JP2007523005A - スチールベルトワイヤーと走行面領域に配置されるダイポールアンテナとを備えた車両タイヤ - Google Patents

Abstract

本発明は、スチールベルトワイヤーと、タイヤ走行面領域に配置され、車両に配置される送受信アンテナと協働するデータ伝送用のダイポールアンテナ（３）、特にエネルギーおよび測定量伝送用のダイポールアンテナ（３）とを備えた車両タイヤに関する。ダイポールアンテナ（３）はスチールベルトワイヤーに対し実質的に横方向に配置されている。タイヤトレッドの長手軸線（１）に対するスチールベルトワイヤーの互いに交差している２つの層（Ａ，Ｂ）のベルト角が不等であれば、ダイポールアンテナ（３）の長手軸線（３^＊）はスチールベルトワイヤーの互いに交差している２つの層（Ａ，Ｂ）の対象軸線（ｓ）に対し実質的に垂直に指向している。有利には、２．４５ＧＨｚの伝送周波数を使用した場合、ダイポールアンテナ（３）が５ｃｍないし７ｃｍのオーダーの有効ダイポール長さ、特に６ｃｍの有効ダイポール長さを有しているのがよい。この場合動力車両では、ダイポールアンテナと実質的に同じ偏波面を持つように送受信アンテナが指向しているのが好ましい。

Description

本発明は、スチールベルトワイヤーと、タイヤ走行面領域に配置され、車両に配置される送受信アンテナと協働するデータ伝送用のダイポールアンテナ、特にエネルギーおよび測定量、場合によってはデータの伝送用のトランスポンダのためのダイポールアンテナとを備えた車両タイヤに関するものである。

この種の車両タイヤの技術的背景として、たとえば特許文献１を指摘する。

車両タイヤ内に設けられる適当なアンテナと、有利には付属のトランスポンダとを用いると、車両ボディに装着されている受信アンテナに、データや物理学的測定量、特にタイヤ空気圧および／またはタイヤの温度および／またはタイヤの機械的応力を比較的簡単に伝送させることができ、前記受信アンテナから電子評価ユニットへ転送して、たとえばタイヤ空気圧の監視を行うことができる。この場合、ボディに固定される送信アンテナおよび受信アンテナに対しては種々の取り付け部位があることが知られている。たとえばタイヤの走行面最上位部分に対向するように配置すること、すなわちカバー領域またはファイヤーウォール領域の車両ホイールアーチの内面に配置することが知られている。このためにタイヤ内のアンテナをリングアンテナとして形成して、有利にはタイヤの走行面内に、よって特許文献２に記載されているように受信アンテナ付近に配置することができる。受信アンテナに対する他の有利な取り付け部位は、車両ホイールアーチの内側側壁である。この取り付け部位ではこの受信アンテナとその周辺部とを汚染、破損から最善に保護することができる。この場合、たとえば特許文献３に記載されているように、タイヤリングアンテナは車両ホイールアーチの内側側壁側のタイヤ側壁の内部またはその表面に設けられている必要がある。というのは、この位置でないと、距離が大きいためにデータ（およびエネルギー）の伝送が保証されないからである。

しかしながら、リングアンテナをタイヤの側壁に取り付けると、車両タイヤ取り付け時にタイヤリングアンテナが車両固定の送受信アンテナ側に位置するようにタイヤがリムに取り付けられるよう保証されねばならないのが欠点である。このため、指向性タイヤの場合（今日ではほとんどがＭ＋Ｓタイヤである）、左側のタイヤと右側のタイヤの在庫を維持しなければならず、これは特に車両製造業者においては車両生産時にもスペアパーツ販売時にもバージョンの多様性が倍加することになる。

指向性タイヤの場合も無指向性タイヤの場合も、車両に対するタイヤの適正なサイド配置に注意を払わないと、タイヤトランスポンダと車両との間での遠隔通信が中断され、これはトラブルを発生させるので、回避すべきである。しかしながら、特に無指向性タイヤの場合には、特に工場外でタイヤ交換を行なう際にいわゆる標準タイヤの場合前記の適正なサイド配置に注意を払わないので、リングアンテナが側壁に沿って回転する前記公知の車両タイヤには多くのアクシデントが発生する恐れがある。

上述したリングアンテナ以外にも、車両タイヤと車両ボディとの間でデータおよびエネルギーを伝送するために、たとえば冒頭で述べた特許文献１から、ダイポールアンテナを使用することも知られている。この特許文献には、タイヤビードの領域にトランスポンダを備えたダイポールアンテナをそれぞれタイヤ内側に取り付けることが提案されている。しかしながら、これによっても適正なサイド配置に関する上述の問題が発生する。この特許文献によれば、これとは択一的に、トランスポンダはダイポールアンテナとともにタイヤ走行面の領域に配置されている。

このようにダイポールアンテナを車両タイヤの走行面領域に配置することにより、適正なサイド配置に関する前述の問題は解決されるが、しかしながら、通常の車両タイヤは公知のように走行面領域にスチールベルトワイヤーの層を有し、このスチールベルトワイヤーがタイヤ側のダイポールアンテナとボディ側の送受信アンテナとの間の伝送パワーを減衰させるので望ましくない。

独国特許出願公開第１０２２３８００Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１０２１７２１５Ａ１号明細書 欧州特許出願公開第１３４４６５８Ａ１号明細書

本発明の課題は、上述した問題を解決するための手段を示すことである。

上記課題の解決手段は、請求項１の上位概念に記載の車両タイヤに対しては、ダイポールアンテナがスチールベルトワイヤーに対し実質的に横方向に配置されていることを特徴としている。有利な構成および更なる改良形は従属項の内容である。

ダイポールアンテナと、有利には該ダイポールアンテナとともにそれに付属のトランスポンダとを、タイヤのいわゆるインライナー（Inliner）の上または下に内側から装着すると、タイヤのどちら側を車輪に取り付けるか、車両のどちら側に車輪を取り付けるかに関係なく、ダイポールアンテナまたはトランスポンダが車両固定のアンテナに対し常に同じ指向性で回転するよう確実に保証される。この場合、世界的に許容されている２．４５ＧＨｚの伝送周波数を使用すれば６ｃｍのオーダーの有効ダイポール長さをもっていればよいような、開放型のまっすぐなダイポールアンテナを使用することができる。その際、ほぼ１５％の上下方向のずれが可能である。このように短いサイズのダイポールアンテナは、付属のトランスポンダとともにたとえば乗用車の通常のスチールベルトタイヤに簡単に収納させることができる。

しかしながら、ダイポールアンテナと車両タイヤの走行面領域に通常設けられるスチールベルトワイヤーとの距離はわずか数ミリメートルにすぎず、したがってダイポールアンテナの作用が低下する。この作用低下は、ダイポールアンテナの長手方向がスチールベルトワイヤーの長手方向に平行であれば比較的強く、これに対しダイポールアンテナの長手軸線がスチールベルトワイヤーに対し実質的に直角または横方向に位置していれば（すなわち９０゜のオーダーの角度を成していれば）比較的弱いことが認められた。

通常、車両タイヤにおいては、スチールベルトワイヤーは交差する層で配置され、すなわち走行面踏み面の長手軸線に対し±２０゜ないし±３０゜の角度範囲で傾斜するように配置され、走行面踏み面の長手軸線はタイヤの回転軸線に対し直角に延びている。したがって、トランスポンダ・ダイポールアンテナがベルトフィラメントまたはスチールベルトワイヤーに対し横方向に可能な限り大きな角度を成して位置し、よってタイヤトレッドの長手軸線に対し横方向に位置していれば、トランスポンダ・ダイポールアンテナのアンテナ作用低下を比較的抑制することができる。これに関連して、添付の原理説明図を指摘する。この原理説明図は、ダイポールアンテナをトランスポンダとともに一体に組み込んだ本発明によるタイヤの走行面に設けた２つの交差するスチールベルトワイヤーを巻き出して示したものである。

図中１は走行面踏み面またはタイヤトレッドの長手軸線で、走行面踏み面またはタイヤトレッドの長手軸線１はタイヤの回転軸線Ｑに対する垂直投影図においてこのタイヤ回転軸線Ｑと９０゜の角度を成している。Ａはタイヤ走行面に設けたスチールベルトワイヤーの第１の層、Ｂはこの第１の層Ａと交差するスチールベルトワイヤーの第２の層である。第１の層Ａは走行面踏み面またはタイヤトレッドの長手軸線１に対し２８゜のオーダーの角度ａで傾斜し、第２の層Ｂは走行面踏み面またはタイヤトレッドの長手軸線１に対し２２゜のオーダーの角度ｂで傾斜している。これは非対称のベルト角を持ったスチールベルトタイヤの通常の構成に相当している。

図中２は基本的に公知のいわゆるトランスポンダで、トランスポンダ２は車両タイヤから測定データを受け取って適当に変換し、これをアンテナを介してタイヤから車両の送受信アンテナ（図示せず）へ送る。タイヤ内に設けられるアンテナはダイポールアンテナ３として形成され、ダイポールアンテナ３はトランスポンダ２から側方へ突出している２つのダイポールＤ１，Ｄ２を備えている。３^＊はこのダイポールアンテナ３の長手軸線である。

ダイポールアンテナ３の長手軸線３^＊は互いに交差しているスチールベルトワイヤーの２つの層Ａ，Ｂの対称軸線ｓに対し実質的に垂直に指向している。この場合、対象軸線ｓはタイヤトレッドの長手軸線１に対し角度ｃ＝（ａ−ｂ）／２＝（２８゜−２２゜）／２＝３゜だけ傾斜して延びている。アンテナダイポールまたはその長手軸線３^＊はタイヤトレッドの長手軸線１に対し９０゜の角度で延びずに、角度ｄ＝９０゜＋ｃ＝９０゜＋３゜＝９３゜の角度で延びている。したがって、タイヤの製造の際にはベルト角ａとｂは当然既知であるので、トランスポンダ・ダイポールアンテナ３も前記ｄに対する式にしたがって角度ｄで正確に指向するように取り付けることができる。

車両固定の送受信アンテナとタイヤトランスポンダ２のダイポールアンテナ３との間の伝送品質を最適にするため、前記車両固定のアンテナがダイポールＤ１，Ｄ２を備えたトランスポンダ・ダイポールアンテナ３と同じ偏波面（Polarisierungsebene）或いは少なくともほぼ同じ偏波面を持つように前記車両固定のアンテナを指向させる。本発明にしたがって提案された処置によれば、望ましくない配置構成に比べて全体減衰量(作用低下量)を４８ｄＢから４２ｄＢへ減少させることができ、これは、経験によれば、通信経路全体の伝送安定性を著しく改善させるものであり、或いは、トランスポンダ内の特にエネルギー消費量の多いセンサに対するより高いエネルギー源を可能にするものである。

ダイポールアンテナをトランスポンダとともに一体に組み込んだ本発明によるタイヤの走行面に設けた２つの交差するスチールベルトワイヤーを巻き出して示したものである。

Claims (4)

1. スチールベルトワイヤーと、タイヤ走行面領域に配置され、車両に配置される送受信アンテナと協働するデータ伝送用のダイポールアンテナ（３）、特にエネルギーおよび測定量伝送用のトランスポンダのためのダイポールアンテナ（３）とを備えた車両タイヤにおいて、
   ダイポールアンテナ（３）がスチールベルトワイヤーに対し実質的に横方向に配置されていることを特徴とする車両タイヤ。
2. タイヤトレッドの長手軸線（１）に対するスチールベルトワイヤーの互いに交差している２つの層（Ａ，Ｂ）のベルト角が不等である、請求項１に記載の車両タイヤにおいて、
   ダイポールアンテナ（３）の長手軸線（３^＊）がスチールベルトワイヤーの互いに交差している２つの層（Ａ，Ｂ）の対象軸線（ｓ）に対し実質的に垂直に指向していることを特徴とする車両タイヤ。
3. ２．４５ＧＨｚの伝送周波数を使用した場合、ダイポールアンテナ（３）が５ｃｍないし７ｃｍのオーダーの有効ダイポール長さ、特に６ｃｍの有効ダイポール長さを有していることを特徴とする、請求項１または２に記載の車両タイヤ。
4. 請求項１から３までのいずれか一つに記載の車両タイヤを備えた動力車両において、
   ダイポールアンテナと実質的に同じ偏波面を持つように送受信アンテナが指向していることを特徴とする動力車両。

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