(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）地磁界を検知するセンサ（２２）であって、タイヤの回転数を得るために地磁界を用いるセンサ（２２）と、
（ｂ）制御論理マイクロコントローラ（２４）と、
（ｃ）該センサ（２２）を該制御論理マイクロコントローラ（２４）に接続する比較器回路（３６）と、
（ｄ）無線周波数送信器（２８）と、
（ｅ）電力手段（２６）と
を備え、該センサが、（ａ）該比較器回路（３６）およびポテンショメータの両方に接続され、（ｂ）該比較器回路（３６）および該ポテンショメータと共に動作して比較データを該制御論理マイクロコントローラに送信することを特徴とする、タイヤ用無線周波数識別装置（ＲＦＩＤ）（２０）。
【請求項２】
前記制御論理マイクロコントローラ（２４）が、２から４ミリアンペアの範囲で情報を遠隔の受信局に送信する、請求項１に記載のＲＦＩＤ。
【請求項３】
前記電力手段（２６）が、バッテリである、請求項１に記載のＲＦＩＤ。
【請求項４】
前記ＲＦＩＤ全体が前記タイヤの複数の層の内に入れられており、前記バッテリはフレキシブル・バッテリである、請求項３に記載のＲＦＩＤ。
【請求項５】
前記電力手段（２６）が、機械的振動を電気エネルギに変換する電磁装置である、請求項１に記載のＲＦＩＤ。
【請求項６】
前記比較器回路（３６）が、前記センサ（２２）に係合された第１のコネクタ（２、３）と、前記制御論理マイクロコントローラに係合された第２のコネクタ（１）とを含み、前記ポテンショメータ（３２）が、前記比較器回路（３６）と共に動作して比較データを前記制御論理マイクロコントローラ（２４）に送信する、請求項１に記載のＲＦＩＤ。
【請求項７】
前記制御論理マイクロコントローラ（２４）が、１マイクロアンペアの範囲で動作する、請求項６に記載のＲＦＩＤ。
【請求項８】
前記電力手段（２６）が、３ボルトバッテリである、請求項６に記載のＲＦＩＤ。
【請求項９】
前記電力手段（２６）が、振動又は道路雑音を電気エネルギに変換する電磁装置である、請求項６に記載のＲＦＩＤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２００５年４月２６日に出願された米国特許仮出願Ｎｏ．６０／６７４，９３５の恩恵に基づき、且つその恩恵を主張するものである。
【０００２】
［発明の背景］
タイヤの製造及び使用においては、有益なデータの補正のための手段を与えるため、また空気圧力、摩耗、及び走行距離のようなタイヤについてのデータを収集するため、タイヤの絶対的なシリアル番号を知ることが望ましい。
【０００３】
［発明の分野］
本発明は、無線周波数識別デバイス（無線周波数識別装置）（ＲＦＩＤ）に関する。より詳細には、本発明は、タイヤの製造中にタイヤに恒久的に埋め込まれるＲＦＩＤデバイスに関する。ＲＦＩＤデバイスは、全てのサイズのタイヤにおける走行距離及び他のデータを識別及び記録するために用いられる。ＲＦＩＤ送信器及び追加の構成要素は、恒久的識別のための改ざん防止システムを提供するため、タイヤの中に直接キュア（ｃｕｒｅ）され、タイヤの中の半径方向の固定の位置に配置される。半径方向の固定の恒久的位置は、構成要素の正確な配置及び構成要素の接続（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｓｐｌｉｃｅｓ）を組み立て中に可能にする。それはまた、タイヤの全ての追加の組み立てプロセスにおいて基準とされる絶対的な半径方向の位置決めを与える。一生産（ｒｕｎ）で生成される全タイヤの中のＲＦＩＤデバイスのそのような絶対的な半径方向の位置決めは、品質を著しく改善し、そして品質検査の改善につながる。半径方向の固定の基準位置は、試験中に問題となる部品、組み立て技術又はプロセスを探し出す手段を与える。
【０００４】
ＲＦＩＤ送信器の設計は、追加のプロセスのための仕分け及び順序付けに利用されるシリアル番号の長距離送信を与える。
本発明のＲＦＩＤ装置は、地磁界を検知する磁気センサの使用によりタイヤの正確な回転数を得ることができる。このセンサは、入力を信号コンディショナ（ｓｉｇｎａｌ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ）回路に与え、当該信号コンディショナ回路は、出力をカウンタ回路に与える。
【０００５】
本発明は、製造された各タイヤに電子的シリアル番号を与える。そのようなシリアル番号は、そのようなタイヤの組み立てと関係した製造日付、使用材料、製造に用いた設備及び作業員を決定するためアクセスされ得る。それはまた、有益な設計及び保証情報を与える。
【０００６】
組み立てプロセスにおいて、ＲＦＩＤリーダは、タイヤ組み立て機械に装着され、そして機械制御回路と電気的に統合化される。ＲＦＩＤリーダの指向性アンテナは、タイヤ上の半径方向の基準点を与え、その半径方向の基準点は、組み立て中に加えられる部品の位置を確立する。指向性ＲＦＩＤリーダは、タイヤの品質を改善するため、全ての組み立て及び製造プロセスで利用されるであろう。
【０００７】
本発明の下では、タイヤの回転数を記録するために磁気センサも設けられる。これは、磁気センサの出力を比較器回路を介してモニタリングし、その信号を条件付けすることにより達成される。当該回路は、出力を信号の正又は負の前縁又は後縁上に与え、それは、地磁界内のタイヤ又はセンサの回転を示す。次いで、システムは、上記の数（即ち、回転数）を記録し、従って、その上記の回転数は、ＲＦＩＤデータを読み取ることによりアクセスされることができる。ＲＦＩＤ装置の１つの利点は、それが正確な走行距離を示し、それはタイヤの設計又は保証問題を改善するために用いられることができるであろうことである。
【０００８】
タイヤのシリアル番号の長距離送信の利点は、それが入庫、仕分け及び出荷の後続のプロセスにおいてタイヤの仕分け及び順序付けを可能にすることである。本発明のＲＦＩＤ装置の長距離送信能力は、入庫及び出荷操作においてタイヤのスキッド・ロード量（ｓｋｉｄ−ｌｏａｄ  ｑｕａｎｔｉｔｉｅｓ）の読み取りを可能にする。
【０００９】
ＲＦＩＤ装置への給電は、バッテリ、又は回転しているタイヤ／車輪が出会う振動又は道路雑音（ｒｏａｄ  ｎｏｉｓｅ）を電気エネルギに変換する電磁装置により得られる。振動する機械的エネルギを電気エネルギに変換する装置を開示する従来技術の方案には、多数の開示された装置を含む国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２００４／００３５０８（国際公開番号ＷＯ２００５／０２２７２６Ａ１）、及び米国特許Ｎｏ．５，７４１，９６６、Ｎｏ．６、７２５，７１３及びＮｏ．６，８２５，７５８が含まれ、これらの全ては、本明細書に援用されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１を参照すると、外部スレッド（ｔｈｒｅａｄ）１２及び溝１４を有するクラウン１０を有するタイヤＴが示されている。断面図では、タイヤＴは、弓形の経路に沿って、対向して配設された１対の側壁１６に向けて半径方向の外側へ延在するクラウン１０を有し、その側壁１６は、タイヤＴの最大半径限界を規定する。側壁１６は、そのような最大半径限界から、対向して配設された１対のビード（玉縁）１８で終了するより狭い範囲まで内側に湾曲している。
【００１１】
図１に示すように、側壁１６の一方の中で、側壁１６の最大半径限界の範囲よりビード１８に一層近い範囲に恒久的に埋め込まれている本発明のＲＦＩＤデバイス２０が設けられている。ＲＦＩＤデバイス２０についての側壁１６の中の正確な位置の選択が側壁１６の中の広範囲の位置のいずれでもよいにも拘わらず、ひとたびそのような位置がタイヤの特定の設計及びサイズに関して確立されると、それが特定のタイヤ・サイズ及び設計の後続の生産に対して同じに維持されることが重要である。従って、特定の設計及びタイヤ・サイズに対して、全てのＲＦＩＤデバイスは、ＲＦＩＤデバイス自体に関して正確に同じ位置に配置され、そして、ＲＦＩＤデバイス２０が側壁１６の中に埋め込まれる、又はタイヤが装着されるリム又は車輪に固定されるよりむしろ側壁１６の内側表面に恒久的に固定されることができるであろうことがまた、本発明の意図内である。製造方法については、特定の設計及びサイズの全てのタイヤについてタイヤの中の正確に同じ位置に配置することが磁気デバイス又は光学式デバイスのような他のタイプの情報指示デバイス、並びにＲＦＩＤデバイスに適用することができることが本発明の意図内である。
【００１２】
図２を参照すると、本発明のＲＦＩＤデバイス２０の構成が概略的に示されている。ＲＦＩＤデバイス２０は、地磁界を検知するセンサ２２、マイクロチップ／メモリ・プロセッサ２４、エネルギ源２６、及び長距離送信器２８を含む。これらの構成要素は、本発明のＲＦＩＤデバイス２０を形成するようコンパクトに組み立てられている。例えば、カプセル化されたそのような構成要素を用いることにより、ＲＦＩＤデバイスは、ほぼ１．９０５ｃｍ（０．７５インチ）の直径を有する。
【００１３】
地磁界を検知し、そのような磁界検知能力を用いて、タイヤの回転数を決定するセンサ２２は、ＮＶＥ社（ＮＶＥ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）（ミネソタ州Ｅｄｅｎ  Ｐｒａｉｒｉｅ在）によりそのシリーズＡＡ又はＡＨアナログ・センサの変形として製造された１つであり得る。マイクロチップ／メモリ・プロセッサ２４は、Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｉｎｃ．（アリゾナ州Ｃｈａｎｄｌｅｒ在）によりそのＣＭＯＳマイクロコントローラ・モデルＴＩＣ１２Ｆ６２９／６７５として製造されたマイクロコントローラ（それは、米国特許Ｎｏ．５，８４７，４５０に記載のように８ビット８ピン・デバイスを利用している。）のようなマイクロコントローラであり得る。
【００１４】
地磁界をそれらの機能を働かす際に利用するセンサの例は、米国特許Ｎｏ．５，１７０，５６６及びＮｏ．５，４０８，１７９に見つけられ、これらの米国特許の内容は、本明細書に援用されている。
【００１５】
エネルギ源２６は、「発明の分野」の欄で特定したエネルギ源を含むがこれらに限定されるものではない、機械的振動を電気エネルギに変換する多数の電磁デバイスのうちの１つでよい。
【００１６】
図３を参照すると、本発明のＲＦＩＤデバイス２０の概略的な配線図が示されている。図３に示すように、磁気センサ２２（図３において、「ブリッジ」というラベルが付されている。）は、地磁界を検知する。センサ２２は、（ｉ）比較器回路３６及び演算増幅器、及び（ｉｉ）ポテンショメータ３２の両方に接続され、それらと共に動作して、比較データをマイクロチップ／メモリ・プロセッサ２４に送信する。８ミリアンペアの範囲で動作する多くのマイクロチップとは対照的に、マイクロチップ／メモリ・プロセッサ２４は、１マイクロアンペア（即ち、１アンペアの１００万分の１）の範囲で動作する。電力が、エネルギ源２６により与えられる。次いで、タイヤの回転数に関して受信された情報は、長距離ＲＦ送信器２８により遠隔の受信局に送信される。
【００１７】
本発明の主要特徴は、製造中にタイヤにＲＦＩＤデバイスを正確に配置すること、地磁界を検知する磁気センサを利用すること、及びタイヤに配置されたチップに実装された他の構成要素により、タイヤの回転数を計数して、その回転数及び他の情報を遠隔受信局に送信する能力を含む。他の特徴は、次のことを含む。
【００１８】
１．タイヤ上の半径方向の位置を送信するための装置。タイヤ上の半径方向の位置を外部検知することは、タイヤの組み立て及び／又は試験で有用である。そのような外部検知に用いることができるであろうデバイスは、タイヤの品質又は性能を改善するためタイヤ上の半径方向の位置を特定するＲＦＩＤ送信器、磁気デバイス、光学式デバイス、又は他の手段であること。
【００１９】
２．在庫及び／又は出荷を支援する長距離送信
３．恒久的シリアル番号を与えるＲＦＩＤ送信器。タイヤの走行距離は、タイヤの回転数を与えるために地磁界及び磁気センサを利用して得られること。
【００２０】
４．ＲＦＩＤデバイスの一構成要素として、機械的エネルギ（タイヤの振動）から電気エネルギを生成する機能を利用すること。
ＲＦＩＤデバイスの特定の位置、又は所与のタイヤ・サイズ及び設計についての他の情報の表示は、変わり得る。しかしながら、ひとたびその位置がその特定のタイヤ・サイズ及び設計に対して決定されると、ＲＦＩＤデバイスは、製造されたそのサイズ及び設計のタイヤのそれぞれで正確にその位置に位置決めされることは重要である。これは、図４及び図５に示されるように達成される。
【００２１】
図４を参照すると、タイヤの組み立てプロセスの第１段階に用いられる装置が示されている。タイヤのカーカスＣは、第１段階で製作され、そしてその第１段階で利用される設備は、ヘッド・スタック（ｈｅａｄ  ｓｔａｃｋ）５２とテール・スタック（ｔａｉｌ  ｓｔａｃｋ）５４との間に位置された回転ドラム５０を含む。回転ドラム５０は、ヘッド・スタック５２及びテール・スタック５４の作動により回転され、そして回転ドラム５０が回転されるにつれて巻くことによりカーカスＣを組み立てるための材料のストリップ５６を収容する。カーカスＣを形成するためストリップ５６の巻く間の所定の点で、回転ドラム５０は、回転を止め、そしてＲＦＩＤタグＴが、ＲＦＩＤステークオン・アプリケータ（ｓｔａｋｅ−ｏｎ  ａｐｐｌｉｃａｔｏｒ）６０により貼られる。ＲＦＩＤステークオン・アプリケータ６０は、下方に運動して、ＲＦＩＤタグＴを、一部分形成されたカーカスＣ、又は希望される場合は、完全に形成されたカーカスＣに装着される。カーカスＣは、ＲＦＩＤタグＴが貼られるとき一部のみが形成されている場合、ドラムは、回転を開始して、ストリップ５６を巻いて、カーカスＣの完成させる。
【００２２】
図５を参照すると、カーカスＣが回転ドラム５０上にあり、第２段階プロセスが、当該技術で周知の手順を用いて、ドラム６２を組み立てると、トレッド・バンド（ｔｒｅａｄ  ｂａｎｄ）Ｂを形成する。バンド層Ｂは、カーカスＣの外側直径より大きい内側直径を有する。それは、移送機構６４により移送され、そしてカーカスＣの上で伸縮される。カーカスＣを取り囲むバンド層Ｂでもって、そのようなカーカスＣを搬送する回転ドラム５０は、ＲＦＩＤリーダ・モジュール６６がＲＦＩＤタグＴの位置を特定するまで回転される。ＲＦＩＤリーダ・モジュール６６によるＲＦＩＤタグＴの位置は、コンピュータに出力され、当該コンピュータは、回転ドラム５０の回転を停止させ、ＲＦＩＤタグＴは、所望の正確な位置に配置される。回転ドラム５０は、カーカスＣのＲＦＩＤタグがＲＦＩＤリーダ・モジュール６６の下に重なる位置に停止された状態で、バンド層Ｂが、カーカスＣの上で伸縮させられ、且つＲＦＩＤタグＴに対して指定された位置まで回転させられる。その後、回転ドラム５０が膨張させられて、カーカスＣをバンド層Ｂと密封係合になるよう膨張させ、それによりＲＦＩＤタグＴが望ましい位置に正確に配置され、そのサイズ及び仕様の追加のタイヤであってその後に製造されたそれぞれのタイヤ上の同じ位置に配置される第２段階を形成する。
【００２３】
その後、組み立てられたカーカスＣ及びバンド層は、当該技術で周知の手順により加硫処理される。
図６を参照すると、コンベヤ７０上を移動する完成したタイヤ８０が示されている。励磁コイル７２が、コンベヤ７０の上で且つタイヤの上方の位置で、更にタイヤの中に取り付けられたＲＦＩＤタグＴからデータを受信することができる位置に取り付けられる。励磁コイル７２は、ＲＦＩＤリーダ７４に接続され、ＲＦＩＤリーダ７４は、データをコンピュータに出力する。コンピュータにより受け取られるデータのうちの特別なデータは、タイヤのシリアル番号である。その結果、タイヤが工場の中を移動するときそれぞれのタイヤを追跡することが可能であり、そしてどのタイヤが様々な試験手順で欠陥を有すると決定されたかを特定することが可能である。次いで、いずれのそのような欠陥のあるタイヤは、補修措置又は廃棄のため容易に探し出すことができる。
【００２４】
多くの変更が、当業者には容易に明らかであろう。従って、本出願の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、タイヤ、及びタイヤの側壁に装着又はその中に入れられた本発明のＲＦＩＤ装置の断面図である。
【図２】図２は、本発明のＲＦＩＤ装置の様々な構成要素のブロック図である。
【図３】図３は、本発明のＲＦＩＤ装置の配線図である。
【図４】図４は、製造プロセス中にタイヤのカーカス上にＲＦＩＤ装置を配置することを示す概略図である。
【図５】図５は、本発明に従ったタイヤの製造における別のステップを示す概略図である。
【図６】図６は、その中に埋め込まれたＲＦＩＤ装置を有する完成されたタイヤがコンベヤ上を移動するときＲＦＩＤリーダにより走査されることを示す概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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