JP4934341B2

JP4934341B2 - タイヤ情報検出装置

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Publication number: JP4934341B2
Application number: JP2006097770A
Authority: JP
Inventors: 秀樹桝田屋
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: EP1839911A2; EP1839911A3; JP2007271470A; US20070229241A1; CN101046915A; US7387020B2; CN100511309C; EP1839911B1

Description

本発明は、タイヤ情報検出装置に関し、特に、自動車等に用いられるタイヤの空気圧などのタイヤ情報を検出するためのタイヤ情報検出装置に関する。

従来、自動車等に用いられるタイヤの空気圧などの測定値を、車両本体側に設置されたコントローラに無線伝送し、例えば、ドライバに対する警報メッセージのために評価する無線伝送装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる無線伝送装置においては、図６に示すようなコントローラを車両本体側に備えると共に、図７に示すような測定値送信器（トランスポンダ）をタイヤ内に備えている。

コントローラは、図６に示すように、約２．４ＧＨｚの搬送波（ｆ１）を発生する搬送波発振器Ｇ１と、変調器ＭＯ１と、変調用の発振信号を出力する発振器Ｇ２とを含む。発振器Ｇ２は、後述するトランスポンダの共振器の共振周波数の近傍の周波数（ｆ２）の発振信号を変調器ＭＯ１に出力する。搬送波発振器Ｇ１からの搬送波が発振器Ｇ２からの発振信号により振幅変調され、振幅変調された２．４ＧＨｚの高周波信号が不図示のアンプにより増幅された後、タイヤの近傍のアンテナＡ１から放射される。

また、コントローラは、変調器ＭＯ１による振幅変調の有無を切り替えるスイッチＳ１と、トランスポンダから放射される高周波信号を受信し、タイヤの空気圧などの測定値（Ｓ１）を算出する受信機Ｅ１と、スイッチＳ１における切替タイミング及び受信機Ｅ１における状態を制御するタイマＴ１とを含む。タイマＴ１により搬送波の振幅変調の有無が切り替えられ、一定期間、振幅変調された高周波信号が送信された後、時点ｔ１にて振幅変調が停止されて無変調の搬送波が送信される。受信機Ｅ１は、時点ｔ１から約１μ秒以下である時点ｔ２にてアクティブ状態とされ、トランスポンダからの高周波信号をアンテナＡ４を介して受信する。

トランスポンダは、図７に示すように、低域通過フィルタＬ１／Ｃ１と、変復調器として機能するダイオードＤ１と、タイヤの空気圧によって容量が変化する容量性圧力センサ（以下、単に「圧力センサ」という）ＳＣ１と、コントローラからの高周波信号に含まれる周波数成分によって励振される水晶共振子Ｑ１を有する共振器とを含む。コントローラからの高周波信号は、低域通過フィルタＬ１／Ｃ１によって２．４ＧＨｚの搬送波が除去されると共に、ダイオードＤ１によって復調される。これにより、発振器Ｇ２の発振信号と同じ周波数の信号が抽出される。共振器は、その共振周波数が発振器Ｇ２の発振信号の周波数と近いので、ここで生成される信号により励振される。かかる励振により共振周波数の信号が発生する。なお、共振器の共振周波数は、圧力センサＳＣ１の容量がタイヤの空気圧に応じて変化することによって変化するため、ここで発生する共振周波数の信号もその影響を受けることとなる。

上述のように、コントローラは、振幅変調された高周波信号を送信した後、振幅変調を停止して無変調の搬送波を送信する。共振器は、振幅変調が停止された場合においても約１ｍ秒以上振動し続ける。このため、コントローラからの無変調の搬送波は、共振器の共振周波数の信号に応じてダイオードＤ１により振幅変調されてアンテナＡ３から放射される。受信機Ｅ１では、振幅変調された高周波信号をアンテナＡ４を介して受信し、不図示の復調器などを介して共振周波数の信号を抽出することで、タイヤの空気圧などの測定値（Ｓ１）を算出可能とされている。

なお、特許文献１記載の無線伝送装置においては、トランスポンダに、更に基準となる水晶共振子を含む共振器を収容したり、他の共振器を備えて、例えば、タイヤの温度や構造的応力のような測定値を伝送し、コントローラにおいて、これらの測定値を算出することも可能とされている。
特許第３４９４４４０号公報、図３及び５

しかしながら、上述のような無線伝送装置において、トランスポンダが有する共振器における共振周波数は、測定値を得たいタイヤ情報、例えばタイヤ空気圧のみの影響を受けるものではなく、例えば温度等の要因に応じても変化するものであるため、タイヤ内の温度変化によって測定値に誤差が発生し、正確な測定値を検出することができないという問題がある。

また、トランスポンダに基準の共振器を収容し、タイヤの空気圧の測定値を算出する場合においても、それぞれの共振器における水晶共振子の温度特性や経時劣化特性が相違するため、この場合にも測定値に誤差が発生し、正確な測定値を検出することができないという問題がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、測定したいタイヤ情報以外の影響を低減しつつ、例えば、空気圧などのタイヤ情報を正確に検出することができるタイヤ情報検出装置を提供することを目的とする。

本発明のタイヤ情報検出装置は、車両のタイヤ内に装着される測定値送信機と、車両本体に設けられるコントローラと、を備えるタイヤ情報検出装置であって、前記測定値送信機は、アンテナと、前記アンテナに接続され前記コントローラとの間で送受信される信号の変復調を行う変復調器と、前記アンテナに接続された第１の結合コンデンサ及び第２の結合コンデンサと、前記第１の結合コンデンサに接続され、圧電単結晶共振子及び圧力センサを有する第１の共振器と、前記第２の結合コンデンサに接続され、第２の圧電単結晶共振子及びコンデンサを有する第２の共振器と、を備え、前記コントローラは、前記第１及び第２の共振器を共振させるための信号を送信する一方、前記第１の共振器の共振周波数の信号及び前記第２の共振器の共振周波数の信号を受信し、当該信号から抽出される前記第１及び第２の共振器の共振周波数差から環境変化の影響を取り除いた測定値を算出することを特徴とする。

この構成によれば、測定値送信機に、タイヤの空気圧に応じて共振周波数が変化する第１の共振器、並びに、タイヤの空気圧の変化の影響を殆ど受けない共振周波数を有する第２の共振器を備え、コントローラで、第１及び第２の共振器の共振周波数の信号から抽出される双方の共振周波数に応じて測定値を算出することから、例えば、タイヤの温度が変化した場合においても、その影響を受けた両者の共振器の共振周波数で測定値を算出できるので、タイヤの温度等の要因に基づく影響をより小さい誤差で算出することができ、従ってタイヤの空気圧などの測定値を正確に検出することが可能となる。

なお、上記タイヤ情報検出装置において、前記第１及び第２の圧電単結晶共振子の特性を近似させることが好ましい。この場合には、タイヤの温度が変化した場合においても、その影響は双方の共振器の共振周波数に同様に影響を与えることとなる。このため、第１及び第２の共振器の共振周波数に応じて測定値を算出することにより、タイヤの温度等の要因に基づく影響を低減しつつ、タイヤの空気圧などの測定値をより正確に検出することが可能となる。

また、上記タイヤ情報検出装置において、前記第１の圧電単結晶共振子及び前記第２の圧電単結晶共振子がそれぞれ第１の水晶共振子及び第２の水晶共振子であることが望ましい。この構成によれば、水晶共振子はＱが高く、返信時の周波数が安定しているので、他の圧電単結晶共振子に比べ、安定した測定が可能となる。

また、上記タイヤ情報検出装置においては、前記第１及び第２の水晶共振子に用いられる水晶片を、単一のウェハーから製造することが好ましい。このように水晶共振子に用いられる水晶片を単一のウェハーから製造することにより、第１及び第２の共振器が有する水晶片において近似した特性を得ることが可能となる。

上記タイヤ情報検出装置において、前記測定値送信機は、第３の圧電単結晶共振子及びコンデンサを有しタイヤの温度の変化に応じて共振周波数が変化する第３の共振器を更に備え、前記第１の圧電単結晶共振子及び第２の圧電単結晶共振子の特性を近似させる一方、前記第３の圧電単結晶共振子の特性を前記第１の圧電単結晶共振子及び第２の圧電単結晶共振子の特性から相違させるようにしても良い。この場合には、特性が近似した圧電単結晶共振子を有する第１及び第２の共振器の共振周波数を判断することで、上述のように正確にタイヤの空気圧などの測定値を検出することができると共に、特性が異なる第３の圧電単結晶共振子を備えた第３の共振器の共振周波数を判断することでタイヤの温度を精度良く検出することが可能となる。

本発明によれば、測定したいタイヤ情報以外の影響を低減しつつ、例えば、空気圧などのタイヤ情報を正確に検出することが可能となる。また、温度などの他のタイヤ情報の検出も精度良くできる。

以下、本発明の一実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態に係るタイヤ情報検出装置は、従来技術で説明したタイヤ情報検出装置（無線伝送装置）と同様に、車両本体側に配設されたコントローラと、タイヤ内に配設された測定値送信器（以下、「トランスポンダ」という）とから構成される。

本実施の形態に係るタイヤ情報検出装置においては、特に、トランスポンダの構成において従来のタイヤ情報検出装置と相違するものである。このため、以下においては、本実施の形態に係るタイヤ情報検出装置を構成するトランスポンダの回路構成について具体的に説明するものとする。なお、コントローラの構成については、適宜、図６に示す構成要素を引用しつつ、その差異について説明するものとする。

図１は、本実施の形態に係るタイヤ情報検出装置を構成するトランスポンダの回路構成例を示す図である。なお、図１に示す回路構成は、本発明を説明するために簡略化したものであり、従来のトランスポンダ（図７）が備える低域通過フィルタ（Ｌ１／Ｃ１）の表示を省略している。図１において、低域通過フィルタは、後述するアンテナ１１と、結合コンデンサ１３及び１５との間に接続される。

図１に示すように、本実施の形態に係るトランスポンダ１０は、送受信用のアンテナ１１を有し、このアンテナ１１に直列に復調兼変調用のダイオード１２が接続されている。また、アンテナ１１には、結合コンデンサ１３を介して圧力用共振器１４が接続されると共に、結合コンデンサ１５を介して基準用共振器１６が接続されている。

圧力用共振器１４及び基準用共振器１６は、それぞれ水晶共振子を含む共振器から構成される。なお、圧力用共振器が第１の共振器として機能し、基準用共振器が第２の共振器として機能する。

圧力用共振器１４は、圧力測定用の水晶共振子１７と、圧力用共振器の共振周波数を決定するための負荷容量を構成するコンデンサ１８と、容量性圧力センサ(以下、単に「圧力センサ」という)１９とから構成される。圧力センサ１９は、その検出値のばらつきを抑えるために調整コンデンサ２０を介して接続されている。圧力用共振器１４には、その共振周波数として、例えば、９．８００ＭＨｚが設定されている。圧力用共振器１４の共振周波数は、圧力センサ１９が検出するタイヤの空気圧に応じて変化する。

一方、基準用共振器１６は、圧力測定用の基準値を供給するための水晶共振子２１と、基準用共振器１６の共振周波数を決定するための負荷容量を構成するコンデンサ２２とを有する。基準用共振器１６には、その共振周波数として、例えば、９．８０３ＭＨｚが設定されている。

アンテナ１１に対して圧力用共振器１４は結合コンデンサ１３を介して接続されており、基準用共振器１６は結合コンデンサ１５を介して接続されている。このため、それぞれの共振器は他方の共振器の影響を、測定上問題のないレベルまで減少されている。従って、基準用共振器１６の共振周波数は、圧力センサ１９が検出する圧力の影響を受けることはない。圧力用共振器１４の共振周波数は、測定値を得たいタイヤ空気圧によって変化する圧力センサ１９の容量の他に、タイヤ内の環境変化、例えば、タイヤ内の温度変化の影響を受ける。圧力センサ１９を備えていない基準用共振器１６を設置し、その共振周波数を測定することにより環境変化の影響のみを測定することが可能となり、両共振器の共振周波数から、環境変化の影響を取り除いた、圧力センサ１９によるタイヤ空気圧が測定可能となる。なお、圧力測定用の水晶共振子１７と、基準値供給用の水晶共振子２１とは、後述するように、自己共振周波数が概略一致させるように設定されている。

本実施の形態に係るタイヤ情報検出装置のコントローラにおいては、従来のタイヤ情報検出装置と異なり、発振器Ｇ２が基準用共振器１６の共振周波数の近傍の周波数（ｆ２）の発振信号と、圧力用共振器１４の共振周波数の近傍の周波数（ｆ３）の発振信号とを生成する。具体的には、９．８０３ＭＨｚを中心周波数とする発振信号、並びに、９．８００ＭＨｚを中心周波数とする発振信号が生成され、これらの発振信号により搬送波（ｆ１）が振幅変調される。なお、スイッチＳ１により振幅変調の有無が切り替えられるのは従来のコントローラと同様である。

本実施の形態においては、まず、周波数（ｆ２）の発振信号（９．８０３ＭＨｚを中心周波数とする発振信号）により振幅変調が行われた後、その振幅変調が停止される。その後、周波数（ｆ３）の発振信号（９．８００ＭＨｚを中心周波数とする発振信号）により振幅変調が行われた後、その振幅変調が停止されるものとする。前者（ｆ２）の発振信号による振幅変調が停止された場合においても、基準用共振器１６は、従来のトランスポンダと同様に、約１ｍ秒以上振動し続けるので、無変調の搬送波（ｆ１）が、ダイオード１２を介して基準用共振器１６の共振周波数の信号で振幅変調され、アンテナ１１から放射される。同様に、後者（ｆ３）の発振信号による振幅変調が停止された場合においても、圧力用共振器１４は、約１ｍ秒以上振動し続けるので、無変調の搬送波（ｆ１）が、ダイオード１２を介して圧力用共振器１４の共振周波数の信号で振幅変調され、アンテナ１１から放射される。

なお、基準用共振器１６及び圧力用共振器１４は、同一のタイヤ内に配設されているため、これらの共振周波数は、タイヤの温度等の要因による影響を同様に受ける。また、圧力用共振器１４の共振周波数は、圧力センサ１９により検出される圧力の変化による影響も受ける。これに対し、基準用共振器１６の共振周波数は、圧力センサ１９により検出される圧力の変化による影響を受けることはない。コントローラにおいては、このように影響を受ける、基準用共振器１６の共振周波数の信号で振幅変調された高周波信号と、圧力用共振器１４の共振周波数の信号で振幅変調された高周波信号を受信する。そして、前者の高周波信号から抽出される共振周波数（以下、適宜「基準測定周波数」という）の信号と、後者の高周波信号から抽出される共振周波数（以下、適宜「圧力測定周波数」という）の信号との周波数差を判断することでタイヤの空気圧を測定する。具体的には、基準測定周波数と圧力測定周波数及び空気圧の相関データテーブルを作成しておき、このテーブルにより算出する。

図２は、基準測定周波数と圧力測定周波数との周波数差を説明するための図である。タイヤの空気圧は、図２に示す基準測定周波数（ここでは周波数ｆ２とする）と、圧力測定周波数（ここでは周波数ｆ３とする）との周波数差Ｘを測定することにより検出される。すなわち、圧力センサ１９により検出される圧力の変化の影響を受ける圧力測定周波数ｆ３と、この影響を受け難い基準測定周波数ｆ２との周波数差Ｘを測定することで、タイヤの空気圧が検出される。

なお、タイヤの温度等の要因に基づく影響は、基準用共振器１６及び圧力用共振器１４の双方に与えられる。このため、例えば、タイヤの温度が変化した場合、図２に示す破線で示すように、基準測定周波数ｆ２及び圧力測定周波数ｆ３は、ほぼ同一の周波数の幅（Δ）だけその中心周波数がずれることとなる（図２に示す共振周波数ｆ２´及び共振周波数ｆ３´）。

特に、本実施の形態においては、後述するように、圧力用共振器１４に使用される水晶共振子１７と基準用共振子１６に使用される水晶共振子２１との特性を近似させているので、温度変化に影響される周波数変化の差は極めて小さいものになる。従って、基準測定周波数ｆ２と圧力測定周波数ｆ３との周波数差Ｘと、基準測定周波数ｆ２‘と圧力測定周波数ｆ３’との周波数Ｘ‘とは測定上無視できる程度の差がある程度の同じ値になる。

図３は、タイヤの空気圧と温度が変化した場合を示すが、基準測定用周波数ｆ２の方が幅Δ分だけ中心周波数がずれた基準測定周波数ｆ２´´となるのに対し、圧力測定周波数ｆ３は、幅Δに圧力センサ１９により影響される幅γ分を加えた中心周波数のずれを伴う圧力測定周波数ｆ３´´となる。

図４は、基準測定周波数を基準にして圧力測定周波数との差を表しているが、任意の状態における基準測定周波数ｆ２（ｆ２´´）と圧力測定周波数ｆ３及びｆ３´´との周波数差Ｘ及びＸ”は圧力の影響のみを表出するものと考えられる。このため、この値と予め実験などで求めておいた空気圧との相関データテーブルや計算式を用いて空気圧が求められる。

なお、ここでは、周波数差から空気圧を算出する場合について説明しているが、基準測定周波数から温度を測定し、温度毎の圧力測定周波数の相関データと圧力測定周波数の測定値とから空気圧を算出することも可能である。つまり、直接的、間接的を問わず、基準測定周波数と圧力測定周波数からタイヤの空気圧を算出することが可能である。

このような要領でタイヤの空気圧を測定する場合において、本実施の形態に係るタイヤ情報検出装置においては、特に、圧力用共振器１４及び基準用共振器１６が含む水晶共振子１７及び２１の自己共振周波数を概略一致させるように設定している。しかし、これに限定されるものではなく、圧力用共振器１４及び基準用共振器１６の共振周波数を上述の周波数に設定できれば、必ずしも水晶共振子１７及び２１の自己共振周波数を概略一致させる必要はなく、いかなる手法を用いても良い。

また、このような要領でタイヤの空気圧を測定する場合において、本実施の形態に係るタイヤ情報検出装置においては、圧力用共振器１４及び基準用共振器１６が含む水晶共振子１７及び２１の特性を近似させるように設定している。圧力用共振器１４及び基準用共振器１６は同じタイヤの内部にあるため、温度変化などタイヤ内の環境の変化の影響を同時に受ける。この場合において、２つの共振器に使用される２つの水晶共振器の特性が異なると、同じ環境変化の影響を受けたにも関わらず、その影響による圧力用共振器１４と基準用共振器１６の共振周波数の変化が同じでなくなる。この結果、圧力の算出に誤差を発生させることになる。

特性の中で特に重要なのは温度特性である。一般に水晶共振子は温度に対して敏感である一方、タイヤの中は温度変化が著しいからである。基準用共振器１６を備える大きな理由は圧力用共振器１が受ける温度による影響を補正するためである。しかし、この場合において、圧力用共振器１４及び基準用共振器１６の水晶共振子の温度特性が異なると、その補正に誤差が生じるので、温度特性は重要である。また、経時劣化特性も、経時的な誤差を考える上で対策が必要である。

本実施の形態に係るトランスポンダ１０においては、水晶共振子１７及び２１における特性を近似させるため、水晶共振子１７及び２１を略同一の製造条件の下で製造する。以下、水晶共振子を製造する際における通常の製造工程の概略について説明すると共に、本実施の形態に係るトランスポンダ１０に適用される水晶共振子の製造条件について説明する。

一般的に、水晶共振子を製造する場合においては、人工水晶のＸ，Ｙ，Ｚ軸を明確にするための表面研削加工（ランバード加工）工程、ランバード加工後の人工水晶を所定の角度でウェハー状に機械切断するウェハー切断工程、ウェハー切断後の人工水晶をウェハー用に切断・加工する第１の切断・外形加工工程、水晶片の周波数を決定するウェハーの厚みを調整する厚み研磨・周波数調整研磨工程、設計値の指定された形状に加工する第２の切断・外形加工工程、水晶片の中央部に振動を集中させるためにエッジを研削するベベル加工工程、研磨で生じた加工層を化学的に除去すると同時に周波数精度を高めるエッチング・洗浄工程、水晶片に電極を蒸着し、これを導電性接着剤で保持器に固定する蒸着・組立工程、水晶を発振させながら再度電極の厚み調整を行うことで周波数を調整する周波数調整・封入工程、並びに、気密性・絶縁性・周波数特性やインピーダンス等の特性を検査する完成検査工程が行われる。

本実施の形態に係る水晶共振子においては、例えば、第２の切断・外形加工工程を行う際、最終的に水晶共振子に使用される水晶片の２つ分の大きさに切断する。ベベル加工工程及びエッチング・洗浄工程を経て、蒸着・組立工程でこの水晶片に２つの電極を蒸着した後、当該水晶片を２つに切断する第３の切断・外形加工を行うと共に、切断されたそれぞれの水晶片を保持器に導電性接着剤で固定する。このように、２つの水晶共振子に使用される水晶片が、第３の切断・外形加工工程まで隣り合った位置で同一の製造工程を経て水晶片が製造されるため、これを用いた水晶共振子における材料特性を近似させることが可能となる。なお、水晶片を固定する保持器については別々のものであっても良く、同一のものであっても良い。

なお、ここでは、水晶共振子１７及び２１に用いられる水晶片を単一のウェハー上の１枚の水晶片から製造する場合について示している。しかし、製造工程と特性の関係から明らかなように、１枚の水晶片から２個の水晶共振子を得ることの他、例えば、単一のウェハー上の隣り合う２枚の水晶片からそれぞれひとつの水晶発振子を製造して、これらを圧力用共振器１４及び基準用共振器１６の水晶共振子１７及び２１として使用することも可能である。また、多少性能は落ちるものの、単一のウェハーから製造された水晶片を使用した２個の水晶共振子を使用することも可能である。

以上の説明においては、圧力用共振器１４及び基準用共振器１６にそれぞれ用いた圧電単結晶共振子として、水晶を素材とする水晶共振子１７及び２１を用いる場合について示している。しかし、圧電単結晶共振子については水晶共振子に限定されるものではない。例えば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、タンタル酸ニオブ（ＬｉＮｂＯ_３）、ホウ酸リチウム（Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ_３）、ランガサイト（Ｌａ_３Ｇａ_５ＳｉＯ_１４）、ランガナイト（Ｌａ_３Ｎｂ_０．５Ｇａ_５．５Ｏ_１４）の圧電単結晶、亜鉛・ニオブ酸鉛とチタン酸鉛の固溶体単結晶を加工して得られる共振子などが同様に使用可能である。これらは、水晶共振子と同様に、ウェハーから多数個の共振子を製造するので、その過程で同一の結晶片上で特性を近似させた２個の共振子を得ることが可能なので、本発明の圧電単結晶共振子として使用できるのである。製造工程における特性を近似させる方法については、水晶共振子と同様の方法が採用可能であるが、それぞれの材料により、変更されることになる。水晶共振子は、他の圧電単結晶共振子に比べ、Ｑが高いので、返信時の周波数が安定しており、従って測定も安定するので、高精度のタイヤ情報検出装置を提供するためには最適である。

このように本実施の形態に係るタイヤ情報検出装置においては、トランスポンダ１０に、タイヤの空気圧に応じて共振周波数が変化する圧力用共振器１４、並びに、タイヤの空気圧の変化の影響を受けない共振周波数を有する基準用共振器１６を備え、コントローラで、圧力用共振器１４及び基準用共振器１６の共振周波数の信号から抽出される圧力用共振器１４及び基準用共振器１６の共振周波数に応じて測定値を算出する。これにより、例えば、タイヤの温度が変化した場合においても、その影響を受けた両者の共振器の共振周波数で測定値を算出できるので、タイヤの温度等の要因に基づく影響を低減しつつ、タイヤの空気圧などの測定値を正確に検出することが可能となる。

特に、本実施の形態に係るタイヤ情報検出装置においては、圧電単結晶共振子（水晶共振子）１７及び２１の製造方法を工夫することにより特性を近似させている。このように圧電単結晶共振子（水晶共振子）１７及び２１の特性を近似させることにより、タイヤの温度が変化した場合においても、その影響は双方の共振器の共振周波数に同様に影響を与えることとなる。このため、圧力用共振器及び基準用共振器の共振周波数間の周波数差に応じて測定値を算出することにより、タイヤの温度等の要因に基づく影響を低減しつつ、タイヤの空気圧などの測定値をより正確に検出することが可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、本実施の形態に係るトランスポンダ１０においては、圧力用共振器１４と基準用共振器１６とを有し、双方の共振周波数に応じた測定周波数を測定することでタイヤの空気圧を検出する場合について説明している。しかし、トランスポンダ１０の構成においては、これに限定されるものではなく、更に新たな構成要素を追加するようにしても良い。

例えば、図５に示すように、アンテナ１１に、結合コンデンサ２３を介して温度用共振器２４を接続するようにしても良い。この場合において、温度用共振器２４は、他の共振器と同様に、水晶共振子を含む共振器から構成される。温度用共振器２４は、温度測定用の水晶共振子２５と、温度用共振器２４の共振周波数を決定するための負荷容量を構成するコンデンサ２６とを有する。なお、図５において、図１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

このように温度用共振器２４を追加する場合、上記実施の形態のように、圧力用共振器１４の水晶共振子１７及び基準用共振器１６の水晶共振子２１の特性を近似させる一方、温度用共振器２４が有する水晶共振子２５の特性を、水晶共振子１７及び２１の特性からある程度相違させることが好ましい。この場合には、圧力用共振器１４の水晶共振子１７及び基準用共振器１６の水晶共振子２１の特性を近似させることで、タイヤの温度の変化等があった場合に正確にタイヤの空気圧を検出することが可能となると共に、圧力用共振器１４等の共振の影響を受けることなく、確実にタイヤの温度を検出することが可能となる。

また、本実施の形態に係るトランスポンダにおいては、圧力用共振器１４及び基準用共振器１６にそれぞれ水晶共振子１７及び２１を用いる場合について示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、上述したようなその他の圧電単結晶共振子を水晶共振子１７及び２１の代替材料として用いることも可能である。この場合にも、上記実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。

さらに、上記実施の形態においては、コントローラにおいて、９．８００ＭＨｚの発振信号、並びに、９．８０３ＭＨｚの発振信号による搬送波（ｆ１）の振幅変調を時間的にずらした場合について説明している。しかし、その振幅変調のタイミングについては、適宜変更が可能である。例えば、９．８００ＭＨｚの発振信号、並びに、９．８０３ＭＨｚの発振信号による搬送波（ｆ１）の振幅変調を同時に行うようにしても良い。この場合にも、上記実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。

本発明の一実施の形態に係るタイヤ情報検出装置を構成するトランスポンダの回路構成例を示す図である。上記実施の形態に係るトランスポンダにおいて、基準用共振器の共振周波数と圧力用共振器の共振周波数との周波数差を説明するための図である。上記実施の形態に係るトランスポンダにおいて、基準用共振器の共振周波数と圧力用共振器の共振周波数との周波数差を説明するための図である。上記実施の形態に係るトランスポンダにおいて、基準用共振器の共振周波数と圧力用共振器の共振周波数との周波数差の変化を説明するための図である。上記実施の形態に係るトランスポンダの回路構成の変形例を示す図である。従来のタイヤ情報検出装置を構成するコントローラの構成について説明するための概略回路構成図である。従来のタイヤ情報検出装置を構成するトランスポンダの構成について説明するための概略回路構成図である。

符号の説明

１１アンテナ
１２ダイオード
１３結合コンデンサ（第１の結合コンデンサ）
１５結合コンデンサ（第２の結合コンデンサ）
２３結合コンデンサ
１４圧力用共振器（第１の共振器）
１６基準用共振器（第２の共振器）
１７水晶共振子（第１の圧電単結晶共振子）
２１水晶共振子（第２の圧電単結晶共振子）
２５水晶共振子（第３の圧電単結晶共振子）
１９容量性圧力センサ（圧力センサ）

Claims

車両のタイヤ内に装着される測定値送信機と、車両本体に設けられるコントローラと、を備えるタイヤ情報検出装置であって、
前記測定値送信機は、アンテナと、前記アンテナに接続され前記コントローラとの間で送受信される信号の変復調を行う変復調器と、前記アンテナに接続された第１の結合コンデンサ及び第２の結合コンデンサと、前記第１の結合コンデンサに接続され、第１の圧電単結晶共振子及び圧力センサを有する第１の共振器と、前記第２の結合コンデンサに接続され、第２の圧電単結晶共振子及びコンデンサを有する第２の共振器と、を備え、
前記コントローラは、前記第１及び第２の共振器を共振させるための信号を送信する一方、前記第１の共振器の共振周波数の信号及び前記第２の共振器の共振周波数の信号を受信し、当該信号から抽出される前記第１及び第２の共振器の共振周波数差から環境変化の影響を取り除いた測定値を算出することを特徴とするタイヤ情報検出装置。
前記第１及び第２の圧電単結晶共振子の特性を近似させたことを特徴とする請求項１記載のタイヤ情報検出装置。
前記第１の圧電単結晶共振子及び前記第２の圧電単結晶共振子がそれぞれ第１の水晶共振子及び第２の水晶共振子であることを特徴とする請求項２記載のタイヤ情報検出装置。
前記第１及び第２の水晶共振子に用いられる水晶片を、単一のウェハーから製造したことを特徴とする請求項３記載のタイヤ情報検出装置。
前記測定値送信機は、第３の圧電単結晶共振子及びコンデンサを有しタイヤの温度の変化に応じて共振周波数が変化する第３の共振器を更に備え、前記第１の圧電単結晶共振子及び第２の圧電単結晶共振子の特性を近似させる一方、前記第３の圧電単結晶共振子の特性を前記第１の圧電単結晶共振子及び第２の圧電単結晶共振子の特性から相違させたことを特徴とする請求項１記載のタイヤ情報検出装置。