JP2003507231A - Method for monitoring the dynamic state of rolling elements, especially pneumatic tires - Google Patents

Method for monitoring the dynamic state of rolling elements, especially pneumatic tires

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JP2003507231A
JP2003507231A JP2001516774A JP2001516774A JP2003507231A JP 2003507231 A JP2003507231 A JP 2003507231A JP 2001516774 A JP2001516774 A JP 2001516774A JP 2001516774 A JP2001516774 A JP 2001516774A JP 2003507231 A JP2003507231 A JP 2003507231A
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JP
Japan
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tire
transponder
coupling
antenna
vehicle
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Application number
JP2001516774A
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Japanese (ja)
Inventor
ロバート ウォルター ブラウン、
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Goodyear Tire and Rubber Co
Original Assignee
Goodyear Tire and Rubber Co
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/02Signalling devices actuated by tyre pressure
    • B60C23/04Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
    • B60C23/0408Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver
    • B60C23/0422Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver characterised by the type of signal transmission means
    • B60C23/0433Radio signals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/172Determining control parameters used in the regulation, e.g. by calculations involving measured or detected parameters
    • B60T8/1725Using tyre sensors, e.g. Sidewall Torsion sensors [SWT]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2240/00Monitoring, detecting wheel/tire behaviour; counteracting thereof
    • B60T2240/03Tire sensors

Abstract

(57)【要約】 自動車(802、1002)の空気タイヤ(304、604、804、904、1004)の少なくとも1つの動的な状態が、無線送信機(808、1030)から応答機に与えられる電力の結合におけるゆらぎを検出(520、820)することにより、タイヤに搭載された応答機(302、602、806、1020)でモニターされる。結合のゆらぎは、例えばタイヤの角度位置、回転速度・加速度、方向転換角、横方向の加速度、半径方向のずれのような動的な状態の示唆を与える。代わりに、応答機から無線送信機への信号の結合におけるゆらぎを検出して、この空気タイヤに関係する動的状態の示唆を得ることもできる。 (57) Summary At least one dynamic state of a pneumatic tire (304, 604, 804, 904, 1004) of an automobile (802, 1002) is provided to a responder from a wireless transmitter (808, 1030). By detecting (520, 820) fluctuations in the power coupling, the response is monitored by a transponder (302, 602, 806, 1020) mounted on the tire. Coupling fluctuations give an indication of dynamic conditions such as, for example, tire angular position, rotational speed / acceleration, turning angle, lateral acceleration, and radial displacement. Alternatively, fluctuations in the coupling of the signal from the transponder to the wireless transmitter can be detected to provide an indication of the dynamic conditions associated with the pneumatic tire.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】関連出願の相互参照 本出願は、本明細書と同じ出願日を有する、DISPOSITION OF TRANSPONDER COU
PLING ELEMENTS IN TIRES(「タイヤにおける応答機の結合素子の配置」)(代
理人参照番号 DN1999124PCT)と題されたPCT特許出願と関連す
る。
[0001] Cross-Reference to Related Applications This application has the same filing date as the present specification, DISPOSITION OF Transponder COU
It is associated with a PCT patent application entitled PLING ELEMENTS IN TIRES ("Arrangement of Coupling Elements of Responders in Tires") (Attorney Ref. DN1999124PCT).

【0002】発明の技術分野 本発明は、回転(自転)素子の動的な状態、特に、空気タイヤの回転速度のよ
うな動的状態をモニターすることに関する。
[0002] The present invention relates to a dynamic state of rotation (rotation) devices, and more particularly to monitoring the dynamic conditions such as rotational speed of the pneumatic tire.

【0003】発明の背景 譲受人の進行中の開発努力 一世紀にわたって、本発明の譲受人であるGoodyear Tire & Rubber Company o
f Akron Ohio社は、タイヤ製品技術における競争相手のない産業リーダーであっ
た。例えば、早くも1892年には、抗パンクタイヤの特許権を取得した。ラン
フラット時代の幕開けと認知されている1934年には、Goodyear社は、自動車
メーカーやトラック上で商業的に使用される、タイヤの中の布チューブであるLi
feguard (tm) 安全チューブを導入した。1993年には、Goodyearの Eagle GS
-C EMT (Extended Mobility Technology)タイヤはDiscover Award for Automoti
ve Technological Innovationを受賞した。1996年には、Goodyear Eagle F1
ランフラットタイヤは、1997 Chevrolet C-5 Corvetteで標準装備として選ばれ
た。
[0003] over the development effort a century of ongoing background assignee of the invention, the assignee of the present invention Goodyear Tire & Rubber Company o
f Akron Ohio was a non-competitive industry leader in tire product technology. For example, as early as 1892, we obtained a patent right for anti-puncture tires. Recognized as the dawn of the run-flat era, in 1934, Goodyear announced that Litube is a cloth tube in tires used commercially by automakers and trucks.
Feguard (tm) safety tube introduced. In 1993, Goodyear's Eagle GS
-C EMT (Extended Mobility Technology) tires for Discover Award for Automoti
Received ve Technological Innovation. In 1996, Goodyear Eagle F1
Runflat tires were selected as standard equipment on the 1997 Chevrolet C-5 Corvette.

【0004】 Goodyear社がタイヤとその関連技術の発展において歩んできた足跡の他の例は
以下の特許権を獲得した発明を含むが、これに限られるものではない。
Other examples of the footprint that Goodyear has made in developing tires and related technologies include, but are not limited to, the following patented inventions:

【0005】 「乗り物の低タイヤ圧を知らせるシステム」(SIGNALLING SYSTEM FOR LOW TI
RE CONDITION ON A VEHICLE)という名称で、引用によって全体が本明細書に含
まれている共有米国特許3,665,387号(Enabnit; 1972)は、乗り物の任意の数の
車輪に対応でき、乗り物が動いている間、システム操作と低圧状態をダッシュボ
ードで示す低タイヤ圧警告システムを開示している。
"Signaling System for Low TI"
RE CONDITION ON A VEHICLE), shared US Pat. No. 3,665,387 (Enabnit; 1972), incorporated herein by reference in its entirety, is capable of accommodating any number of wheels in a vehicle and is in motion. In the meantime, a low tire pressure warning system is disclosed which shows the system operation and low pressure conditions on the dashboard.

【0006】 「FAIL‐SAFEモニター装置」(FAIL-SAFE MONITERING APPARANTUS)という名
称で、引用によって全体が本明細書に含まれている共有米国特許3,831,161号(E
nabnit; 1974)は、オペレータが1つあるいは複数のタイヤの異常もしくは危険
な状態を警告されるように乗り物のタイヤ圧力をモニターすることを開示してい
る。
Shared US Pat. No. 3,831,161 (E, incorporated herein by reference in its entirety, under the name “FAIL-SAFE MONITERING APPARANTUS”.
nabnit; 1974) discloses that an operator monitors vehicle tire pressure to be alerted to abnormal or dangerous conditions in one or more tires.

【0007】 「補助信号を既存の自動車の配線で送信する装置と方法」(APPARANTUS AND M
ETHOD FOR TRANSMITTING AUXILIARY SIGNALS ON EXITING VEHICLE WIRING)とい
う名称で、引用によって全体が本明細書に含まれている共有米国特許3,872,424
(Enabnit; 1975)は、既存の乗り物の配線(例えばターン信号回路)上で運
ばれる電力パルスを使用した低タイヤ圧モニター回路と通信することを開示して
いる。
[Apparatus and method for transmitting auxiliary signal through wiring of existing vehicle] (APPARANTUS AND M
ETHOD FOR TRANSMITTING AUXILIARY SIGNALS ON EXITING VEHICLE WIRING), a common U.S. Patent 3,872,424, which is incorporated herein by reference in its entirety .
No. (Enabnit; 1975) discloses communicating with a low tire pressure monitoring circuit using power pulses carried on existing vehicle wiring (eg, turn signal circuits).

【0008】 「タイヤ状態モニター」(TIRE CONDITION MONITOR)という名称で、引用によ
って全体が本明細書に含まれている共有米国特許4,052,696号(Enabnit; 1977)
は、物質のキュリー点を超える温度上昇に応じて、強磁性から非磁性の状態に変
化するフェライト素子を含むタイヤ状態検出回路を開示している。
[0008] Shared US Pat. No. 4,052,696 (Enabnit; 1977), entitled “TIRE CONDITION MONITOR”, which is incorporated herein by reference in its entirety.
Discloses a tire condition detection circuit including a ferrite element that changes from a ferromagnetic state to a non-magnetic state in response to a temperature rise above the Curie point of a substance.

【0009】 「乗り物の補助装置のための単一配線の電力/信号システム」(SINGLE WIRE
POWER/SIGNAL SYSTEM FOR VEHICLE AUXILIARY DEVICES)という名称で、引用に
よって全体が本明細書に含まれている共有米国特許4,099,157号(Enabnit; 1978
)は、乗り物のフレームを通してのグランドリターンとともに単一の配線を用い
て遠隔に位置する状態モニター装置に電力を供給し、そこからの検出信号を受信
することを開示している。
“Single Wiring Power / Signal System for Vehicle Auxiliary Equipment” (SINGLE WIRE
POWER / SIGNAL SYSTEM FOR VEHICLE AUXILIARY DEVICES) and is incorporated herein by reference in its entirety, US Pat. No. 4,099,157 (Enabnit; 1978).
Discloses using a single wire with a ground return through the vehicle frame to power and receive a sensed signal from a remotely located condition monitoring device.

【0010】 「囲まれた静的グラウンド導電体に組み合わさるホースの作製方法」(FOR MA
KING HOSE INCORPORATING AN EMBEDDED STATIC GROUND CONDUCTOR)という名称
で、共有米国特許4,108,701号(Stanley; 1978)と、「囲まれた静的グラウンド
導電体に組み合わさるホースの作製装置」(APPARATUS FOR MAKING HOSE INCORP
ORATING AN EMBEDDED STATIC GROUND CONDUCTOR)という名称で、関連米国特許4 ,168,198号 (Stanley; 1979)の双方は引用によって全体が本明細書に含まれて
いる。
[Method of making a hose to be combined with an enclosed static ground conductor] (FOR MA
KING HOSE INCORPORATING AN EMBEDDED STATIC GROUND CONDUCTOR) and shared US Pat.
ORATING AN EMBEDDED STATIC GROUND CONDUCTOR), both related US Pat . No. 4,168,198 (Stanley; 1979) are hereby incorporated by reference in their entirety.

【0011】 「タイヤ識別のための空気タイヤの集積回路応答機」(INTEGRATED CIRCUIT T
RANSPONDER IN A PNEUMATIC TIRE FOR TIRE IDENTIFICATION)という名称で、引
用によって全体が本明細書に含まれている共有米国特許4,911,217号(Dunn, et.
al.; 1990)は、空気タイヤのRF応答機を開示している。この特許の図1aは
、タイヤ内の応答機に無線送信し、電力を供給するために使用される従来技術の
識別システム(「読み取り機」)を図示している。識別システムは、無線送信機
の信号に応答してタイヤ/応答機の数字の識別をユーザーに指示するための励起
器と関連回路を内部に有する持ち運び可能な手のひらサイズのモジュールを含む
"Pneumatic Tire Integrated Circuit Transponder for Tire Identification" (INTEGRATED CIRCUIT T
RANSPONDER IN A PNEUMATIC TIRE FOR TIRE IDENTIFICATION) and is incorporated herein by reference in its entirety, U.S. Pat . No. 4,911,217 (Dunn, et.
al .; 1990) discloses a pneumatic tire RF transponder. Figure 1a of this patent illustrates a prior art identification system ("reader") used to wirelessly transmit and power a transponder in a tire. The identification system includes a portable, palm-sized module having an exciter and associated circuitry therein for instructing a user to identify a tire / responder digit in response to a signal from a wireless transmitter.

【0012】 「タイヤ識別で使用される空気タイヤのコイルアンテナ付き集積回路応答機」
(INTEGRATED CIRCUIT TRANSPONDER WITH COIL ANNTENA IN A PNEUMATIC TIRE F
OR USE IN TIRE IDENTIFICATION)という名称で、引用によって全体が本明細書
に含まれている共有米国特許5,181,975号(Pollack, et. al.; 1993)は、集積
回路(IC)応答機と圧力変換器を有する空気タイヤを開示している。この特許
で説明されているように、すでに製造されたタイヤの中に、応答機がタイヤパッ
チや他の似たような材料やデバイスによってタイヤの内側の表面に取り付けられ
る。
“Integrated Circuit Transponder with Coil Antenna for Pneumatic Tire Used for Tire Identification”
(INTEGRATED CIRCUIT TRANSPONDER WITH COIL ANNTENA IN A PNEUMATIC TIRE F
OR USE IN TIRE IDENTIFICATION), shared US Pat . No. 5,181,975 (Pollack, et. Al .; 1993), incorporated herein by reference in its entirety, is an integrated circuit (IC) transponder and pressure transducer. And a pneumatic tire having As described in this patent, in already manufactured tires, transponders are attached to the inner surface of the tire by tire patches or other similar materials and devices.

【0013】 「集積回路応答機と圧力変換機を有する空気タイヤ」(PNEUMATIC TIRE HAVIN
G AN INTEGRATED CIRCUIT TRANSPONDER AND PRESSURE TRANSDUCER)という名称
で、引用によって全体が本明細書に含まれている共有米国特許5,218,816号(Bro
wn, et al.; 1993)は、空気タイヤ内に搭載された集積回路(IC)応答機と圧
力変換機を有する空気タイヤを開示している。「読み取り機」によって供給され
る外部のRF信号によって無線送信すると、応答機はディジタル符号化された形
式で、タイヤの識別とタイヤの圧力データを伝送する。応答機は自己で電源を供
給するのではなく、むしろ外部的に供給されるRF信号から動作電力を得るとい
う意味で、「受動的」である。
“Pneumatic tire with integrated circuit transponder and pressure transducer” (PNEUMATIC TIRE HAVIN
G AN INTEGRATED CIRCUIT TRANSPONDER AND PRESSURE TRANSDUCER), which is incorporated herein by reference in its entirety in US Pat. No. 5,218,816 (Bro
wn, et al .; 1993) discloses a pneumatic tire having an integrated circuit (IC) transponder and a pressure transducer mounted in the pneumatic tire. Upon radio transmission by an external RF signal provided by a "reader", the transponder transmits the tire identification and tire pressure data in digitally encoded form. The transponder is "passive" in the sense that it does not self-power, but rather derives operating power from an externally supplied RF signal.

【0014】 今ここで参照した共有米国特許は、タイヤ製品技術の進展において、Goodyear
Tire & Rubber Company社によってなされている長年にわたる、広範な、進行中
の努力を示すものである。
The shared US patents referred to herein are Goodyear in the development of tire product technology.
It represents the extensive, ongoing effort undertaken by the Tire & Rubber Company.

【0015】 動的状態 回転素子の位置や角速度のような動的状態は容易に測定できる。 Dynamic State Dynamic states such as the position and angular velocity of the rotating element can be easily measured.

【0016】 引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許3,831,570号は、磁気ピ
ックアップコイル、回転歯車、永久磁石を用いてクランク軸回転位置を測定する
こと開示している。歯車は、点火プラグの数に対応した多数の波を有する。
US Pat. No. 3,831,570, which is incorporated herein by reference in its entirety, discloses measuring crankshaft rotational position using magnetic pickup coils, rotating gears, and permanent magnets. The gear has a number of waves corresponding to the number of spark plugs.

【0017】 引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許3,832,640号は、クラン
ク軸のような回転素子における非常に多数の角度関係(回転位置)を決定するこ
とを開示している。
US Pat. No. 3,832,640 , incorporated herein by reference in its entirety, discloses determining a large number of angular relationships (rotational positions) in a rotating element such as a crankshaft.

【0018】 簡単なタイヤの変化の計測器はよく知られており、例えば、引用によって全体
が本明細書に含まれている米国特許4,842,486号と5,524,034号で開示されている
Simple tire change meters are well known and are disclosed, for example, in US Pat. Nos. 4,842,486 and 5,524,034, which are incorporated herein by reference in their entirety.

【0019】 引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許5,218,862号は、タイヤ
の車輪に位置し、車輪の速度情報を電子制御器に送る車輪速度センサを有するタ
イヤ圧モニターシステムを開示している。この特許は、あるタイヤと他のタイヤ
の間の車輪速度の違いはそれぞれのタイヤ圧の違いを示唆すると述べているが、
この違いは、自動車の旋回、加速、減速、急な坂の上昇・下降、車輪のスリップ
、横殴りの風が自動車に降りかかったことも示唆しているかもしれない。
US Pat. No. 5,218,862, which is hereby incorporated by reference in its entirety, discloses a tire pressure monitoring system located on the wheels of a tire and having a wheel speed sensor that sends wheel speed information to an electronic controller. ing. Although the patent states that wheel speed differences between one tire and another tire suggest differences in their tire pressures,
This difference may also suggest that the car was turning, accelerating, decelerating, climbing steeply ups and downs, slipping wheels, and hitting the wind.

【0020】 引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許5,274,355号は、回転し
ている空気タイヤの圧力と温度をモニターするシステムを開示している。弾性ダ
イアフラムがタイヤの内壁の中に埋め込まれるか、内壁に取り付けられている。
タイヤ圧の変化は測定できる、ダイアフラムの表面の膨張と収縮をもたらす。ダ
イアフラムは参照の大きさを定義する固定された距離でお互いに離れた反射スト
ライプの対と、タイヤの充填圧に対してダイアフラムが膨張あるいは収縮すると
き互いに対して動く反射ストライプの別の対を有する。自動車に付属した光検出
器で検出される、それぞれのストライプに関係したパルスの間の時間間隔は個々
のタイヤの速度を示す。タイヤから自然放出される背景の赤外放射はタイヤの温
度を示す。
US Pat. No. 5,274,355, which is hereby incorporated by reference in its entirety, discloses a system for monitoring pressure and temperature of a rotating pneumatic tire. A resilient diaphragm is embedded in or attached to the inner wall of the tire.
Changes in tire pressure result in measurable expansion and contraction of the diaphragm surface. The diaphragm has a pair of reflective stripes that are separated from each other by a fixed distance that defines the size of the reference, and another pair of reflective stripes that move relative to each other when the diaphragm expands or contracts with respect to tire filling pressure. . The time interval between the pulses associated with each stripe, as detected by a photodetector attached to the vehicle, indicates the speed of the individual tire. Background infrared radiation emitted spontaneously from a tire is indicative of tire temperature.

【0021】 引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許5,345,217号は、各車輪
の角度位置の等しい増分だけ間隔が離れた一連のパルスを生成する(電子自動ブ
レーキシステムAutomatic Braking Systemで使用されているような)、各車輪上
の多重歯形パルス生成器で自動車のタイヤ速度を測定することを開示している。
各車輪の速度は他のものと比べられ、タイヤが充填不十分かどうか、そしてどの
くらい不十分かを決定する。
US Pat. No. 5,345,217, which is incorporated herein by reference in its entirety, produces a series of pulses spaced by equal increments of the angular position of each wheel (used in the Electronic Braking System Automatic Braking System). (As described), measuring the tire speed of a vehicle with a multi-tooth pulse generator on each wheel.
The speed of each wheel is compared to the others to determine if and how well the tire is underfilled.

【0022】 引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許5,569,848号は、各車輪
組立体に付属する歯形リングセンサと、各歯形リングに動作的に関係し、車輪の
回転角度の測定である信号を生成するセンサと、センサからの信号を受信するコ
ンピュータを有するタイヤ圧モニターシステムを開示している。コンピュータは
自動車の動作中車輪の速度センサをモニターし、自動車の速度、自動車の走行距
離、低タイヤ圧を計算し、指示する。
US Pat. No. 5,569,848, which is hereby incorporated by reference in its entirety, discloses a tooth profile ring sensor associated with each wheel assembly and operatively associated with each tooth profile ring for measuring the angle of rotation of the wheel. Disclosed is a tire pressure monitoring system having a sensor that produces a signal and a computer that receives the signal from the sensor. The computer monitors the speed sensors on the wheels during operation of the vehicle and calculates and indicates vehicle speed, vehicle mileage, and low tire pressure.

【0023】 引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許5,721,528号は、各車輪
に角度変位センサを利用する低タイヤ圧警告システムを開示している。システム
はABSシステムを含む、すでに自動車が搭載された車輪変位センサを利用する
。自動車のある動作状態、例えば、過度にあるいは非常に低い速度、停止、旋回
はセンサの出力から決定される。
US Pat. No. 5,721,528, which is hereby incorporated by reference in its entirety, discloses a low tire pressure warning system that utilizes an angular displacement sensor on each wheel. The system utilizes wheel displacement sensors already mounted on the vehicle, including ABS systems. Certain operating conditions of the vehicle, such as excessive or very low speeds, stops and turns, are determined from the sensor output.

【0024】 静的状態 上述した動的状態(例えば、位置、回転速度・加速度)に加えて、静的状態(
例えば圧力や温度)もまた空気タイヤのような回転素子と関係している。迅速に
正しくないタイヤ圧を正せないと、過剰にタイヤが摩耗したり、パンクしたり、
ガソリンの燃費が悪くなったり、操縦が難しくなったりする。自動タイヤ空気充
填不十分警告システムはとりわけ「ランフラット」タイヤにとって重要である。
それは、充填不十分状態が運転者自身によっては検出できないからである。静的
パラメータのセンサは回転するタイヤの中に配置されるのが典型的であり、関連
回路は自動車のなかの車内受信機に検出した状態を示すデータを伝送する。
Static state In addition to the above-mentioned dynamic state (for example, position, rotational speed / acceleration), a static state (
Pressure and temperature, for example, are also associated with rolling elements such as pneumatic tires. If you do not correct the wrong tire pressure quickly, excessive tire wear, puncture,
Fuel efficiency of gasoline becomes poor, and it becomes difficult to control. Automatic tire underfill warning systems are especially important for "runflat" tires.
This is because the insufficient filling state cannot be detected by the driver himself. The static parameter sensor is typically located in a rotating tire and associated circuitry transmits data indicative of the detected condition to an in-vehicle receiver in the vehicle.

【0025】 空気タイヤの応答機システム 「応答機」はラジオ周波数(RF)信号の受信と送信の両方をできる電子デバ
イスである。典型的には複数の応答機と1つの無線送信機を含む、応答機システ
ムは公知であり、例えば、引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許 5,339,073号 に開示されており、そのなかの参照文献によってそっくりそのまま
組み込まれている。
Pneumatic Tire Transponder System A "transponder" is an electronic device capable of both receiving and transmitting radio frequency (RF) signals. Transponder systems, which typically include multiple transponders and a wireless transmitter, are known and are disclosed, for example, in US Pat . No. 5,339,073, which is incorporated herein by reference in its entirety. It is incorporated in its entirety by reference.

【0026】 自動車の空気タイヤに応答機(と関連するセンサ)を配置することは知られて
いる。これらの応答機はタイヤの外に、変数データ(例えばタイヤの圧力、温度
、位置)および/または固定データ(例えばタイヤのID)を伴って、あるいは
伴わずに、RF波を送信し、タイヤの外部からデータを伴って、あるいは伴わず
にRF信号を受信する。分離した応答機は、典型的には、タイヤに関したデータ
をモニターし送信するために自動車の各タイヤと関係している。典型的には、伝
送と受信の両方ができる「無線受信機」は、応答機と通信するために使用される
。無線受信機は持ち運んでもよいし、自動車内に搭載してもよいし、道路に沿っ
て、あるいは内に配置(例えば、「ドライブオーバー」や「ドライブバイ」)さ
れてもよい。
It is known to place transponders (and associated sensors) on the pneumatic tires of motor vehicles. These transponders transmit RF waves outside the tire, with or without variable data (eg tire pressure, temperature, position) and / or fixed data (eg tire ID), and An RF signal is received from the outside with or without data. A separate transponder is typically associated with each tire of the vehicle to monitor and transmit data regarding the tire. Typically, a "radio receiver" capable of both transmitting and receiving is used to communicate with the transponder. The wireless receiver may be carried, mounted onboard the vehicle, or located (eg, "driveover" or "driveby") along or within the road.

【0027】 「能動」応答機は自身で電源(例えばバッテリー)を有する。それらは信号を
受信し、典型的には、その機能を制御する信号を受信することもまたできる。
An “active” transponder has its own power source (eg, battery). They receive signals, and typically can also receive signals that control their function.

【0028】 「受動」応答機は、例えば無線受信機からのように入射するRF信号のエネル
ギーで電源を得る。受動応答機は、2つの一般的なカテゴリー、すなわち、除同
回路だけを有するもの、何らかの能動回路を有するもの、に分類される。主にこ
こでは、何らかの能動回路を有する受動応答機が議論される。
A “passive” transponder obtains power from the energy of an incoming RF signal, such as from a wireless receiver. Passive transponders fall into two general categories: those that have only diversion circuits, and those that have some active circuitry. Mainly discussed here is a passive transponder with some active circuitry.

【0029】 引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許5,612,671号は、各車輪
に圧力センサとラジオ伝送機を有する低タイヤ圧力警告システムと、マイクロプ
ロセッサを含む自動車搭載型受信機を開示している。
US Pat. No. 5,612,671, which is incorporated herein by reference in its entirety, discloses a low tire pressure warning system having a pressure sensor and a radio transmitter on each wheel, and an onboard receiver including a microprocessor. is doing.

【0030】 引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許4,609,905号は、受動回
路のみを有する受動応答機を開示している。自動車のRF伝送機は応答機を無線
受信し、関係する圧力スイッチの状態の関数として所定の周波数のRF信号を受
信者に返す。
US Pat. No. 4,609,905, which is incorporated herein by reference in its entirety, discloses a passive transponder having only passive circuitry. The vehicle RF transmitter wirelessly receives the transponder and returns an RF signal of a predetermined frequency to the recipient as a function of the state of the pressure switch involved.

【0031】 引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許4,067,235号は、タイヤ
圧力センサを有する受動応答機を開示している。電力伝送機によって発生した電
磁波はタイヤ圧力センサのインダクタとキャパシタを有する受信アンテナによっ
て受信される。この放射は整流フィルタによって電気に変換され、応答機の活性
コンポーネント(発振器、バッファ増幅器、伝送器)に電力を供給する。
US Pat. No. 4,067,235, which is incorporated herein by reference in its entirety, discloses a passive transponder having a tire pressure sensor. The electromagnetic waves generated by the power transmitter are received by the receiving antenna having the inductor and the capacitor of the tire pressure sensor. This radiation is converted to electricity by a rectifying filter and powers the active components of the transponder (oscillator, buffer amplifier, transmitter).

【0032】 引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許4,724,427号は、無線送
信機からのキャリア信号を受信する受動応答機を開示している。キャリア信号は
、電気を発生して応答機に電力を供給するため、応答機のアンテナのコイルにわ
たって接続されている整流回路によって整流される。データは調和発振回路で符
号化され、キャリア信号に混合される。調和発振回路の出力は無線受信ユニット
に送り返される。
US Pat. No. 4,724,427, which is incorporated herein by reference in its entirety, discloses a passive transponder that receives a carrier signal from a wireless transmitter. The carrier signal is rectified by a rectifying circuit connected across the coil of the transponder antenna to generate electricity to power the transponder. The data is encoded by the harmonic oscillator circuit and mixed with the carrier signal. The output of the harmonic oscillator circuit is sent back to the radio receiving unit.

【0033】 引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許4,730,188号は、無線送
信機からの誘導結合によって励起される受動応答機を開示している。応答機はデ
ータの流れを構成する信号との誘導結合を介して無線送信機に応答する。応答機
は、応答機内の活性回路にDC電圧(電源)を供給するために、そのアンテナと
して働く誘導コイルと、完全波整流ブリッジとアンテナにわたって平滑化キャパ
シタを有する。
US Pat. No. 4,730,188, which is incorporated herein by reference in its entirety, discloses a passive transponder that is excited by inductive coupling from a wireless transmitter. The transponder responds to the wireless transmitter via inductive coupling with the signals that make up the data stream. The transponder has an inductive coil that acts as its antenna to provide a DC voltage (power) to the active circuitry within the transponder, a full wave rectifying bridge and a smoothing capacitor across the antenna.

【0034】 引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許4,911,217号は、空気タ
イヤにおけるRF応答機を開示している。図1aは無線送信とタイヤ内の応答機
に電力を供給するのに使用される従来技術の識別システム(「読み取り器」)を
示す。持ち運びできるモジュールはその中にタイヤ/応答機の数の識別を示す励
起器と回路を有する。
US Pat. No. 4,911,217, which is incorporated herein by reference in its entirety, discloses an RF transponder in a pneumatic tire. FIG. 1a shows a prior art identification system ("reader") used to power wireless transmissions and transponders in tires. The portable module has an exciter and circuitry therein to indicate the tire / responder number identification therein.

【0035】 引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許5,181,975号と5,218,861 は、タイヤ識別と圧力データ伝送に使用するために、タイヤの構造の中に配置
された集積化回路の受動応答機を有する空気タイヤを開示している。無線送信機
の信号は応答機の回路によって整流され、それから応答機は整流された信号をデ
ィジタル符号化した信号の伝送の使用のための電力源として利用する。
[0035] U.S. Patent 5,181,975 No. and No. 5,218,861 entirety is incorporated herein by reference, for use in tire identification and pressure data transmission, passive integrated circuit disposed within the structure of the tire A pneumatic tire having a transponder is disclosed. The radio transmitter signal is rectified by the transponder circuitry, and the transponder then utilizes the rectified signal as a power source for use in transmitting the digitally encoded signal.

【0036】 引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許4,220,907号は、自動車
のための低タイヤ圧警告システムを開示している。各車輪は伝送器を備え、例え
ばフェライトのループ棒のような適切なアンテナを有する共通の受信器がある。
US Pat. No. 4,220,907, which is incorporated herein by reference in its entirety, discloses a low tire pressure warning system for a motor vehicle. Each wheel is equipped with a transmitter and there is a common receiver with a suitable antenna, for example a ferrite loop rod.

【0037】 引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許4,319,220号は、タイヤ
の車輪ユニット共通の受信器を有するタイヤ圧モニターシステムを開示している
。各車輪ユニットは信号を伝送し電力を受信するタイヤの内周に対向して配置さ
れる連続的な線ループを有するアンテナを有する。多重アンテナが受信機に備え
られ、フェライトのループ棒の形を取るかもしれない。
US Pat. No. 4,319,220, which is incorporated herein in its entirety by reference, discloses a tire pressure monitoring system having a common receiver for the tire wheel unit. Each wheel unit has an antenna with a continuous line loop located opposite the inner circumference of the tire transmitting signals and receiving power. Multiple antennas are provided on the receiver and may take the form of ferrite loop rods.

【0038】 引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許5,319,354号は、空気タ
イヤに植え付けられた電子タグ(応答機)で通信するアンテナ構造を開示してい
る。この特許は応答機と通信するアンテナに対する応答機の回転が、無線送信機
のアンテナと応答機のアンテナの間の結合に悪い影響を与えることを認めている
。無線送信機のアンテナの建設は、空気タイヤの応答機の位置にかかわらず、た
とえその位置がわからなくても、結合はいつも同じ質になるように記述されてい
る。
US Pat. No. 5,319,354, which is incorporated herein by reference in its entirety, discloses an antenna structure that communicates with an electronic tag (responder) implanted in a pneumatic tire. This patent acknowledges that rotation of the transponder with respect to the antenna in communication with the transponder adversely affects the coupling between the antenna of the wireless transmitter and the antenna of the transponder. The construction of the radio transmitter antenna is described so that the coupling is always of the same quality, regardless of the location of the pneumatic tire transponder, even if the location is unknown.

【0039】 次の米国特許はまた興味深いものとして掲げる。これらは、引用によって全体
が本明細書に含まれている。3,835,4514,755,3455,095,3095,235,3265, 537,8675,559,5075,594,4485,731,7545,790,0165,790,0165,824,89 15,826,207
The following US patents are also of interest: These are incorporated herein by reference in their entirety. 3,835,451, 4,755,345, 5,095,309, 5,235,326, 5, 537,867, 5,559,507, 5,594,448, 5,731,754, 5,790,016, 5,790,016, 5,824,89 1, 5,826,207

【0040】発明の目的と概要 本発明の目的は、1つあるいは複数の添付の請求項において定義され、1つあ
るいは複数の副次的な目的を達成するように実行することができる、空気自動車
タイヤのような回転素子の、1つあるいは複数の動的動作状態をモニターする方
法と装置を提供することである。
OBJECTS AND SUMMARY OF THE INVENTION The objects of the invention are defined in one or more of the appended claims and may be implemented to achieve one or more subobjectives. A method and apparatus for monitoring one or more dynamic operating conditions of a rotating element, such as a tire.

【0041】 本発明の別の目的は、既存のタイヤ応答システム(例えば圧力モニターシステ
ム)の機能性を上げることによって、自動車のタイヤ上に働く力を示すデータを
与えることである。
Another object of the invention is to provide data indicative of the forces exerted on the tires of a motor vehicle by increasing the functionality of existing tire response systems (eg pressure monitoring systems).

【0042】 本発明によれば、タイヤモニターシステムの車内無線送信機とタイヤに搭載さ
れた応答機の間のRFエネルギーの結合におけるゆらぎは、タイヤに影響を与え
る1つあるいは複数の動的状態を示すものとして、検出される。結合ゆらぎは応
答機で電力ゆらぎとして検出され、ゆらぎを示すデータは車内無線送信機に送信
される。(応答機は無線送信機によって電力を供給される受動応答機である。)
代わりに、ゆらぎは、応答機によって送信された信号の強度に基づいて、無線送
信機で検出される。
According to the present invention, fluctuations in the coupling of RF energy between the in-vehicle radio transmitter of a tire monitoring system and a tire mounted transponder may result in one or more dynamic conditions affecting the tire. It is detected as an indication. The coupling fluctuation is detected as a power fluctuation by the transponder, and the data indicating the fluctuation is transmitted to the in-vehicle wireless transmitter. (The transponder is a passive transponder powered by a wireless transmitter.)
Instead, the fluctuation is detected at the wireless transmitter based on the strength of the signal transmitted by the transponder.

【0043】 空気自動車タイヤの場合、ゆらぎはタイヤの回転に関係した周期性を示すのが
普通で、振幅変化や位相シフトを含む。この場合、瞬間のタイヤの角度位置とそ
の時間微分、速度・加速度は容易に決定できる。タイヤの角度位置に加えて、回
転速度・加速度、横方向の加速度、半径方向のずれ、1つあるいは複数のタイヤ
軸のねじれ効果、方向転換角度のような空気タイヤの動的状態も、認識可能な結
合(電力)ゆらぎを引き起こす。
For pneumatic vehicle tires, fluctuations typically exhibit periodicity related to tire rotation, including amplitude changes and phase shifts. In this case, the angular position of the tire at the moment, its time derivative, speed and acceleration can be easily determined. In addition to the angular position of the tire, the dynamic state of the pneumatic tire such as rotational speed / acceleration, lateral acceleration, radial offset, twisting effect of one or more tire shafts, turning angle can also be recognized Cause fluctuations in power (electricity).

【0044】 コーナリングの間のフロントタイヤへの方向転換入力のような力や他の自動車
の動的状態に応答する空気タイヤの非対称な変形はまた、認識可能な結合(電力
)ゆらぎを引き起こす。タイヤ/車輪組立体の上下のゆれや跳ね返りにおける変
位もまた、認識できる結合ゆらぎを引き起こす。タイヤに働く動的状態に関する
情報は、任意の望ましい方法で自動車操作者および/または自動車制御システム
によって利用される。
Asymmetric deformations of a pneumatic tire in response to forces such as turning inputs to the front tire during cornering and other vehicle dynamics also cause appreciable coupling (power) fluctuations. Displacements in the up / down and bounce of the tire / wheel assembly also cause discernible coupling fluctuations. Information about the dynamic conditions acting on the tire is utilized by the vehicle operator and / or vehicle control system in any desired manner.

【0045】 本発明の1つの態様によれば、角度位置の細かい増分は、認識可能な結合(電
力)ゆらぎ(事象)を引き起こす比較的少数の位置の間を補間することによって
、あるいはタイヤの回転ごとに検出する、認識可能な結合ゆらぎの数を増やすこ
とによって決定できる。
According to one aspect of the invention, the fine increments in angular position are interpolated between a relatively small number of positions that cause discernible coupling (power) fluctuations (events) or tire rotation. It can be determined by increasing the number of recognizable binding fluctuations detected for each.

【0046】 本発明の1つの実施態様によると、応答機はタイヤのトレッドに隣接して配置
され、アンテナを有し、タイヤのトレッドに隣接して配置されるのが好ましい導
電性の輪に緩く結合している。多くの誘導素子が、「ブリップ」か何かの形で結
合揺らぎを誘起するために、間隔を空けて配置される。
According to one embodiment of the invention, the transponder is located adjacent to the tread of the tire, has an antenna, and is loose on a conductive wheel that is preferably located adjacent to the tread of the tire. Are connected. Many inductive elements are spaced to induce coupling fluctuations in the form of "blips" or something.

【0047】 本発明の1つの態様によれば、タイヤは半径方向に層になった空気タイヤで、
結合素子は骨組み構造とベルト構造の間に、例えばタイヤの赤道面上で、トレッ
ドの下に配置される輪である。輪にはタイヤのランフラットの質を上げる付加的
な目的がある。ここで使用した「ランフラット」という用語は、タイヤの構造だ
けで、タイヤが空気充填されていない状態で動作しているとき、タイヤの側壁と
内側表面が崩壊したりまがったりしないで、タイヤを崩壊から防ぐ内部のデバイ
スを全く必要とせずに、自動車の負荷を支えるのに十分強固であるということを
意味している。
According to one aspect of the invention, the tire is a radially layered pneumatic tire,
The coupling element is a ring arranged between the framework structure and the belt structure, for example on the equatorial plane of the tire and under the tread. The wheels have the additional purpose of improving the quality of the tire runflat. As used herein, the term "runflat" refers only to the construction of the tire and does not cause the tire's sidewalls and inner surfaces to collapse or roll when the tire is operating in an uninflated condition. It means that it is strong enough to carry the load of a car without the need for any internal devices to prevent it from collapsing.

【0048】 本発明の他の目的、特徴、利点は続く説明から明らかになるであろう。[0048]   Other objects, features and advantages of the invention will be apparent from the description that follows.

【0049】発明の詳細な説明 本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。好ましい実施形態の例は
添付の図面に図示されている。図面は例示のためのものであり、限定するための
ものでない。本発明をこれらの好ましい実施形態に即して説明するが、本発明の
要旨と範囲をこれら特定の実施形態に限定しようとしているのではないことは理
解されるべきである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The preferred embodiments of the present invention will be described in detail. Examples of preferred embodiments are illustrated in the accompanying drawings. The drawings are for purposes of illustration and not limitation. While the present invention is described in terms of these preferred embodiments, it should be understood that the spirit and scope of the invention is not intended to be limited to these particular embodiments.

【0050】 図面の一部のある要素は、図示の明確さのために、スケールどおりに図示され
ていない。
Certain elements in some of the drawings are not drawn to scale for clarity of illustration.

【0051】 図面全体を通じて同様な要素は同様な参照番号が付けられていることが多い。
例えば、ある図(あるいは実施形態)における要素199は、他の図(あるいは
実施形態)における要素299と多くの点で同様なものである。同じ、または異
なる図の間におけるこのような関係は、もし適用できるならば、請求項および要
約書を含めて明細書全体を通じて明らかであろう。
Throughout the drawings, similar elements are often given similar reference numerals.
For example, element 199 in one figure (or embodiment) is similar in many respects to element 299 in another figure (or embodiment). Such relationships between the same or different figures will be apparent throughout the specification, including the claims and abstract, if applicable.

【0052】 ある場合には、同じような要素は1つの図で同じような番号がつけられている
。例えば、複数の要素199のそれぞれは、個々に199a、199b、199
c、と番号がつけられている。
In some cases, similar elements are similarly numbered in the figures. For example, each of the plurality of elements 199 may individually include 199a, 199b, 199.
It is numbered as c.

【0053】 ここで示された断面図はすべて、図示の明確さのため、そうでなければ本来の
断面図で見える背景線が省略されて、「スライス」あるいは「近視野」断面図の
形を取っている。
All of the cross-sectional views shown here are for clarity of illustration and the background lines otherwise visible in the original cross-section have been omitted to give the shape of a “slice” or “near-field” cross-section. taking it.

【0054】 本発明のこの好ましい実施形態の構成、動作、利点は、添付の図面とともに以
下の説明を考慮するとさらに明らかになる。
The structure, operation, and advantages of this preferred embodiment of the present invention will become more apparent in view of the following description in conjunction with the accompanying drawings.

【0055】 図1は、4つの各車輪(不図示)に取り付けられた4つの空気タイヤ104a
..104dを有する自動車102(破線で示されている)に搭載される、従来
技術の典型的なタイヤ圧モニターシステム100を図示している。応答機(「タ
グ」)106a..106dは、各タイヤ104a..104dの中にそれぞれ
配置される。応答機106a..106dは、自動車の中に搭載された車内無線
送信機108によって発生するのが典型的なRF信号から動作電力を得る受動応
答機であるのが好ましい。
FIG. 1 shows four pneumatic tires 104 a mounted on each of four wheels (not shown).
. . 1 illustrates a typical prior art tire pressure monitoring system 100 installed in a vehicle 102 (shown in phantom) having a 104d. Responder (“tag”) 106a. . 106d includes the tires 104a. . It is arranged in each of 104d. Transponder 106a. . 106d is preferably a passive transponder which derives its operating power from a typical RF signal generated by an in-vehicle wireless transmitter 108 mounted in the vehicle.

【0056】 無線送信機108はRF送信機112(例えば、受動応答機に電力を供給する
ための)、RF受信機114、マイクロプロセッサを含む制御ロジック116、
画像表示、場合によっては音声警報を含むディスプレイデバイス118を有する
。アンテナ110a..110dは自動車102に配置されるが、例えば自動車
の車輪用のくぼみ部のように、タイヤ104a..104dにそれぞれ隣接して
いるのが好ましい。アンテナ110a..110dはフェライト・ループスティ
ックアンテナであるのが適している。
The wireless transmitter 108 includes an RF transmitter 112 (eg, for powering a passive transponder), an RF receiver 114, control logic 116 including a microprocessor,
It has a display device 118 that includes an image display and optionally an audio alert. Antenna 110a. . 110d is located on the vehicle 102 and may include tires 104a.d, such as a recess for a vehicle wheel. . It is preferable that they are respectively adjacent to 104d. Antenna 110a. . Suitably 110d is a ferrite loopstick antenna.

【0057】 各タイヤ104a..104dに隣接した、自動車上の各固定位置で、自動車
アンテナ110a..110dを使うことは、よく知られていて好ましく、引用
によって全体が本明細書に含まれている米国特許3,553,060号3,810,090号4, 220,907号5,541,574号5,774,047号で開示されている。
Each tire 104a. . At each fixed position on the vehicle adjacent the vehicle antenna 110a. . The use of 110d preferably have been well known, U.S. Patent No. 3,553,060, generally are included herein by reference, No. 3,810,090, 4, No. 220,907, No. 5,541,574, disclosed in Patent 5,774,047.

【0058】 使用においては、無線送信機108は応答機106a..106dに電力を供
給し、今度は応答機が無線送信機に測定した状態(例えば空気圧)を示すデータ
を送り返す。このようなシステムはどんなものでも、固定アンテナ110a..
110d(代わりに1つの中心に位置する固定アンテナでもよい)と動く(すな
わち乗り物が動いているとき)応答機(図示されていないが、それぞれが独自の
アンテナを有している)の間の信号が効率的・効果的に結合されるのが望ましい
In use, the wireless transmitter 108 is the transponder 106a. . Power is applied to 106d, which in turn causes the transponder to send back to the wireless transmitter data indicating the measured condition (eg, air pressure). In any such system, the fixed antenna 110a. .
110d (alternatively it could be one centrally located fixed antenna) and a signal between a moving (ie when the vehicle is moving) transponder (not shown but each has its own antenna) It is desirable that they are efficiently and effectively combined.

【0059】 図2は、一般的に、従来技術の代表的な受動RF応答機200(106a..
106dのいずれか1つと比べよ)を図示している。アンテナ202は、例えば
コイルアンテナであり、無線送信機108から(アンテナ110a..110d
を経由して)キャリア信号を受信する。周波数Fのキャリア信号は、応答機の能
動回路、この例では、クロック・制御ロジック回路206、センサインターフェ
ース/データ生成回路208のための動作電力を生成するために、応答機のアン
テナ202に接続された整流回路204によって整流される。1つあるいは複数
の状態センサ210、例えば、温度センサや圧力センサから得られたデータは、
場合によってメモリ212に格納され、変調回路214で符号化(ディジタル化
)され、キャリア信号に混合される。変調回路214の出力はアンテナ202を
介して無線送信機108に送り返される。
FIG. 2 generally illustrates a typical prior art passive RF transponder 200 (106a.
(Compare any one of 106d). The antenna 202 is, for example, a coil antenna, and is connected from the wireless transmitter 108 (antennas 110a ... 110d).
(Via) to receive the carrier signal. The carrier signal at frequency F is connected to the transponder antenna 202 to generate operating power for the transponder active circuitry, in this example the clock and control logic circuit 206, the sensor interface / data generation circuit 208. Is rectified by the rectifier circuit 204. The data obtained from one or more status sensors 210, such as temperature and pressure sensors,
In some cases, it is stored in the memory 212, encoded (digitized) by the modulation circuit 214, and mixed with the carrier signal. The output of the modulation circuit 214 is sent back to the wireless transmitter 108 via the antenna 202.

【0060】 クロック・制御ロジック回路206は、無線送信機108によって送信された
RFキャリア信号から直接的にクロック信号を得ることはよく理解されたい。例
えば、応答機を照射する(電力を供給する)キャリア信号は、125kHzだと
12.5kHzのクロックパルスを生成するために、「10で割る」割算回路
(不図示)を通過する。クロック信号はカウンタ(不図示)によってカウントさ
れ、カウンタの累積カウント数はディジタル化され、応答機によって送信される
It should be appreciated that the clock and control logic circuit 206 derives the clock signal directly from the RF carrier signal transmitted by the wireless transmitter 108. For example, a carrier signal that illuminates (powers) the transponder, at 125 kHz , passes through a "divide by 10" divider circuit (not shown) to produce a 12.5 kHz clock pulse. The clock signal is counted by a counter (not shown), and the cumulative count number of the counter is digitized and transmitted by the transponder.

【0061】 図3A、3B、3Cは、空気タイヤ304(104a..104dのいずれか
1つと比べよ)の中に配置された受動応答機302(106a..106d、2
00のいずれか1つと比べよ)を含む、従来技術のRF応答システム300を図
示している。この例では、応答機302は受動応答機で、タイヤ304の内側表
面306に適切な方法で搭載される。アンテナ320(110a..110dの
いずれか1つと比べよ)は、車輪用のくぼみ部のようにタイヤ304に近くの、
自動車上の位置に配置され、応答機302から信号を受信するばかりではなく、
(受動応答機の場合)応答機302に電力を供給するため、電磁放射を出力する
3A, 3B, and 3C show passive transponders 302 (106a..106d, 2d) disposed in a pneumatic tire 304 (compare any one of 104a..104d).
Prior art RF response system 300, including any one of 00). In this example, transponder 302 is a passive transponder and is mounted to inner surface 306 of tire 304 in a suitable manner. The antenna 320 (compare any one of 110a ... 110d) is near the tire 304, like a recess for a wheel,
It is located on the car and not only receives signals from the transponder 302,
In the case of a passive transponder, it outputs electromagnetic radiation to power the transponder 302.

【0062】 図3A、3B、3Cに図示したように、自動車アンテナ320は、例えばタイ
ヤの頂上部と並列に、タイヤ304に対して12時の位置に固定して配置される
。アンテナ320はタイヤ304の動き(例えば、回転、方向転換、リバウンド
)と干渉せずに、応答機302と電磁的に結合するのに適した位置に配置されれ
ばどこでもよいことは理解すべきである。
As shown in FIGS. 3A, 3B, and 3C, the automobile antenna 320 is fixedly arranged at the 12 o'clock position with respect to the tire 304, for example, in parallel with the top of the tire. It should be understood that the antenna 320 may be located anywhere suitable for electromagnetically coupling with the transponder 302 without interfering with the movement (eg, rotation, turning, rebounding) of the tire 304. is there.

【0063】 タイヤ304が回転すると(矢印330で示すように)、応答機302はアン
テナ320にかわるがわる近づいたり、離れたりする。図3A、3Bに図示した
ように、タイヤ304は、応答機302がアンテナ320に対して「6時」の位
置になるように配置されている。このように応答機302がアンテナ320から
最も離れると、アンテナ320と応答機302の間のRF信号の結合は、タイヤ
が180度回転して、応答機302が図3Cに図示するように「12時」の位置
にある時のアンテナ320と応答機302の間の結合に比べて、比較的弱くなる
。したがって、タイヤ304が回転すると、アンテナ320と応答機302の間
のRFエネルギー結合に周期的なゆらぎがあるということは明らかであろう。
As the tire 304 rotates (as indicated by arrow 330), the transponder 302 moves closer to or away from the antenna 320 instead. As shown in FIGS. 3A and 3B, the tire 304 is arranged such that the transponder 302 is at the “6 o'clock” position with respect to the antenna 320. Thus, when the transponder 302 is farthest from the antenna 320, the coupling of the RF signal between the antenna 320 and the transponder 302 causes the tire to rotate 180 degrees and the transponder 302 to move to “12” as illustrated in FIG. 3C. It is relatively weak compared to the coupling between the antenna 320 and the transponder 302 when in the "hour" position. Therefore, as tire 304 rotates, it will be apparent that there is a periodic fluctuation in the RF energy coupling between antenna 320 and transponder 302.

【0064】 図4は、上述してきたような、空気タイヤ内に配置された、車内無線送信機(
例えば108)のアンテナ(例えば320)と応答機(例えば302)の間のR
Fエネルギーの結合における揺らぎを図示したグラフ400である。x軸は、タ
イヤが回転するときの、応答機302が自動車アンテナ320の間の角度(°)
である。0°は応答機302がアンテナ320にもっとも近づいたところであり
(図3Cのように)、180°は応答機302がアンテナ320から最も離れた
ところ(図3Bのように)である。y軸は結合の大きさであり、任意単位である
。一般的に、結合強度は周期的に変化し、線402で図示されているように無線
送信機アンテナ(例えば320)と応答機(例えば302)の間の距離とは反対
に変化する。
FIG. 4 shows an in-vehicle radio transmitter (positioned in a pneumatic tire as described above).
R between antenna (eg 320) and transponder (eg 302) of eg 108)
4 is a graph 400 illustrating fluctuations in coupling of F energies. The x-axis is the angle (°) between the transponder 302 and the car antenna 320 as the tire rotates.
Is. 0 ° is where the transponder 302 is closest to the antenna 320 (as in FIG. 3C), and 180 ° is where the transponder 302 is farthest from the antenna 320 (as in FIG. 3B). The y-axis is the bond size, in arbitrary units. In general, the coupling strength changes periodically, as opposed to the distance between the wireless transmitter antenna (eg 320) and the transponder (eg 302) as illustrated by line 402.

【0065】 応答機のゆらぎの検出 上述の米国特許5,319,354号は図4に関して説明してきたような結合変化が存
在することを認めて、このような結合強度のゆらぎが応答機に電力を供給したり
、応答機と通信することにとって有害であることを教えており、空気タイヤの応
答機の位置に関係なく、結合がいつも同じ質になるような無線送信機アンテナの
構築を説明している。
Detecting Transponder Fluctuations The US Pat. No. 5,319,354, noted above, recognizes that there is a coupling change as described with respect to FIG. 4, and such coupling strength fluctuations may power the transponder. , Teaches that it is detrimental to communicating with the transponder, and describes the construction of a radio transmitter antenna such that the coupling will always have the same quality regardless of the position of the pneumatic tire transponder.

【0066】 この結合ゆらぎを有利に利用することは本発明の目的である。[0066]   It is an object of the present invention to take advantage of this coupling fluctuation.

【0067】 図5は、本発明の代表的な受動RF応答機500(200と比べよ)の主要な
機能部を図示している。応答機200に関して説明したのと同じように、例えば
コイルアンテナのようなアンテナ502(202と比べよ)は、無線送信機10
8から(アンテナ110a..110dを介して)キャリア信号を受信する。周
波数Fのキャリア信号は動作電力を生成するために整流回路504(204と比
べよ)によって整流される。クロック・制御ロジック回路506(206と比べ
よ)とセンサインターフェース/データ生成回路508(208と比べよ)が備
えられる。1つあるいは複数の状態センサ510(210と比べよ)から得られ
たデータは場合によってメモリ512(212と比べよ)に保存され、無線送信
機108に送り返すために、変調回路514(214と比べよ)によってアンテ
ナ502に伝えられる。
FIG. 5 illustrates the main functional portions of a representative passive RF transponder 500 (compare 200) of the present invention. As described with respect to the transponder 200, an antenna 502 (compare 202), such as a coil antenna, may be used for the wireless transmitter 10.
8 from carrier signals (via antennas 110a ... 110d). The carrier signal at frequency F is rectified by rectifier circuit 504 (compare 204) to produce operating power. A clock and control logic circuit 506 (compare 206) and a sensor interface / data generation circuit 508 (compare 208) are provided. The data obtained from one or more status sensors 510 (compare 210) may optionally be stored in memory 512 (compare 212) and compared to modulation circuit 514 (compare 214) for transmission back to wireless transmitter 108. Signal) to the antenna 502.

【0068】 本発明の受動RF応答機500はまた、アンテナ502上の信号の大きさ、お
よび/または位相を、好ましくは整流と調整に先立って、モニターできる電力モ
ニター回路520を含む。
The passive RF transponder 500 of the present invention also includes a power monitor circuit 520 that can monitor the magnitude and / or phase of the signal on the antenna 502, preferably prior to rectification and regulation.

【0069】 応答機のアンテナ502によって受信される信号の大きさにおけるゆらぎを検
出するために、電力モニター回路は、引用によって全体が本明細書に含まれてい
米国特許4,285,236号で開示されているように、包絡線検出器と閾値検出器の
組み合せであるのが適切である。この方法では、応答機に電力を供給する信号に
おけるゆらぎが検出できる。注意はまた、引用によって全体が本明細書に含まれ
ている米国特許5,559,507号で開示されているように、電力消費と電力出力にお
けるピーク−ピーク値に比例するコイルにわたる電圧の変化をモニターする回路
に向けられる。
To detect fluctuations in the magnitude of the signal received by the transponder antenna 502, a power monitor circuit is disclosed in US Pat. No. 4,285,236, which is incorporated herein by reference in its entirety. Thus, a combination of envelope detector and threshold detector is suitable. In this way, fluctuations in the signal that powers the transponder can be detected. Note also that a circuit for monitoring changes in voltage across a coil that is proportional to peak-to-peak value in power consumption and power output, as disclosed in US Pat. No. 5,559,507 , incorporated herein by reference in its entirety. Directed to.

【0070】 上の教訓から、本発明が属する当業者は、例えば、モニターされる信号に最大
値、最小値、ヌル点のような「事象」を検出し、事象の存続期間あるいは間隔に
関する、情報が変化することは比較的わかりやすいと認識するだろう。例えば、
一連の事象の間の時間間隔はクロックパルスを数えることにより決定でき、その
時間間隔に関する情報は、例えばカウントを2値に変換し、RF送信を変調する
ことによって、伝送信号に乗せることができる。このような「事象」の間の時間
あるいは角度単位は、1つあるいは複数のタイヤ軸についてのねじれ効果の検出
のために使用できる。このなかでは、例えば、「事象」の間の角度間隔あるいは
時間の変化が、タイヤの回転の横軸に働くねじれの変化を示す。
From the above lessons, one of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to detect “events” such as maximums, minimums, nulls in the monitored signal and obtain information regarding the duration or interval of events. You will find that changes in are relatively straightforward. For example,
The time interval between a series of events can be determined by counting clock pulses, and information about the time interval can be carried on the transmitted signal by, for example, converting the count to binary and modulating the RF transmission. Time or angle units between such "events" can be used to detect twisting effects on one or more tire axes. In this, for example, changes in the angular interval or time between "events" indicate changes in twist acting on the horizontal axis of tire rotation.

【0071】 結合素子の組み合せ 上で述べたように、自動車搭載アンテナに相対した車輪の回転に関係なく、車
内無線送信機とタイヤ搭載応答機の間のRF信号の均一、あるいは少なくとも十
分な結合を確実にするのが一般的に望ましい。同様に、タイヤ搭載応答機の読み
取り(場合によっては電力の供給も含む)のために手のひらに乗るサイズのデバ
イスを使用するときには、タイヤの回転に関係の無い有効な結合は、ときどき「
360度読み取り可能」と呼ばれ、一般的に望ましい。最も悪い場合は、自動車
搭載アンテナに対するタイヤの回転は、タイヤの回転の一部分の間に「減灯」状
態を作る。上述した米国特許5,319,354号は、この問題を改良するアンテナ構築
を提案している。上述した共有米国特許5,181,975号と5,218,861号は、タイヤ搭
載の応答機への結合を改善に取り組み、変圧器の第1の巻き線として機能する環
状のタイヤの内へり(HOOP)を開示している。応答機はHOOPの近くに配
置され、HOOPと緩く結合し、変圧器の第2の巻き線であるコイルアンテナを
有する。
Combination of Coupling Elements As described above, regardless of the rotation of the wheel relative to the vehicle-mounted antenna, a uniform or at least sufficient coupling of the RF signal between the in-vehicle radio transmitter and the tire-mounted transponder is provided. It is generally desirable to ensure. Similarly, when using a palm-sized device for reading a tire-mounted transponder (and possibly supplying power), effective coupling independent of tire rotation is sometimes "
It is called "360 degree readable" and is generally desirable. In the worst case, rotation of the tire with respect to the onboard antenna creates a "dim light" condition during a portion of the tire's rotation. The above-mentioned US Pat. No. 5,319,354 proposes an antenna construction that improves on this problem. Commonly-owned US Pat. Nos. 5,181,975 and 5,218,861 noted above disclose improved annular tire inner lip (HOOP) that serves to improve coupling to a tire mounted transponder and functions as the first winding of a transformer. . The transponder is located near the HOOP and is loosely coupled to the HOOP and has a coil antenna that is the second winding of the transformer.

【0072】 図6A,6B,6Cは、空気タイヤ604(304と比べよ)の中に配置され
る受動応答機602(302と比べよ)を有するRF応答システム600(30
0と比べよ)を図示したものである。応答システム600は、次の点で、先ほど
説明した応答システム300と同様である。応答機602はタイヤ604の内側
表面606(306と比べよ)に適切な任意の方法で搭載される。アンテナ62
0(320と比べよ)は、タイヤ604のすぐ隣に、自動車の車輪用のくぼみ部
のように、タイヤ604に隣接して、自動車に配置される。アンテナ620は応
答機602に電力を供給する電磁放射を出力し、応答機602からの信号を受信
する。
6A, 6B and 6C show an RF responsive system 600 (30) having a passive transponder 602 (compare 302) located in a pneumatic tire 604 (compare 304).
(Compare 0). The response system 600 is similar to the response system 300 described above in the following points. The transponder 602 is mounted to the inner surface 606 (compare 306) of the tire 604 in any suitable manner. Antenna 62
0 (compare 320) is located in the vehicle immediately adjacent to the tire 604, adjacent to the tire 604, such as a depression for a vehicle wheel. The antenna 620 outputs electromagnetic radiation that supplies power to the transponder 602 and receives a signal from the transponder 602.

【0073】 応答機システム600のこの実施形態は、タイヤ604の内側表面606の円
周に広がる輪630を組み込んでいる。輪630は、上述の米国特許5,181,975
号と5,218,861号で説明されているように、結合変圧器の第2の巻き線として機
能する、応答機のコイルアンテナとともに、結合変圧器の第1の巻き線として機
能する導電部である。
This embodiment of the transponder system 600 incorporates a circumferentially extending ring 630 on the inner surface 606 of the tire 604. Wheel 630 is the same as US Pat. No. 5,181,975 mentioned above .
No. 5,218,861 and a conductive section that functions as the first winding of the coupling transformer, along with the coil antenna of the transponder, which functions as the second winding of the coupling transformer.

【0074】 一般的に、輪630は応答機602と外部アンテナ620の間の結合に有益な
影響(増強)を与え、この点で、「結合素子」とみなしうる。輪630は、その
端がもう一方の端に接続されている(短絡されている)一周のワイヤであるのが
適切であるが、複数周でもよいし、ワイヤあるいは導電性材料の層でもよい。輪
630は、低電気抵抗を有するべきで、10Ω未満が好ましい。輪を含めること
により、応答機602の「360度」読み取り可能性が増強される。
In general, the wheel 630 has a beneficial effect (enhancement) on the coupling between the transponder 602 and the external antenna 620 and, in this regard, may be considered a “coupling element”. Suitably, the loop 630 is a round wire whose end is connected (shorted) to the other end, but it may also be multiple turns or a layer of wire or conductive material. The annulus 630 should have a low electrical resistance, preferably less than 10Ω . Inclusion of the loop enhances the "360 degree" readability of the transponder 602.

【0075】 輪630の実際の配置については、輪630がタイヤ604の内側表面606
の円周に広がって、タイヤ604の赤道面(EP)からややずれて図示されてい
るのは、図示の目的だけであることを理解すべきである。輪630がタイヤ60
4の軸中心線(赤道面)上に配置され、応答機602のすぐ下を直接通過したり
、タイヤ604の胴部に埋め込まれたりすることも本発明の範囲内である。
With respect to the actual placement of the wheel 630, the wheel 630 is the inner surface 606 of the tire 604.
It should be understood that it is for purposes of illustration only that the illustration is shown extending around the circumference of the tire 604 and slightly offset from the equatorial plane (EP) of the tire 604. Wheel 630 is tire 60
It is also within the scope of the present invention to be disposed on the axis center line (equatorial plane) of No. 4 and pass directly below the transponder 602 or be embedded in the body of the tire 604.

【0076】 輪630自身に関しては、輪は、結合素子として機能するのに適した任意の導
電材料の、典型的に完全で、端の無い、短絡したループであることを理解すべき
である。輪630は、空気タイヤの内部環境に置かれたときに、よい機械的強度
と腐食耐性を示す真鍮のめっきの高い伸張強度の鋼鉄であるのが適切である。輪
630はそのようなワイヤの複数束ねたものでもよいし、それは場合によっては
、めっき(例えばニッケルや金で)してもよい。
With respect to the annulus 630 itself, it should be understood that the annulus is typically a complete, endless, shorted loop of any conductive material suitable to act as a coupling element. Ring 630 is suitably a brass plated high tensile strength steel that exhibits good mechanical strength and corrosion resistance when placed in the internal environment of a pneumatic tire. The annulus 630 may be a bundle of multiple such wires, or it may optionally be plated (eg, nickel or gold).

【0077】 輪630素子は、タイヤ604の全円周に広がる完全な輪を形成するため、両
端において任意の適切な方法(例えば巻き付けたり、はんだ付けしたり)で、2
つあるいは3つ以上の有限の長さのワイヤを結合して形成してもよいし、内部に
組み合わさった結合コイルを有するループを含め、両端を持つループとして、あ
るいは、タイヤの側壁上あるいはその中を含め、タイヤの円周に部分的に広がる
細長い導電体として形成してもよいことは本発明の範囲内である。輪630素子
は導電性ゴムの中に包まれたタイヤコード材料の多重層として形成してもよいこ
とはさらに本発明の範囲内である。
The ring 630 element may be formed in any suitable manner (eg, wound or soldered) at both ends to form a complete ring that extends around the entire circumference of the tire 604.
One or three or more wires of finite length may be joined together to form a loop having both ends, including a loop having a joining coil combined therein, or on a sidewall of a tire or its It is within the scope of the present invention that it may be formed as an elongated conductor that extends partially around the circumference of the tire, including inside. It is further within the scope of this invention that the annulus 630 element may be formed as multiple layers of tire cord material encased in conductive rubber.

【0078】 結合素子としての電気的特性に加えて、輪は適度に強固であるなら、タイヤの
ランフラットの質(例えば、空気の充填が不十分なときの半径方向の強固性)を
高めるという付加的な目的に資する。
In addition to the electrical properties as a coupling element, if the wheel is reasonably strong, it will enhance the quality of the runflat of the tire (eg radial rigidity when the air is insufficiently filled). Serve additional purposes.

【0079】 図6A、6B,6Cに図示されているように、自動車アンテナ620はタイヤ
の頂上部に並列になるように、タイヤ604に対して「12時」の位置に固定し
て配置される。アンテナ620は、タイヤ604の動き(回転、方向転換、リバ
ウンド)と干渉することなく、応答機602と電磁的に結合するのに適切な任意
の位置に配置されてもよいことは理解されるべきである。
As shown in FIGS. 6A, 6B and 6C, the vehicle antenna 620 is fixedly arranged at the “12:00” position with respect to the tire 604 so as to be parallel to the top of the tire. . It should be appreciated that the antenna 620 may be located in any suitable position for electromagnetically coupling with the transponder 602 without interfering with the movement (rotation, turning, rebound) of the tire 604. Is.

【0080】 上で説明したのと同様に、タイヤ604が回転すると(矢印632で図示する
ように)、応答機602はかわるがわるアンテナ620に近づいたり(図6Cの
ように)、遠ざかったり(図6Bのように)する。したがって、アンテナ620
と応答機602の間の「直接」の結合は周期的に変化する。
As described above, when tire 604 rotates (as shown by arrow 632), transponder 602 alternately approaches (as in FIG. 6C) or moves away (as in FIG. 6B) from antenna 620. Like). Therefore, the antenna 620
The "direct" coupling between the and responder 602 changes periodically.

【0081】 応答機602とアンテナ620の間の直接の結合に加えて、輪630は「間接
的」に応答機602とアンテナ620の間のエネルギーを結合する。この応答機
−輪−アンテナの間の間接的な電磁結合は、たとえ応答機とアンテナの間の距離
が周期的に変化したときでも、輪とアンテナの間の距離、輪と応答機の間の距離
が同じままなので、比較的一定のままである。
In addition to direct coupling between transponder 602 and antenna 620, wheel 630 “indirectly” couples energy between transponder 602 and antenna 620. This indirect electromagnetic coupling between the transponder-wheel-antenna means that the distance between the wheel and the antenna, the distance between the wheel and the transponder, even when the distance between the transponder and the antenna changes periodically. The distance remains the same, so it remains relatively constant.

【0082】 米国特許5,181,975号のタイヤの内へりは輪630と同じような目的を持って
いるが、金属のタイヤリムの近傍にさらされている。本発明は、輪をリムからで
きるかぎり遠く離して配置することによりこの問題に対処している。
The inner lip of the tire of US Pat. No. 5,181,975 has a similar purpose as the wheel 630, but is exposed near a metal tire rim. The present invention addresses this problem by placing the wheel as far away from the rim as possible.

【0083】 図7は、上で説明してきたような、車内無線送信機(例えば、108)のアン
テナ(例えば、620)と空気タイヤ内に配置される応答機(例えば、602)
の間のRFエネルギー結合におけるゆらぎを図示したグラフ700(400と比
べよ)である。x軸は、タイヤが回転するときの、応答機602と自動車アンテ
ナ620の角度(°)である。0°は応答機602がアンテナ602に最も近い
点、180°は応答機602がアンテナ620からもっとも離れた点である。y
軸は結合度/位相で、任意単位である。
FIG. 7 illustrates an antenna (eg, 620) of an in-vehicle wireless transmitter (eg, 108) and a transponder (eg, 602) located in a pneumatic tire, as described above.
7 is a graph 700 (compare 400) illustrating the fluctuations in the RF energy coupling between the two. The x-axis is the angle (°) between the transponder 602 and the vehicle antenna 620 as the tire rotates. 0 ° is the point where the transponder 602 is closest to the antenna 602, and 180 ° is the point where the transponder 602 is farthest from the antenna 620. y
The axis is the degree of coupling / phase, in arbitrary units.

【0084】 明らかになるように、線702で示されているように、結合は大きさと位相の
両方において変化する。以下の結合(電力)の揺らぎの説明を助けるために、線
上に多数の点704、706、708、710、712、714、716、71
8が示されている。
As will be apparent, the coupling changes in both magnitude and phase, as shown by line 702. To help explain the coupling (power) fluctuations below, there are a number of points 704, 706, 708, 710, 712, 714, 716, 71 on the line.
8 is shown.

【0085】 応答機602と無線送信機アンテナ620は輪630によって「間接的」に結
合されており、この間接的な結合はタイヤの全回転過程(0°から360°の間
)にわたって比較的一定である。しかし、応答機602がアンテナ620に近づ
くと、それらは互いに「直接」的に結合されるようになる。この直接結合は間接
結合よりも強く、逆位相である。次のようなことが観測された。
The transponder 602 and the wireless transmitter antenna 620 are “indirectly” coupled by a wheel 630, which indirect coupling is relatively constant over the entire tire rotation process (between 0 ° and 360 °). Is. However, as transponder 602 approaches antenna 620, they become “directly” coupled to each other. This direct coupling is stronger than the indirect coupling and is in antiphase. The following was observed.

【0086】 0°(点704)と約270°(点706)の間で、応答機602へのエネル
ギーの結合は間接的で、比較的一定であり、例えば、振幅が「A」で位相が「+
」である。
Between 0 ° (point 704) and about 270 ° (point 706), the coupling of energy into transponder 602 is indirect and relatively constant, eg, amplitude “A” and phase. "+
It is.

【0087】 約270°(点706)で、直接結合が現れ始め、間接結合と逆位相になり、
間接結合をキャンセルする。約280°(点708)で、応答機によって受信さ
れる信号には、「+」位相から「-」位相に変化するとき、「ゼロ点交差」ある
いは「ヌルディップ」がある。
At about 270 ° (point 706), direct coupling begins to appear and is in antiphase with indirect coupling,
Cancel the indirect join. At about 280 ° (point 708), the signal received by the transponder has a "zero crossing" or "null dip" as it changes from the "+" phase to the "-" phase.

【0088】 タイヤが回転を続けると、応答機で受信される信号の振幅は約290°(点7
10)で2Aの大きさまで増加する。 約290°(点710)と約330°(
点712)の間で、信号の大きさは、大きさ/位相が−2Aで比較的一定である
As the tire continues to rotate, the amplitude of the signal received at the transponder is approximately 290 ° (point 7
In 10), the size increases to 2A. About 290 ° (point 70) and about 330 ° (
Between points 712) the signal magnitude is relatively constant in magnitude / phase of -2A.

【0089】 約330°(点712)で、直接結合がなくなりはじめ、電力が減少する。約
340°(点714)で、応答機によって受信される信号には、「−」位相から
「+」位相に変化するとき、別の「ゼロ交差」あるいは「ヌルディップ」がある
At about 330 ° (point 712), the direct coupling begins to disappear and the power decreases. At about 340 ° (point 714), the signal received by the transponder has another "zero crossing" or "null dip" as it changes from the "-" phase to the "+" phase.

【0090】 タイヤが回転を続けると、応答機によって受信される信号の大きさは約350
°(点716)でAの大きさに増大する。約350°(点717)と360°(
点718)の間で、信号の大きさは、大きさ/位相が+Aで比較的一定である。
(点718は点704に等価である。)
As the tire continues to rotate, the magnitude of the signal received by the transponder is about 350.
At (point 716) it increases to the size of A. About 350 ° (point 717) and 360 ° (
Between points 718), the signal magnitude is relatively constant in magnitude / phase + A.
(Point 718 is equivalent to point 704.)

【0091】 点708と714は「ゼロ交差」あるいは「ヌルディップ」を示し、これらは
、応答機の中の電力モニター回路(例えば520)によって容易に検出される。
したがって、例えば、2つのゼロ交差点708と714の間の間隔720の間、
クロックパルスを数える(例えば、クロック・制御ロジック506で)ことや、
ディジタルデータストリームで車内無線送信機(例えば108)に伝送するため
にレジスタ、あるいは他の適切なメモリ素子(例えば512)でカウントを保存
することは比較的簡単なことである。間隔720の長さはタイヤの回転速度を表
し、間隔が短くなればなるほど、間隔の間に数えられるクロックパルスの数が少
なくなり、タイヤの回転速度が増大する。時速100kmで走行する典型的な乗
用車の典型的なタイヤは約60msで一回の完全回転をする。点708と714
で発生する位相シフトは、引用によって全体が本明細書に含まれている米国特許 5,764138号 で開示されているような回路によって検出されるのが適切である。
Points 708 and 714 represent “zero crossings” or “null dips”, which are easily detected by the power monitor circuitry (eg, 520) in the transponder.
Thus, for example, during the interval 720 between the two zero crossings 708 and 714,
Counting clock pulses (eg, in clock and control logic 506),
Saving the counts in a register, or other suitable memory device (eg 512), for transmission in a digital data stream to an in-vehicle wireless transmitter (eg 108) is a relatively simple matter. The length of the interval 720 represents the rotational speed of the tire, and the shorter the interval, the fewer clock pulses that can be counted during the interval and the faster the rotational speed of the tire. A typical tire of a typical passenger car running at 100 km / h makes one complete revolution in about 60 ms . Points 708 and 714
The phase shifts occurring in the are suitably detected by circuits such as those disclosed in US Pat . No. 5,764138, which is incorporated herein by reference in its entirety.

【0092】 ゼロ交差(708、714)は、あるタイヤの角度で応答機602に全く電力
が結合されていないことを意味するので、応答機の電源(例えば、整流器504
)はその内部に組み込むキャパシタのようななんらかの保存素子を有するべきで
ある。同様に、たとえ電力が「ハンプを超えて」(ゼロ交差点を超えて)利用可
能になっても、応答機によって車内無線送信機に送信される信号もまた、あるタ
イヤの位置で停電にさらされるであろう。
The zero crossing (708, 714) means that no power is coupled to the transponder 602 at some tire angle, so the transponder power supply (eg, rectifier 504).
) Should have some storage element such as a capacitor built into it. Similarly, even if power is available "above the hump" (above the zero crossing), the signal sent by the transponder to the in-vehicle radio transmitter is also subject to a power outage at some tire locations. Will.

【0093】 無線送信機でのゆらぎ検出 上で説明したように、問題が応答機における電力(結合)のゆらぎの検出に付
随する。これから車内無線送信機における電力ゆらぎの検出技術を説明する。
Fluctuation Detection in Wireless Transmitters As explained above, a problem is associated with detecting power (coupling) fluctuations in a transponder. A technique for detecting power fluctuations in the in-vehicle wireless transmitter will be described below.

【0094】 図8は、図1について説明したものと比較しうる、タイヤ圧モニターシステム
800を図示しており、応答機(「タグ」)806a..806d(106a.
.106dと比べよ)が、自動車802(102と比べよ)の各タイヤ804a
..804d(104a..104d)の中に、それぞれ配置されている。車内
無線送信機808(108と比べよ)はRF送信機812(112と比べよ)、
RF受信機814(114と比べよ)、制御ロジック816(116と比べよ)
、ディスプレイデバイス818(118と比べよ)を有する。フェライト・ルー
プスティックアンテナのような、1つあるいは複数のアンテナ810a..81
0d(110a..110dと比べよ)が自動車802に配置される。
FIG. 8 illustrates a tire pressure monitoring system 800 that may be compared to that described with respect to FIG. 1, including a transponder (“tag”) 806a. . 806d (106a.
. 106d), but each tire 804a of an automobile 802 (compare 102).
. . 804d (104a ... 104d), respectively. The in-vehicle radio transmitter 808 (compare 108) is an RF transmitter 812 (compare 112),
RF receiver 814 (compare 114), control logic 816 (compare 116)
, Display device 818 (compare 118). One or more antennas 810a., Such as ferrite loopstick antennas. . 81
0d (compare 110a ... 110d) is placed in the automobile 802.

【0095】 この例では、車内無線送信機808は、応答機500の電力モニター520と
比較し得る電力モニター回路820を備え、タイヤの応答機によって、車内無線
送信機に送信されるRF信号の結合におけるゆらぎを検出する。応答機の代わり
に、無線送信機における電力ゆらぎをモニターすることにすれば、単純な従来技
術の応答機(例えば200)が使える。能動(例えば、バッテリーによって電力
を供給される)応答機、あるいは応答機の代わりに簡単な送信機の使用も可能で
ある。応答機は無線送信機によって電力を供給される必要が無いなら、無線送信
機は単なる受信機でよい。
In this example, the in-vehicle wireless transmitter 808 comprises a power monitor circuit 820 that can be compared to the power monitor 520 of the transponder 500 to combine the RF signals transmitted by the tire transponder to the in-vehicle wireless transmitter. Detect fluctuations in. A simple prior art transponder (e.g. 200) could be used if instead of the transponder the power fluctuations at the wireless transmitter were monitored. The use of an active (eg battery powered) transponder, or a simple transmitter instead of the transponder, is also possible. If the transponder does not need to be powered by the wireless transmitter, then the wireless transmitter may simply be the receiver.

【0096】 細かい増分など 上で説明したように、ある事象(ヌル点708と714のような認識/測定可
能な結合ゆらぎ)をモニターし、2つの事象の間の間隔(例えば720)の間の
経過時間を決定することが可能である。この方法では、回転ごとにタイヤの角速
度を決定することが可能である。明らかなことだが、加速度は速度の変化による
直接的な方法でも決定できる。
Fine increments, etc. As described above, certain events (cognitive / measurable joint fluctuations such as null points 708 and 714) are monitored and the interval between two events (eg, 720) is monitored. It is possible to determine the elapsed time. With this method, it is possible to determine the angular velocity of the tire for each rotation. Obviously, acceleration can also be determined in a direct way by changing the velocity.

【0097】 タイヤの角度位置もまた決定できる。上の例では、ヌル点708と714が2
80°と340°のタイヤ角度位置でそれぞれ発生する。ヌル点の間隔が等しく
ないことが、どちらのヌル点がどちらなのか決定するのに有利であることは明ら
かである。(タイヤの回転とともに、「ブリップ」のパターンが次のように認識
できるようになる:「ブリップ、ブリップ、ポーズ、ブリップ、ブリップ、ポー
ズ...」。)もしヌル点708と714が180°離れて発生したら、どちら
のヌル点がどちらか決定するために位相反転が追跡されなければならないだろう
The angular position of the tire can also be determined. In the example above, the null points 708 and 714 are 2
It occurs at tire angle positions of 80 ° and 340 °, respectively. Clearly, unequal spacing of null points is advantageous in determining which null point is which. (As the tire rotates, the "blip" pattern becomes recognizable as follows: "blip, blip, pose, blip, blip, pose ...") If null points 708 and 714 are 180 degrees apart. Then the phase inversion would have to be tracked to determine which null point is which.

【0098】 応答機に電力を供給する信号における(代わりに応答機から来る信号における
)特別の点(認識可能な結合ゆらぎ)はタイヤの知られた離散的な角度位置を示
しており、それはタイヤのねじれ効果の関数として変化する。例えば、タイヤの
回転の180ごとに、「ブリップ」あるいは他の信号形状が検出される(例えば
、図4に関して議論したような最大値と最小値)。これらの「ブリップ」の間の
時間間隔が決定される(例えば、「ブリップ」の間の期間に応答機で発生するク
ロックパルスを数えることによって)。その後、この時間間隔は次の時間間隔を
予期的に固定された数の離散的な間隔、例えば256個で、それぞれは180°
の1/256、あるいはタイヤ回転の約0.704°を表わす間隔に分割するた
めに使用される。言い換えれば、180°ごとの「ブリップ」の間の時間期間は
、最新の「ブリップ」と次の間の時間期間に対しても比較的一定のままであるこ
とを仮定している。この過程あるいは予想された期間は応答機のクロック周波数
に基づく等しい時間間隔に分割されるが、タイヤの半回転のみでは、その加速度
に関わらず、「ブリップ」の間に実際の時間変化はほとんど起きないから、例示
された256パルスあるいは時間間隔は実際にタイヤの角度回転の均一な間隔を
表現する。もし「ブリップ」が等間隔ではなく、しかもその位置が分かる場合に
は(例えば図7を見よ)、認識可能な結合ゆらぎの間の角度位置もまた同様に決
定できる。
A special point in the signal powering the transponder (instead of the signal coming from the transponder) (a recognizable coupling fluctuation) indicates the known discrete angular position of the tire, which is the tire. Varies as a function of the twisting effect of. For example, for every 180 revolutions of the tire, a "blip" or other signal shape is detected (eg, maximum and minimum values as discussed with respect to Figure 4). The time interval between these "blops" is determined (e.g., by counting the clock pulses generated by the transponder during the periods between the "blops"). This time interval is then the next time interval with an expected fixed number of discrete intervals, eg 256, each 180 °.
1/256 of, or about 0.704 ° of tire rotation. In other words, it is assumed that the time period between every 180 ° “blip” remains relatively constant for the time period between the latest “blip” and the next. This process or expected period is divided into equal time intervals based on the transponder clock frequency, but with only a half revolution of the tire, regardless of its acceleration, there is almost no real time variation during the "blip". Since there are none, the illustrated 256 pulses or time intervals actually represent a uniform interval of angular rotation of the tire. If the "blips" are not equidistant and their position is known (see, eg, FIG. 7), the angular position between discernible coupling fluctuations can be determined as well.

【0099】 本発明の一実施形態では、角度位置の細かい増分は、上述の認識できる少ない
結合ゆらぎの間を補間することによって決定できる。これはタイヤの回転速度が
特定の回転の間ほぼ一定であることを合理的に仮定するものである。本発明が属
する当業者は、ここで挙げた教えからソフトウェア、ハードウェアのいずれかで
補間を実行する方法が分かるだろう。ハードウェアの補間技術の一例は上述の 国特許3,832,640号 で開示されている。
In one embodiment of the invention, the fine increments of angular position can be determined by interpolating between the discernible small coupling fluctuations described above. This reasonably assumes that the rotation speed of the tire is approximately constant during a particular rotation. Those skilled in the art to which this invention belongs will know how to perform interpolation in either software or hardware from the teachings provided herein. An example of a hardware interpolation technique is disclosed in US Patent No. 3,832,640 described above.

【0100】 本発明の別の実施形態では、角度位置の細かい増分は、タイヤの回転あたりで
検出する、認識可能な結合ゆらぎ(事象)の数を増加させることによって決定で
きる。
In another embodiment of the invention, fine increments of angular position can be determined by increasing the number of discernible coupling fluctuations (events) detected per tire revolution.

【0101】 図9は図6Aと同様なもので、タイヤ904(破線で示されている、604と
比べよ)の内側表面に配置されている応答機902(602と比べよ)とタイヤ
内の結合素子輪930(630と比べよ)を図示している。車内無線送信機(不
図示、108と比べよ)のアンテナ920(620と比べよ)が図示されている
。アンテナ920はタイヤ904の「12時」の位置に隣接して示され、応答機
902はタイヤの0°の方向に示されている。
FIG. 9 is similar to FIG. 6A, but with a transponder 902 (compare 602) located on the inner surface of a tire 904 (shown in dashed lines, compare 604) and inside the tire. Coupling element wheel 930 (compare 630) is shown. An antenna 920 (compare 620) of an in-vehicle radio transmitter (not shown, compare 108) is shown. The antenna 920 is shown adjacent to the "12:00" position of the tire 904 and the transponder 902 is shown in the 0 ° direction of the tire.

【0102】 本発明のこの実施形態では、複数の誘導素子910、912、914が、輪の
円周囲の周りのいろいろな点に輪に組み合わされて示されている。このような誘
導素子は、フェライトのリング、鋼鉄の突起、あるいは単に輪そのものを広げた
り狭めたりしたに過ぎないものであってもよい。これらの誘導素子は、各誘導素
子がアンテナ920を通過するときRF結合にゆらぎ(「ブリップ」)を引き起
こす。図示されているように、誘導素子910、912、914は輪930の円
周囲に等間隔に配置されていない。代わりに、素子910は0°の位置に、素子
912は90°の位置に、素子914は270°の位置に配置されている。(応
答機902は180°に配置されている。)タイヤが回転すると、「ブリップ」
のパターンが次のように認識できるようになる:「ブリップ、ブリップ、ポーズ
、ブリップ」。この等間隔でない誘導素子の間隔と、それに続く等間隔でないブ
リップの間隔は、単にその回転速度だけでなく、タイヤの特定の回転を確かめる
のに有利である。認識可能な結合ゆらぎを引き起こす誘導素子が下で述べるよう
に、タイヤの円周囲で、輪なしに、「アンテナ」結合素子のある場合無い場合を
含めて、タイヤに組み込まれることは本発明の範囲内である。
In this embodiment of the invention, multiple inductive elements 910, 912, 914 are shown associated with the annulus at various points around the annulus of the annulus. Such an inductive element may be a ferrite ring, a steel protrusion, or simply a widening or narrowing of the ring itself. These inductive elements cause fluctuations in RF coupling (“blips”) as each inductive element passes through the antenna 920. As shown, the inductive elements 910, 912, 914 are not evenly spaced around the circle of the annulus 930. Instead, element 910 is located at 0 °, element 912 is located at 90 °, and element 914 is located at 270 °. (The transponder 902 is placed at 180 °.) When the tire rotates, the "blip" occurs.
The pattern will be recognized as: "blip, blip, pose, blip". This non-equidistant spacing of the inductive elements and the subsequent non-equal spacing of the blips is advantageous not only to verify its rotational speed, but also to ascertain a particular rotation of the tire. It is within the scope of the present invention that the inductive element causing the discernible coupling fluctuations is incorporated into the tire around the circle of the tire, without a ring, with or without an "antenna" coupling element, as described below. It is within.

【0103】 図9Aはアンテナ920と応答機902の間のRFエネルギーの結合における
ゆらぎを図示したグラフ950(400と比べよ)である。x軸はタイヤが回転
するときの応答機902と自動車アンテナ920の間の角度(°)である。0°
は応答機902がアンテナ920に最も近い点で、180°は応答機902はア
ンテナ920からもっとも離れている点である。y軸は結合度で、任意単位であ
る。一般的に、結合はタイヤの回転のため周期的に変化し、その変化が図示のた
めに誇張されている線952で図示されているように変化している。この図では
、誘導素子910、912、914で引き起こされる「ブリップ」960、96
2、964がそれぞれ図示されている。
FIG. 9A is a graph 950 (compare 400) illustrating fluctuations in the coupling of RF energy between antenna 920 and transponder 902. The x-axis is the angle (°) between the transponder 902 and the vehicle antenna 920 as the tire rotates. 0 °
Is a point where the transponder 902 is closest to the antenna 920, and 180 ° is a point where the transponder 902 is farthest from the antenna 920. The y-axis is the degree of coupling, in arbitrary units. Generally, the bond changes periodically due to the rotation of the tire, which changes as illustrated by line 952, which is exaggerated for illustration. In this figure, “blips” 960, 96 caused by inductive elements 910, 912, 914.
2, 964 are shown respectively.

【0104】 他の実施形態 いろいろな実施形態が上で説明されたが、その中には、輪(例えば630)が
タイヤ(例えば604)の中に配置され、応答機(例えば602)とともに36
0°の読み取り可能性を与えている。これらの実施形態では、上述の米国特許5, 181,975号と5,218,861号 で説明されているように、応答機は輪に誘導的に結合さ
れている。
Other Embodiments Various embodiments have been described above, in which a wheel (eg, 630) is placed in a tire (eg, 604) and 36 together with a transponder (eg, 602).
It gives a readability of 0 °. In these embodiments, the transponder is inductively coupled to the wheel, as described in the aforementioned US Pat. Nos. 5,181,975 and 5,218,861 .

【0105】 本発明の別の実施形態は、完全に円の輪の代わりにほぼ完全に円のワイヤ(あ
るいは他の適切な導電材料)がタイヤ内に配置される。ほぼ完全に円のワイヤは
両端と、両端の間に取り付けられた結合コイルを有し、「ループアンテナ」にな
る。結合コイル形式の内部アンテナを有する応答機がループアンテナの結合コイ
ルに隣接して配置され、2つの結合コイルの間の変圧器型結合に影響を与える。
この利点は、コイルとコイルの結合がループとコイルの結合よりも強いというこ
とである。本発明のさらに別の実施形態では、上記の未請求合衆国仮特許60/095 ,176号 に開示されているように、ループアンテナ(ほぼ完全に円のワイヤ)が応
答機に直接接続(「配線接続」)される。いずれの場合でも(結合コイルあるい
は直接接続)、ループアンテナは上記の輪とほぼ同じように結合素子として機能
する。
Another embodiment of the invention is that instead of a perfectly circular ring, a substantially perfectly circular wire (or other suitable conductive material) is placed in the tire. An almost perfectly circular wire has both ends and a coupling coil mounted between the ends, making it a "loop antenna". A transponder with an internal antenna in the form of a coupling coil is placed adjacent to the coupling coil of the loop antenna, affecting the transformer type coupling between the two coupling coils.
The advantage is that the coil to coil coupling is stronger than the loop to coil coupling. In yet another embodiment of the present invention, a loop antenna (almost completely circular wire) is connected directly to a transponder ("wiring", as disclosed in the above-noted US Provisional Patent No. 60 / 095,176 ). Connected)). In either case (coupling coil or direct connection), the loop antenna functions as a coupling element much like the loop above.

【0106】 代表的なシステム 図10は、4つの各車輪(不図示)に取り付けられた4つの空気タイヤ100
4a、1004b、1004c、1004dを有する典型的な乗用車のような、
自動車1002(破線で示す)に搭載された状態モニター・制御システム100
0の一実施形態である。
Exemplary System FIG. 10 shows four pneumatic tires 100 mounted on each of four wheels (not shown).
Like a typical passenger car with 4a, 1004b, 1004c, 1004d,
Condition monitoring / control system 100 mounted on an automobile 1002 (shown by a broken line)
0 is an embodiment.

【0107】 自動車1002は、RS−485インターフェース1010を有する車内自動
車コンピュータ1008によって制御されるRS−485(あるいはそれに等価
な)多重シリアルデータバス1006を備えるのが好ましい。中央ディスプレイ
ユニット1012は、コンピュータ1008に直接か、データバス1006を介
してコンピュータ1008に作動的に接続されている(図示しているように)の
が好ましい。データバス1006は絶縁ワイヤのねじれ対(「A」と「B」のラ
ベルが付けられている)であるのが適切で、インチあたり最少のひとねじりであ
るのが好ましい。
Vehicle 1002 preferably comprises an RS-485 (or equivalent) multiple serial data bus 1006 controlled by an in-vehicle vehicle computer 1008 having an RS-485 interface 1010. Central display unit 1012 is preferably operably connected to computer 1008, either directly or via data bus 1006 (as shown). Data bus 1006 is suitably a twisted pair of insulated wires (labeled "A" and "B"), preferably with a minimum of one twist per inch.

【0108】 もしデータバスが自動車に全くない場合、そこに加えることも本発明の範囲内
である。例えば、既存の自動車データバスが存在しない場合、RS−485や他
の適切なシリアル通信基準に適合する双方向データバスのような、専用のデータ
バスが装備されればよい。
If the vehicle does not have a data bus at all, it is within the scope of the invention to add it there. For example, if an existing automotive data bus does not exist, it may be equipped with a dedicated data bus, such as RS-485 or other suitable bidirectional data bus that complies with appropriate serial communication standards.

【0109】 4つの各タイヤ1004a..1004dには、それぞれ電子モジュール(「
タグ」)1020a..1020d、タイヤ内の空気圧や空気温度のような1つ
あるいは複数の状態をモニターでき、それぞれの自動車タイヤ内のモニターされ
た状態を示すラジオ周波数(RF)信号(例えば、モニターされた状態の関数で
変調されている)を送信することができる関連センサ(示されていないが、公知
である)が装備されている。タグ1020a..1020dは応答機であるのが
適切であるが、上で述べたように、代わりに1つあるいは複数の状態センサとラ
ジオ周波数送信機を含むだけでもよい。
Each of the four tires 1004a. . 1004d includes electronic modules ("
Tag ") 1020a. . 1020d, capable of monitoring one or more conditions, such as air pressure and air temperature within the tire, and a radio frequency (RF) signal (eg, as a function of the monitored condition) indicative of the monitored condition within each automobile tire. It is equipped with an associated sensor (not shown, but known) capable of transmitting (modulated). Tag 1020a. . Suitably 1020d is a transponder, but, as mentioned above, may alternatively only include one or more status sensors and a radio frequency transmitter.

【0110】 システム1000は4つのモニター(あるいは「無線送信ユニット」)103
0a..1030dを有し、それぞれはタイヤ1004a..1004dのそれ
ぞれ1つと関係し、自動車の車輪用のくぼみ部の中に搭載されるように、タイヤ
の近傍に配置されるのが好ましい。
The system 1000 includes four monitors (or “radio transmission units”) 103
0a. . 1030d, each of tires 1004a. . Associated with each one of the 1004d is preferably located in the vicinity of the tire so as to be mounted in a recess for a vehicle wheel.

【0111】 各モニター1030a..1030dは電源に接続され(円と三角形で終端す
る線で示すように)、個々に車内コンピュータ1008と通信するため、多重シ
リアルデータバス1006に接続される。
Each monitor 1030a. . 1030d is connected to a power source (as indicated by the lines terminating in a circle and a triangle) and individually connected to multiple serial data bus 1006 for communication with in-vehicle computer 1008.

【0112】 各モニター1030a..1030dは、一般的に、上で説明した無線送信機
(例えば108、808)のいずれか1つと比較し得るものである。各モニター
1030a..1030dは、アンテナ1032a..1032d(110a.
.110d、810a..810dと比べよ)、タグからの送信を受信する受信
機(不図示、114、814と比べよ)、タグ1020a..1020dのそれ
ぞれ1つに送信する(場合によっては電力を供給する)送信機(不図示、112
、812と比べよ)をそれぞれ有する。応答機でなく無線送信ユニットで結合ゆ
らぎを検出する場合、各モニター1030a..1030dは適切な電力モニタ
ー1034a..1034d(820と比べよ)をそれぞれ備える。
Each monitor 1030a. . 1030d is generally comparable to any one of the wireless transmitters described above (eg, 108, 808). Each monitor 1030a. . 1030d includes antennas 1032a. . 1032d (110a.
. 110d, 810a. . 810d), a receiver for receiving transmissions from the tags (not shown, compare 114, 814), tags 1020a. . A transmitter (not shown, 112) that transmits (and in some cases supplies power) to each one of 1020d.
, 812). When the coupling fluctuation is detected by the wireless transmission unit instead of the transponder, each monitor 1030a. . 1030d is a suitable power monitor 1034a. . 1034d (compare 820).

【0113】 各モニター1030a..1030dは、データバス1006を介した二方向
データ伝送を容易にするため、(National Semiconductor製のDS36277 Dominant
Mode Multipoint Transceiverのような)適切なデータ・トランシーバを含む。
Each monitor 1030a. . The 1030d (DS36277 Dominant manufactured by National Semiconductor) facilitates two-way data transmission over the data bus 1006.
Includes a suitable data transceiver (such as a Mode Multipoint Transceiver).

【0114】 それぞれのタグへのモニターの送信は、受動タグを活性化するキャリア信号を
含み、低電力節電モードにある能動タグを「起こす」信号を含む。アンテナ(1
032)を含むモニター(1030)の全ての部品は、1つのパッケージに収容
されることも本発明の範囲内である。代わりに、アンテナ(1032)をこのよ
うなパッケージの外に配置してもよい。
The transmission of the monitor to each tag includes a carrier signal that activates the passive tag, and a signal that "wakes up" the active tag in low power power saving mode. Antenna (1
It is also within the scope of the invention that all components of the monitor (1030), including 032), be housed in one package. Alternatively, the antenna (1032) may be located outside such a package.

【0115】 それぞれのタグ1020a..1020dからのRF信号によって搬送される
モニターされた状態の情報は解読(例えば変調解読)されて、車内コンピュータ
1008に与えられ、この後、自動車の操作者用のディスプレイ(1012)に
表示される。適切で認識できる画像および/または音声の警告が自動車メーカー
のオプションで使用されることは本発明の範囲内である。加えて、タイヤの動的
状態に関する情報が、例えば「スマートな」停止システムへの関係する入力を与
えることにより、自動車の制御に利用できる。
Each tag 1020a. . The monitored state information carried by the RF signal from 1020d is decoded (eg, modulation decoded) and provided to the in-vehicle computer 1008, after which it is displayed on the display (1012) for the vehicle operator. It is within the scope of the invention that suitable and recognizable visual and / or audio alerts are used at the automaker's option. In addition, information on the dynamic state of the tire is available for controlling the vehicle, for example by providing relevant inputs to a "smart" stop system.

【0116】 例えば、回転速度・加速度、横方向の加速度、半径方向のずれ、1つあるいは
複数のタイヤ軸についてのねじれ効果、方向転換角度のようなタイヤ角度位置に
加えて、空気タイヤの動的状態もまた、認識可能な結合(電力)ゆらぎを引き起
こす。
For example, in addition to tire angular position such as rotational speed / acceleration, lateral acceleration, radial offset, twisting effect on one or more tire axes, turning angle, dynamics of pneumatic tires. States also cause discernible coupling (power) fluctuations.

【0117】 応答機への電力レベルは、動的データを得るために周波数の観点から解析され
る。波形のフーリエ解析は基本周波数の高調波を含むデータを生成する。このデ
ータは、停止、方向転換、あるいは他の周波数に関連した、個々の自動車システ
ムの特徴を制御するために使用できる。これらの自動車システムの振動の特徴は
、内外における自動車の主観的な「感覚」と雑音の扱いを決定する。種々の自動
車システム内の、これら周波数に関連した特徴の制御は、高調波の振幅、共鳴、
感覚的なパラメータを制御するために動的に使用される。例えば、応答機の信号
あるいは電力のレベルは、高調波振幅解析に応答して雑音の相殺を活性化するた
めに、自動車の音声周波数生成器(スピーカ)と組み合わせて使用される。
The power level to the transponder is analyzed in terms of frequency to obtain dynamic data. Fourier analysis of the waveform produces data containing harmonics of the fundamental frequency. This data can be used to control individual vehicle system features related to stopping, turning, or other frequencies. The vibration characteristics of these vehicle systems determine the subjective "feel" and noise treatment of the vehicle in and out. The control of these frequency-related features in various vehicle systems includes harmonic amplitudes, resonances,
Used dynamically to control sensory parameters. For example, a transponder signal or power level is used in combination with a vehicle's voice frequency generator (speaker) to activate noise cancellation in response to harmonic amplitude analysis.

【0118】 結言 以上空気タイヤのような回転素子の動的状態をモニターする方法と装置を説明
してきた。一般的に、自動車アンテナとタイヤ搭載応答機の間で結合するRFエ
ネルギーの大きさと位相がモニターされ、ゆらぎがタイヤの動的状態を示すもの
として利用される。タイヤ内の輪とループアンテナの使用が説明された。
Conclusion The method and apparatus for monitoring the dynamic state of a rotating element such as a pneumatic tire has been described above. Generally, the magnitude and phase of the RF energy coupled between the vehicle antenna and the tire mounted transponder is monitored and the fluctuation is used as an indication of the dynamic state of the tire. The use of a wheel in the tire and a loop antenna was described.

【0119】 輪、ループのようなものが、タイヤの内側表面上に配置されるのではなく、タ
イヤの骨組みに囲まれることは本発明の範囲内である。
It is within the scope of the present invention that such things as wheels, loops, are not placed on the inner surface of the tire but are surrounded by the framework of the tire.

【0120】 非平面の「曲がりくねった」パスに続く輪、ループのようなものが、タイヤの
内側表面に配置される(あるいはタイヤの骨組みに囲まれる)ことも本発明の範
囲内である。
It is also within the scope of the present invention that something like a loop, loop that follows a non-planar “winding” path is located (or surrounded by the tire framework) on the inner surface of the tire.

【0121】 ヌル点、ディップ、スパイクなど以外の現象が、動的なタイヤの状態を示すも
のとしてモニターされることは本発明の範囲内である。例えば、RF結合の平均
レベルは、タイヤが方向転換した(横に曲がった)とき減少し、これによって、
タイヤの方向転換角度がわかる。
It is within the scope of the invention that phenomena other than null points, dips, spikes and the like are monitored as an indication of dynamic tire condition. For example, the average level of RF coupling decreases when the tire turns (turns sideways), which
Know the turning angle of the tire.

【0122】 自動車アンテナがタイヤに対して約12時の位置以外で配置されることは本発
明の範囲内である。例えば、自動車アンテナがタイヤに対して9時の位置に配置
され、この場合、タイヤの方向転換角度は信号の結合に影響を与える。
It is within the scope of the invention that the vehicle antenna be located at a position other than about 12 o'clock with respect to the tire. For example, a car antenna is placed at the 9 o'clock position with respect to the tire, where the turning angle of the tire affects the signal coupling.

【0123】 本発明を図面と上の記述で詳細に例示・説明したが、これは、特徴の例示のた
めのものであって、限定するためのものではないと考えていただきたい。好まし
い実施形態のみを示し説明してきたが、本発明の要旨内に入るすべての代替、修
正は保護されることが望まれると理解されるべきである。疑いなく、上述した「
テーマ」に関する多くの他の「変更」は、本発明が属する当業者に可能であり、
そのような変更は、ここで開示された本発明の範囲内に入ることが意図されてい
る。
While the present invention has been illustrated and described in detail in the drawings and foregoing description, it is to be understood that this is done by way of illustration of features and not limitation. While only preferred embodiments have been shown and described, it should be understood that all alternatives and modifications that come within the spirit of the invention are desired to be protected. Without a doubt, the above-mentioned "
Many other “changes” to the “theme” are possible to those skilled in the art to which the present invention belongs,
Such modifications are intended to fall within the scope of the invention herein disclosed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 従来技術による、タイヤ圧モニターシステムの単純化されたブロック図である
FIG. 1 is a simplified block diagram of a tire pressure monitoring system according to the prior art.

【図2】 従来技術による、受動応答機の単純化されたブロック図である。[Fig. 2]   FIG. 3 is a simplified block diagram of a passive transponder according to the prior art.

【図3A】 従来技術による、内部搭載の応答機を有するタイヤの、部分的に断面化された
、側面図である。
FIG. 3A is a side view, partially sectioned, of a tire having an internally mounted transponder according to the prior art.

【図3B】 従来技術による、線3B−3Bで図3Aを切った、図3Aのタイヤの断面図で
ある。
FIG. 3B is a cross-sectional view of the tire of FIG. 3A taken along line 3B-3B of FIG. 3A, according to the prior art.

【図3C】 従来技術による、図3Aを180°回転して、線3B−3Bで切った、図3A
のタイヤの断面図である。
FIG. 3C, according to the prior art, FIG. 3A rotated 180 ° and cut along line 3B-3B.
3 is a cross-sectional view of the tire of FIG.

【図4】 本発明による、無線送信機アンテナと図3Aの応答機の間の結合強度のグラフ
である。
4 is a graph of coupling strength between a wireless transmitter antenna and the transponder of FIG. 3A in accordance with the present invention.

【図5】 本発明による、受動応答機の単純化されたブロック図である。[Figure 5]   FIG. 6 is a simplified block diagram of a passive transponder according to the present invention.

【図6A】 本発明による、その内部に配置される応答機と輪の結合素子を有するタイヤの
部分的に断面化された側面図である。
FIG. 6A is a partially cross-sectional side view of a tire having transponder and wheel coupling elements disposed therein according to the present invention.

【図6B】 本発明による、線6B−6Bで図6Aを切った、図6Aのタイヤの断面図であ
る。
6B is a cross-sectional view of the tire of FIG. 6A taken along line 6B-6B and taken along line 6B-6B in accordance with the present invention.

【図6C】 本発明による、図6Aを180°回転して、線6C−6Cで切った、図6Aの
タイヤの断面図である。
6C is a cross-sectional view of the tire of FIG. 6A rotated 180 ° and sectioned at line 6C-6C, in accordance with the present invention.

【図7】 本発明による、無線送信機アンテナと図6Aの応答機の間の結合強度のグラフ
である。
7 is a graph of coupling strength between a wireless transmitter antenna and the transponder of FIG. 6A in accordance with the present invention.

【図8】 本発明による、タイヤ圧モニターシステムのブロック図である。[Figure 8]   1 is a block diagram of a tire pressure monitoring system according to the present invention.

【図9】 本発明による、破線で示されるタイヤとともに、その内部に配置される応答機
と輪の結合素子を有するタイヤの側面図である。
FIG. 9 is a side view of a tire having a transponder and wheel coupling element disposed therein, with the tire shown in phantom, according to the present invention.

【図9A】 本発明による、無線送信機アンテナと図9の応答機の間の結合強度のグラフで
ある。
9A is a graph of coupling strength between a wireless transmitter antenna and the transponder of FIG. 9 in accordance with the present invention.

【図10】 本発明による、状態モニター・制御システムのブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram of a condition monitoring and control system according to the present invention.

【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書[Procedure for Amendment] Submission for translation of Article 34 Amendment of Patent Cooperation Treaty

【提出日】平成13年9月13日(2001.9.13)[Submission date] September 13, 2001 (2001.9.13)

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Name of item to be amended] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正の内容】[Contents of correction]

【特許請求の範囲】[Claims]

───────────────────────────────────────────────────── 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,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(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,G B,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID,IL ,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ, LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MD,M G,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT ,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL, TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,UZ,V N,YU,ZA,ZW (72)発明者 ブラウン、 ロバート ウォルター アメリカ合衆国 44256 オハイオ州 メ ディナ ハフマン ロード 3414─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ , CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, K E, LS, MW, SD, SL, SZ, UG, ZW), E A (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, G B, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL , IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, M G, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT , RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, V N, YU, ZA, ZW (72) Inventor Brown, Robert Walter             United States 44256 Meh, Ohio             Dina Huffman Road 3414

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 乗り物(802、1002)の空気タイヤ(304、604
、804、904、1004)の動的状態をモニターする方法であって、 前記タイヤに搭載される応答機(302、602、806、1020)と、 前記乗り物内の無線送信機(808、1030)を有し、 前記無線送信機と前記応答機の間を通るRFエネルギーの結合ゆらぎを検出す
ることを特徴とする方法。
1. A pneumatic tire (304, 604) for a vehicle (802, 1002).
, 804, 904, 1004), and a transponder (302, 602, 806, 1020) mounted on the tire, and a wireless transmitter (808, 1030) in the vehicle. And detecting coupling fluctuations in RF energy passing between the wireless transmitter and the transponder.
【請求項2】 前記応答機は受動応答機であり、前記無線送信機からのRF
信号によって電力の供給を受けることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
2. The transponder is a passive transponder, and the RF from the wireless transmitter is used.
Method according to claim 1, characterized in that it is powered by a signal.
【請求項3】 検出は前記応答機で行われることを特徴とする、請求項1に
記載の方法。
3. Method according to claim 1, characterized in that the detection is carried out at the transponder.
【請求項4】 前記応答機は、前記検出された結合ゆらぎに関するデータを
前記無線送信機に送信することを特徴とする、請求項3に記載の方法。
4. The method of claim 3, wherein the transponder sends data about the detected coupling fluctuations to the wireless transmitter.
【請求項5】 検出は前記無線送信機で行われることを特徴とする、請求項
1に記載の方法。
5. Method according to claim 1, characterized in that the detection is carried out at the radio transmitter.
【請求項6】 結合素子(630、930)を前記タイヤに組み込むことを
特徴とする、請求項1に記載の方法。
6. Method according to claim 1, characterized in that coupling elements (630, 930) are incorporated in the tire.
【請求項7】 前記結合素子は輪であることを特徴とする、請求項6に記載
の方法。
7. Method according to claim 6, characterized in that the coupling element is a ring.
【請求項8】 前記結合素子は前記応答機に誘導的に結合されていることを
特徴とする、請求項6に記載の方法。
8. The method of claim 6, wherein the coupling element is inductively coupled to the transponder.
【請求項9】 前記結合素子はループアンテナであることを特徴とする、請
求項6に記載の方法。
9. Method according to claim 6, characterized in that the coupling element is a loop antenna.
【請求項10】 前記結合ゆらぎは、タイヤの角度位置、回転速度・加速度
、横方向の加速度、半径方向のずれ、1つあるいは複数のタイヤ軸のねじれ効果
、方向転換角度からなるグループから選択された動的状態を示すことを特徴とす
る、請求項1に記載の方法。
10. The joint fluctuation is selected from the group consisting of tire angular position, rotational speed / acceleration, lateral acceleration, radial deviation, twisting effect of one or more tire shafts, and turning angle. 2. The method according to claim 1, characterized in that it exhibits a dynamic state.
【請求項11】 前記電力モニター回路(520、820)は動的に乗り物
(802、1002)の振動特性を制御することを特徴とする、請求項1に記載
の方法。
11. The method of claim 1, wherein the power monitor circuit (520, 820) dynamically controls vibration characteristics of the vehicle (802, 1002).
【請求項12】 空気タイヤ(304、604、804、904、1004
)を有する乗り物(802、1002)における、動的なタイヤの状態をモニタ
ーするシステムであって、 前記乗り物のタイヤのそれぞれにRF応答機(302、602,806,10
20)を有し、 各タイヤに隣接して搭載されたアンテナ(620、810,90,1032)
を介して前記応答機と通信する、少なくとも1つの無線送信ユニット(803、
1030)と、 前記アンテナと前記応答機の間を通るRFエネルギーの結合ゆらぎを検出する
電力モニター回路(520、820)を特徴とするシステム。
12. A pneumatic tire (304, 604, 804, 904, 1004)
And a RF transponder (302, 602, 806, 10) for each of the vehicle tires.
20) and antennas (620, 810, 90, 1032) mounted adjacent to each tire
At least one wireless transmission unit (803, which communicates with the transponder via
1030) and a power monitor circuit (520, 820) for detecting coupling fluctuations in RF energy passing between the antenna and the transponder.
【請求項13】 無線送信ユニット(1030a..1030d)と対応す
るアンテナ(1032a..1032d)が各タイヤに隣接して配置されること
を特徴とする、請求項12に記載のシステム。
13. System according to claim 12, characterized in that a radio transmission unit (1030a ... 1030d) and a corresponding antenna (1032a ... 1032d) are arranged adjacent to each tire.
【請求項14】 前記動的な状態は、タイヤの角度位置、回転速度・加速度
、横方向の加速度、半径方向のずれ、1つあるいは複数のタイヤ軸のねじれ効果
、方向転換角度からなるグループから選択されることを特徴とする、請求項12
に記載のシステム。
14. The dynamic condition is from a group consisting of tire angular position, rotational speed / acceleration, lateral acceleration, radial offset, twisting effect of one or more tire shafts, turning angle. 13. The selection according to claim 12, characterized in that it is selected.
The system described in.
【請求項15】 各応答機は電力モニター(1034a..1034d)を
有することを特徴とする、請求項12に記載のシステム。
15. System according to claim 12, characterized in that each transponder comprises a power monitor (1034a ... 1034d).
【請求項16】 結合素子(630、930)は前記タイヤに組み込まれて
いることを特徴とする、請求項12に記載のシステム。
16. System according to claim 12, characterized in that coupling elements (630, 930) are incorporated in the tire.
【請求項17】 前記結合素子は輪であることを特徴とする、請求項16に
記載のシステム。
17. System according to claim 16, characterized in that the coupling element is a ring.
【請求項18】 前記結合素子は前記応答機に誘導的に結合されることを特
徴とする、請求項16に記載のシステム。
18. The system of claim 16, wherein the coupling element is inductively coupled to the transponder.
【請求項19】 前記結合素子はループアンテナであることを特徴とする、
請求項16に記載のシステム。
19. The coupling element is a loop antenna.
The system of claim 16.
【請求項20】 前記アンテナと前記応答機の間を通るRFエネルギーの結
合ゆらぎを引き起こす、前記タイヤの周囲に配置される誘導素子(910、91
2、914)を特徴とする、請求項12に記載のシステム。
20. Inductive elements (910, 91) disposed around the tire causing coupling fluctuations in RF energy passing between the antenna and the transponder.
2, 914). The system according to claim 12, characterized in that
【請求項21】 データバス(1006)を介して前記無線送信ユニット(
1030a..1030d)に接続されるコンピュータ(1008)を特徴とす
る、請求項12に記載のシステム。
21. The wireless transmission unit (100) via a data bus (1006).
1030a. . System according to claim 12, characterized by a computer (1008) connected to 1030d).
【請求項22】 動的に乗り物システム(802、1002)の周波数に関
係した特性を制御する前記電力モニター回路(520、820)を特徴とする、
請求項12に記載のシステム。
22. Characterizing said power monitor circuit (520, 820) for dynamically controlling frequency related characteristics of a vehicle system (802, 1002),
The system according to claim 12.
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