(57)【要約】  タイヤはエネルギー蓄積装置（例えばコンデンサー）に結合された圧電撓み素子（３１３）を含む。圧電撓み素子は、前記タイヤの半径方向（Ｅ）に直交する平面に実質的に沿って位置し、圧電素子の第１端部（３１５）がハウジングに拘束されるように、ハウジング（３１１）内に片手持ち状に取り付けられる。ローディング質量（３１２）が圧電撓み素子の第２端部（３１６）に結合される。圧電素子の制限された撓みを許すために、小さなギャップ（３１４）がハウジングの内壁とローディング質量の外面との間に形成される。圧電を含むハウジングは、タイヤのトレッド領域に対応するタイヤ部分に、好ましくはタイヤの内面に、取り付けられる。圧電素子は、タイヤが回転するときに半径方向加速度の作用のもとで撓む。ローディング質量及びギャップは、ａ）タイヤが低速で回転するとき、実質的にタイヤの完全な１回転の間、撓み素子の小実体振動が得られ、ｂ）圧電素子を含むタイヤ部分が実質的に接触パッチを通過する間だけ、撓み素子の大実体振動が得られるように、選択される。タイヤ内に含まれる電子装置に給電するために充分な電力が、圧電素子の長い耐久性と共に、得られる。
2007527681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ内に電気エネルギーを生成する方法であって、
−  タイヤ・トレッド領域に対応するタイヤ部分に圧電素子を含むハウジングを結合させるステップであって、前記圧電素子は、前記タイヤの半径方向に直交する平面に実質的に沿って配置されていて、前記ハウジングに実質的に固定されている第１端部とローディング質量に固定された第２端部とを有し、前記ハウジングの少なくとも１つの内壁と前記ローディング質量の外面との間にギャップが形成される、ステップと；
−  前記ローディング質量を前記ギャップ内で振動させ、これにより前記タイヤ回転中に前記圧電素子の第１変形を生じさせるように、前記タイヤを所与の速度より低い第１回転速度で転がり面上で回転させるステップと；
−  完全なタイヤ１回転の、前記タイヤ部分に対応する前記トレッド領域が前記転がり面と接触しない第１部分の間、前記ローディング質量を前記内壁に接触させ、且つ、完全なタイヤ１回転の、前記タイヤ部分に対応する前記トレッド領域が前記転がり面と接触する第２部分の間、前記ローディング質量を前記ギャップ内で振動させ、これにより前記タイヤ回転中に前記圧電素子の第２変形を生じさせるように、前記所与の速度より高い第２回転速度で前記タイヤを前記転がり面上で回転させるステップと；
−  前記圧電素子の前記第１変形及び前記第２変形から生じた電気エネルギーを収集するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記タイヤ部分は前記タイヤの内面の一部分である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記圧電素子は前記タイヤの軸方向に実質的に一致するように配置された長い方の側面を有する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２回転速度の前記回転の間、前記ローディング質量は、前記タイヤの前記半径方向に直交する前記平面に実質的に沿っている第１平衡位置の周りに振動する、上記請求項のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記第１回転速度の前記回転の間、前記ローディング質量は前記ギャップ内の、前記第１平衡位置とは異なる第２平衡位置の周りに振動する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記所与の速度は３０ｋｍ／ｈと７０ｋｍ／ｈの間にある、上記請求項のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
前記所与の速度は４０ｋｍ／ｈと６０ｋｍ／ｈの間にある、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
電気エネルギーを生成するためのシステムであって、
−  タイヤと；
−  タイヤのトレッド領域に対応するタイヤ部分に結合された圧電素子を含む電源とを含み、
−  前記圧電素子は、ハウジングに実質的に固定された第１端部とローディング質量に結合された第２端部とを有するようにハウジング内に配置されており、前記ハウジングの少なくとも１つの内壁と前記ローディング質量の外面との間にギャップが形成されており、
−  前記圧電素子は、前記タイヤの半径方向に対して直交する平面に実質的に沿って配置され、
−  前記圧電素子、前記ローディング質量及び前記ギャップの寸法は、
ａ）所与の速度より低い第１回転速度でタイヤが転がり面上で回転しているとき、前記圧電素子に結合された前記ローディング質量の、前記ギャップの中での振動が得られ、
ｂ）前記所与の速度より高い第２回転速度でタイヤが前記転がり面上で回転しているとき、完全なタイヤ１回転の、前記タイヤ部分に対応する前記トレッド領域が前記転がり面と接触しない第１部分の間、前記ローディング質量と前記ハウジングの前記内壁との接触が得られ、また、完全なタイヤ１回転の、前記タイヤ部分に対応する前記トレッド領域が前記転がり面と接触する第２部分の間、前記圧電素子に結合された前記ローディング質量の前記ギャップ内での振動が得られる寸法である、システム。
【請求項９】
前記タイヤ部分は前記タイヤの内面の一部分である、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記圧電素子は前記タイヤの軸方向に実質的に一致するように配置された長い方の側面を有する、請求項８又は９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記所与の速度は３０ｋｍ／ｈと７０ｋｍ／ｈの間にある、請求項８ないし１０のうちのいずれか１つに記載のシステム。
【請求項１２】
前記所与の速度は４０ｋｍ／ｈと６０ｋｍ／ｈの間にある、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ハウジング内での前記ローディング質量に結合されている前記圧電素子の共振振動数は１５０Ｈｚより高い、請求項８ないし１２のうちのいずれか１つに記載のシステム。
【請求項１４】
前記共振振動数は２００Ｈｚより高い、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記共振振動数は３００Ｈｚより高い、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ローディング質量は３グラムより小さい、請求項８ないし１５のうちのいずれか１つに記載のシステム。
【請求項１７】
前記ローディング質量はＵ形である、請求項８ないし１６のうちのいずれか１つに記載のシステム。
【請求項１８】
前記ギャップは４００μｍの最大範囲を有する、請求項８ないし１７のうちのいずれか１つに記載のシステム。
【請求項１９】
前記圧電素子はバイモルフ素子である、請求項８ないし１８のうちのいずれか１つに記載のシステム。
【請求項２０】
前記圧電素子は平らな素子である、請求項８ないし１９のうちのいずれか１つに記載のシステム。
【請求項２１】
前記圧電素子の材料はＰＺＴである、請求項８ないし２０のうちのいずれか１つに記載のシステム。
【請求項２２】
タイヤの少なくとも１つの動作パラメーターを監視するためのシステムであって、
−  請求項８ないし２１のうちのいずれか１つに記載の、電源を含む電気エネルギーを生成するためのシステムと、
−  前記少なくとも１つの動作パラメーターを測定する測定装置と、前記測定されたパラメーターを送信する送信装置とを含む、前記電源に結合されたセンサー装置と、
−  前記測定され送信されたパラメーターを受信する受信装置と、
を含む、システム。
【請求項２３】
前記測定装置は圧力センサーを含む、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記測定装置は温度センサーを含む、請求項２２又は２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記測定装置は加速度計を含む、請求項２２ないし２４のうちのいずれか１つに記載のシステム。
【請求項２６】
前記測定装置はタイヤ回転数カウンタを含む、請求項２２ないし２５のうちのいずれか１つに記載のシステム。
【請求項２７】
前記センサー装置は、前記電源に接続された、前記測定装置及び前記送信装置を作動可能にするマイクロコントローラを含む、請求項２２ないし２６のうちのいずれか１つに記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両タイヤ内に電気エネルギーを生成する方法及びシステムに関する。より具体的には、圧電技術を用いることにより、回転中のタイヤの撓みに起因する機械的歪みを電荷に変換することにより電力が生成され、その電荷はエネルギー蓄積装置に蓄積され、従ってタイヤ内に配置されている電子装置により使用され得るようになる。本発明は、タイヤの動作パラメーターを監視するシステムにも関する。
【背景技術】
【０００２】
空気タイヤ内への電子装置の組み込みは、車両の安全性を高めるためにますます重要になっている。タイヤ電子装置は、例えば温度、圧力、タイヤ回転数、車両速度などのタイヤの種々の物理的パラメーターに関する情報を得るために適切なセンサー及び他のコンポーネントを含むことができる。そのような情報は、タイヤ監視システム及び／又は警報システムにおいて有益になり得る。更に、車両のアクティブ制御システムは、タイヤに含まれるセンサー装置から送られる情報を基礎とすることができる。通常、タイヤ性能情報をタイヤ外の、車両に配置されているレシーバーに送るために無線送信が採用されるので、タイヤ内に配置されるそのような電子装置は、通常、アンテナに結合されたトランスミッターを含む。送信の前に、性能センサーから生じた信号を得て処理するために、通常はマイクロプロセッサも使用される。
【０００３】
この様な一体型の電子装置は、従来、いろいろな技術で種々の発電システムにより給電される。
【０００４】
タイヤ電子システムに給電するための代表的な解決策は再充電できない電池の使用であるが、電子システムの適切な動作が定期的な電池交換に依存することになるので、これはタイヤのユーザーにとって不便の原因となり得る。実際には、電池は、複雑な機能レベルを特徴とする電子アプリケーションに給電するときには蓄積エネルギーを極めて速く消耗しがちである。更に、在来の電池は、通常、環境にやさしくはなくて、特に多量に使用されるときには処理問題を生じさせる重金属を含む。更に、在来の電池の性能は温度による影響を受けることが良くあり、特に、そのような電池の機能は低温では信頼できない。
【０００５】
タイヤ監視システムに給電する他の１つの公知方法は、車両において近傍に配置されたアンテナと、タイヤ内に配置された電子装置の中に含まれるアンテナとの間の無線周波数（ＡＲＦ）電力の結合である。これは、通常、道路の危険からの被害にしばしばさらされる車両部分に配置されるアンテナを必要とし、従って、おそらく、タイヤ電子アプリケーションに給電するための望ましい解決策ではないであろう。
【０００６】
タイヤ監視システムに給電するために圧電素子の使用も提案されている。圧電気現象は、石英、ロッシェル塩、及び鉛−ジルコン酸−チタン酸塩（ＰＺＴ）等の一定の固容体セラミック材料などの一定の材料の、機械的応力がかかったときに発電する特性である。
【０００７】
例えば、ＰＣＴ特許出願ＷＯ０１／８０３２７Ａ１は車両タイヤにおいて電気エネルギーを生成するためのシステムを開示しており、それは、タイヤの少なくとも１つの部分に沿って縦方向に伸びる少なくとも１つの細長い圧電素子を含む。その細長い圧電素子は、好ましくは、タイヤ周囲の真っすぐな或いは波形の経路に沿って伸びる同軸ケーブルを含む。
【０００８】
ＰＣＴ特許出願ＷＯ０３／０９５２４４Ａ１は、圧電構造とエネルギー蓄積装置とを有する、回転するタイヤの機械的エネルギーから電力を生成するためのシステムを開示している。その構造は、エポキシマトリックスにほぼ一方向的に埋め込まれた複数の圧電ファイバーを含む。該構造は、圧電構造に機械的歪みを一様に分布させるための支持基板上に取り付けられる。該構造は、車輪が地面に沿って動くときに電荷を生成するようにタイヤ内に取り付けられる。
【０００９】
米国特許第４，５１０，４８４号は、タイヤのリムに取り付けられて通常の振動にさらされる空気タイヤの状態を検知するために提供された装置を開示している。その装置は、ハウジングと、該ハウジングをタイヤのリムに取り付けるためのバンドと、タイヤ内の状態を監視するためのセンサーと、タイヤの状態を表す無線信号を生成するためにセンサーに作用的に結合された回路と、回路に作用的に結合された電源と、無線信号を受信するためのレシーバーとを含む。電源は、ベース部と端部とを有する半径方向に伸びる圧電リードを含む。ベース部は、ハウジングにエラストマー的に接着される。調整質量部材が端部に取り付けられ、この調整質量部材は、圧電リードの撓みストロークを制限して該リードの複合的曲げを防止するストップ部材に対して噛み合い当接するように構成される。調整質量部材は、圧電リードに関して、車両運転時に生じる一般的車輪振動に対応する約６０Ｈｚの、電源の自然共振振動数を得る寸法に作られる。動作時に、調整質量部材を回転する車輪の放射中心から遠ざけるように遠心力が作用する。そのような力は、圧電リード素子により画定される平面を放射中心線と整列させる傾向を有する。リード素子が静止平衡状態において放射中心線と整列しない場合には、遠心力は、リード素子を曲げてそのような整列状態にし、また、調整質量部材を隣接するストップ部材と連続的に係合する状態に駆り立てることができる。そのような連続的係合は、リード素子の振動を減少させ、従って電源の無線回路に給電する能力を低下させるように作用する。リード素子が放射中心線に沿って適切に整列しているとき、動作中に電源は最大振動ストロークを得て無線回路に給電する最高の能力を持つことができる。
【００１０】
米国特許第６，４３８，１９３号は自己給電式タイヤ回転数計を開示しており、それは機械・電気エネルギー変換器と回転数カウント回路とを含む。１つの圧電結晶素子が、エネルギー変換器及び回転センサーの両方として作動する。圧電素子は、圧電素子を含むタイヤの周囲領域が道路又は他の車両支持面に押し付けられる毎にそれがタイヤと共に撓むように、トレッド又はサイドウォールの下で、タイヤの内壁に取り付けられ或いは内壁の中に埋め込まれる。圧電素子が撓んだときに正のパルスが生成される。再び真っすぐにされたとき、圧電素子は減衰した振動する正／負の信号を、正のパルスより顕著に低いピークレベルで生じさせる。この減衰した振動は圧電素子の物理的特性（質量、コンプライアンス）により決定される。代表的な測定された振動数は１００Ｈｚ程度である。著者によれば、これらの振動はエネルギー変換のために有益である。’１９３特許において開示されている圧電素子の好ましい実施態様は、互いに接着された２つの円形プレートと、中央の圧電クリスタル・プレートとを有する円形ユニモルフ（ｕｎｉｍｏｒｐｈ）である。著者によれば、この構成における応力分布は、代表的な片手持ち（cantilever）で取り付けで実現されるバイモルフで得られるそれよりも均一である。著者は、試験された片手持ち取り付けバイモルフ圧電素子において大きな撓みで３４Ｖの開放電圧が得られたことも開示している。しかし、出願人は、試験された片手持ち取り付けバイモルフ圧電素子の構造と、タイヤ内でのその取り付けとに関連する詳細は、’１９３特許で開示されていないことに留意する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
出願人は、少なくとも１つのタイヤ・パラメーター（例えば圧力、温度、タイヤ回転数、走行距離、回転速度、加速度など）を監視するようになっている、タイヤの中に含まれる電子装置に、圧電効果を利用した機械−電気エネルギー変換によって、供給されるべき充分な電力を生成するという問題に直面した。出願人によれば、この結果を得るために適する圧電素子の構造は、トレッド領域に対応するタイヤ部分に取り付けられる、片手持ち取り付け撓み型のものであるべきである。しかし、圧電素子についての他の１つの要件は耐久性である。換言すれば、トレッド領域に対応するタイヤ部分に取り付けられる片手持ち取り付け撓み型圧電素子を含む構造は、タイヤ回転時に、特に高速のときに圧電素子がさらされる巨大な遠心力により引き起こされる可能性のある、早期ひび割れ及び／又は破壊に対する抵抗力を保証するべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
タイヤのトレッド領域に対応するタイヤ部分で、タイヤに結合されたハウジングの中に圧電素子を片手持ち取り付け状に配置することによって（例えば、実質的にタイヤの赤道面に対応するタイヤの内面に取り付ける）充分な電力を長い耐久性と共に得ることができることを出願人は見出した。圧電素子はローディング質量（loading mass）を担持し、ハウジングの内壁とローディング質量の外面との間に小さなギャップが存在する。ハウジングは、圧電素子がタイヤの半径方向に対して実質的に直行する平面に沿って配置されるように、タイヤに結合される。圧電素子、ローディング質量及び小さなギャップは、ａ）タイヤが低速で回転するときには、実質的にタイヤの完全な１回転（a complete revolution of the tyre）の間、圧電素子の振動を可能にし、ｂ）タイヤが高速で回転するときには、実質的に圧電素子を含むタイヤ部分が道路と接触しているときだけ圧電素子の振動を可能にする寸法に作られる。ｂ）の場合、タイヤ回転の、圧電素子を含むタイヤ部分が道路と接触していない部分においては、圧電素子に固定されているローディング質量はタイヤの回転により生じた遠心力によってハウジングの内壁に押し付けられるので、圧電素子は実際上変形変化にさらされない。
【００１３】
換言すれば、タイヤが低速で回転するとき、タイヤの完全な１回転の間、圧電素子の振動によって大量の電気エネルギーが生成される。小さなギャップと圧電素子の剛性とは圧電素子の大きな撓みを許さないので、実質的に連続的な振動によるひび割れ及び／又は破壊の発生が低減される。タイヤが高速で回転するときには、圧電素子がさらされる大きな半径方向加速度は、圧電素子の接触パッチに対応する通過期間を除いてタイヤの殆ど完全な１回転の間、ハウジングの内壁との接触によって打ち消される。これも圧電材料におけるひび割れ及び／又は破壊の発生を低減する。しかし、半径方向加速度が実質的にゼロである接触パッチを、圧電素子が通過する間は、圧電素子の実質的に自由な振動により依然としてエネルギーが生成される。
【００１４】
第１の側面において、本発明はタイヤ内に電気エネルギーを生成する方法に関し、
−  タイヤ・トレッド領域に対応するタイヤ部分に圧電素子を含むハウジングを結合させるステップであって、圧電素子は、前記タイヤの半径方向に直行する平面に実質的に沿って配置されていて、前記ハウジングに実質的に固定されている第１端部とローディング質量に固定された第２端部とを有し、前記ハウジングの少なくとも１つの内壁と前記ローディング質量の外面との間にギャップが形成される、ステップと；
−  前記ローディング質量を前記ギャップ内で振動させ、これにより前記タイヤ回転中に前記圧電素子の第１変形を生じさせるように、前記タイヤを所与の速度より低い第１回転速度で転がり面上で回転させるステップと；
−  完全なタイヤ１回転の、前記タイヤ部分に対応する前記トレッド領域が転がり面と接触しない第１部分の間、前記ローディング質量を前記内壁に接触させ、且つ、完全なタイヤ１回転の、前記タイヤ部分に対応する前記トレッド領域が転がり面と接触する第２部分の間、前記ローディング質量を前記ギャップ内で振動させ、れにより前記タイヤ回転中に前記圧電素子の第２変形を生じさせるように、前記所与の速度より高い第２回転速度で前記タイヤを前記転がり面上で回転させるステップと；
−  前記圧電素子の前記第１変形及び前記第２変形から生じた電気エネルギーを収集するステップとを含む。
【００１５】
第２の側面において、本発明は電気エネルギーを生成するためのシステムに関し、
−  タイヤと；
−  タイヤのトレッド領域に対応するタイヤ部分に結合された圧電素子を含む電源とを含み、
−  前記圧電素子は、ハウジングに実質的に固定された第１端部とローディング質量に結合された第２端部とを有するように前記ハウジング内に配置されており、前記ハウジングの少なくとも１つの内壁と前記ローディング質量の外面との間にギャップが形成されており、
−  前記圧電素子は、前記タイヤの半径方向に対して直行する平面に実質的に沿って配置され、
−  前記圧電素子、前記ローディング質量及び前記ギャップの寸法は、
ａ）所与の速度より低い第１回転速度でタイヤが転がり面上で回転しているとき、前記圧電素子に結合された前記ローディング質量の、前記ギャップの中での振動が得られ、
ｂ）前記所与の速度より高い第２回転速度でタイヤが前記転がり面上で回転しているとき、完全なタイヤ１回転の、前記タイヤ部分に対応する前記トレッド領域が前記転がり面と接触しない第１部分の間、前記ローディング質量と前記ハウジングの前記内壁との接触が得られ、また、完全なタイヤ１回転の、前記タイヤ部分に対応する前記トレッド領域が転がり面と接触する第２部分の間、前記圧電素子に結合された前記ローディング質量の前記ギャップ内での振動が得られる寸法である。
【００１６】
第３の側面において、本発明はタイヤの少なくとも１つの動作パラメーターを監視するためのシステムに関する。このシステムは、
−  本発明の第２側面に従う、電源を含む電気エネルギーを生成するためのシステムと、
−  前記少なくとも１つの動作パラメーターを測定する測定装置と前記測定されたパラメーターを送信する送信装置とを含む、前記電源に結合されたセンサー装置と、
−  前記測定され送信されたパラメーターを受信する受信装置と、
を含む。
【００１７】
本発明の更なる特徴及び利点は、添付された図面を参照して行われる、単に非限定的な例により提供される幾つかの代表的実施態様についての以下の詳細な説明によって明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、タイヤ１１と支持リム１２とを含む車輪の横断面を示す。図１に示されているタイヤ１１は、従来“チューブレス”として知られているタイプのタイヤである、すなわち、これはインナーチューブを含んでいない。このタイプは、例えば前記リム１２のチャンネルに配置された膨張バルブ１３によって膨張させることができる。
【００１９】
タイヤ１１は、２つのビード１４及び１４’で終端するカーカス１６を含む。各ビードは、タイヤ１１を対応する支持リム１２に固定するため、各々カーカス１６の内周縁に沿って形成されている。ビード１４，１４’は、ビード・コアとして知られている補強環状コア１５及び１５’を夫々含む。カーカス１６は少なくとも１つの補強プライにより形成され、補強プライは、織物コード又は金属コードを含み、トロイド状輪郭で１つのビード１４から他方のビード１４’へ軸方向に伸び、その端部が夫々のビード・コア１５及び１５’に結合されている。ラジアルとして知られているタイプのタイヤでは、前記コードは、本質的にタイヤの回転の軸を含む平面内に存する。ベルト構造として知られている環状構造物１７が、カーカス１６に関して半径方向外側位置に配置されている。通常、ベルト構造物１７は、金属コード及び／又は織物コードを組み込んで互いに重なり合う１つ以上のエラストマー材料のストリップを含む。エラストマー材料のトレッド・バンド１８は、ベルト構造物１７の周りに巻きつけられ、タイヤの地面との転がり接触のためのレリーフ・パターンを刻印されている。対応するビード１４及び１４’の外側縁から半径方向外方に各々伸びる、エラストマー材料の２つの側壁１９及び１９’も、カーカス１６上の軸方向に対向する側面位置に配置されている。チューブレスタイヤでは、カーカス１６の内面は普通はライナー１１１、すなわち空気不浸透性の１つ以上の層で覆われる。例えばビード・フィラー等の他の公知エレメントを、タイヤ１１の具体的デザインに従って設けることができる。
【００２０】
センサー装置３はタイヤ１１の中に含まれている。センサー装置３は、タイヤ１１のトレッド領域に対応するタイヤ部分、すなわち、タイヤ１１の側壁間で軸方向に延びるタイヤ１１の領域に位置する部分に、配置されている。好ましくは、センサー装置はタイヤ１１の赤道面に実質的に対応して配置される。図１に示されている好ましい実施態様では、センサー装置３はタイヤ１１のインナー・ライナー１１１に固定されている。固定エレメント３３２は、センサー装置３及びインナー・ライナー１１１の両方に付着している。固定エレメント３３２は、センサー装置３をタイヤのインナー・ライナー１１１に固定する作用を提供し、また、そのようなセンサー固定作用を安定的に維持するために、タイヤ構造が回転時に受ける変形に従うようになっている。固定エレメント３３２のために適する材料は、例えば天然ゴムや、合成ゴム、例えば、ポリイソプレン、ポリブタジエン、スチレンブタジエン・ゴム等の４個から１０個の炭素原子を有する共役ジエンから作られたゴムなどの、概して可撓性のゴムを含むことができる。センサー装置３とタイヤ１１との付着を改善するために、固定エレメント３３２とタイヤ１１の内面との間に、及び／又は固定エレメント３３２とセンサー装置３との間に、例えば両面接着フィルムなどの更なる接着エレメントを置くのが有利であり得る。適切な両面接着フィルムは、３Ｍにより市販されているＳｃｏｔｃｈ（登録商標）３００ＳＬ  ＨＩ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈであり得る。代わりの実施態様では、センサー装置３は、タイヤ構造の、トレッド領域に対応するタイヤ部分の中に、例えばトレッド・バンドの中に或いは外側ベルト・ストリップとトレッド・バンドとの間に、組み込まれ得る。
【００２１】
代表的センサー装置３の構成が図２に示されている。センサー装置３は、電源３１、マイクロコントローラ３３、測定装置３４、無線周波数トランスミッター３６、アンテナ３７を含む。電源３１は、撓む圧電素子を含み、それは、以下で詳しく説明するように路上回転時にタイヤによりこれに伝えられた力を受けて変形する。圧電効果により、そのような変形は電荷を生成し、それは適切な電極により収集されて電圧前処理回路３２に供給され得、それは、通常、交流を直流に変換するようになっているダイオード整流ブリッジ（図示されていない）を含む。電圧前処理回路３２は、圧電効果により生成された電荷を蓄積するのに適するコンデンサ（図示されていない）も含む。電圧前処理回路３２は、コンデンサにかかっている電圧が所定最低値（例えば２．７ボルト）より高いことを確かめるようになっている、電圧コントローラ（図示されていない）も含むことができる。電源３１により生成され電圧前処理回路３２に蓄積された電力は、マイクロコントローラ３３、測定装置３４（スイッチ３５を介して）及び無線周波数トランスミッター３６に供給される。測定装置３４は、例えば圧力及び／又は温度などの、監視されるべきタイヤの１つ又は複数のパラメーターを測定するようになっているセンサーを含む。測定装置３４は、検知されたパラメーターを電気信号に変換するようになっている制御回路も含む。無線周波数装置３６は、アンテナ３７を介して、測定された１つ又は複数のパラメーターを含む情報フレームを、タイヤの外側の、通常はそのタイヤが取り付けられている車両に配置されているレシーバー（図示されていない）に送信するようになっている。マイクロコントローラ３３は、通常、センサー装置３の動作を制御するＣＰＵを含む。図２に示されている好ましい実施態様では、マイクロコントローラ３３は、第１タイミング／作動可能化回路（a first timing/enabling circuit）３８を介して、監視されるべき１つ又は複数の特性パラメーターの測定を実行するように測定装置３４に電力供給するために、スイッチ３５が測定装置３４への回路を閉じることを可能にする。更に、マイクロコントローラ３３は、第２タイミング／作動可能化回路４０を介して、外部レシーバーへのフレームの送信を可能にする。更に、マイクロコントローラ３３は、測定装置３４から生じた信号を集め、それを、アナログ・ディジタル変換器３９を介してディジタル形に変換し、それを、無線周波数トランスミッター３６を介してタイヤ外へ送られるべき情報を抽出するために処理する。スイッチ３５の閉成を可能にすることと、トランスミッター３６によるフレーム送信を可能にすることとは、所定時間間隔を置いて実行され得る。例えば、第１タイミング／作動可能化回路３８は２分毎にスイッチ３８を閉成させ、一方、無線周波数送信は通常パラメーター測定より多くの電力を必要とするので、第２タイミング／作動可能化回路４０は、収集されたデータの外部への送信を７分毎に可能にすることができる。他の例として、スイッチ３８の閉成及び／又は収集されたデータの送信は、電圧前処理回路３２に含まれているコンデンサに加わる電圧が所定閾値より高いときに可能にされ得る。第１及び／又は第２のタイミン��／作動可能化回路３８、４０は、マイクロコントローラ３３とは別のハードウェア回路として、或いはマイクロコントローラ３３のメモリーの中に統合されたソフトウェア・オブジェクトとして、任意の従来方法で実現され得る。
【００２２】
図３ａは、電源３１の横断面を示す。電源３１は、ハウジング３１１と、圧電素子３１３と、圧電素子に結合されたローディング質量３１２とを含む。図３ｂは、図３ａにおいてＡ−Ａとして示されている断面に沿う電源の図である。図３ａを参照すると、圧電素子はハウジング内に片手持ち状に配置されている。換言すれば、圧電素子３１３はその第一端部３１５においてハウジング３１１に固定され、第２端部３１６はローディング質量３１２に結合されている。圧電素子は、好ましくは、平らな素子として形成される。或いは、それはリードとして、或いはバー素子として形成され得る。好ましい実施態様では、平らな圧電素子は、平らな電気伝導性の（例えば、金属製）板によって分離された少なくとも２つの平らな圧電クリスタルを含む（バイモルフ構成）。電極は、普通は、圧電素子の外面に配置される。電源３１は、タイヤの半径方向（図１，３ａ，３ｂにおいて“Ｅ”として示されている）、すなわちタイヤの回転軸から放射状に伸びる方向に、実質的に直交する平面に沿って圧電素子３１３を位置させるように、タイヤに結合される。この様にして、圧電素子３１３と、結合されているローディング質量３１２とは、タイヤ回転中、半径方向（すなわち、遠心性の）加速度にさらされる。圧電素子３１３が受けるストレスを一様に分布させるために、タイヤの軸方向（図１，３ａ，３ｂにおいて“Ｆ”として示されている）すなわちタイヤの回転軸に平行な方向に実質的に一致するように、圧電素子３１３の長い方の側面を好ましく位置させることができる。或いは、圧電素子の長い方の側面をタイヤの縦方向（図１，３ａ，３ｂにおいて“Ｌ”として示されている）に一致するように配置することができる。圧電素子３１３、ローディング質量３１２及びハウジング３１１の幾何学的寸法は、ローディング質量３１２の外面とハウジング３１１の内壁との間に“ギャップ”とも称される隙間３１４を残すように選択され、それは、実際上、圧電素子３１３に許される最大撓み量を画定する。電源３１の寸法を制限すると共に、圧電素子＋ローディング質量構造体の質量中心を実質的に圧電素子３１３の第２端部に移すために、ローディング質量３１２を図３ａに示されているように好ましくＵ形とすることができる。
【００２３】
動作時には、電源３１はタイヤ回転から生じる遠心性加速度にさらされる。遠心性加速度は、タイヤ回転中のタイヤと地面との相互作用から生じる他の加速度寄与と混じりあう。図４は、電源３１と結合されているタイヤ部分がタイヤ回転中にさらされ得る、結果としての半径方向加速度の対時間の代表的プロファイルを示す。
【００２４】
完全なタイヤ１回転の、電源３１と結合されているタイヤ部分に対応するトレッド領域が地面と接触していない第１部分の間、加速度は、図４において見られるリップル（その存在については以下で説明する）を除けば実質的に一定であって、タイヤ回転速度の平方に依存する値を取る。完全なタイヤ１回転の、電源３１と結合されているタイヤ部分に対応するトレッド領域が地面と接触している第２部分の間、タイヤと地面の接触領域のまさに始まりのときの円周形から平らな形への移行時にタイヤがさらされる変形に起因する初期上昇の後に、加速度レベルは、図４の中央部分に見られるように、実質的にゼロまで低下する。電源３１と結合されているタイヤ部分に対応するトレッド領域が接触領域から去るときに加速度レベルの別の上昇が現れる。
【００２５】
完全なタイヤ１回転の上記第１部分の間、電源３１は高速時に数百Ｇの値（例えば１２０ｋｍ／ｈで３６０Ｇ）に達し得る非常に大きな加速度にさらされる可能性がある。図３ａ及び３ｂにおいて方向Ｅに実質的に沿う向きのこの加速度にさらされて、ローディング質量３１２は、圧電素子３１３がタイヤの半径方向に実際上直交する第１平衡位置から、ハウジング３１１の内壁の方へ、圧電素子３１３のコンプライアンス特性とローディング質量３１２のサイズとに依存する量（extent）だけ押しやられ、その移動量の最大範囲はギャップ３１４により画定される。ローディング質量３１２の移動は圧電素子３１３の対応する撓みを、すなわち圧電効果による電荷の生成を、引き起こす。しかし、この“静的”加速のもとで、加速度値すなわちタイヤ回転速度に依存してギャップ３１４の中にあるか或いはハウジング３１１の内壁に当たる第２平衡位置にローディング質量が達すると、直ちに、電荷の生成は突然中断される。回転速度が大きいほど、この第２平衡位置は、上述ようにギャップ３１４により画定される最大範囲を限度として、第１平衡位置から遠い。
【００２６】
一方、完全なタイヤ１回転の上記第２部分の間、すなわち電源３１が結合されているタイヤ部分に対応するトレッド領域が地面との接触領域を通る間、ローディング質量３１２は加速度が実質的にゼロに低下するという事実の故に、第１平衡位置の周りに自由に振動することができるので、ローディング質量３１２を第２平衡位置に保つ力はもはや作用しない。ローディング質量３１２の振動は圧電素子３１３の対応する撓みを、すなわち圧電効果による電荷の生成を、引き起こす。これらの振動は、振動の程度と、圧電素子３１３の制動特性から課される制動効果（damping effect）とに依存して、大量の電荷を供給することができる。しかし、接触パッチを通過し終えると、直ちにローディング質量は第２平衡位置に位置して、遠心性加速度がその振動を強制的に停止させ、また対応的に電荷の生成を停止させる。
【００２７】
完全なタイヤ１回転の第２部分において生成される電荷の総量は、多くの効果の結果であり、そのうちの幾つかは互いに打ち消しあう。
ａ）低速では、振動の程度はきわめて低い。しかし、接触パッチ下のどの通過も極めて長いので、圧電素子３１３により課される制動が適切に選択されれば、多数の振動（すなわち、圧電素子３１３の多数の変形）を得ることができる。
ｂ）高速では、振動の程度が大きく、最大量はギャップ３１４によって画定される。しかし、接触パッチ下のどの通過も、上記ａ）の場合よりも小さい持続時間を有するので、振動の数は少ない。それにもかかわらず、所与の時間間隔の中での接触パッチ下の通過の数はａ）の場合より多いので、各通過の短い持続時間を打ち消す補償が得られる。
【００２８】
上記ローディング質量３１２に結合された圧電素子３１３の挙動は、電源３１がさらされる加速度のいわゆる“第一調和（first harmonic）”寄与、すなわちタイヤの１回転につき１回生じる寄与に関連する。そのような寄与に関連する振動数は、電源３１に結合されたタイヤ部分が１秒間に接触パッチ下を通過する回数に対応するタイヤ回転速度に依存して０Ｈｚから数十Ｈｚまでの低い振動数範囲の中で（例えばおよそ１５０ｋｍ／ｈの速度の自動車タイヤに関しては約２０−２５Ｈｚ）変動し得る。この様な低振動数寄与により、圧電素子３１３の“パルス”振動挙動の結果として、タイヤ回転速度に依存する“パルス振動数”で、電荷の“パルス”生成が得られる。
【００２９】
しかし、図４に示されている半径方向加速度プロファイルにより表されるリップルの存在から分かるように、半径方向に関して電源３１がさらされる実際の加速度は、上記の振動数範囲より高い振動数範囲にも成分を有する。これらの高振動数成分は、次数の高い調和寄与、すなわちタイヤ１回転あたりに１回より多く発生する事象に起因する。例えば、高次調和寄与は、タイヤのトレッドを形成する複数のブロックの、道路との相互作用に起因して発生する可能性がある。他の高次調和寄与は、接触パッチ下でタイヤがさらされる変形が接触パッチの外側のタイヤ部分に伝わることに起因する、タイヤ構造全体の振動モードから生じ得る。別の高振動数寄与は、小さなトレッド部分の道路との相互作用により引き起こされる可能性があり、それは、タイヤがその上で回転している土地（例えばアスファルト）の粒状度に依存し得る。
【００３０】
一例として、図５は、８０ｋｍ／ｈの回転速度で数回回転運動するタイヤ（ピレリＰ７  １９５／６５  Ｒ１５，２．２バールで膨張させられた）のインナーライナーに取り付けられた加速度計により得られた半径方向加速度信号のフーリエ変換の結果を示している。図５は、重なったいろいろな曲線を示し、その各々は単一の回転で得られた加速度信号に関連している。横座標において、いろいろな加速度成分の振動数（Ｈｚ単位）が報告されており、縦座標では、同じ振動数の、可能ないろいろの寄与の合計が報告されている（任意の単位で）。主要な寄与が約２００Ｈｚまでの振動数について得られることが分かる。いろいろなタイヤ回転に対応する曲線が、この第１振動数範囲では良く重なり合っており、これは、出願人によれば、実際上タイヤ構造だけに、すなわち外部要因（例えばその上でタイヤが回転するアスファルトの種類など）にではなくて地面上での回転により課されるストレスに対するタイヤ構造の応答だけに関連する挙動に対応する。より低速では、第１振動数範囲は狭い幅（lower width）を有し、従って、図５に示されているピークはより低い振動数で生じる（例えば、４０ｋｍ／ｈでは約５０Ｈｚ）。より高い振動数では、寄与はどんどん低くなり、おそらくいろいろな道路条件での回転に起因して、約２００−４００Ｈｚより高い振動数について見えるいろいろな曲線の増大する広がりによって表されるランダムな挙動を示す。いずれにせよ、半径方向加速度のいろいろな振動数成分が、上記第１調和寄与により得られる変形に加えて、圧電素子３１３の変形に他の寄与を与え得る。
【００３１】
比較として、図６は、ローディング質量３１２に結合された代表的（exemplary）圧電素子３１３の振動数応答を示す。圧電素子３１３の寸法及び材料は、約４８００Ｎ／ｍのスティフネスｋを得るように選択された。ローディング質量３１２ｍは、約０．９６グラムのサイズに作られた。該振動数応答を得るために、ローディング質量に結合された圧電素子を含むハウジングは制御電子装置により駆動されるシェーカー装置上に配置され、これは０Ｈｚ及び１０００Ｈｚの間の振動数範囲でパルス加振力（pulsed exciting force）をシェーカーに加えた。シェーカーの運動はローディング質量及び圧電素子の振動を引き起こし、その結果として電荷が発生した。図６は、加振力振動数に対する、電圧／加速度（ｇによって表されている）伝達関数を報告している。図６から分かるように、圧電素子及びローディング質量により形成される構造の共振ピークは３００Ｈｚと４００Ｈｚとの間にある、すなわち図５に示されているピークから完全に離れている。このことは、実際上、タイヤが回転しているときにタイヤによって片手持ち状の圧電素子３１３を含む電源３１に伝えられる加振力が、圧電素子３１３の共振を実質的に引き起こせないことを意味する。この事実は、電源３１の効率の低下或いは、最悪の場合には、圧電素子３１３の早期破壊という結果を伴なう、圧電素子３１３の連続的な大きな振動により引き起こされ得る圧電材料のひび割れを減少させるために、重要である。
【００３２】
たとえ共振しなくても、圧電素子３１３は、“第一調和”の振動数より高い振動数を有する半径方向加速度の成分によって、いずれにしても励振される。タイヤが低速で回転するとき、すなわち、タイヤ回転により生じる遠心性加速度が半径方向加速度の他の全ての振動数成分を実際上相殺するほど強くないとき、圧電素子３１３に結合されたローディング質量３１２が上記第２平衡位置、すなわち遠心性加速度により押されたときにローディング質量が到達する位置、の周りで振動するということを出願人は確かめた。“高振動数”成分（すなわち、高次調和に起因する成分及び／又はタイヤ・トレッドと道路との相互作用に起因する成分）に起因するそのような振動は、圧電効果による電荷の生成のために非常に有益である。実際、そのような振動に起因して、完全なタイヤ１回転の上記第１部分（すなわち、接触パッチの外側の部分）の間に電荷の連続的な流れが生成され、これは、完全なタイヤ１回転の上記第２部分（すなわち、接触パッチ）の間に生成される電荷と合計されて、タイヤ回転全体の間の電荷の“連続的”生成を形成するのに寄与する。
【００３３】
前述のように、そのような挙動は低速で生じる。高速では、生じる遠心性加速度は、半径方向加速度を形成する他の成分に関して強くなって、ローディング質量３１２はハウジング３１３の内壁に押し付けられ、その如何なる運動も実際上抑制される。この様な状態でも、電荷は、いずれにせよ、タイヤ回転の第２部分において生成される。
【００３４】
図７及び図８は、電源３１のこの異なる挙動を示している。より具体的には、両方の図がエラストマー・パッチでタイヤの内壁に取り付けられた電源により生成された電圧対時間を示し、その電源は、幅５ｍｍ、長さ１１ｍｍ、全体的厚さ０．４６ｍｍの圧電材料（ＰＺＴ）のバイモルフ・プレートを、幅７ｍｍ、長さ１３ｍｍ、高さ７ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのプラスチック・ハウジング内に包含させることによって形成された。０．９７グラムのローディング質量が圧電プレートの自由端に固定された。ハウジングの内壁とローディング質量の外面との間に半径方向に２５０μｍのギャップが残された（１２５μｍ＋１２５μｍ）。
【００３５】
図７はタイヤが２０ｋｍ／ｈで回転したときに、このような電源により得られた電圧対時間を示す。電源に結合されたタイヤ部分に対応するトレッド領域が接触パッチの下を通過することに対応する３つの強い電圧振動が、全時間間隔にわたって伸びる小さな電圧振動の重なり合った連続体と共に見える。明らかに、電圧振動は圧電プレートの実際の振動に起因しており、それは、電源に結合されたタイヤ部分に対応するトレッド領域が接触パッチの外側にあるときと、電源に結合されたタイヤ部分に対応するトレッド領域が接触パッチの中にあるときとの両方のときに生じる。
【００３６】
図８は、タイヤが５０ｋｍ／ｈで回転したときに、該電源により得られた電圧対時間を示す。強い電圧振動の数は、回転速度がより高いために、増大する。しかし、小さな電圧振動は実際上無くなっており、生成される電圧信号はパルス信号に類似し、バースト同士は互いに分離されている。この第２の場合、電荷は、実際上、電源に結合されたタイヤ部分に対応するトレッド領域が接触パッチの中にあるときにだけ、生成される。
【００３７】
類似する結果が図９、１０及び１１により示されており、これらは、出願人によって従来のコンピュータ・シミュレーション・ツールで実行されたシミュレーションの結果を示している。このシミュレーションでは、タイヤの内面に配置された、図７及び８を参照して上で説明された片手持ち状の圧電電源を表すモデルが考察された。タイヤの内面に置かれた加速度計でいろいろな回転速度で実行された測定から得られた、実際の半径方向加速度に対応する加速度プロファイルが、電源を励振する加速度と見なされた。
【００３８】
図９を参照すると、曲線９１は、４０ｋｍ／ｈで得られた、該シミュレーションのために使用された加速度プロファイル対時間の一部分を表す。曲線９２は、圧電素子＋ローディング質量構造物の質量中心が経験する（experienced）、計算された変位対時間を表す。直線９３は、一方向において許容される最大変位、すなわちギャップの半分、を表す。図９のｙ軸で報告される値は、変位値を指し、加速度曲線９１のための任意の単位と見なされるべきである。曲線９２で分かるように、ローディング質量に結合された圧電プレートは、縦座標値“０”により表される第１平衡位置（すなわち、タイヤが静止しているときに圧電プレートが占める平衡位置）から変位した第２平衡位置の周りに連続的に振動する。回転中に生じた遠心性加速度にさらされた質量中心は、第２平衡位置に到達する。図９は、より小さな実体（entity）の振動とより高い実体の振動との両方を示している。より高い実体の振動は、電源に結合されたタイヤ部分に対応するトレッド領域が接触パッチ、すなわち曲線９１が実質的にゼロの値に到達する場所、の下を通過することに対応する。より小さい実体の振動は、曲線９２の全体にわたって実際上存在して重なっている。より高い実体振動の間、質量中心は直線９３に“ぶつかり”、これはローディング質量が電源ハウジングの内壁に実際にぶつかることに対応するということにも注目するべきである。
【００３９】
図１０を参照すると、曲線１０１は、８０ｋｍ／ｈで得られた、シミュレーションのために使用された加速度プロファイル対時間の一部を表している。曲線１０２は、圧電素子＋ローディング質量構造体の質量中心が経験する、計算された変位対時間を表す。直線９３は、依然として、一方向において許容される最大変位、すなわちギャップの半分、を表す。図１０のｙ軸で報告される値は、変位値を指し、加速度曲線１０１のための任意の単位と見なされるべきである。曲線１０２で分かるように、電源に結合されたタイヤ部分に対応するトレッド領域が接触パッチ、すなわち曲線１０１が実質的にゼロの値に到達する場所、を通過するときに、ローディング質量に結合された圧電プレートは、最大許容変位から始まるパルス状振動を行う。図１１は、図１０の１つの拡大された部分を示す。図１１で分かるように、曲線１０２は最初は線９３に重なっており、ローディング質量がハウジングの内壁に接触しているポジショニングに対応する。半径方向加速度（曲線１０１）が低下するとき、図１１の中央部分で曲線１０２の強い振動により表されているように、ローディング質量は第１平衡位置（図１１においてゼロ縦座標値）の周りの自由振動を開始する。半径方向加速度が増大するとき、ローディングはハウジングの内壁にぶつけられ、それは、図１１の右側部分における曲線１０２の減衰振動により表されているように、ハウジングの内壁への一連の衝突の後に終わる。
【００４０】
タイヤが低速で回転するときには実質的に連続的な電荷生成を得、タイヤが高速で回転するときには実質的にパルス状の電荷生成を得るように寸法が決められた、いろいろなコンポーネント（圧電素子材料、寸法、圧電層の数、ローディング質量の値、ギャップ）を伴なう、前述のようにトレッド領域に対応するタイヤ部分に結合された、図３ａ、３ｂに示されているように作られた電源は、その特性パラメーターの監視のためにタイヤ内に含まれるべき普通のセンサー装置に給電するために充分な電力を得ることを可能にするということを出願人は確かめた。特に、低速では、圧電素子が実質的に連続的に振動するので、大量の電荷が生成され得る。これは図１２のグラフにより示されており、ここでは、出願人により行われた一連のテストで得られた３つの曲線が表されている。図１２の３つの曲線は、図７及び８と関連して上で記載された代表的電源に（整流ダイオード・ブリッジを介して）接続された１００μＦのコンデンサーに蓄積された電気エネルギーを時間と対比させて示している。このコンデンサーの両端間に３．３ＭΩの負荷抵抗が接続された。電源はシェーカー装置上に配置され、これに、２０ｋｍ／ｈ、４０ｋｍ／ｈ、６０ｋｍ／ｈの速度で回転するタイヤから得られた実際の加速度信号が加えられた。図からわかるように、２０ｋｍ／ｈの速度では所与の時間間隔において該コンデンサー内に、同じ時間間隔において４０又は６０ｋｍ／ｈで蓄積される電気エネルギーよりも大量の電気エネルギーが蓄積される。更に、パルス状電荷生成の頻度は６０ｋｍ／ｈの方が高いので、所与の時間間隔において６０ｋｍ／ｈの速度では、４０ｋｍ／ｈで蓄積される電気エネルギー量より多量の電気エネルギーが蓄積される。
【００４１】
該電源の高い信頼度も、出願人によって確かめられた。これは、低速では大半の時間にわたって圧電素子が小範囲で振動するように励振されるのに対して、電源に結合されたタイヤ部分が接触パッチの下を通るときに生じる大きな振動は、ハウジングの内壁とローディング質量の外側面との間のギャップの適切な寸法設計によって制限され得るという事実によると出願人は考えている。従って、圧電材料内のひび割れ及び破壊の発生を大幅に減少させることができる。電源の挙動が“電荷の連続的生成”から“電荷のパルス状生成”へ変化するときの速度の正確な値は、電源を形成するコンポーネントの正確な寸法設計（dimensioning）に依存する。有利なことに、種々のコンポーネントの寸法設計は、電源の挙動変化が中間速度間で、好ましくは３０ｋｍ／ｈと７０ｋｍ／ｈの間で、より好ましくは４０ｋｍ／ｈと６０ｋｍ／ｈの間で、得られるように、実行され得る。有利なことに、電源の共振モードの発生を減少させるために、１５０Ｈｚより高い、好ましくは２００Ｈｚより高い、より好ましくは３００Ｈｚより高い圧電素子＋ローディング質量構造体の共振振動数を得るように、電源の種々のコンポーネントの寸法を設計することができる。圧電素子の大きな共振が、如何なる現実的速度条件下でも、タイヤ回転中、実質的に回避されるので、そのような選択は電源の信頼度を更に高めることを可能にすると出願人は考える。
【００４２】
上記性能を得るためにバイモルフＰＺＴ圧電プレートを使用する電源についての代表的な好ましい範囲は下記のとおりであり得る：
−  ＰＺＴプレートの長さ：  ８から１８ｍｍ；
−  ＰＺＴプレートの幅：  ３から１８ｍｍ；
−  バイモルフ・プレートの全体の厚さ：  ０．３０から１．２０ｍｍ；
−  ローディング質量：  ０．０５グラムから３グラム；
−  ギャップ：  ５０から４００μｍ。
特にローディング質量のサイズに関して、ローディング質量のサイズが小さければ圧電素子＋ローディング質量構造体の共振振動数を高めることができることに注目しなければならない。更に、ローディング質量のサイズが小さければ、電源の存在に起因するタイヤ回転のアンバランスを減少させることができる。更に、ローディング質量のサイズが小さければ、振動中の内壁への衝突により引き起こされる電源ハウジングのひび割れ及び破壊の発生を減少させることができる。しかし、ローディング質量のサイズが過度に小さければ、圧電素子が充分に曲がることができず、その結果として電荷が充分に発生しない。電源の寸法設計についての１つの指針は、回転中、タイヤのアンバランスを実質的に回避するのに充分なようにローディング質量サイズｍを選択し（例えば３グラムより少ない質量）、圧電素子＋ローディング質量構造体についての共振振動数ｆｒを選択し（例えば１５０Ｈｚより高く）、次に下記の公知関係：
【数１】
2007527681.tif 000003
を逆に計算して、そのスティフネスｋから圧電素子の寸法を導出することであり得よう。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に従う代表的タイヤの横断面を示す。
【図２】図１のタイヤに含まれるべきセンサー装置の代表的構成を示す。
【図３ａ】電力供給のために図２のセンサー装置に含まれるべき代表的な撓む圧電素子を示す。
【図３ｂ】電力供給のために図２のセンサー装置に含まれるべき代表的な撓む圧電素子を示す。
【図４】トレッド領域に対応するタイヤ部分が完全なタイヤ１回転中にさらされる半径方向加速度の対時間の代表的曲線を示す。
【図５】図４に示されているような半径方向加速度の代表的振動数スペクトルを示す。
【図６】図３の撓む圧電素子の代表的な振動数応答を示す。
【図７】２０ｋｍ／ｈで回転するタイヤに取り付けられた図３の撓む圧電素子から得られた信号を示す。
【図８】５０ｋｍ／ｈで回転するタイヤに取り付けられた図３の撓む圧電素子から得られた信号を示す。
【図９】低速（４０ｋｍ／ｈ）のタイヤ回転時に図３の撓む圧電素子に固定されているローディング質量がさらされる変位対時間を示す。
【図１０】高速（８０ｋｍ／ｈ）のタイヤ回転時に図３の撓む圧電素子に固定されているローディング質量がさらされる変位対時間を示す。
【図１１】図１０の一部分の拡大図である。
【図１２】図３ａ、３ｂに示されているような撓む圧電素子での試験で得られた蓄積されている電気エネルギー対時間の３つの曲線を示す。
【図１】
2007527681.tif 000004
【図２】
2007527681.tif 000005
2007527681.tif 000006
【図４】
2007527681.tif 000007
【図５】
2007527681.tif 000008
【図６】
2007527681.tif 000009
【図７】
2007527681.tif 000010
【図８】
2007527681.tif 000011
【図９】
2007527681.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
2007527681.tif 000016
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