JP2007230355A - タイヤ状態検出システムおよびその誘導給電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電池を使用せずに、外部から電磁波により電源電力を給電し、タイヤの空気圧、温度等を常に精度良く検出する。
【解決手段】従来の電池を電力源とするタイヤ空気圧・温度検出装置の新しい電力源を、タイヤ６０の外部に設置する外部アンテナ９０と、タイヤ６０のバルブ７０内部に設けた内部アンテナとを用いて、所定の周波数帯域を有する電磁波で電力送受信によって代用する。前記周波数帯域を有する電磁波は、タイヤ６０の物理的な構造と電気的な構造によく整合させれば、タイヤ６０とホイール５３の間の空間内に、タイヤ６０の最大直径を含む平面に略垂直な方向に磁界成分が分布する。前記内部アンテナの最大磁界受信方向に合わせれば、タイヤ６０が回転するときも、どの位置に停止するときも、略安定した電力が受信可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤ内の空気圧、温度等のような物理量を各種センサで検出するタイヤ状態検出システムと、その動作に必要な電力を、タイヤの強度を高めるためにタイヤのゴムの中に入れられたワイヤやメッシュを介して外部から供給する誘導給電方法とに関するものである。

従来、タイヤ状態検出システムに関する技術としては、例えば、次のような文献に記載されるものがあった。

特開平１０−１０４１０３号公報 特開２００３−２３７３２８号公報 特開２００３−２９１６１５号公報 特開２００４−１６１１１３号公報

特許文献１には、車両に設置した中央受信評価装置からなり、複数のホイールを有する車両に使用するタイヤ圧力モニタリング装置の技術が記載されている。

特許文献２、４には、タイヤ空気圧等のタイヤ状態を車室内から確認できる無線方式のタイヤ状態監視装置に関する技術が記載されている。

特許文献３には、タイヤの空気圧、温度等のタイヤ状態を検出し、このタイヤ状態を無線信号として送信するタイヤ空気圧検出装置の技術が記載されている。

一般的にすべてのアンテナには可逆定理が成立しているため、送信特性と受信特性はまったく同じなので、以下に述べる説明は断りがない限りすべて送信の場合の説明であるが、受信の場合も同様であるから説明は省略する。

近年、コンピュータの超小型化、ワンチップ化が可能になったことで、自動車等の車両の開発技術も目覚ましい発展を遂げた。自動車に備えている各種の通信機器を始め、エンジンを制御する機構、ドライバ（運転者）の運転作業を補助する安全運転機構等はほとんどコンピュータが担っており、自動車の性能も進化し続けているのが現状である。その中で、車体を支えたり、移動させたりする車輪の役割も非常に重要であることは、専門家以外の一般の利用者はあまり気づいていないようである。

以前、自動車の車輪はホイール、空気チューブとタイヤで構成されているのが一般的であったが、チューブレスタイヤが開発されてから、大型車を除いてほとんどの乗用車にはチューブレスタイヤが使われているので、乗用車の車輪はホイールとチューブレスタイヤ（このチューブレスタイヤを以下単に「タイヤ」と略称する。）で構成されるようになった。空気チューブがなくなったことで、タイヤのパンクは以前のように空気が徐々に漏れるのではなく急に破裂（バスト）し、重大な交通事故を招くことは少なくない。

また、タイヤの空気圧とエンジンの燃費が深い関係をもっており、最適なタイヤ空気圧で走行するときの燃費効率はよく、同量の燃料でも走行距離が伸びることはよく知られている。給油スタンドで燃料を入れるときは、タイヤ空気圧もチェックしてくれるのはそのためである。

一方、通常運転でタイヤの空気圧が最適な値になっても長時間、高速で車を運転するとタイヤ内の空気が激しく運動し、タイヤも変形しながら回転するので大量の熱が発生し、タイヤ内の温度は150℃前後まで上昇することがある。結果的に、タイヤ内の空気圧が最適な気圧だったはずなのに、前記発生した熱でタイヤ内の空気圧が上昇し、タイヤの爆発を起こすこともある。

そのために、特許文献１〜４等に記載されているように、タイヤの空気圧および温度を検出する装置が開発され、現在、米国では新型車にはすべて前記装置を搭載するよう義務付けられている。

図３（A)、（B)は、従来のタイヤ状態検出システムの説明図であり、同図（A)は従来のタイヤ状態検出システムを備えた自動車の車輪構造およびアンテナ系統を示す外観図、同図（B)は同図（A)のタイヤ状態検出システム中のタイヤ空気圧・温度検出装置を備えた車輪の断面と受信アンテナを示す図である。

図３（A)に示すように、自動車の車体には、前輪用の車輪回転軸１と後輪用の車輪回転軸２が設けられ、これらの各車輪回転軸１，２に、ホイール３を介してタイヤ１０がそれぞれ装着されている。各タイヤ１０が装着された各ホイール３には、空気出し入れ口を有するバルブ２０がそれぞれ取り付けられ、この各バルブ２０内にタグ状の小型のタイヤ空気圧・温度検出装置がそれぞれ収納されている。タグ状の小型のタイヤ空気圧・温度検出装置は、タイヤ１０内の空気圧および温度を検出するセンサ、装置全体を制御する集積回路からなるタグIC、電磁波Ｒを送受信する内部アンテナ、装置駆動用の電池等により構成されている。

車体には、各バルブ２０内の内部アンテナからのデータおよび指示を送受信する外部アンテナであるリーダアンテナ４０が取り付けられている。リーダアンテナ４０は、同軸ケーブルからなる伝送路４１を介して、リーダ・ライタ（以下「R/W」という。）４２に接続されている。R/W４２は、高周波電源３３から供給される高周波電力により駆動され、各バルブ２０内のタイヤ空気圧・温度検出装置に対するすべてのデータを処理する装置であり、これには表示装置４４が接続されている。表示装置４４は、車室内に設定され、R/W３２から送られてくるタイヤ１０に関する物理的な状態の情報をドライバに対して表示する装置である。

図３（Ｂ）に示すように、タイヤ空気圧・温度検出装置が収納されたバルブ２０がホイール３に取り付けられ、このホイール３の外周面にリング状のタイヤ１０が着脱自在に装着されている。タイヤ１０内には、強度を高めるためにスチル材等で形成された金属ワイヤまたは金属メッシュからなる補強部材１３が埋設されている。バルブ２０内に設けられた内部アンテナから、タイヤ１０内の空気圧と温度のデータを伝送する電磁波Ｒが放射されると、これが外部のリーダアンテナ４０で受信され、この受信信号がR/W４２で処理され、タイヤ１０内の空気圧と温度の値が表示装置４４に表示される仕組みになっている。

図４（A)、（Ｂ）は、図３中のバルブ２０の構成図であり、同図（A)はバルブ２０の表からみた外観図、および同図（Ｂ）はその裏からみた外観図である。

バルブ２０は、タイヤ空気圧・温度検出装置を収納する裏側が開口したケース状のバルブ本体２１を有し、このバルブ本体２１の側面に、円筒状の空気出し入れ口２２が突設されている。空気出し入れ口２２は、頑丈な金属でできており、例えばアルミ合金やスチル、これ以外のバルブ本体２１は樹脂でできている。バルブ本体２１には、空気出し入れ口２２からタイヤ１０内に通じる空気通り穴２３が形成されている。バブル本体２１の裏側の開口部分は、裏蓋２４により閉塞され、内部の装置を守り、この装置がバルブ本体内から外れない構造になっている。裏蓋２４には、この裏蓋２４とバルブ本体２１との位置合わせを行うためのポスト２５が形成されている。

図５は、図４のバルブ２０の裏蓋２４を取り除いた裏面からみたバルブ２０の内部構成図である。

バルブ２０内には、電力供給用のボタン電池２６と、このボタン電池２６に電線等の伝送路２７を介して接続されたタイヤ空気圧・温度検出装置３０とが収納されている。タイヤ空気圧・温度検出装置３０は、回路素子搭載用の基板３１を有している。基板３１には、空気圧センサ３２と、温度センサ３３と、データ処理および装置全体を制御する電子回路３４とが搭載され、この電子回路３４に、内部アンテナである送信アンテナ３５が接続されている。

このようなタイヤ空気圧・温度検出装置３０の働きで、ドライバは運転席に着席しながらまたは運転しながらタイヤ１０内の空気圧力および温度を知ることが可能になる。タイヤ１０のバストは、タイヤ内の空気圧力と温度が決定的な原因なので、タイヤ１０が危険な状態になったときドライバが対策を施せば、タイヤ爆発や交通事故を未然に回避できる。

図６は、図３中のタイヤ１０の構造の説明図である。
タイヤ１０は、リング状のゴム部分１１を有し、このゴム部分１１の内側に、タイヤ１０をホイール３に装着するときに引っ掛ける引っ掛け部分１２が形成されている。ゴム部分１１内には、強度を高めるためにスチル材等で形成された金属ワイヤまたは金属メッシュからなる補強部材１３が埋設されている。補強部材１３の断面１３ａは、切断しなければ図６に示すようなループ状のワイヤがみられる。タイヤメーカによって補強部材１３の配置の仕方は様々あるが、図６では一番簡単な配置が示されている。

しかしながら、従来のタイヤ空気圧・温度検出装置３０を備えたタイヤ状態検出システムでは、次のような課題があった。

従来のタイヤ空気圧・温度検出装置３０の電力源は乾電池型のボタン電池２６であり、装置に組み込んだ時から電力が消費され続けていく。市販のタイヤ空気圧・温度検出装置３０の仕様によると、ボタン電池２６は１０年間以上装置に電力を供給し続けることになっているが、現在市場に出回っているボタン電池２６の中でこの仕様を満たせる電池はほとんどない。そこで、ボタン電池２６の電力消耗を遅らせるために、例えば３分に一回程度しかタイヤ１０の空気圧と温度のデータをリーダアンテナ４０に送信しないような対策も採られているが、このような対策が施されても、ボタン電池２６の寿命を１０年持たせることは困難である。

他の方法として、ボタン電池２６が消耗すれば、これを新しいものと交換することも可能であるが、電池代金よりも交換手間がかなり掛かる上に、チューブレスタイヤなので交換する度にタイヤ１０が傷み、タイヤ１０の寿命を縮めてしまうという不都合がある。また、タイヤ１０の空気圧と温度のデータを細かく検出する必要なとき、例えば１秒に一回のデータ送信でも、寿命１０年の電池は約２ヶ月、３ヶ月になって、このような仕様に従来のタイヤ状態検出システムは対応できないことは明白である。

本発明のタイヤ状態検出システムは、内部に導電性の補強部材が設けられたタイヤと、前記タイヤの外側の近傍に取り付けられ、前記タイヤに対して電磁波を放射して前記補強部材に誘導交流を発生させる外部アンテナと、前記タイヤ側に取り付けられ、前記タイヤ内の空間において前記補強部材に発生した前記誘導交流により生成される交流磁界を受信して受信信号を出力する内部アンテナと、前記タイヤ側に取り付けられ、前記受信信号を直流電力に変換して電源電力を出力する電源手段と、前記タイヤ側に取り付けられ、前記電源電力により動作し、前記タイヤ内の所定の状態を検出してこの検出信号を前記内部アンテナおよび前記補強部材を介して前記外部アンテナへ電磁波で送信させる検出手段とを備えている。

本発明の誘導給電方法は、内部に導電性の補強部材が設けられたタイヤと、前記タイヤの外側の近傍に取り付けられ、前記タイヤに対して電力用電磁波を放射すると共に信号用電磁波を受信する外部アンテナと、前記タイヤ側に取り付けられ、前記外部アンテナから放射された前記電力用電磁波を前記補強部材を介して受信すると共に、前記信号用電磁波を前記補強部材を介して前記外部アンテナへ送信する内部アンテナと、を備えたタイヤ状態検出システムにおける誘導給電方法である。

そして、前記外部アンテナから、前記タイヤの回転軸に対して略平行な交流磁界成分を有する電磁波を放射して、前記交流磁界成分により前記補強部材に誘導交流を発生させ、さらに、前記誘導交流によって前記タイヤと前記ホイールとの間の空間に二次交流磁界を発生させる。さらに、前記外部アンテナによって給電された前記交流磁界成分と前記二次交流磁界とを前記内部アンテナに受信させて受信信号を出力させ、前記受信信号を前記電源電力に変換する。

本発明のタイヤ状態検出システムおよびその誘導給電方法によれば、電力源である電池の寿命や残留電力に心配せずに、車両等のバッテリやエンジン等からの電力を用いて、特定の周波数の電磁波で検出手段に電源電力を給電し、タイヤの空気圧や温度等を常に精度良く検出できる。

本発明の最良の形態では、従来の電池を電力源とするタイヤ空気圧・温度検出装置の新しい電力源を、タイヤの外部に設置する外部アンテナと、タイヤのバルブ内部に設けた内部アンテナとを用いて、所定の周波数帯域を有する電磁波で電力送受信によって代用する。前記周波数帯域を有する電磁波は、タイヤの物理的な構造と電気的な構造によく整合させれば、タイヤとホイールの間の空間内に、タイヤの最大直径を含む平面に略垂直な方向に磁界成分が分布する。前記内部アンテナの最大磁界受信方向に合わせれば、タイヤが回転するときも、どの位置に停止するときも、略安定した電力を受信可能なので、従来の装置のように電池の寿命、残留電力に心配することなく、タイヤ内の空気圧や温度のデータを、外部アンテナを通してR/W等に回数無制限に送信することが可能である。すなわち、完全な電池レスタイヤ空気圧・温度検出装置を備えたタイヤ状態検出システムを実現できる。

（実施例１の構成）
図１（A)、（B)は、本発明の実施例１を示すタイヤ状態検出システムの説明図であり、同図（A)は実施例１のタイヤ状態検出システムを備えた自動車の車輪構造およびアンテナ系統を示す外観図、同図（B)は同図（A)のタイヤ状態検出システム中のタイヤ空気圧・温度検出装置を備えた車輪の断面と外部アンテナであるソレノイド状アンテナを示す図である。

図１（A)では、従来の図３（A)と同様、見やすいように自動車本体が省略されている。自動車の車体には、従来の図３（A)と同様に、前輪用の車輪回転軸５１と後輪用の車輪回転軸５２が設けられ、これらの各車輪回転軸５１，５２に、ホイール５３を介してタイヤ６０がそれぞれ装着されている。各タイヤ６０が装着された各ホイール５３には、空気出し入れ口を有するバルブ７０がそれぞれ取り付けられ、この各バルブ７０内に、電源手段および検出手段（例えば、タグ状の小型のタイヤ空気圧・温度検出装置）が、それぞれ収納されている。タグ状の小型のタイヤ空気圧・温度検出装置は、タイヤ６０内の空気圧および温度を検出するセンサ、装置全体を制御する集積回路からなるタグIC、および送受信用の内部アンテナ（例えば、ソレノイド状アンテナ）等により構成されている。

車体には、従来と異なり、各タイヤ６０の側面の近傍に、外部アンテナ（例えば、ソレノイド状アンテナ、以下これを「小型円形アンテナ」という。）９０がそれぞれ取り付けられている。各小型円形アンテナ９０は、励振によって交流磁界H1を発生して各バルブ７０内のソレノイド状アンテナに対して電力を送信すると共に、そのソレノイド状アンテナからのタイヤ内の空気圧および温度のデータを受信する機能を有している。各小型円形アンテナ９０は、同軸ケーブル等の伝送路１００を介して、送受信器１０１に接続されている。送受信器１０１は、高周波電源１０２から供給される高周波電力に基づき、各小型円形アンテナ９０へ電力を送信する電力送信器としての機能と、各タイヤ側から各小型円形アンテナ９０を介して送られてくる送信信号を受信する受信器として機能とを有し、これには表示装置１０３が接続されている。表示装置１０３は、車室内に設定され、送受信器１０１から送られてくるタイヤ６０に関する物理的な状態の情報をドライバに対して表示する装置である。

図１（Ｂ）に示すように、各タイヤ６０の近傍に設置たれた小型円形アンテナ９０は、抵抗とインダクタンスを有するので、高周波電源１０２からより効率よく高周波電力を受けるためにはコンデンサで構成される整合回路が必要である。図１（Ｂ）には、整合回路と組み合わせた小型円形アンテナ９０の略図が示されている。小型円形アンテナ９０には２個の整合用コンデンサ９１，９２が接続され、この整合用コンデンサ９１，９２により、小型円形アンテナ９０と高周波電源１０２との間の整合回路が構成されている。

以下の記載では、説明の簡単化のために、前記小型円形アンテナ９０のようなリーダアンテナ用整合は図示しないことがあるが、大抵の場合は必要である。また、構造的には前記整合用コンデンサ９１と９２のような並列な部分と直列な部分を有する。したがって、以下の記載において、リーダアンテナに整合回路が示されなくても暗黙了解で存在すると仮定する。

小型円形アンテナ９０ はその周囲に交流電磁界を発生させるが、本実施例１では磁界成分のエネルギーを利用して誘導的にバルブ７０内に設けたソレノイド状アンテナに起電力を発生させ、これをタイヤ空気圧・温度検出装置の電力源として用いる。

タイヤ空気圧・温度検出装置が収納されたバルブ７０は、従来と同様、ホイール５３に取り付けられ、このホイール５３の外周面にリング状のタイヤ６０が着脱自在に装着されている。従来と同様に、タイヤ６０内には、強度を高めるためにスチル材、導電性の合成樹脂繊維等で形成されたワイヤ、メッシュ等からなる導電性の補強部材６３が埋設されている。この補強部材６３は、ある周波数帯域に対して障害物になるが、ある周波数帯域に対して電磁波の伝播を邪魔しない。本実施例１では、例えば、13.56MHz の電磁波を扱うが、実際は略5MHz〜略50MHz までの電磁波が使用可能である。

図１（Ｂ）には、ホイール下部半分の断面図は示されていないが、バルブ７０を除いた上部半分の断面図と同じである。また、タイヤ６０内に設けた補強部材６３の誘導現象で、タイヤ６０とホイール５３の間の空間内に略均一な交流磁界H2が分布しているが、小型円形アンテナ９０とバルブ７０内に設けたソレノイド状アンテナとの結合量（Sパラメータでいえば S21）は、タイヤ６０の種類によって略マイナス二十数dB（デシベル）〜略マイナス三十数dBまでである。

結合量S21の値は、バルブ７０内に設けたソレノイド状アンテナと小型円形アンテナ９０との間の磁気エネルギーの送受信レベルを示すもので、高ければ高いほど少ない磁気エネルギーで信号を所望の条件で送受信できる。

また、ファラデーの電磁誘導法則によれば、ループ状導体に磁束Φの磁界が通過し、時間的に変化すれば、その磁束変化量を弱めるように起電力Eが発生し、ループ状導体に前記磁界と反対方向に磁界を発生させる電流が流れる。起電力Eは次式（１）のように表される。
E=-dΦ/dt （１）

この式（１）において、Φは、バルブ７０内に設けたソレノイド状アンテナ内の透磁率μとループの面積と交流磁界Ｈの強度との積に等しく、アンテナを通過する磁束である。本実施例１は主にこの現象を利用したものである。

タイヤ６０の近傍に設置された小型円形アンテナ９０によって発生した交流磁界H1の方向は、タイヤ６０の回転軸に略並行で、バルブ７０内に設けたソレノイド状アンテナのインピーダンスをうまく整合すれば最大の誘導起電力を得ることができる。

タイヤ６０は、例えば、略３０cm〜略１８０cmの間の直径を有している。小型円形アンテナ９０は、絶縁皮膜を有する導体線で円形に巻かれた数ターン〜十数ターンのソレノイド状をしており、円形の直径は数cm〜十数cmの構造、あるいは、ソレノイド状の中心軸方向に厚み略1cm〜略2cm程度に圧縮された構造である。小型円形アンテナ９０から放射される電磁波は、例えば、略１０KHz〜略１００MHzまでの周波数帯域であり、タイヤ６０の側面から数cm〜略二十数cmまで離間して配置されている。

図２（A)、（Ｂ）は、図１中のバルブ７０の内部の構成を示す図であり、同図（A)はバルブ７０の裏蓋を外した内部の構成図、および同図（Ｂ）はその内部に収納されたタイヤ空気圧・温度検出装置の外観の斜視図である。

バルブ７０は、従来の図５と同様に、裏側が開口したケース状のバルブ本体７１を有し、このバルブ本体７１の側面に、円筒状の空気出し入れ口７２が突設されている。空気出し入れ口２２は、アルミ合金、スチル等の頑丈な金属でできており、これ以外のバルブ本体７１は樹脂等でできている。バルブ本体７１内にはタイヤ空気圧・温度検出装置８０が収納され、このバルブ本体７１の裏側の開口部分が図示しない裏蓋により閉塞される構造になっている。

タイヤ空気圧・温度検出装置８０は、回路素子搭載用の基板８１と、この基板８１に電線等の伝送路８５を介して接続された内部アンテナであるソレノイド状アンテナ８６とを有している。基板８１上には、空気圧センサ８２、温度センサ８３、データ処理および装置全体を制御する電子回路８４、および図示しない電源手段（例えば、電源部）等が搭載され、ソレノイド状アンテナ８６と接続されている。図示しない電源部は、ソレノイド状アンテナ８６で受信した受信信号を直流電力に変換して各回路部分に供給する回路である。

ソレノイド状アンテナ８６は、従来の図５のボタン電池２６と同じ程度の直径（例えば、10mm）を有する１０ターン程度の銅線で作られたアンテナであり、外部の小型円形アンテナ９０から放射された交流磁界H1,H2の電磁誘導により交流磁界H3を発生する。このソレノイド状アンテナ８６ は、最大の誘導起電力を得るために、そのループの面が交流磁界H1,H2に垂直になるように配置されている。

通常、ソレノイド状アンテナ８６と回路素子搭載用の基板８１との間に整合回路を設けた方が、両者間の反射損失が抑制されて効率よく高周波信号を伝送できる。前記整合回路は、１個の並列コンデンサと、１個の直列コンデンサとで構成されるが、図２では図示を省略している。

（実施例１の動作）
本実施例１の特徴は、タイヤ状態検出システムにおいて、従来のボタン電池２６を取り除いたタイヤ空気圧・温度検出装置８０の電源の役割を担う給電アンテナに関する誘電給電方法にあるので、アンテナの説明を中心にして、他の誘導給電動作に関わらない部分の説明はなるべく省略する。

図１において、高周波電源１０２ から、例えば数W（ワット）の13 MHz 帯の高周波電力が送受信器 １０１に送信され、前記高周波電力はそこで必要に応じた電力に分配されるか、または機械的あるいは電子的な切り換えスイッチで、伝送路１００を通して各小型円形アンテナ９０へ給電される。各小型円形アンテナ９０ は、コンデンサ９１，９２で構成された整合回路を備えているので、送受信器１０１から給電された高周波電力を効率よく電磁波として放射するが、ソレノイド状の構造しているので、中心軸方向に強い磁界成分を放射する。また、前記中心軸はタイヤ６０の回転軸に略並行し、タイヤゴム部分に交流磁界H1を放射する。

タイヤ６０（１０）には図６が示すように、ループ状やソレノイド状またはメッシュ状の金属ワイヤ等からなる補強部材１３（６３）がゴム部分１１の中に入れられるので、巨視的にみればタイヤ６０（１０）の直径に相当する輪状の導体ができており、それに垂直に交流磁界H1が通過する。したがって、ファラデーの電磁誘導法則に従って、前記輪状の導体に輪状の交流が流れ、誘導的に小型円形アンテナ９０から遠く離れたタイヤ６０の部分にも小型円形アンテナ９０付近に放射される交流磁界H1と略同じ強度の交流磁界H2が発生する。結果的に、小型円形アンテナ９０とバルブ７０の相対的な位置は、ホイール５３の回転で変動しても、バルブ７０を通過する交流磁束量は略一定である。

一方、図２に示すように、バルブ本体７１内に収納された小型のソレノイド状アンテナ８６は、電磁誘導で発生する交流磁界H1,H2と略垂直な位置に配置されているので、略最大の交流磁束量を受け、略最大の起電力がソレノイド状アンテナ８６の両端子に発生することになる。この起電力は電力源の役割を果たすが、交流なので図示しない電源部によって一度整流し、直流電源に変換してから従来の装置の電力源のボタン電池２６と同じように機能する。

ソレノイド状アンテナ８６を介して電源部で得られた直流電力は、例えば、空気圧センサ８２、温度センサ８３、データ処理および装置全体を制御する電子回路８４を動作させ、タイヤ６０内の物理量（例えば、空気圧、温度等）を収集し、信号に変換してから同じソレノイド状アンテナ８６で小型円形アンテナ９０へ返信し、伝送路１００を介して送受信器１０１へ送信し、処理され、表示装置１０３に表示することになる。ドライバは表示装置１０３に表示されるデータで、タイヤ６０内の空気圧や温度等を知ることができる。

本実施例１の特徴は、従来のタイヤ空気圧・温度検出装置３０のように消耗してセンサ等へ供給する電力が低下していくボタン電池２６を使用しないことと、タイヤ６０内に収集した空気圧や温度のデータを返信するときに別途の発振器を発振させて、例えば400MHz帯の発振周波数に乗せて前記収集データを返信する必要はなく、リーダアンテナである小型円形アンテナ９０から給電された周波数を分周技術によって一部の高周波エネルギーを残せるので、前記収集データをこの分周周波数に乗せて小型円形アンテナ９０へ返信するから、別途の発振器は不要である。

（実施例１の効果）
本実施例１によれば、従来電池で動作するタイヤ空気圧・温度検出装置に対して外部から電力を供給する構成にしたので、次の（１）〜（４）のような効果が挙げられる。

（１） 従来では、電池の寿命を１０年間もたせるために３分間に１回程度の割合でしかタイヤ内の空気圧および温度のデータをドライバに提供できず、また寿命に近づく電池の電力が低下するためデータの誤り率も増加する。これに対し、本実施例１によれば、電磁波給電方式で電力枯渇の心配はないから、木目細かいデータを例えば１秒間に２回程度、ドライバに提供可能である。

（２） 前記（１）の木目細かいデータは、ドライバにタイヤ６０の空気圧と温度に関する情報を提供するだけでなく、近い将来、自動車の自動運転が実現されるときに必要不可欠であろう。

（３） 電池交換が不要になったことで、電池代が不要になるとともに電池交換による手間、手数料およびこの作業によるタイヤ６０の傷みは完全になくなった。また、消耗した電池の廃棄もなくなったことで、本実施例１は環境にやさしいタイヤ内空気圧および温度等の検出装置を提供したと言える。

（４） どのような状態で駐車しても、自動車のキーを差し込めば瞬時にタイヤ６０の状態を知ることができるので、タイヤ６０の不具合による事故を未然に防ぐことができる。

したがって、本実施例１は、従来電池で動作するタイヤ内空気圧および温度等の検出装置の機能を大きく改善し、自動車の安全運転および交通事故による損失防止に大きく貢献すると言える。また、寿命を１０年間もたせる電池は特殊なもので、廃棄後の処理はコストおよび環境に多大な影響を与えるが、本実施例１にはこのような問題はまったく存在しない。

（実施例１の利用形態）
現段階では、従来電池で動作するタイヤ内空気圧および温度の検出装置と同様、タイヤ内空気圧および温度に関する情報をドライバに提供することであるが、データの細かさおよび正確さは前者と比べてはるかに信頼性は高く、将来の自動車の自動運転にまで応用される可能性がある。

実施例１は、リーダアンテナである小型円形アンテナ９０を、一つのタイヤ６０に対して一つ用いたタイヤ状態検出システムである。これに対し、本実施例２では、考え方は前記実施例１と同じであるが、タイヤ６０とホイール５３の間の空間に発生する交流磁界H2の分布のばらつきをより少なくするために、複数の小型円形アンテナを用いる。説明を簡単にするためには、ここでは２個の小型円形アンテナ９０−１，９０−２を用いることにした。

２個の小型円形アンテナ９０−１，９０−２はまったく同じもので、高周波電力を供給する高周波電源１０２と並列に接続するから、同じ交流磁界H1をタイヤ６０に放射するはずである。また、２個の小型円形アンテナ９０は互いに影響を及ぼさないためにある程度互いに離れた位置に配置する必要があるが、例えばタイヤ６０の中心に対して略対角な位置に配置することもよい。

以下、本実施例２を図面を参照しつつ詳細に説明する。

（実施例２の構成）
図７は、本発明の実施例２を示すタイヤ状態検出システムの要部の説明図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

本実施例２では、タイヤ６０の側面の近傍に、同一構造の２個の小型円形アンテナ９０−１，９０−２が、例えば、タイヤ６０の中心に対して略対角な位置に配置されている。各小型円形アンテナ９０−１，９０−２には、コンデンサ９１−１，９２−１で構成された整合回路と、コンデンサ９１−２，９２−２で構成された整合回路とがそれぞれ接続され、これらが各同軸ケーブル等の伝送路１００−１，１００−２をそれぞれ介して高周波電源１０２に接続されている。各小型円形アンテナ９０−１，９０−２からタイヤ６０へそれぞれ放射される交流磁界H1により、タイヤ６０とホイール５３の間の空間にそれぞれ交流磁界H2が発生する。

２個の小型円形アンテナ９０−１，９０−２は、例えば、タイヤ６０の回転軸を円の中心として円周上互いに略９０°以上の角度で離れた位置に設置されるか、あるいは、タイヤ６０の回転軸を円の中心として円周上互いに略対角な位置に配置されている。その他の構成は、実施例１と同様である。

（実施例２の動作）
本実施例２の動作は、実施例１の動作とまったく同じであるので、簡単に説明する。
高周波電源１０２から並列に各伝送路１００−１，１００−２を介して各小型円形アンテナ９０−１，９０−２へ高周波電力が給電され、各小型円形アンテナ９０−１，９０−２から、タイヤ６０の回転軸に略並行し、タイヤ６０のゴム部分に交流磁界H1，H1がそれぞれ放射される。タイヤ６０のゴム部分中に、ループ状やソレノイド状またはメッシュ状の金属ワイヤからなる補強部材６３が埋設されているので、その補強部材６３に誘導電流が流れ、これによってタイヤ６０とホイール５３間の空間に交流磁界H1,H2が発生する。

２個の小型円形アンテナ９０−１，９０−２は、例えば、タイヤ６０の中心に対して略対角に配置されている場合、発生する各交流磁界H1,H1の強度の強弱は対称である。また、各交流磁界H1,H1は位相的に同相なので、強度が加算され、互いに補い合って強度ばらつきが抑制されることになる。

強度の安定な交流磁界H1,H2は、誘導的にバルブ７０中に収納されたソレノイド状アンテナ８６の両端子に起電力を発生させ、タイヤ空気圧・温度検出装置８０の動作に必要な電力を供給する結果になる。また、空気圧センサ８２および温度センサ８３の検出信号は、実施例１と同様な経路と方法で表示装置１０３へ送られて表示され、ドライバに提示されることになる。

（実施例２の効果）
本実施例２は、原理的に実施例１と同じであるが、更に特性を改良するために小型円形アンテナ９０−１，・・・の数を増やすことで、タイヤ６０とホイール５３の間の空間に発生する同相の交流磁界H2の発生源が増え、これにより、交流磁界H2の強度が安定し、ばらつきが抑制される結果になる。したがって、本実施例２は、小型円形アンテナ９０−１，・・・の数を増やすことで少々のコスト高になるが、性能的には実施例１と比べてかなり優れていると言える。

（実施例２の利用形態）
本実施例２の利用形態は、実施例１の利用形態と同じである。

本実施例３も、実施例１の考え方を基本にするが、実施例２と原理的に異なる。本実施例２も２個の小型円形アンテナ９０−１，９０−２をリーダアンテナとして用いるが、実施例２の場合の配置と異なって、タイヤ６０を挟む配置に特徴がある。

（実施例３の構成）
図８は、本発明の実施例３を示すタイヤ状態検出システムの要部の説明図であり、実施例１、２を示す図１、図７中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

本実施例３では、タイヤ６０の両側面の近傍に、同一構造の２個の小型円形アンテナ９０−１，９０−２が、例えば、タイヤ６０のゴム部分を挟むような形で、同じ中心軸を有するように配置されている。各小型円形アンテナ９０−１，９０−２には、コンデンサ９１−１，９２−１で構成された整合回路と、コンデンサ９１−２，９２−２で構成された整合回路とがそれぞれ接続され、これらが各同軸ケーブル等の伝送路１００−１，１００−２をそれぞれ介して高周波電源１０２に接続されている。各小型円形アンテナ９０−１，９０−２からタイヤ６０に対してそれぞれ放射される交流磁界H1,H1により、タイヤ６０とホイール５３の間の空間に交流磁界H2が発生する。その他の構成は、実施例１、２と同様である。

（実施例３の動作）
本実施例３の基本的な動作は、本実施例１と同じであるが、２個の同じ小型円形アンテナ９０−１，９０−２を用いてタイヤ６０のゴム部分を挟むような形に配置されているところが異なる。

高周波電源１０２から並列に各伝送路１００−１，１００−２を介して各小型円形アンテナ９０−１，９０−２へ高周波電力が給電され、各小型円形アンテナ９０−１，９０−２から、タイヤ６０の回転軸に略並行し、タイヤ６０のゴム部分に交流磁界H1,H1を放射する。各小型円形アンテナ９０−１，９０−２は、高周波電源１０２に対して並列に接続されているから、発生する放射交流磁界H1,H1は同じ強度と方向を有し、タイヤ６０とホイール５３間の空間の中に、交流磁界H2,H2が発生する。この交流磁界H2,H2は、バルブ７０内に収納されたソレノイド状アンテナ８６に起電力を発生させ、バルブ７０内に設けられた空気圧センサ８２、温度センサ８３および電子回路８４に動作電力を供給する。

空気圧センサ８２および温度センサ８３の検出信号は、ソレノイド状アンテナ８６を経由して２個の小型円形アンテナ９０−１，９０−２へ送信され、実施例１と同様な経路と方法で表示装置１０３へ送られて表示され、ドライバに提示される。

（実施例３の効果）
本実施例３は、原理的に実施例１と同じであるが、更に特性を改良するために、リーダアンテナである小型円形アンテナ８０−１，・・・の数を２個に増やすことで、誘導された交流磁界H2は、実施例１の交流磁界H2や実施例２の交流磁界H2より強度が強いから、バルブ７０内に収納されたソレノイド状アンテナ８６と両小型円形アンテナ９０−１，９０−２との結合度（S21）は理論的に約3dB上昇することになる。本実施例３は、小型円形アンテナ９０−１，・・・の数を２個に増やすことで、少々のコスト高になるが、性能的には実施例１と比べてかなり優れている。したがって、本実施例３はタイヤ空気圧・温度検出装置８０の高性能化に貢献するものといえる。

（実施例３の利用形態）
本実施例３の利用形態は、実施例１の利用形態と同じである。

本実施例４は、本実施例３の２個の小型円形アンテナ９０−１，９０−２を高周波電源１０２に対して直列に接続していることが特徴である。

（実施例４の構成）
図９は、本発明の実施例４を示すタイヤ状態検出システムの要部の説明図であり、実施例３を示す図８中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

本実施例４では、実施例３と同様に、タイヤ６０の両側面の近傍に、同一構造の２個の小型円形アンテナ９０−１，９０−２が、例えば、タイヤ６０のゴム部分を挟むような形で、同じ中心軸を有するように配置されている。これは、磁界の発散を小さくするためである。２個の小型円形アンテナ９０−１，９０−２は、実施例３と異なり、伝送路１００によって直列に高周波電源１０２と接続されている。コンデンサ９１，９２からなる整合回路を要するのは、小型円形アンテナ９０−２だけである。

このような構成で、ある意味では真中の広く開いた一つのソレノイドと言えるので、結果的に整合回路を必要とするのは、高周波電力１０２と直接に接続している小型円形アンテナ９０−２だけである。各小型円形アンテナ９０−１，９０−２は、同じ巻き数と寸法を有し、同じ交流が流れるので、同じ強度と方向の交流磁界H1,H1を放射する。そのため、その交流磁界H1,H1により、タイヤ６０とホイール５３の間の空間に交流磁界H2が発生する。その他の構成は、実施例１、２と同様である。

（実施例４の動作）
本実施例４の基本的な動作は、実施例３と同じであるが、小型円形アンテナ９０−１と９０−２は、本実施例３のような並列接続ではなく、互いに直列に接続され、さらに小型円形アンテナ９０−２だけは整合回路を通して高周波電源１０２と接続されている。

まず、高周波電源１０２から整合回路を通して小型円形アンテナ９０−２へ高周波電力が給電され、さらに小型円形アンテナ９０−２の先端から、小型円形アンテナ９０−１へ同じ交流が流れる。両アンテナ９０−１，９０−２は同じ巻き数と寸法を有するので、同じ強度と方向の交流磁界H1,H1を放射する。本実施例３と同じように、放射された交流磁界H1,H1は同じ強度と方向を有しているので、タイヤ６０とホイール５３間の空間の中に分布して交流磁界H1,H2が発生する。交流磁界H1,H2により、バルブ７０内に収納されたソレノイド状アンテナ８６に起電力が発生し、バルブ７０内に設けられた空気圧センサ８２、温度センサ８３および電子回路８４に動作電力が供給される。

また、空気圧センサ８２および温度センサ８３からの検出信号は、ソレノイド状アンテナ８６を経由して２個の小型円形アンテナ９０−１，９０−２へ送信され、実施例１と同様な過程でドライバに伝達される。

（実施例４の効果）
本実施例４は、原理的に実施例３と同じであるが、小型円形アンテナ９０−１と９０−２は互いに直列に高周波電源１０２と接続されているため、必要な整合回路は二つではなく一つだけで済む。

また、他の効果は実施例３と同じで、特性を改良するためにリーダアンテナである小型円形アンテナ９０−１，・・・の数を２個に増やすことで、誘導される交流磁界H2は、実施例１の交流磁界H2や実施例２の交流磁界H2より強度が強いから、バルブ７０に収納されたソレノイド状アンテナ８６と両小型円形アンテナ９０−１，９０−２との結合度（S21）は理論的に約3dB上昇することになる。本実施例４は、小型円形アンテナ９０−１，・・・の数を２個に増やすことで少々のコスト高になるが、性能的には実施例１と比べてかなり優れている。したがって、本実施例４はタイヤ空気圧・温度検出装置８０の高性能化に貢献するものといえる。

（実施例４の利用形態）
本実施例４の利用形態は、実施例１の利用形態と同じである。

本実施例５は、本実施例１〜４で使用されているリーダアンテナである小型円形アンテナ９０，９０−１，９０−２に代えて、ソレノイド型アンテナ９０Aを用いることが特徴である。

（実施例５の構成）
図１０（Ａ）、（Ｂ）および図１１は、本発明の実施例５を示すタイヤ状態検出システムの要部の説明図であり、図１０（Ａ）は断面円形のソレノイド型アンテナとタイヤの断面図、図１０（Ｂ）は断面方形のソレノイド型アンテナの外観図、および図１１は円弧状のソレノイド型アンテナの外観図である。これらの図１０、図１１において、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

本実施例５では、本実施例１で使用されているリーダアンテナである小型円形アンテナ９０に代えて、図１０（Ａ）に示す断面円形のソレノイド型アンテナ９０Ａ、または図１０（Ｂ）に示す略断面方形のソレノイド型アンテナ９０Ｂが使用されている。

図１０（Ａ）に示すように、タイヤ６０の外周面の近傍に、断面円形のソレノイド型アンテナ９０Ａが配置されている。断面円形のソレノイド型アンテナ９０Ａは、略円形に巻かれたコイル状の導体の両端に端子が設けられたソレノイド本体を有しており、このソレノイド本体の両端子が、電線等の伝送路１００を介して高周波電源１０２に接続されている。ソレノイド型アンテナ９０Ａは、高周波電源１０２から高周波電力が供給されると、交流磁気力線を放射して交流磁界H1を生成するので、これによってタイヤ６０とホイール５３の間の空間に交流磁界H2が発生する。なお、高周波電源１０２とソレノイド型アンテナ９０Ａの間には、整合回路を必要とする場合もあるが、図示しない。

一方、図１０（Ｂ）に示すように、断面円形のソレノイド型アンテナ９０Ａに代えて、断面方形のソレノイド型アンテナ９０Ｂを使用してもよい。断面方形のソレノイド型アンテナ９０Ｂは、略正方形または略長方形に巻かれたコイル状の導体の両端に端子が設けられたソレノイド本体を有しており、このソレノイド本体の両端子が、伝送路１００を介して高周波電源１０２に接続される。

ソレノイド型アンテナ９０Ａ，９０Ｂは、例えば、直径略0.5mm〜略3mm程度の導体線で巻かれた数ターン〜十数ターンのソレノイド状をしており、断面が数cm〜十数cmの最大寸法を有している。あるいは、ソレノイド型アンテナ９０Ａ，９０Ｂは、厚み略数十ミクロン〜略数百ミクロンまで、幅略数mm〜略二十数mmまでのテープ状の導体箔を用いてソレノイド状に形成されている。

また、図１１に示すように、タイヤ側面により多くの磁束を通過させるためにソレノイド型アンテナ９０Aまたは９０Ｂの断面形状をタイヤ外周面に沿って円弧状に延設し、タイヤ６０の広い領域の側面に交流磁界H1を照射できるような構造にしてもよい。この円弧状のソレノイド型アンテナ９０Aまたは９０Ｂでは、断面形状が、タイヤ６０の中心から見て略30°〜略60°の範囲に円弧状に延設され、タイヤ外周面から略10cmの距離に配置されている。円弧状の寸法は、例えば、乗用車のタイヤに使う場合、略30cmから略50cmの最大寸法を有することになる。

図１０、図１１のその他の構成は、実施例１と同様である。

（実施例５の動作）
本実施例５の動作は、本実施例１の動作と略同じであるので、簡単に説明する。
高周波電源１０２から伝送路１００を介してソレノイド型アンテナ９０Ａ（又は９０Ｂ）へ高周波電力が給電されと、このソレノイド型アンテナ９０Ａ（または９０Ｂ）の両端から、タイヤ６０の回転軸に略並行し、タイヤ６０のゴム部分に交流磁界Ｈ１が放射される。タイヤ６０のゴム部分中に補強部材６３が埋設されているので、この補強部材６３に誘導電流が流れて、これによってタイヤ６０とホイール５３間の空間に交流磁界Ｈ２が発生する。

交流磁界H2は誘導的に、バルブ７０内に収納されたソレノイド状アンテナ８６の両端子に起電力を発生させ、タイヤ空気圧・温度検出装置８０の動作に必要な電力を供給する結果になる。空気圧センサ８２および温度センサ８３からの検出信号は、実施例１と同様な経路と方法でドライバに伝送される。

（実施例５の効果）
本実施例５において、ソレノイド型アンテナ９０Ａ又は９０Ｂは、中心軸がタイヤ６０の回転軸と略並行になるように配置し、図１０（Ａ）、図１１に示すようにタイヤ６０の真上にあるように見えるが、必ずしも真上でなくてもタイヤハウスの形状によって取り付けやすいところに取り付ければよい。

結果的に、ソレノイド型アンテナ９０Ａ又は９０Ｂの放射する交流磁界Ｈ１は左右対称になるので、タイヤ６０とホイール５３間の空間に誘導的に発生する交流磁界H2の強度も左右対称になり、ある意味ではバルブ７０内に収納されたソレノイド状アンテナ８６の両端子に誘導的に発生する起電力の強度は、実施例１の場合と比べて大きい。したがって、本実施例５はタイヤ空気圧・温度検出装置８０の高性能化に貢献するものといえる。

（実施例５の利用形態）
本実施例５の利用形態は、実施例１〜４と同じであるが、車種、タイヤハウスの形状、タイヤの電気的な特性等で、実施例１のように小型円形アンテナ９０をタイヤ６０の側面から取り付けられない場合、タイヤ外周面の真上または任意の位置に取り付ける方法を提供するものである。

（実施例６の構成）
図１２は、本発明の実施例６を示すタイヤ状態検出システムにおけるソレノイド型アンテナとタイヤの断面図であり、実施例５を示す図１０中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

本実施例６は、実施例５の構成と基本的に同じであるが、図１０（Ａ）に示す断面円形のソレノイド型アンテナ９０Ａ、または図１０（Ｂ）に示す断面方形のソレノイド型アンテナ９０Ｂが、タイヤ外周に対して直交する方向（すなわちタイヤ外周面の幅方向）に配置され、かつそのソレノイド型アンテナ９０Ａ又は９０Ｂの中心軸がタイヤ外周面の幅方向表面に沿って弧状に延設され、タイヤ６０とホイール５７間の空間になるべく大量に交流磁束が流し込まれる構造になっている。その他の構成は、実施例５と同様である。

（実施例６の動作）
本実施例６の動作は、実施例５の動作と略同じであるので、簡単に説明する。
高周波電源１０２から伝送路１００を介して弧状のソレノイド型アンテナ９０Ａ又は９０Ｂに高周波電力が給電されと、このソレノイド型アンテナ９０Ａ又は９０Ｂの両端から、タイヤ６０の回転軸に略並行し、タイヤ６０のゴム部分に交流磁界H1が放射される。タイヤ６０のゴム部分中に埋設された補強部材６３に誘導電流が流れ、これによってタイヤ６０とホイール５３間の空間に交流磁界H2が発生する。

交流磁界H2は誘導的に、バルブ７０内に収納されたソレノイド状アンテナ８６の両端子に起電力を発生させ、タイヤ空気圧・温度検出装置８０に動作に必要な電力を供給する結果になる。空気圧センサ８２および温度センサ８３からの検出信号は、実施例１と同様な経路と方法でドライバに伝送される。

（実施例６の効果）
本実施例６では、弧状のソレノイド型アンテナ９０Ａ又は９０Ｂが、図１２に示すようにタイヤ外周面の幅方向表面に沿うように曲げ延ばされ、タイヤ６０の真上にあるように見えるが、必ずしも真上でなくてもタイヤハウスの形状によって取り付けやすいところに取り付ければよい。

結果的に、弧状のソレノイド型アンテナ９０Ａ又は９０Ｂの放射する交流磁界H1は左右対称になるので、タイヤ６０とホイール５３間の空間に誘導的に発生する交流磁界H2の強度も左右対称になり、実施例５とほぼ同様に、ある意味ではバルブ７０内に収納されたソレノイド状アンテナ８６の両端子に誘導的に発生する起電力の強度は、実施例１の場合と比べて大きい。したがって、本実施例６はタイヤ空気圧・温度検出装置８０の高性能化に貢献するものといえる。

（実施例６の利用形態）
本実施例６の利用形態は、実施例５の利用形態と同じであるが、弧状のソレノイド型アンテナ９０Ａ又は９０Ｂの形状とタイヤハウスの形状がほぼ適合するので、本実施例５より取り付けやすく、タイヤ外周面の真上または任意の位置から簡単に取り付ける方法を提供するものである。

本実施例７では、本実施例１〜６に用いた小型円形アンテナ９０，９０−１，９０−２とソレノイド型アンテナ９０Ａ，９０Ｂの中心軸領域に、軟鉄またはフェライト等を主成分とする材料の棒状のコア（芯）９３を挿入し、前記各アンテナ９０，・・・の放射交流磁界H1の発散を抑制し、誘導効率を高めてタイヤ６０とホイール５３間の空間に誘導される交流磁界H2を集中させる構成にしている。

考え方は同じなので、説明しやすい実施例５を代表例に用いて、以下、本実施例７を説明する。

（実施例７の構成）
図１３は、本発明の実施例７を示すタイヤ状態検出システムにおけるソレノイド型アンテナとタイヤの断面図であり、実施例５を示す図１０中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

本実施例７は、実施例５の構成と基本的に同じであるが、実施例５の断面円形のソレノイド型アンテナ９０Ａまたは断面方形のソレノイド型アンテナ９０Ｂの中心軸領域に、軟鉄またはフェライト等を主成分とする材料の棒状のコア９３を挿入したことが異なり、その他の構成は実施例５と同様である。

（実施例７の動作）
本実施例７の動作は、実施例５の動作と略同じであるので、簡単に説明する。
高周波電源１０２から伝送路１００を介してソレノイド型アンテナ９０Ａ又は９０Ｂに高周波電力が給電されると、このソレノイド型アンテナ９０Ａまたは９０Ｂの両端から、タイヤ６０の回転軸に略並行する交流磁界H1が放射される。本実施例７では棒状のコア９３が存在するから、ソレノイド型アンテナ９０Ａ又は９０Ｂの両端から放射される交流磁界H1がすぐに発散せずに、タイヤ６０のゴム部分の狭い領域に集中する。タイヤ６０のゴム部分中に補強部材６３が埋設されているので、この補強部材６３に、棒状のコア９３がないときより強い誘導電流が流れて、これによってタイヤ６０とホイール５３間の空間にも、棒状のコア９３がないときより強い交流磁界H2が発生する。

交流磁界H2は誘導的に、バルブ７０内に収納されたソレノイド状アンテナ８６の両端子に、棒状のコア９３がないときより強い起電力を発生させ、タイヤ空気圧・温度検出装置８０に動作に必要な電力を供給する結果になる。空気圧センサ８２および温度センサ８３からの検出信号は、実施例１と同様な経路と方法でドライバに伝送される。

（実施例７の効果）
本実施例７によれば、アンテナ９０，９０−１，９０−２，９０Ａ，９０Ｂに挿入した棒状のコア９３の集磁力効果で、本実施例１〜６におけるバルブ７０内のソレノイド状アンテナ８６の両端子により強い起電力が発生し、より多くのセンサを作動させることができ、より多くのタイヤ内に関する情報をドライバに提供することができる。したがって、本実施例７はタイヤ空気圧・温度検出装置８０の高性能化に貢献するものといえる。

（実施例７の利用形態）
本実施例７の利用形態は、実施例１〜６のそれぞれの利用形態と同じである。

実施例７は、実施例１〜６のそれぞれのアンテナ９０，９０−１，９０−２，９０A，９０Ｂに棒状のコア９３を挿入してそれぞれのアンテナ９０，・・・の集磁力効果を高めるものであった。

本実施例８では、考え方は同じであるが、棒状のコア９３に代えて、C 字形のコア９３にすることで、さらに集磁力効果を高めるものである。

（実施例８の構成）
図１４は、本発明の実施例８を示すタイヤ状態検出システムにおけるソレノイド型アンテナとタイヤの断面図であり、実施例５を示す図１０中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

本実施例８に適しているリーダアンテナは、実施例５のような断面円形のソレノイド型アンテナ９０Ａまたは断面方形のソレノイド型アンテナ９０Ｂなので、このアンテナ９０Ａまたは９０Ｂの中心軸に、軟鉄またはフェライト等を主成分とする材料のC字形のコア９４が挿着されている。C字形のコア９４は、左右の端面９４ａと９４ｂが向かい合っており、しかも端面９４ａ，９４ｂが両方とも垂直で、どの面から放射される磁気力線も合方の面に多く集まるようになる。その磁気力線により、タイヤ６０とホイール５３間の空間に分布する交流磁界H2が発生する。

端面９４ａと９４ｂの間隔は調整可能で、タイヤ６０の両側面の間隔よりちょっと大きい目にしておけば、タイヤ６０とホイール５３間の空間に分布する交流磁界H2の強度が、前記実施例の中では一番強いと思われる。しかし、あまりタイヤ６０の両側面に接近しすぎると、タイヤ６０の状態によって運転に支障が生じることが考えられるので、タイヤ側面から各端面９４ａ，９４ｂまで略５cm以上の距離を設けた方がよい。

（実施例８の動作）
本実施例８の動作は、実施例５の動作と略同じであるので、簡単に説明する。
高周波電源１０２から伝送路１００を介してソレノイド型アンテナ９０Ａまたは９０Ｂに高周波電力が給電されと、このソレノイド形アンテナ９０Ａまたは９０Ｂの両端面９４ａ，９４ｂから、タイヤ６０の回転軸に略並行する交流磁界H1が放射される。本実施例８ではC字形のコア９４が存在するから、ソレノイド型アンテナ９０Ａまたは９０Ｂの両端から放射される交流磁界H1の磁気力線が、ほぼすべてC字形のコア９４の中を通って両端面９４ａ，９４ｂから放射される。

実施例５と同様に、タイヤ６０のゴム部分中に補強部材６３が埋設されているので、この補強部材６３に強力な誘導電流が流れ、これによってタイヤ６０とホイール５３間の空間にも強い交流磁界H2が発生する。交流磁界H2は誘導的に、バルブ７０内に収納されたソレノイド状アンテナ８６の両端子に強い起電力を発生させ、タイヤ空気圧・温度検出装置８０に動作に必要な電力を供給する結果になる。空気圧センサ８２および温度センサ８３からの検出信号は、実施例１と同様な経路と方法でドライバに伝送される。

（実施例８の効果）
本実施例８によれば、C字形のコア９４を設けたので、タイヤ６０とホイール５３間の空間に強力な交流磁界H2が発生する。これにより、バルブ７０内のソレノイド状アンテナ８６の両端子により強い起電力が発生し、より多くのセンサを作動させることができ、より多くのタイヤ内に関する情報をドライバに提供することができる。したがって、本実施例８は、タイヤ空気圧・温度検出装置８０の高性能化に貢献するものといえる。

（実施例８の利用形態）
本実施例８の利用形態は、実施例１の利用形態と同じであるが、車種、タイヤハウスの形状またタイヤ６０の電気的な特性等で、実施例１のように小型円形アンテナ９０をタイヤ６０の側面から取り付けられない場合、タイヤハウスの適当な位置に取り付け、Ｃ字形のコア９４の端面９４ａと９４ｂだけをタイヤ６０の両側面に近いところに導いて、タイヤ６０とホイール５３間の空間に強力な交流磁界Ｈ２を発生させることが可能になる。結果的に、タイヤ空気圧・温度検出装置８０に強力な動作電力を供給することが可能になり、将来的には車体に姿勢制御に必要なジャイロや多くのセンサを作動させることができ、より多くのタイヤ内に関する情報をドライバに提供することができる。

実施例１〜８までは、それぞれのリーダアンテナの基本的な構造はソレノイド型アンテナ９０，９０−１，９０−２，９０Ａ，９０Ｂであり、これらの集磁力効果を高めるための提案である。

これに対して本実施例９では、他の部分の考え方は同じであるが、リーダアンテナはリング状アンテナ９０Ｃであり、これは一本の導体線で構成された１ターンのループ構造になっている。以下詳細に説明する。

（実施例９の構成）
図１５（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施例９を示すタイヤ状態検出システムの要部の説明図であり、同図（Ａ）はリング状アンテナの概略の平面図、および同図（Ｂ）はリング状アンテナとタイヤの断面図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

本実施例９のリング状アンテナ９０Ｃは、１本の導体線で構成された１ターン構造になっており、これは抵抗とインダクタンスを有するので、より効率よく高周波電力を受けるためには、２個のコンデンサ９１，９２で構成された整合回路が必要である。

リング状アンテナ９０Ｃは、直径略１mm〜５mm程度（例えば、直径略3mm）の導体線（例えば、銅線）で、タイヤ６０の直径に合わせて乗用車のタイヤ直径に合うように、直径の最小寸法および最大寸法がタイヤ６０の最小直径より数cm以上大きく最大直径より数cm以上小さな円形（例えば、直径略60cm）に形成され、タイヤ６０の側面に所定間隔（例えば、略50mm以内）隔てて垂直に車体に取り付けられている。このリング状アンテナ９０Ｃから放射された交流磁界H1により、タイヤ６０中に埋設された補強部材６３に強力な誘導電流が流れ、これによってタイヤ６０とホイール５３間の空間に交流磁界H2が発生する構造になっている。

図１５（Ｂ）では、ホイール下部半分の断面図は示されていないが、軸対称なので前記バルブ７０を除いた上部半分の断面図と同じである。また、タイヤ６０中の補強部材６３の誘導現象で、タイヤ６０とホイール５３の間の空間内に軸対称で略均一な交流磁界H2が分布している。

（実施例９の動作）
実施例１と同様に、高周波電源１０２から高周波電力が出力されると、これがコンデンサ９１，９２からなる整合回路を介してリング状アンテナ９０Ｃへ供給される。高周波電力の給電を受けたリング状アンテナ９０Ｃは、タイヤ６０の回転軸に略並行し、交流磁界H1を放射する。タイヤ６０のゴム部分中の補強部材６３に誘導電流が流れ、これによってタイヤ６０とホイール５３間の空間に誘導的に交流磁界H2が発生する。

交流磁界H2は誘導的に、バルブ７０内のソレノイド状アンテナ８６の両端子に起電力を発生させ、タイヤ空気圧・温度検出装置８０に動作に必要な電力を供給する結果になる。空気圧センサ８２および温度センサ８３からの検出信号は、実施例１と同様な経路と方法でドライバに伝送される。

（実施例９の効果）
本実施例９に用いたリング状アンテナ９０Ｃは、タイヤ６０と略同じ中心軸になるように配置されているから、タイヤ６０とホイール５３間の空間における誘導交流磁界H2の強度は、タイヤ６０の中心軸からの距離が同じであれば略同じである。すなわち、タイヤ６０とホイール５３間の空間における誘導交流磁界H2の強度は軸対称で、極めて安定な磁気エネルギーがバルブ７０内のタイヤ空気圧・温度検出装置８０に供給されることになる。

結果的に、車はどのように駐車し、バルブ７０はどの位置にあっても、常にリング状アンテナ９０Ｃから安定な給電を受けることができる。この特徴は、実施例１〜８に用いたソレノイド型アンテナ９０，・・・にはないものである。また、リング状アンテナ９０Ｃはタイヤ６０と略同じ中心軸を有するので、車体に取り付けるときに取り付け位置の上下左右にあまり気にしなくて済む。したがって、本実施例９のリング状アンテナ９０Ｃを用いた誘導給電方法は一番優れているといえる。

なお、リング状アンテナ９０Ｃは、略円形のループ状にしても、同様の作用効果が得られる。

（実施例９の利用形態）
本実施例９の利用形態も、実施例１〜８の利用形態と同様であるが、タイヤ中心軸と略同じ中心軸を有するリング状あるいはループ状のアンテナ９０Ｃを使用するので、タイヤ６０の回転によって移動するバルブ７０の位置とほとんど関係なく安定で、かつ強力な高周波電力を給電できる。そのため、将来的には車体に姿勢制御に必要なジャイロや多くのセンサを作動させることができ、より多くのタイヤ内に関する情報をドライバに提供することができる。

（変形例）
本発明は、図示の実施例１〜９や利用形態に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例しては、例えば、次の（ａ）〜（ｃ）のようなものがある。

（ａ） バルブ７０内に収納されたアンテナ９０，・・・付きのタイヤ空気圧・温度検出装置８０には、空気圧センサ８２および温度センサ８３以外に、タイヤ内の空気のpH、加速度等を検出するための他のセンサを設けることも可能である。

（ｂ） アンテナ９０，・・・付きのタイヤ空気圧・温度検出装置８０は、バルブ７０以外の他のタイヤ箇所に取り付けても良い。

（ｃ） 実施例では、自動車のタイヤ６０に取り付けられるタイヤ状態検出システムについて説明したが、土木機械、運搬機械、農作業機械、航空機等のタイヤにも本発明を適用できる。

本発明の実施例１を示すタイヤ状態検出システムの説明図である。 図１中のバルブ７０の内部の構成を示す図である。 従来のタイヤ状態検出システムの説明図である。 図３中のバルブ２０の構成図である。 図４のバルブ２０の裏蓋２４を取り除いた裏面からみた内部回路の構成図である。 図３中のタイヤ１０の構造の説明図である。 本発明の実施例２を示すタイヤ状態検出システムの要部の説明図である。 本発明の実施例３を示すタイヤ状態検出システムの要部の説明図である。 本発明の実施例４を示すタイヤ状態検出システムの要部の説明図である。 本発明の実施例５を示すタイヤ状態検出システムの要部の説明図である。 本発明の実施例５を示すタイヤ状態検出システムの要部の説明図である。 本発明の実施例６を示すタイヤ状態検出システムにおけるソレノイド型アンテナとタイヤの断面図である。 本発明の実施例７を示すタイヤ状態検出システムにおけるソレノイド型アンテナとタイヤの断面図である。 本発明の実施例８を示すタイヤ状態検出システムにおけるソレノイド型アンテナとタイヤの断面図である。 本発明の実施例９を示すタイヤ状態検出システムの要部の説明図である。

符号の説明

５３ ホイール
６０ タイヤ
６３ 補強部材
７０ バルブ
８０ タイヤ空気圧・温度検出装置
８２ 空気圧センサ
８３ 温度センサ
８６ ソレノイド状アンテナ
９０，９０−１，９０−２，９０A，９０Ｂ
ソレノイド状アンテナ（小型円形アンテナ）
９０Ｃ リング状アンテナ
９１，９２ コンデンサ
１０１ 送受信器
１０２ 高周波電源
１０３ 表示装置

Claims (18)

1. 内部に導電性の補強部材が設けられたタイヤと、
   前記タイヤの外側の近傍に取り付けられ、前記タイヤに対して電磁波を放射して前記補強部材に誘導交流を発生させる外部アンテナと、
   前記タイヤ側に取り付けられ、前記タイヤ内の空間において前記補強部材に発生した前記誘導交流により生じる交流磁界を受信して受信信号を出力する内部アンテナと、
   前記タイヤ側に取り付けられ、前記受信信号を直流電力に変換して電源電力を出力する電源手段と、
   前記タイヤ側に取り付けられ、前記電源電力により動作し、前記タイヤ内の所定の状態を検出してこの検出信号を前記内部アンテナおよび前記補強部材を介して前記外部アンテナへ電磁波で送信させる検出手段と、
   を備えたことを特徴とするタイヤ状態検出システム。
2. 空気出し入れ口を有するバルブが取り付けられたホイールと、
   内部に導電性の補強部材が設けられ、前記ホイールに装着されたタイヤと、
   前記タイヤの外側の近傍に取り付けられ、前記タイヤの回転軸に対して略平行な交流磁界成分を有する電磁波を放射して前記交流磁界成分により前記補強部材に誘導交流を発生させる外部アンテナと、
   前記バルブに取り付けられ、前記外部アンテナによって給電された前記交流磁界成分と、前記タイヤと前記ホイールとの間の空間において前記補強部材に発生した前記誘導交流により生じる二次交流磁界と、を受信して受信信号を出力する内部アンテナと、
   前記バルブに取り付けられ、前記受信信号を直流電力に変換して電源電力を出力する電源手段と、
   前記バルブに取り付けられ、前記電源電力により動作し、前記タイヤ内の所定の状態を検出してこの検出信号を前記内部アンテナおよび前記補強部材を介して前記外部アンテナへ電磁波で送信させる検出手段と、
   を備えたことを特徴とするタイヤ状態検出システム。
3. 内部に導電性の補強部材が設けられたタイヤと、
   前記タイヤの外側の近傍に取り付けられ、前記タイヤに対して電力用電磁波を放射すると共に信号用電磁波を受信する外部アンテナと、
   前記タイヤ側に取り付けられ、前記外部アンテナから放射された前記電力用電磁波を前記補強部材を介して受信すると共に、前記信号用電磁波を前記補強部材を介して前記外部アンテナへ送信する内部アンテナと、
   を備えたタイヤ状態検出システムにおける誘導給電方法であって、
   前記外部アンテナから、前記タイヤの回転軸に対して略平行な交流磁界成分を有する電磁波を放射して、前記交流磁界成分により前記補強部材に誘導交流を発生させ、さらに、前記誘導交流によって前記タイヤと前記ホイールとの間の空間に二次交流磁界を発生させ、
   前記外部アンテナによって給電された前記交流磁界成分と前記二次交流磁界とを前記内部アンテナに受信させて受信信号を出力させ、
   前記受信信号を前記電源電力に変換することを特徴とする誘導給電方法。
4. 内部に導電性の補強部材が設けられたタイヤと、
   前記タイヤの外側の近傍に取り付けられ、前記タイヤに対して電力用電磁波を放射すると共に信号用電磁波を受信する外部アンテナと、
   前記タイヤ側に取り付けられ、前記外部アンテナから放射された前記電力用電磁波を前記補強部材を介して受信すると共に、前記信号用電磁波を前記補強部材を介して前記外部アンテナへ送信する内部アンテナと、
   前記タイヤ側に取り付けられ、電源電力により動作し、前記タイヤ内の所定の状態を検出してこの検出信号を前記内部アンテナおよび前記補強部材を介して前記外部アンテナへ電磁波で送信させる検出手段と、
   を備えたタイヤ状態検出システムにおける誘導給電方法であって、
   前記外部アンテナから、前記タイヤの回転軸に対して略平行な交流磁界成分を有する電磁波を放射して、前記交流磁界成分により前記補強部材に誘導交流を発生させ、さらに、前記誘導交流によって前記タイヤと前記ホイールとの間の空間に二次交流磁界を発生させ、
   前記外部アンテナによって給電された前記交流磁界成分と前記二次交流磁界とを前記内部アンテナに受信させて受信信号を出力させ、
   前記受信信号を前記電源電力に変換して前記検出手段へ供給することを特徴とする誘導給電方法。
5. 空気出し入れ口を有するバルブが取り付けられたホイールと、
   内部に導電性の補強部材が設けられ、前記ホイールに装着されたタイヤと、
   前記タイヤの外側の近傍に取り付けられ、前記タイヤに対して電力用電磁波を放射すると共に信号用電磁波を受信する外部アンテナと、
   前記バルブに取り付けられ、前記外部アンテナから放射された前記電力用電磁波を前記補強部材を介して受信すると共に、前記信号用電磁波を前記補強部材を介して前記外部アンテナへ送信する内部アンテナと、
   前記バルブに取り付けられ、電源電力により動作し、前記タイヤ内の所定の状態を検出してこの検出信号を前記内部アンテナおよび前記補強部材を介して前記外部アンテナへ電磁波で送信させる検出手段と、
   を備えたタイヤ状態検出システムにおける誘導給電方法であって、
   前記外部アンテナから、前記タイヤの回転軸に対して略平行な交流磁界成分を有する電磁波を放射して、前記交流磁界成分により前記補強部材に誘導交流を発生させ、さらに、前記誘導交流によって前記タイヤと前記ホイールとの間の空間に二次交流磁界を発生させ、
   前記外部アンテナによって給電された前記交流磁界成分と前記二次交流磁界とを前記内部アンテナに受信させて受信信号を出力させ、
   前記受信信号を前記電源電力に変換して前記検出手段へ供給することを特徴とする誘導給電方法。
6. 請求項５記載の誘導給電方法において、
   前記外部アンテナは、絶縁皮膜を有する導体線で巻かれた複数ターンのソレノイド状をした小型円形アンテナ構造であって、
   高周波電源から高周波電力の供給を受け、前記中心軸および前記タイヤの回転軸方向に対して前記交流磁界成分を放射する構造であることを特徴とする誘導給電方法。
7. 前記請求項６記載の誘導給電方法において、
   前記外部アンテナは、２個有し、前記２個の外部アンテナは、前記タイヤの回転軸を円の中心として円周上互いに略９０°以上の角度で離れた位置に設置され、
   前記２個の外部アンテナの前記各二次交流磁界により生じた前記電源電力が前記検出手段へ供給されることを特徴とする誘導給電方法。
8. 請求項７記載の誘導給電方法において、
   前記２個の外部アンテナは、前記タイヤの回転軸を円の中心として円周上互いに略対角な位置に配置されていることを特徴とする誘導給電方法。
9. 請求項６記載の誘導給電方法において、
   前記外部アンテナは、２個有し、前記２個の外部アンテナは、前記タイヤの回転軸と同じ方向で、かつ同じ中心軸を有するように前記タイヤの両側面側に配置され、前記各外部アンテナの放射する交流磁界の方向は同じになるように前記各外部アンテナに流れる交流の方向が調整され、
   前記２個の外部アンテナの前記各二次交流磁界で生成された前記電源電力が前記検出手段へ供給されることを特徴とする誘導給電方法。
10. 請求項３〜５のいずれか１項に記載の誘導給電方法において、
    前記外部アンテナは、導体線で巻かれた複数ターンのソレノイド状をしており、
    前記外部アンテナは、前記タイヤの外周面の真上または斜めに中心軸が前記タイヤの回転軸に並行になるように配置され、
    前記外部アンテナは、高周波電源から高周波電力の供給を受けると前記ソレノイド状の中心軸方向に交流磁界を放射し、前記ソレノイド状の両端の交流磁界が発散し、周囲の空間に広がりながら、磁界成分の一部が前記タイヤの側面に略垂直に通過するようにしたことを特徴とする誘導給電方法。
11. 請求項１０記載の誘導給電方法において、
    前記外部アンテナは、複数ターンに巻かれたソレノイドを横方向の寸法を延ばし、前記タイヤの外周面に沿って横方向に弧状に曲げた構造であることを特徴とする誘導給電方法。
12. 請求項１０または１１記載の誘導給電方法において、
    前記外部アンテナは、テープ状の導体箔を用いてソレノイド状に形成されていることを特徴とする誘導給電方法。
13. 請求項３〜５、１０〜１２のいずれか１項に記載の誘導給電方法において、
    前記外部アンテナは、ソレノイドにより形成され、前記ソレノイドの両端を前記タイヤ両側面方向に近づけるように前記ソレノイドを中心軸方向に曲げて、前記タイヤに対して略左右対称になるように配置され、
    高周波電源から高周波電力の供給を受けると前記ソレノイドの中心軸方向に交流磁界を放射し、前記ソレノイドの両端の交流磁界が発散し、周囲の空間に広がりながら、磁界成分の一部が前記タイヤの側面に略垂直に通過するようにしたことを特徴とする誘導給電方法。
14. 請求項３〜１３のいずれか１項に記載の誘導給電方法において、
    前記外部アンテナの中心軸に沿うように、軟鉄またはフェライトを主成分とする棒状のコアが設けられていることを特徴とする誘導給電方法。
15. 請求項３〜５、１０〜１２のいずれか１項に記載の誘導給電方法において、
    前記外部アンテナは、ソレノイドにより形成され、前記ソレノイドの中心軸に沿うように、軟鉄またはフェライトを主成分とするC字形のコアが設けられ、前記ソレノイドの導体線が前記コアに巻装されていることを特徴とする誘導給電方法。
16. 請求項３〜５のいずれか１項に記載の誘導給電方法において、
    前記外部アンテナは、導体線で巻かれた１ターンのループ状をなし、前記タイヤの回転軸と略同じ中心軸を有し、左右の前記タイヤの間で、前記タイヤ側面から所定の位置に配置され、
    高周波電源から高周波電力の供給を受けると前記外部アンテナの導体線の周りに渦状交流磁界が発生し、前記渦状交流磁界成分の一部が前記タイヤの側面に略垂直に通過するようにしたことを特徴とする誘導給電方法。
17. 請求項１６記載の誘導給電方法において、
    前記ループ状の外部アンテナは、１ターンのループ状またはリング状をしており、前記タイヤの回転軸と略同じ中心軸を有し、左右の前記タイヤの間で、前記タイヤ側面から所定の位置に配置され、
    前記高周波電源から前記高周波電力の供給を受けると前記外部アンテナの導体線の周りに前記渦状交流磁界が発生し、前記タイヤの回転軸を中心とする前記タイヤ側面の円周上に同じ強度の交流磁界を照射し、前記交流磁界成分の一部が前記タイヤの側面に略垂直に通過するようにしたことを特徴とする誘導給電方法。
18. 請求項３〜１７のいずれか１項に記載の誘導給電方法において、
    前記導電性の補強部材は、金属ワイヤまたは金属メッシュからなることを特徴とする誘導給電方法。

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