JP2003518281A - タイヤ状態監視システム - Google Patents

タイヤ状態監視システム

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アンソニー、ロンズデール
ブライアン、ロンズデール
グラハム、フリークス
デイビッド、ビール
ジョン、ベックレイ
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トランセンス、テクノロジーズ、パブリック、リミテッド、カンパニー
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両のタイヤの状態（例えば圧力、温度）を監視するのに適した監視装置を提供する。 【解決手段】 監視装置はパッシブ・センサ（１０２、１０４）と、パッシブ・センサと係わるアンテナ（１０６）と、第１の状態ではパッシブ・センサから発生した信号がアンテナから送信されないように、又、第２の状態ではパッシブ・センサから発生した信号がアンテナから送信されるようにパッシブ・センサとアンテナ間の接続を制御する切替え手段（１０８）とを備える。切替え手段は制御信号により遠隔操作される。フィルタ１１２に供給される無線周波信号Ｆ１とＦ ２との和と差から制御信号が生成される。制御信号はＡＭ又はＦＭ変調無線周波信号の変調周波数の信号又はデジタルコードを有する無線周波信号でもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、タイヤ状態データの送信を制御する手段がタイヤ内蔵部品に備わ
っているタイヤ状態監視システムに関する。この発明のタイヤ状態監視システム
は遠隔データ照会機器に接続され、タイヤを認識する手段を備えても良い。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、使用中のタイヤの特性、例えば、温度や圧力を無線通信技術で監視する
ことが可能となっている。
【０００３】 センサーシステムは通常データ伝送装置として表面弾性波装置を一つ以上備え
る。これら表面弾性波装置は表面弾性波共振器でもよく、遠隔装置からの表面弾
性波共振器に関するデータ照会に応じてタイヤ温度、圧力データを提供する。
【０００４】 これら表面弾性波装置は無線通信機として動作するのに特別な電源を必要とし
ないので、無線通信システムのタイヤ内蔵部品としてこれら表面弾性波装置を用
いるのは有用である。無線周波エネルギにより表面弾性波装置が動作して無線周
波信号を送信し、これを受信することにより表面弾性波装置が無線通信機として
動作する。特別な電源を必要とせず、これら表面弾性波装置が受信した入力信号
に応答して出力信号を発生するということから、これら表面弾性波装置はパッシ
ブな装置ということができる。従って、電源を必要とせずに温度、圧力を検出す
るセンサを設けることにより、タイヤ内部に電源を必要としない完全なタイヤ内
蔵監視装置が実現できる。このような監視装置は半永久的にタイヤ状態監視装置
として用いることができる。
【０００５】 この発明の実施形態では表面弾性波共振器を状態センサと無線通信機との両方
に用いる。このような使用状態が望ましいが、これに限らずこの発明はすべての
パッシブなタイヤ内蔵監視装置に応用できるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
表面弾性波装置を用いた周知のパッシブな監視システムは、限られた数の区別
しうる特性に対してのみにしか使用できないという問題がある。ある意味で、表
面弾性波装置はある特定周波数域でのみ使用でき、一つの車軸に向かいあう二つ
のタイヤにおいて、一つのタイヤにある周波数域の表面弾性波装置を内蔵し、他
のタイヤに別の周波数域の表面弾性波装置を内蔵することによりこれら二つのタ
イヤを区別することができる。しかし、異なる周波数域には実用上限りがあり、
従って、データ照会機器のデータ照会により得られる各種の結果に互いに支障を
来たさないようなタイヤ数にも実用上限りがあることになる。
【０００７】 この限られた周波数域は技術上の問題であり、またライセンスなしには使用で
きない国による周波数使用規制の問題である。例えば、ライセンスなしには使用
できる無線周波数はｎｏｎ−ｌｉｃｅｎｓａｂｌｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓ
ｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｍｅｄｉｃａｌ（ＩＳＭ）と呼ばれる８６８ＭＨｚまたは
２．４５ＧＨｚだけである。しかし、製造上の問題から８６８ＭＨｚ帯域周波数
のみが実用上用いられる。この点に関し、２．４５ＧＨｚ帯域は表面弾性波装置
に用いるには現状では高すぎることは当業者には明らかなことである。何故なら
ば、２．４５ＧＨｚ帯域表面弾性波装置用電極はそのインターデジタルピッチが
狭すぎ現在の製造技術では無理だからである。
【０００８】 ８６８ＭＨｚ帯域無線周波数により表面弾性波装置からのデータ照会が行える
にしても使用可能な周波数は約２ＭＨｚだけである。現在の製造技術で正確に±
０．１ＭＨｚまでの周波数許容差を出すことはできるが、通常の動作状態では表
面弾性波装置は最大０．５ＭＨｚの周波数範囲で共振周波数が異なる。従って、
異なる共振周波数の表面弾性波装置の個々からデータ照会はできるが、二つない
し三つ程度のセンサからのデータ照会に対してのみしかライセンス不要の２ＭＨ
ｚ周波数帯域は用いることができない。データ照会機器内の従来のセンサーネッ
トワークに四つ以上の表面弾性波装置を用いる場合は、少なくとも一つの表面弾
性波装置でのデータ照会により他の二つの表面弾性波装置からの応答を引き出す
ことになり、そしてパラメータの測定結果が不正確なものとなる。
【０００９】 この発明は、多くのセンサを区別できるようにセンサ固有の動作周波数以外に
個々の特性を各センサに与えることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１のアスペクトにおける装置は、パッシブ・センサと、このパッ
シブ・センサと係わるアンテナと、第１の状態ではパッシブ・センサから発生し
た信号がアンテナから送信されないように、又、第２の状態ではパッシブ・セン
サから発生した信号がアンテナから送信されるようにパッシブ・センサとアンテ
ナ間の接続を制御する切替え手段と、切替え手段の上記第１、第２の状態を制御
する遠隔操作可能な制御手段を備えた装置である。
【００１１】 従って、この発明の装置では切替え手段が上記第２の状態のときにパッシブ・
センサの動作のみにより受信可能な信号が発生する。このパッシブ・センサはユ
ーザによりオンとオフを切り替えることができる。このようにして、一度にデー
タ照会可能なセンサからの信号のみをパッシブ・センサからの信号とすることが
でき、これにより誤ったパラメータ測定を避けることができる。
【００１２】 切替え手段を符号化無線周波数制御信号で制御するとよい。この符号化制御信
号により対応するコードをを備えたセンサのみがオンするようにこの制御信号は
符号化される。
【００１３】 この発明の第１の実施形態では、二つの無線周波信号をセンサに与え、これら
信号の和又は差を特定周波数を通過させるフィルタに与えることにより符号化を
行う。和（又はここでは差）がフィルタの通過周波数に対応するとゲート信号が
発生して切替え手段を上記第２の状態に切り替える。これら無線周波信号は２．
４５ＧＨｚ周波数帯域の信号でもよい。さらにフィルタの通過周波数は３０ＭＨ
ｚ乃至１００ＭＨｚであり、通過周波数帯域は１ＭＨｚ以内でもよい。
【００１４】 この発明の第２の実施形態では、無線周波制御信号を振幅変調又は周波数変調
することにより符号化を行う。この場合、無線周波制御信号は検出回路に与えら
れる。検出回路の出力は特定周波数を通過させるフィルタに接続される。検出回
路の出力がフィルタの通過周波数に対応するとゲート信号が発生して切替え手段
を上記第２の状態に切り替える。フィルタの通過周波数は１００ＫＨｚ乃至１０
ＭＨｚで、通過周波数帯域は０．５ＭＨｚでもよい。
【００１５】 この発明の第３の実施形態では、デジタルフィルタに与えられるデジタル無線
周波制御信号により符号化を行う。無線周波制御信号により伝播されるコードが
デジタルフィルタのコードに対応するとゲート信号が発生して切替え手段を上記
第２の状態に切り替える。
【００１６】 切替え手段は切替え信号を受信すると電圧を発生する手段を備えるとよい。こ
の電圧発生手段は切替え信号自身によりオンする。この電圧発生手段はバーチャ
ルバッテリでもよい。
【００１７】 切替え手段は電界効果型トランジスタ又は増幅器を備える。
【００１８】 パッシブ・センサは一つの表面弾性波装置と二つ以上の音響センサを備えると
よい。パッシブ・センサが音響センサの場合、増幅器によりセンサ出力を増幅す
るとよい。この音響センサと係わるアンテナの効率を上げる手段を設けてもよい
。この手段は可変容量を有してもよい。
【００１９】 この発明の第２のアスペクトにおける方法は、アンテナを介してパッシブ・セ
ンサからデータ照会する方法であり、所定の切替え信号を発生し、そしてこの切
替え信号を切替え手段に与えてパッシブ・センサとアンテナの接続を制御するも
のである。
【００２０】 上記この発明の第３の実施形態に従って、タイヤ状態監視装置はタイヤの状態
を感知する二つ以上のセンサと、これらセンサと係わる認識コードを記憶する記
憶手段と、遠隔データ照会装置からの、認識コードを示す部分を有する信号を受
信する受信手段と、受信手段により受信された認識コードと記憶手段に記憶され
た認識コードとを比較する比較手段と、受信信号の認識コードが記憶手段に記憶
された認識コードに対応するするとの比較手段からの出力に応じてセンサを受信
手段に接続するスイッチと、このタイヤ状態監視装置に電源電圧を供給する電源
を備えるとよい。
【００２１】 この電源は使用中のタイヤ内に電気エネルギを発生する手段と、発生した電気
エネルギを蓄積する手段を備えるとよい。さらには又は代わりに、タイヤ外側か
ら発生した無線周波エネルギを捕捉する手段を備えてもよい。
【００２２】 この発明の一実施形態では、電気エネルギ発生手段は例えばタイヤ１回転毎に
１パルスの電気エネルギというような予め定めたパルスの電気エネルギを発生す
る。この場合、この発明の装置はタイヤの回転数をカウントし記憶するカウンタ
を備えてもよい。データ照会装置はこの記憶された回転数により既に回転したタ
イヤの回転数を検出してもよい。土木工作機械等に用いられる大きなタイヤにこ
の機能は有効である。このようなタイヤは多くの場合リースされ、そして工場に
戻されてまた使われることが多い。この再使用においてはタイヤがある程度状磨
耗する前に使用することが重要である。既に回転したタイヤの回転数を離れた場
所で検出し、その回転数を用いてタイヤを検査すべきかそして/又は再使用しな
いかの判断を行うことができる。
【００２３】 この発明の一実施形態では、電気エネルギパルスを発生する装置はピエゾ圧電
素子であり、例えばタイヤ内に埋め込まれたＰＶＤＦ装置である。この装置が埋
め込まれたタイヤの一部が歪むと埋め込まれた装置が大地と接触して電気エネル
ギパルスが発生する。このパルスによりカウンタがカウントアップし電気蓄積装
置にエネルギが蓄積される。
【００２４】 さらなるこの発明の一実施形態では、無線周波エネルギが捕捉されて電力を必
要とするタイヤ内部部品に電力を供給する。タイヤセンサからデータ照会するた
めの無線周波信号からこの無線周波エネルギを得てもよい。このエネルギの一部
を整流して直流を得てタイヤ内部部品に供給してもよい。必要であれば、無線周
波信号から得られる電気エネルギを電気蓄積装置により蓄積してもよい。
【００２５】 電気蓄積装置としては電気エネルギを蓄積するコンデンサを用いてもよい。こ
のシステムに必要な電力は非常に小さく、第二の電気セルよりもむしろコンデン
サを用いることにより、このシステムは寿命が長くなり、過酷な使用環境にも耐
えることができる。
【００２６】 上記センサはセンサを基にした表面弾性波装置であるとよい。すでに説明した
ように、表面弾性波装置を用いたシステムに限らず、この発明ではすべてのパッ
シブな監視装置に適用できるものである。特にこの発明ではパッシブ・インピー
ダンスを周波数に変換する装置に用いるシステムを含む。
【００２７】 この装置が受信した信号を操作するために蓄積装置に蓄積された認識コードに
対応する手段を備えることが重要である。データ照会装置は、必要であれば、例
えば四輪駆動フェースショベルカーの四輪すべてに作用する認識コードを事前に
プログラムするとよい。代わりに、対象となるタイヤ形式に係わる可能性のある
すべてのＩＤコードに対応する照会信号を順にデータ照会装置から発生するよう
にしてもよい。例えば、８ビットバイナリ認識コードを用いる場合は個々のタイ
ヤに係わる可能性のあるコードは２５６種類ある。データ照会装置はこれら２５
６種類の可能性のあるすべてのコードを順に発生してもよく、そして各コード発
生後に応答を待ってもよい。四輪駆動の場合、この応答は四つの異なる個々の認
識コードに対応して受信される。そこで、データ照会装置は四輪に係わる照会コ
ードを覚えていてその後それらのコードのみを発生してもよく、又はその後の照
会プロセスで可能性のあるすべての認識コードを発生してもよい。
【００２８】 通常必要とするコード数よりも非常に多くの認識コードを必要とする場合、デ
ータ照会装置には、タイヤが車両に装着された時に個々のタイヤの認識コードを
判定でき、この認識コードによりデータ照会装置をプログラムすることができる
手段が必要となる。これは例えば認識コードを示す信号がどのタイヤからも発生
するようなコード信号を設定することにより達成できる。このような構成のため
には、自己の認識コードを発生する二つ以上のタイヤから照会信号がトリガされ
るのを防止するためにいかなるタイヤからもデータ照会装置と認識コードを決定
すべきタイヤとを十分な距離をおいて設置する必要がある。しかし、タイヤが車
両から取り外された場合や車両の各車軸の各端部には一つのタイヤしか装着され
ていない場合は問題ない。後者の場合、各タイヤと係わる照会装置は他のいかな
るタイヤからの応答も生じないような短距離に置かれてもよい。
【００２９】 この発明のさらなるアスペクトにおけるタイヤ状態監視装置は、タイヤの状態
を検知する一つ以上のセンサと、このセンサに係わる認識コードを記憶する記憶
手段と、遠隔データ照会装置からの信号を受信する受信手段と、センサが検知し
た状態を示す信号をデータ照会装置に供給する手段と、認識コードを示す信号を
データ照会装置に供給する手段と、そして電力をこの装置に供給する電源を備え
る。
【００３０】 この電源は使用中のタイヤ内に電気エネルギを発生する手段と、発生した電気
エネルギを蓄積する手段を備えるとよい。さらには又は代わりに、タイヤ外側か
ら発生した無線周波エネルギを捕捉する手段を備えてもよい。
【００３１】 この発明の第１、第２のアスペクトの組み合わせによれば、各タイヤからは、
このタイヤに対する照会信号に応じてセンサにより検出された状態のみを出力す
るものが、さらにデータ照会シーケンスの一部として各タイヤ自身の認識コード
を出力することとなる。この装置はこれの認識コードに対応した部分を有する信
号を送出することにより動作を開始する。この装置はセンスされた状態を示す必
要な信号を送出し、さらにタイヤ認識コードを示す信号を送出する。記憶された
認識コードに対応する部分を有する受信信号に応答してセンサ情報を伝送するの
みに加えて、センサ情報伝送シーケンスの最後に記憶された認識コードを伝送す
ることにより、センサ情報が正しい認識コードと対応するようになりデータ照会
装置の制度が向上する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図４に示すのはこの発明の第１の実施形態１００である回路ブロックである。
この第１の実施形態１００は並列接続された二つの表面弾性波（ＳＡＷ）装置１
０２，１０４を備える。当業者であれば理解できることであるが装置１０２，１
０４の各々はピエゾ（圧電）基板上に配置された一組の電極を備える。装置１０
２，１０４の各々の電極の一つはアースされ、一方他方の電極は電界効果型トラ
ンジスタ（ＦＥＴ）１０８のチャネルを介して共通アンテナ１０６に接続される
。この構成では、ＦＥＴ１０８のゲートに電圧が印加されると、ＦＥＴ１０８の
チャネルによりＳＡＷ装置１０２，１０４とアンテナ１０６間の電流が制御され
る。従って、ＦＥＴ１０８を一般名称として可変無線周波数カップリング素子と
呼ぶことができる。この発明の図示しない実施形態では、可変無線周波数カップ
リング素子として電界効果型トランジスタの代わりにピンダイオードを用いても
よい。さらには、可変無線周波数カップリング素子により二つ以上のＳＡＷ装置
を共通アンテナに接続してもよい。
【００３３】 高周波入力信号に応答してバーチャル・バッテリ１１０からＦＥＴ１０８のゲ
ートに電圧が供給される。発明者の理解ではバーチャル・バッテリはパッシブ・
センサと共に用いられたことはないが、電気工学に詳しい当業者であればそれら
の動作は理解できるところである。バーチャル・バッテリ１１０への高周波入力
信号はフィルタ１１２によって決まる。図４に示す第１の実施形態１００では、
１００ＭＨｚを中心として１ＭＨｚの周波数幅の信号が通過するようにフィルタ
１１２は構成される。従って、９９．５ＭＨｚ乃至１００．５ＭＨｚの信号だけ
がバーチャル・バッテリ１１０に供給される。フィルタ１１２に供給される信号
周波数を考慮するとフィルタ１１２はＳＡＷ装置を用いて構成してもよい。
【００３４】 図４に示す構成において、ＳＡＷ装置１０２，１０４はユーザによりオン、オ
フすることができる。ＳＡＷ装置１０２，１０４とこれらに係わるアンテナ１０
６間にＦＥＴ１０８が存在することにより、フィルタ１１２に適切な周波数の信
号が供給されない限りは（アンテナ１０６を介した）ＳＡＷ装置１０２，１０４
による通信が制限される。図１に示す第１の実施形態１００の場合は、９９．５
ＭＨｚ乃至１００．５ＭＨｚの信号がフィルタ１１２に供給されるとアンテナ１
０６を介したＳＡＷ装置１０２，１０４による通信が可能になる。このようにし
てフィルタ１１２を介してバーチャル・バッテリ１１０に信号が供給されると電
圧が発生する。バーチャル・バッテリ１１０からの電圧はＦＥＴ１０８のゲート
に供給されてＳＡＷ装置１０２，１０４とアンテナ１０６間に電流が流れてＳＡ
Ｗ装置１０２，１０４による通信が行われる。ここで、ＳＡＷ装置１０２，１０
４は所謂スイッチ・オン状態となり、通常の方法データ照会が可能となる。ＳＡ
Ｗ装置１０２，１０４は８６８ＭＨｚ周波数帯域の信号Ｆｓで動作するように構
成できる。
【００３５】 多くのパッシブ・センサやパッシブ・センサ（例えばＳＡＷ装置）のグループ
の個々についてデータ照会する場合は、そららセンサやセンサグループがデータ
照会されるときにそれらをオフ状態からオン状態に切り替える手段を図１に示す
構成に加えてもよい。この発明において、センサのネットワークを構築する場合
は個々のセンサ又は個々のセンサグループに係わるフィルタを共通信号混合器に
接続する。この信号混合器自体は、２．４５ＧＨｚ帯域の電磁気無線波を受ける
アンテナに接続される。従って、混合器アンテナによって受信される２．４５Ｇ
Ｈｚ帯域の異なる二つの信号を送信することによりセンサやセンサグループに係
わるフィルタへ供給される信号を発生することができる。
【００３６】 例えば、２．５ＧＨｚの第１周波数Ｆ１と２．４ＧＨｚの第２周波数Ｆ２の信
号を混合器アンテナに送信することにより図１に示すＳＡＷ装置１０２、１０４
をオフ状態からオン状態に切り替えることができる。混合器アンテナで受信され
ると二つの第１周波数Ｆ１と第２周波数Ｆ２の信号は信号混合器で混合される。
これらの周波数混合により和（Ｆ１＋Ｆ２）と差（Ｆ１-Ｆ２）信号が生成され
ることは当業者であれば理解できることである。従って、周波数０．１ＧＨｚ（
即ちＦ１-Ｆ２）と４．９ＧＨｚ（即ちＦ１＋Ｆ２）の信号混合器により発生し
てＳＡＷ装置１０２、１０４に係わるフィルタ１１２に供給される。フィルタ１
１２では０．１ＧＨｚ（即ち１００ＭＨｚ）の信号が通過するが、４．９ＧＨｚ
の信号は阻止される。既に述べたように、高周波信号が入力されると、バーチャ
ル・バッテリ１１０からＦＥＴ１０８のゲートに電圧が供給されて、ＳＡＷ装置
１０２、１０４とこれらに係わるアンテナ１０６間の信号伝送が可能となる（従
って、ＳＡＷ装置１０２、１０４でのデータ照会が可能となる）。ここで、混合
器アンテナが二つの命令信号Ｆ１、Ｆ２を受信している間、ＳＡＷ装置１０２、
１０４がオン状態に切り替わる。バーチャル・バッテリは入力信号によって電圧
を発生する。信号混合器、フィルタにおいてエネルギ損失が生じるが、２．４５
ＧＨｚ帯域で許される５００ｍＷ程度の電力であればバーチャル・バッテリの動
作上十分である。
【００３７】 センサ・ネットワークでは、図１に示すのとは異なり、個々のセンサ又は個々
のセンサグループに係わるフィルタ群に混合器が接続されるが、各フィルタには
異なる周波数が設定される。既に述べたように、フィルタ周波数は１ＭＨｚの周
波数幅で３０ＭＨｚ乃至１００ＭＨｚの範囲の周波数を中心としてもよい。従っ
て、２．４ＧＨｚと２．５ＧＨｚの命令信号を送信すると、１００ＭＨｚフィル
タ１１２に係わるＳＡＷ装置１０２、１０４は選択的にオン状態に切り替えられ
る。０．１ＧＨｚと４．９ＧＨｚの和信号と差信号は各々センサネットワーク内
の他のセンサに係わるフィルタにより阻止される。異なるセンサ又はセンサグル
ープからデ−タ照会する場合は、異なる命令信号Ｆ１、Ｆ２が送信されて適切な
差信号（Ｆ１-Ｆ２）信号が生成される。例えば、５０ＭＨｚフィルタに係わる
センサ群からデータ照会する場合は、２．４５ＧＨｚと２．５０ＧＨｚの命令信
号を送出することによりセンサ群をオン状態に切り替えるのに必要な差信号が発
生する。１００ＭＨｚフィルタに係わるＳＡＷ装置１０２，１０４を含む、ネッ
トワーク内の他のセンサはオフ状態のままである。これによりパラメータの誤測
定を防ぐことができる。
【００３８】 データ照会するセンサは素早く（例えば１ＫＨｚ）でオン、オフ状態間で切り
替えられ得、同期検出技術によりセンサより発生した信号が選択的に処理される
。
【００３９】 図２に示すのはこの発明の第２の実施形態２００である回路ブロックである。
この第２の実施形態２００は、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）２０８のチャ
ネルを介してアンテナ２０６に接続される単一の表面弾性波（ＳＡＷ）装置２０
２を備える。バーチャル・バッテリ２１０がＦＥＴ２０８のゲートに接続され、
フィルタ２１２がバーチャル・バッテリ２１０に直列に接続される。これらの第
２の実施形態２００の構成は第１の実施形態１００と同様である。しかし、第２
の実施形態２００は第１の実施形態１００の変形例であり、２．４５ＧＨｚ帯域
の周波数Ｆｃを有する振幅変調された搬送命令信号によりフィルタ２１２を介し
て切替え信号がバーチャル・バッテリ２１０に供給される。第１の実施形態１０
０の信号混合器が、第２の実施形態２００では、搬送波信号の振幅変調周波数Ｆ ｍ を基にした周波数を有する信号を発生する手段２１４となっている。この図２
に示す信号発生手段２１４は検出ダイオード２１６とキャパシタ２１８を備える
。この信号発生手段２１４の構成と動作は電気工学の当業者であれば理解できる
ところである。命令信号を受信するアンテナがこの信号発生手段２１４に接続さ
れる。
【００４０】 バーチャル・バッテリ群、フィルタ群を介して多くのパッシブ・センサの各々
を又はセンサグループの各々を 信号発生手段２１４に接続することによりセン
サネットワークを構築することができる。図１の第１の実施形態１００との関係
で説明すると、センサ又はセンサグループの各々は異なる周波数で動作する個々
のフィルタを設けることにより別々にデータ照会することができる。図２の第２
の実施形態２００では、単一ＳＡＷ装置２０２に係わるフィルタ２１２が１ＭＨ
ｚの信号で動作する。従って、１ＭＨｚで振幅変調された命令信号が信号発生手
段２１４のアンテナで受信されると信号発生手段２１４から１ＭＨｚの信号が発
生し、バーチャル・バッテリ２１０で電圧が発生する。この結果、ＳＡＷ装置２
０２が上記のようにオン状態となる。このＳＡＷ装置２０２からは周知の方法で
データ照会できる。センサネットワーク内の他のセンサはオフ状態のままである
。従って、誤測定を防止することができる。
【００４１】 フィルタ周波数は０．５ＭＨｚの周波数幅で１００ＫＨｚ乃至１０ＭＨｚの範
囲の周波数を中心としてもよい。対応するフィルタの動作周波数に鑑みて適切に
変調された命令信号を送信することにより、単一センサ又はセンサグループを（
データ照会可能に）オン状態に切り替えることができる。これらフィルタ周波数
に関し、第２実施形態に係わるフィルタは、（低周波では大きくなってしまう）
ＳＡＷ装置よりもディスクリート・インダクタやキャパシタ素子で構成するとよ
い。
【００４２】 搬送波信号に対する従来の変調に加え、搬送波信号を繰返しオン、オフ状態と
することにより効果的な変調が行われる。
【００４３】 上記第１、第２実施形態１００，２００は単一のＳＡＷ装置２０２又はＳＡＷ
装置１０２、１０４を備える。しかし、この発明ではＳＡＷ装置よりもパッシブ
・センサが用いられる。例えば、この発明では単一音響センサ又は単一音響セン
サグループを選択的にデータ照会に用いる。例えば、ピエゾ音響センサ（例えば
、マイクロホン）をある表面上に固定し、この表面上の亀裂の伝播を監視する。
この発明の一実施形態ではピエゾ音響センサを上記したようにして用いる。この
ピエゾ音響センサに係わるバーチャル・バッテリから発生する電圧はピエゾ音響
センサ出力を増幅する増幅器に供給されてもよい。増幅器からの出力は可変コン
デンサ（例えばバリキャップ）を介してアースし、さらにコンデンサを介してア
ンテナに供給してもよい。このアンテナは命令信号受信するアンテナであっても
よい。この構成では、バーチャル・バッテリから増幅器に電圧を供給するとピエ
ゾ音響センサがオン状態となる。ピエゾ音響センサがノイズを検出するとセンサ
出力が増幅器により増幅され、従って、バリキャップの電圧が上昇する。この電
圧が上昇に応じ、バリキャップの特性として、容量が小さくなる。これは即ち、
音響センサに係わるアンテナの効率が悪くなるということである。従って、ピエ
ゾ音響センサでノイズが検出されると、そのノイズがアンテナでの受信信号に反
映される。この反映の程度は検出されるノイズの程度による。このノイズが反映
された信号が検出されると音響センサでのノイズが判定される。このようにして
、例えば、亀裂の伝播が監視される。
【００４４】 図３に示すのはこの発明の第３の実施形態３００である回路ブロックである。
第３の実施形態３００は第２の実施形態２００の変形例であり、バーチャル・バ
ッテリ２１０からの電圧がピエゾ音響センサ３０４の増幅器３０２とＳＡＷ装置
２０２のＦＥＴ２０８に供給される。既に説明したのと同様に、増幅器３０２の
出力がバリキャップ３０６を介してアースされると共にキャパシシタ３０８を介
してアンテナに供給される。この第３の実施形態３００では、ピエゾ音響センサ
と係わるアンテナは命令信号を受信するのにも用いられる。第３の実施形態３０
０において、１ＭＨｚで振幅変調された命令信号を受信するとＳＡＷ装置２０２
とピエゾ音響センサ３０４が共にオン状態となる。従って、この構成により歪測
定と同時に亀裂伝播を監視することができる。音響センサがノイズを検出すると
、変調命令信号を受信するアンテナの効率に影響を与え、命令信号に反映される
。しかし、バーチャル・バッテリ２１０が増幅器３０２とＦＥＴ２０８に電圧供
給するのに十分なパワーを命令信号が有しているので、命令信号さらた信号によ
り亀裂伝播監視が可能となる。一方、歪測定は従来方法により、８６８ＭＨｚ帯
域でＳＡＷ装置２０２でのデータ照会により行われる。
【００４５】 図４にタイヤ状態監視装置４０１を示す。この装置はタイヤ上に固定されるか
埋め込まれる。この発明は各種のタイヤサイズに適用できるが、特に、土木工作
機械や大型車両に用いられるタイヤに有用である。
【００４６】 この装置は一つ以上のセンサ４０２を備える。センサは好ましくはＳＡＷ装置
であるが、ナノフェーズ・ワイヤ、ストリップ又はパッシブ・インピーダンス周
波数変換器等のパッシブ・タイプでもよく、タイヤ圧、タイヤ温度、タイヤ内の
歪（多軸歪）を検出する。しかし、この発明は、そのようなセンサには限定され
ず、温度、圧力、歪以外のセンサにも適用できることは理解できるところである
。
【００４７】 この技術分野の当業者には理解できるところであるが、ＳＡＷ装置センサは遠
隔無線周波源からの照会信号に応答して固有の出力を示す。図４の装置の一部で
あるアンテナ４０３により照会信号が受信され、スイッチ４０４が閉じると、周
知のようにアンテナ４０３とセンサ４０２が動作してセンサの検出結果を離れた
場所で監視することができる。
【００４８】 この発明の装置は記憶/比較装置４０５を備え、これは対象となる装置を認識
する、さらにはこの装置が組み込まれるタイヤを認識する認識コードを記憶する
ことができる。この認識コードは従来のものでもよく、例えば、合計で２５６種
類の異なる組み合わせが可能な４０８ビットのデジタルコードでもよい。
【００４９】 記憶/比較装置４０５は電源４０６より電力が供給される。電源４０６は電気
エネルギ蓄積装置４０７と電気エネルギ源４０８を備える。この発明の実施形態
では電気エネルギ源４０８はタイヤ壁部に埋め込まれたＰＶＤＦ材料によるピエ
ゾ素子である。この装置では、タイヤ壁部の歪に応じて電気パルスが生じ、タイ
ヤ一回転毎に電気エネルギのパルスが発生する。電気エネルギのパルスは接続線
４０９を介して電気エネルギ蓄積装置４０７に伝送される。電気エネルギ蓄積装
置４０７には様々な態様がありうるがこの実施形態でははコンデンサを用いる。
蓄積装置へのエネルギはさらに又は代わりに離れた所から送信される無線周波エ
ネルギでもよい。
【００５０】 この発明の装置はピエゾ素子４０８により発生する電気エネルギの各パルスに
応じて１カウントだけアップ又はダウンするカウンタ４１０を備える。従って、
カウンタがリセットされてからのタイヤの合計回転数がカウンタ４１０のカウン
ト値により示される。
【００５１】 使用時においては、離れた所にあるデータ照会装置から照会信号が監視装置４
０１に送られ、アンテナ４０２により受信される。照会信号には認識コードを示
す信号部分が含まれる。例えば、照会信号は認識コードを含む変調無線周波信号
である。変調信号により伝播される認識コードは任意の適切な復調装置により復
調される。スイッチ４０４は通常オープン状態であり、照会信号の認識コードが
記憶装置４０５に記憶された認識コードに対応しない場合、スイッチ４０４はオ
ープン状態のままでセンサ情報は得られない。復調装置と比較装置の電力は電気
エネルギ蓄積装置４０７から得られる。
【００５２】 照会信号の認識コードが記憶装置４０５に記憶された認識コードに対応する場
合、スイッチ４０４が閉じられアンテナ４０３がセンサ４０２に接続されて周知
のように機能する。図2に示すように、例えば１０ミリ秒の照会信号４１１によ
り固有の応答信号４１２が得られる。所定のデューティサイクルで照会信号４１
１を連続に送出することができる。なお、所定数の照会信号/応答信号サイクル
の後にスイッチ４０４を動作させて応答信号の流れを阻止して記憶装置４０５に
記憶された認識コードに対応するデジタル信号を生成してもよい。このような信
号の流れを図６に示す。第1の照会信号４１１Ａにより固有の応答信号４１２Ａ
が生成され、これはデジタル出力”１”を示す。スイッチ４０４がオープンとな
るので次の照会信号３１１Ｂでは固有の応答信号が生成されない。これはデジタ
ル出力”０”となる。スイッチ４０４が再び閉じられて次の照会信号４１１Ｃで
固有の応答信号４１２Ｃが生成され、デジタル出力”１”を示す。
【００５３】 エラーを防ぐために、このデジタル信号伝送では認識コードを数回繰り返すと
よい。
【００５４】 カウンタ４１０のカウント値を示す信号が各照会シーケンスの一部として伝送
されてもよく、又は、照会信号に含まれる特定デジタルコードにより示される特
定要求に応じてのみ伝送されてもよい。照会信号に応じたスイッチ４０４の動作
によりカウンタ４１０のカウント値をデジタル的に符号化することができる。
【００５５】 スイッチ４０４、比較装置４０５、カウンタ４１０そしてこれらの制御回路は
単一のシリコン素子として形成してもよい。電気エネルギ蓄積装置４０７もシリ
コン素子の一部としてバーチャル・バッテリにより形成してもよい。
【００５６】 多軸歪センサと同様に、シリコン素子は、各軸での受容歪レベルに相当するプ
ログラムされたデータを有し、センサからの生データがこの記憶データと比較さ
れて信号が出力される。この信号はこの発明の構成により効率よく伝送される。
なお、この処理は車両ではなくタイヤ内で行われる。
【００５７】 遠隔データ照会装置から、各々が異なる認識コードを含む照会信号を連続して
発生してもよい。これにより、可能性のあるすべての認識コードを連続して発生
することができる。このような構成により、データ照会装置の監視範囲内にある
複数の装置の一つに備えられる認識コードに対応する照会信号をデータ照会装置
が発したときのみこの装置は応答を得られることになる。もしくは、データ照会
装置監視範囲内にある複数装置の認識コードをプログラムしておき、それら特定
装置に対応する照会信号のみを発生するようにしてもよい。
【００５８】 なお、この装置はそれ自体の固有の認識コードに加えてマスターコードに応答
するようにしてもよい。このような構成では、ある特定のタイヤとデータ照会装
置を他のタイヤの通信域から移動させてマスターコードを送信することにより、
その特定のタイヤに対応する認識コードを送出するようにしてもよい。これによ
り、作業場にあるタイヤの認識コードを車両に装着直前に分かった場合、この認
識コードをデータ認識装置にプログラムして、そのタイヤが車両に装着されてい
る間、そのタイヤを監視することができる。
【００５９】 さらなる実施形態としては、図８に示す各種センシング素子を区別するオフセ
ット周波数を用いる。このような構成では、各ＰＩＦＣ装置は、本来の共振周波
数からのオフセットを生じさせる固定のインピーダンス要素を備える。これによ
り、基準ＳＡＷ装置とセンセンシング素子により変調されるＳＡＷ装置間の固有
ビート周波数を各ＰＩＦＣ装置に持たせることができる。このようにして、単一
無線周波信号によりすべての装置を同時に活性化させ、多くの周波数ペアを戻す
ことができる。各周波数ペアは基準ＳＡＷ装置の共振周波数ｆ１と変調されたＳ
ＡＷ装置の周波数ｆ２を含む。ここで、周波数ｆ２はｆ２＝ｆ１＋（オフセット
インピーダンス＋変調されたインピーダンス）*（インピーダンス/周波数比）で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１の実施形態を示す回路ブロック図である。
【図２】 この発明の第２の実施形態を示す回路ブロック図である。
【図３】 この発明の第３の実施形態を示す回路ブロック図である。
【図４】 この発明の実施形態におけるタイヤ状態監視装置を示す図である。
【図５】 照会信号と表面弾性波装置センサから戻る信号とのタイムシーケンスを示す図
である。
【図６】 表面弾性波装置からの応答信号により固有の認識コードをデジタル符号化する
様子を示す図である。
【図７】 表面弾性波装置を基にしたパッシブ・インピーダンス周波数変換器を示す図で
ある。
【図８】 圧力、温度、回転数、回転速度、タイヤＩＤ、トレッドにおける多軸歪、磨耗
等のパラメータを検出するためのタイヤに組み込まれるセンサアレイを示す図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ００２７７６５．７ (32)優先日 平成12年11月14日(2000．11．14) (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＡＥ，Ａ Ｇ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，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，ＭＡ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ブライアン、ロンズデール イギリス国オックスフォードシャー、バン ベリー、バルスコート、バルスコット、ミ ル (72)発明者 グラハム、フリークス イギリス国オックスフォードシャー、チャ ールベリー、サンフォード、パーク、16 (72)発明者 デイビッド、ビール イギリス国オックスフォードシャー、バイ スター、アッパー、ヘイフォード、ヘイフ ォード、パーク、ラーセン、ロード、11 (72)発明者 ジョン、ベックレイ イギリス国オックスフォード、カウリー、 ドジソン、ロード、29 Ｆターム(参考） 2F073 AA02 AA03 AA36 AB02 AB07 AB14 BB02 BC02 BC05 CC01 CC05 DD02 DE01 EE12 FF02 GG01 GG07

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 パッシブ・センサと、 前記パッシブ・センサと係わるアンテナと、 第１の状態では前記パッシブ・センサから発生した信号が前記アンテナから送
    信されないように、又、第２の状態では前記パッシブ・センサから発生した信号
    が前記アンテナから送信されるように前記パッシブ・センサと前記アンテナ間の
    接続を制御する切替え手段と、 前記切替え手段の前記第１、第２の状態を制御する遠隔操作可能な制御手段を
    備えたことを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 前記切替え手段は符号化無線周波制御信号により制御されることを特徴とする
    請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 二つの無線周波信号を混合する混合器と、 前記混合器の出力に接続されたバンドパスフィルタとをさらに備え、 前記バンドパスフィルタの通過周波数に前記混合器の出力が対応する場合、前
    記バンドパスフィルタにより前記切替え手段が前記第２の状態に切り替えられる
    ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記無線周波信号は２．４５ＧＨｚ帯域の信号であることを特徴とする請求項
    ３に記載の装置。
  5. 【請求項５】 周波数変調無線周波信号又は振幅変調無線周波信号の変調周波数を検出する検
    出回路と、 前記検出回路の出力に接続されたバンドパスフィルタとをさらに備え、 前記バンドパスフィルタの通過周波数に前記検出回路の出力が対応する場合、
    前記バンドパスフィルタにより前記切替え手段が前記第２の状態に切り替えられ
    ることを特徴とする請求項２に記載の装置。
  6. 【請求項６】 デジタルフィルタをさらに備え、前記無線周波信号に搬送されるデジタルコー
    ドが前記デジタルフィルタのデジタルコードに対応する場合、前記デジタルフィ
    ルタにより前記切替え手段が前記第２の状態に切り替えられることを特徴とする
    請求項２に記載の装置。
  7. 【請求項７】 切替え信号を受けて電圧を発生する電圧発生手段をさらに備えたことを特徴と
    する請求項１乃至６いずれかに記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記電圧発生手段は前記切替え信号により電力を受けることを特徴とする請求
    項７に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記電圧発生手段はタイヤの動きに応答して電気エネルギを発生する手段を有
    することを特徴とする請求項７に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 バーチャル・バッテリを備えたことを特徴とする請求項８又は９に記載の装置
    。
  11. 【請求項１１】 前記切替え手段は電界効果型トランジスタ及び/又は増幅器を備えたことを特
    徴とする請求項１乃至１０いずれかに記載の装置。
  12. 【請求項１２】 アンテナを介してパッシブ・センサにデータ照会する方法であって、 所定の切替え信号を発生し、 前記切替え信号を切替え手段に供給して前記パッシブ・センサと前記アンテナ
    との接続を制御することを特徴とする方法。
  13. 【請求項１３】 タイヤ状態監視装置であって、 タイヤの状態を検出する一つ以上のセンサと、 前記センサに係わる認識コードを記憶する記憶手段と、 遠隔データ照会装置からの認識コードを示す部分を有する信号を受信する受信
    手段と、 前記受信手段で受信された認識コードと前記記憶手段に記憶された認識コード
    とを比較する比較手段と、 前記受信信号の認識コードが前記記憶手段に記憶された認識コードに対応する
    という前記比較手段からの出力に応答して前記センサを前記受信手段に接続する
    スイッチと、 電力を前記装置に供給する電力供給手段とを備えたことを特徴とするタイヤ状
    態監視装置。
  14. 【請求項１４】 前記電力供給手段は使用中の前記タイヤ内で電気エネルギを発生する手段と、
    該発生した電気エネルギを蓄積する手段とを備えたことを特徴とする請求項１３
    に記載のタイヤ状態監視装置。
  15. 【請求項１５】 前記電力供給手段は前記タイヤの外側から発生する無線周波エネルギを捕捉す
    る手段を備えたことを特徴とする請求項１３に記載のタイヤ状態監視装置。
  16. 【請求項１６】 前記電気エネルギ発生手段は、例えば前記タイヤ１回転毎に１パルスという所
    定数の電気エネルギのパルスを発生することを備えたことを特徴とする請求項１
    ３乃至１５に記載のタイヤ状態監視装置。
  17. 【請求項１７】 例えばタイヤの構造内に埋め込まれたＰＶＤＦ素子であるピエゾ圧電素子であ
    る電気エネルギのパルスを発生する手段を備えたタイヤ状態監視装置。
  18. 【請求項１８】 タイヤ状態監視装置であって、 タイヤの状態を検出する一つ以上のセンサと、 前記センサに係わる認識コードを記憶する記憶手段と、 遠隔データ照会装置からの認識コードを示す部分を有する信号を受信する受信
    手段と、 前記センサによる検出タイヤ状態を示す信号を前記遠隔データ照会装置に送出
    する手段と、 前記認識コードを示す信号を前記遠隔データ照会装置に送出する手段と、 電力を前記装置に供給する電力供給手段とを備えたことを特徴とするタイヤ状
    態監視装置。
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