のカッ
プリング手段とを有することを特徴とする信号伝送装置。
【請求項２】前記１つの構成要素が前記共振器手段のリアクティブな構成要
素であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】前記励起周波数が、該励起周波数において、前記共振器手段の
インピーダンスが前記カップリングのリアクタンスと前記励起手段のソースイン
ピーダンスとを補正するように選択されることを特徴とする請求項１または請求
項２記載の装置。
【請求項４】前記励起周波数が、前記実効値のかかる変化に対応して、前記
共振器手段に流れる負荷電流が、前記共振器手段全体に生じる負荷電圧を超えて
比例して変化するように選択されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか1
項に記載の装置。
【請求項５】前記励起周波数が、前記実効値のかかる変化に対応して、前記
共振器手段全体に生じる負荷電圧に検出可能な変化がないように選択されること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】前記励起手段が前記受信回路部内に備えられ、前記励起信号が
、前記カップリングを介して前記共振器手段に結合されることを特徴とする請求
項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】前記送信回路部が、前記共振器手段に接続された電力誘導手段
であって、前記送信回路部の少なくとも一部に供給するのに必要な電力を、前記
受信回路部により前記共振器手段に伝送される前記励起信号から導くための電力
誘導手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】前記装置の使用時に、前記共振器手段が、電流−周波数特性で
あって、電流最大値が前記特性に存在する第１周波数により、および電流最小値
が前記特性に存在する第２周波数により限定される周波数帯域を含む特性を有し
、前記励起周波数が前記周波数帯域内にあるように選択されることを特徴とする
請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】前記装置の使用時に、前記共振器手段が、電流−周波数特性で
あって、電流最大値が前記特性に存在する第１周波数により、および電流最小値
が前記特性に存在する第２周波数により限定される周波数帯域を含む特性を有し
、前記周波数帯域の外側に、前記実効値のかかる変化が前記共振器手段に流れる
負荷電流に与える影響が逆転する上端および下端の逆周波数が個々に存在し、前
記上端の逆周波数が前記第１および第２周波数のうち大きい方の周波数より高く
、前記下端の逆周波数が前記第１および第２周波数のうち小さい方の周波数より
低く、前記励起周波数が前記下端の逆周波数から前記上端の逆周波数までの周波
数範囲内にあるように選択されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項
に記載の装置。
【請求項１０】前記カップリングがリアクティブなカップリングであること
を特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】前記カップリングがワイヤレスカップリング部分を備えるこ
とを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】前記カップリングが静電結合部分を備えることを特徴とする
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】前記励起周波数が前記自然共振周波数より低いことを特徴と
する請求項１２記載の装置。
【請求項１４】前記励起周波数が前記自然共振周波数の０．８倍を超えるこ
とを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】前記励起周波数が、前記自然共振周波数の０．８５〜０．９
７倍の範囲であることを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項１６】前記静電結合部分が、前記共振器に結合された第１アンテナ
と、前記第１アンテナの反対側にあって、前記受信回路部に結合された第２アン
テナとを含むことを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】前記アンテナの各々が導電性表面を含み、前記対向するアン
テナが隙間により分離されることを特徴とする請求項１６記載の装置。
【請求項１８】前記導電性表面の一方または各々が、絶縁材料の層により被
覆されることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項１９】前記カップリングが誘電結合部分を備えることを特徴とする
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】前記カップリングが、ハードワイヤカップリング部分と、誘
導結合部分とから構成されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に
記載の装置。
【請求項２１】前記励起周波数が前記自然共振周波数より高いことを特徴と
する請求項１９または請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】前記共振器手段および前記受信回路部が、請求項１の前記カ
ップリングのほかに、前記共振器手段と前記受信回路部との間に帰還パスを提供
する追加のカップリングを有することを特徴とする請求項１〜２１のいずれか１
項に記載の装置。
【請求項２３】請求項１６に付随して読む場合、前記追加のカップリングが
、前記共振器手段に結合された第３アンテナと、前記第３アンテナの反対側にあ
って、前記受信回路部に結合される第４アンテナによって与えられる静電カップ
リング部をさらに備えることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】前記追加のカップリングが機械的カップリング部分を備える
ことを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】前記共振器手段が、前記カップリング手段に接続された個々
の第１および第２端子を有し、前記共振器手段の容量性素子が、前記第１端子と
、前記共振器手段の他の素子が接続された前記共振器手段のノードとの間に接続
され、その結果、前記第１および第２端子間の浮遊静電容量が、前記ノードと前
記第２端子との間で前記容量性素子に直列に接続されることを特徴とする請求項
１２〜１８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２６】前記受信回路部が、前記実効値の前記変化により生じる、前
記共振器手段に流れる電流の変化を検出するように作動可能であることを特徴と
する請求項１〜２５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２７】前記送信回路部が、１つまたは複数の予め決められたパラメ
ーターを感知するセンサ手段を含み、前記実効値の前記変化が、前記予め決めら
れたパラメーターの少なくとも１つの変化によって生じることを特徴とする請求
項１〜２６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２８】前記送信回路部が、前記共振器手段に接続されて、制御信号
に応じて前記実効値を変化させるように作動可能な変調器を備えることを特徴と
する請求項１〜２７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２９】前記制御信号が、可変周波数の発振信号であり、前記受信回
路部が、前記実効値の変化の周波数を検出することにより、制御−信号周波数を
決定するように作動可能であることを特徴とする請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】前記変調器手段が、ゲートが前記共振器手段に作動的に接続
され、またソースまたはドレインが、前記制御信号を受信するように接続された
電界効果トランジスタを含み、前記電界効果トランジスタが、そのゲート静電容
量が前記制御−信号電位の変化によって変化するように非導通状態に保たれるこ
とを特徴とする請求項２８または請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】前記変調器手段が、予め決められた時分割多重化基準で、複
数の前記制御信号の各々に順に従って前記実効値を変化させるように作動可能で
あることを特徴とする請求項２８〜３０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３２】前記複数の制御信号が、予め決められたシーケンスで個々の
期間に割り当てられ、前記送信回路部が、連続する前記予め決められたシーケン
スの間に、前記制御信号を多重分離する時に前記受信回路部に使用される予め選
択された同期信号を挿入するように作動可能な同期手段を備えることを特徴とす
る請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】前記送信回路部が、周波数が前記励起周波数より低い副搬送
波発振信号であって、当該前記制御信号または前記制御信号の各々に従って変調
される副搬送波発振信号を生成し、前記実効値が、副搬送波発振信号に従って変
化する副搬送波発振手段をさらに備えることを特徴とする請求項２８〜３２のい
ずれか１項に記載の装置。
【請求項３４】前記副搬送波発振信号が、当該前記制御信号または前記制御
信号の各々に従って周波数変調されることを特徴とする請求項３３に記載の装置
。
【請求項３５】前記送信回路部が、前記共振器手段により生成される電圧が
、最小動作値未満に低下した時に前記制御信号の生成を禁止するように作動可能
な抑止手段をさらに備えることを特徴とする請求項２８〜３４のいずれか１項に
記載の装置。
【請求項３６】前記抑止手段が、周囲温度に従って前記最小動作値を決定す
るように作動可能であることを特徴とする請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】前記抑止手段が、前記送信回路部に備えられた代表的なトラ
ンジスタのゲート閾値電圧の測定に従って前記最小動作値を決定するように作動
可能であることを特徴とする請求項３５または請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】前記受信回路部が、前記受信回路部から前記送信回路部に伝
送される追加の信号に従って、前記励起信号を振幅変調する変調手段をさらに備
え、前記送信回路部が、受信した励起信号の振幅に基づいて前記追加の信号を検出
するための振幅検出手段を備えることを特徴とする上記請求項の何れかに記載の装置。
【請求項３９】前記受信回路部が、前記励起信号の振幅変調から生じる前記
感知信号の変動を取り消すために、前記送信回路部内の前記共振器手段から誘導
された感知信号を前記追加の信号で復調するように接続された復調手段をさらに
備え、前記復調された感知信号が、前記実効値の前記変化を検出するために使用
されることを特徴とする請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】前記受信回路部が、前記受信回路部から追加の回路部に伝送される追加の信号に従って前記励起信
号を振幅変調するための変調手段であって、前記追加の回路部が前記送信回路部
とは別個であり、前記受信回路部にも結合される変調手段と、前記励起信号の振幅変調から生じる前記感知信号の変動を取り消すために、前
記送信回路部内の前記共振器手段から誘導された感知信号を前記追加の信号で復
調するように接続された復調手段であって、前記復調された感知信号が、前記実
効値の前記変化を検出するために使用される復調手段と、を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４１】センサデータを第１素子から第２素子に伝送するための感知
装置であって、前記第１および第２素子が互いに対して移動可能であり、前記感
知装置が、請求項２７、または請求項２７に付随して読む場合に請求項２８〜請
求項４０のいずれか１項に記載の信号伝送装置を備え、前記伝送回路部が前記第
１素子により支持され、前記受信回路部が前記第２素子により支持されるように
構成されることを特徴とする感知装置。
【請求項４２】前記第１素子が前記第２素子に対して回転可能であることを
特徴とする請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】車両に搭載するのに適するタイヤ圧測定装置であって、請求
項２７、または請求項２７に付随して読む場合に請求項２８〜４０のいずれか１
項に記載の信号伝送装置を備え、前記送信回路部が前記車両の１つの車輪により
支持されるように構成され、前記受信回路部が前記車両のシャシにより支持され
るように構成され、前記センサ手段により感知された前記１つまたは複数の予め
決められたパラメーターが前記１つの車輪のタイヤ圧を含むことを特徴とするタ
イヤ圧測定装置。
【請求項４４】前記センサ手段が、圧力を測定する圧力感知手段と、前記圧
力感知手段に関係なくタイヤ温度を測定する温度感知手段とを備え、前記送信回
路部が、前記圧力感知手段および前記温度感知手段に接続されて、これら感知手
段の測定結果を結合し、その結果、前記制御信号が、測定されたタイヤ圧と測定
されたタイヤ温度との間の比率の予め決められた関数に従って変化するための結
合手段をさらに備えることを特徴とする請求項４３に記載の装置。
【請求項４５】前記圧力感知手段が、前記圧力感知手段の圧力の少なくとも
所望の動作範囲において、ほぼ以下の式に従って絶対タイヤ圧Ｐに応じて変化す
る静電容量Ｃ_pを有し、Ｃ_p＝ｋ_p・P^φ ここで、ｋ_pおよびφは定数であり、前記温度感知手段が、前記温度感知手段の温度の少なくとも所望の動作範囲に
おいて、ほぼ以下の式に従って絶対タイヤ温度Ｔに応じて変化する抵抗Ｒ_tを有
し、Ｒ_t＝Ｒ_t・Ｔ^-φ ここで、ｋ_tは定数であり、前記結合手段が、前記圧力感知手段の静電容量Ｃ_pと前記温度感知手段の抵抗
Ｒ_tとの積Ｒ_tＣ_pに従って前記制御信号を変化させるように作動可能であること
を特徴とする請求項４４に記載の装置。
【請求項４６】前記圧力感知手段が、微調整用可変コンデンサと並列な容量
性圧力感知素子を備えることを特徴とする請求項４４または請求項４５に記載の
装置。
【請求項４７】前記温度感知手段が抵抗器ネットワーク内にサーミスタを備
えることを特徴とする請求項４４〜請求項４６の何れか１項に記載の装置。
【請求項４８】前記サーミスタが負の温度係数を有することを特徴とする請
求項４７に記載の装置。
【請求項４９】前記結合手段がＲＣ発振器手段を備え、前記ＲＣ発振器手段
が、その容量性素子内に前記圧力感知手段を備え、その抵抗性素子内に前記温度
感知手段を備えることを特徴とする請求項４４〜４８のいずれか１項に記載の装
置。
【請求項５０】前記容量性素子の片側が接地電位に接続されることを特徴と
する請求項４９に記載の装置。
【請求項５１】前記ＲＣ発振器手段が、前記発振器の使用時に非反転出力信号が生成される第１出力ノードと、発振器の使用時に反転出力信号が生成される第２出力ノードと、タイミングノードと、前記タイミングノードと前記第２出力ノードとの間に接続される抵抗性手段と
、前記発振器の使用時に、前記タイミングノードと、固定電位に維持されるノー
ドとの間に接続される容量性手段と、前記タイミングノードと前記第１出力ノードとの間に直列に接続される個々の
第１および第２部分を有する分割器手段と、前記発振器の入力部に送られるフィードバック信号を、前記分割器手段の前記
第１および第２部分が一緒に接続される共通ノードから導入するために接続され
たフィードバック手段と、を有する論理ＲＣ発振器を有することを特徴とする請求項４９または請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】請求項１６〜請求項１８のいずれか１項に記載の信号伝送装
置を備え、前記第１および第２アンテナの少なくとも一方が円錐の切頭体の形態
であることを特徴とする請求項４３〜請求項５１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５３】前記第１および第２アンテナが前記１つの車輪上に３６０
°未満の角度を定めることを特徴とする請求項５２に記載の装置。
【請求項５４】前記第１アンテナが、前記１つの車輪の内側リムの下に位置
するように構成されることを特徴とする請求項５２または請求項５３に記載の装
置。
【請求項５５】前記センサ手段が、間に誘電体を有する第１および第２の相
互に対向する電極を有し、前記センサが印加圧力の影響を受けて、前記電極間の
静電容量が前記印加圧力に応じて変化する時に、前記２つの電極の少なくとも一
方が他方の電極に向かって偏向するように構成された圧力センサを備えることを
特徴とする請求項４３〜請求項５４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５６】前記２つの電極の少なくとも一方が前記センサのケーシング
の一部を形成することを特徴とする請求項５５に記載の装置。
【請求項５７】前記圧力センサが、電子部品が一方の側に実装され、前記電
極の１つが他方の側にプリントされたプリント回路基板をさらに含むことを特徴
とする請求項５５および請求項５６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５８】前記圧力センサの実質的に全体の外面が導電性材料から製造
されることを特徴とする請求項５５〜請求項５７の何れか１項に記載の装置。
【請求項５９】前記圧力センサおよび前記送信回路部が、前記１つの車輪に
支持されるように構成されたセンサモジュール内に一緒に組み込まれることを特
徴とする請求項５５〜請求項５８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６０】前記受信回路部が、ハードワイヤリンクにより一緒に接続さ
れた第１および第２モジュールを含み、前記装置の使用時に、前記ハードワイヤ
リンクを介して前記２つのモジュール間に電流が流れ、前記第１モジュールが、
検出された前記実効値の変化に従って前記電流を変調するための電流変調手段を
備え、前記第２モジュールが、前記第１モジュール内の前記電流変調手段による
前記電流の前記変調を検出するための電流検出手段を備えることを特徴とする請
求項４３〜請求項５９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６１】前記第１および第２モジュールの一方が、前記１つの車輪付
近の車両シャシ上に取り付けられたリレーモジュールであり、前記第１および第
２モジュールの他方が、車両のダッシュボード付近に取り付けられた表示モジュ
ールであることを特徴とする請求項６０に記載の装置。
【請求項６２】前記電流が、検出された前記実効値の変化に従ってそれぞれ
低い値と高い値との間でディジタル方式で変調されることを特徴とする請求項６
０または請求項６１に記載の装置。
【請求項６３】前記低い値と高い値の少なくとも一方が、検出された前記実
効値の変化に無関係のその他の信号に依存することを特徴とする請求項６２に記
載の装置。
【請求項６４】前記その他の信号が、周囲温度を感知するために配置された
温度感知手段から誘導されることを特徴とする請求項６３に記載の装置。
【請求項６５】前記受信回路部が、以下の式に基づいて前記１つの車輪のゲ
ージタイヤ圧Ｐ_gを決定するように作動可能なゲージ圧決定手段を備え、【数１】ここで、ＰおよびＴは、前記センサ手段により感知されて、前記送信回路部に
より前記受信回路部に伝送される絶対圧力および絶対温度であり、Ｐ_aおよびＴ_a はそれぞれ大気圧および大気温度度であることを特徴とする請求項４３〜６４の
いずれか１項に記載の装置。
【請求項６６】請求項１〜請求項６５のいずれか１項に記載の装置の送信回
路部。
【請求項６７】請求項１〜請求項６５のいずれか１項に記載の装置の受信回
路部。
【請求項６８】実効値が前記共振器手段の自然共振周波数に影響を及ぼす少
なくも１つの構成要素を有する共振器手段を備える送信回路部、および使用時に
、前記共振器手段に対するカップリングを有する受信回路部に使用される信号伝
送方法であって、前記自然共振周波数とは異なる予め決められた励起周波数を有する励起信号を
前記共振器手段に印加し、前記送信回路部における前記少なくとも１つの構成要素の前記実効値を変化さ
せ、前記カップリングを介して前記受信回路部の前記実効値の前記変化を検出する
ことを特徴とする信号伝送方法。
【請求項６９】添付の図面に関して実質的に上記で説明した信号伝送装置
。
【請求項７０】添付の図面に関して実質的に上記で説明した送信回路部。
【請求項７１】添付の図面に関して実質的に上記で説明した受信回路部。
【請求項７２】添付の図面に関して実質的に上記で説明した信号伝送方法
。
【請求項７３】添付の図面に関して実質的に上記で説明した感知装置。
【請求項７４】添付の図面に関して実質的に上記で説明したタイヤ圧測定
装置。