JP2005022457A

JP2005022457A - Tire monitoring device

Info

Publication number: JP2005022457A
Application number: JP2003187804A
Authority: JP
Inventors: Osamu Hattori; 修服部
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2023-06-30
Also published as: JP4190965B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tire monitoring device which detects the state of a tire by performing power generation by itself without receiving electricity from the outside. <P>SOLUTION: A temperature sensor 222 measures a temperature in the tire 130. A pressure sensor 224 measures the air pressure of the tire 130. A vibration sensor 226 measures the vibration of the tire 130. A central processing device 240 determines the state of the tire 130 from the sensors 222, 224 and 226. A power generating circuit 210 performs the power generation by using energy obtained from the tire 130, and feeds the power to the sensors 222, 224 and 226 and the central processing device 240 or the like. A displaying device 360 displays the state of the tire 130. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用タイヤの状態を測定し、その情報を通知するタイヤモニタ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤ内部の圧力低下や温度上昇は、交通事故の原因の１つとして良く知られている。タイヤ内部の温度上昇は、タイヤの破裂に直接つながる場合が多く、高速道路などでの重大事故原因の一端を占めている。近年、タイヤ内部の圧力や温度を検知して未然に重大事故を防ぐ取り組みがなされて来ており、タイヤ内部の情報はセンサ類をタイヤ内部に装着して得る事が出来る。タイヤは回転体であることから、センサ類やセンサ類が読み取った情報を処理し、有線や無線を利用して外部（運転者等）に伝える手段を稼働させる。
【０００３】
例えば、圧力検出手段がタイヤの空気圧値を検出する。送信制御手段がマイコンなどを用いて、この空気圧値をタイヤの空気圧信号に変換する。空気圧信号は高周波送信装置により、変調されて高周波信号として送信される。このとき、これらの手段は、電池によって駆動される（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−２０２０号公報（第３−４頁、第２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、タイヤの状態を測定する機器を電池駆動する場合、電池の交換などの電力を補給する行為が定期的に必要となる。タイヤの寿命は一般的に走行距離に依存するため、タイヤの交換時期は不定期である。そのため、タイヤの交換と電池の交換とが必ずしも一致せず、タイヤ交換よりも電池交換が先になる場合もあり得る。
【０００６】
一方、タイヤの状態を示す情報は、車両が動いている時に必要な情報である。従って、車両が動いている場合のみタイヤ内部の情報が伝達されれば良い。つまり、車両が動いている時だけタイヤモニタ装置が稼働すれば良いわけである。同様に、車両が動いている時だけ、タイヤモニタ装置に電力が供給されていれば良い事になる。特に、無線を利用してタイヤの状態を通知するような場合において、電池駆動式では一般的に電力が絶えず供給されているので、車両を使用しなくても、電池が消耗してしまうという課題があった。
【０００７】
本発明は、電力供給が可能なタイヤモニタ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のタイヤモニタ装置は、タイヤから得られる物理量を検出するセンサと、前記センサから得られた前記物理量から、前記タイヤの状態を判断する判断手段と、前記判断手段で判断した前記タイヤの状態を表示する表示手段と、前記センサ、前記判断手段及び前記表示手段に電力を供給する発電回路とを有する。
【０００９】
また、本発明のタイヤモニタ装置は、タイヤから得られる物理量を検出し、前記物理量を送信するタイヤモニタ送信機と、前記タイヤモニタ送信機から送信された前記物理量を受信し、前記物理量から前記タイヤの状態を表示するタイヤモニタ受信機とからなり、前記タイヤモニタ送信機は、前記タイヤから得られる前記物理量を検出するセンサと、前記物理量を送信する第１の通信装置と、前記タイヤが有するエネルギーを利用して前記センサと前記通信装置に電力を供給する発電回路とを有し、前記タイヤモニタ受信機は、前記第１の通信装置から送信された前記物理量を受信する第２の通信装置と、前記物理量から前記タイヤの状態を表示する表示装置とを有する。
【００１０】
また、本発明のタイヤモニタ装置は、前記発電回路が、前記タイヤの回転力を利用して回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電器を有し、前記発電器が、前記タイヤの回転により回転する回転錘と、前記回転錘に固定され前記回転錘と一体に回転する回転軸と、前記回転軸に固定されて前記回転軸と共に回転する磁石と、前記磁石の外側に配置した電磁石を有する。
【００１１】
また、本発明のタイヤモニタ装置は、前記発電回路が前記タイヤが回転することで発生する熱エネルギーを電気エネルギーに変換する発電器を有し、前記発電器が、一方の電極を前記タイヤを保持するホイールに直接又は間接的に接触さて、他方の電極を前記タイヤの内部に配置し、前記タイヤの有する熱を前記電気エネルギーに変換する熱発電素子を有する。
【００１２】
また、本発明のタイヤモニタ装置は、前記発電回路が、前記タイヤが回転することを利用して磁束を変化させて電気エネルギーを発生する発電器を有し、前記発電器が、前記タイヤの内部に配置された発電用コイルと、前記タイヤの外側に配置し、前記タイヤが回転したときに前記発電用コイルと対向する位置に取り付けた磁石とを有する。
【００１３】
また、本発明のタイヤモニタ装置は、前記発電回路が、前記タイヤが回転することを利用して磁束を変化させてことで電気エネルギーを発生する発電器を有し、前記発電器が、前記タイヤを保持するホイールに配置された発電用コイルと、前記タイヤの外側に配置し、前記タイヤが回転したときに前記発電用コイルと対向する位置に取り付けた磁石とを有する。
【００１４】
また、本発明のタイヤモニタ装置は、前記発電回路が、前記発電器が発電した電力を蓄えることができる充電可能な電池を有する。
【００１５】
【発明の実施の態様】
（実施例１）
本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明におけるタイヤモニタ送信機の外観とのその装着状態を示す。
【００１６】
タイヤモニタ送信機１００は、発電機構を有すると共に、タイヤ１３０の空気圧や温度などのタイヤの状態を測定して無線で送信するための電子部品を内蔵するタイヤモニタ送信機本体１１０と、空気をバルブ１４０から構成される。タイヤモニタ送信機１００は、タイヤ１３０の空気バルブ１４０に取り付けられる。
【００１７】
次に、タイヤモニタ送信機のブロック図について説明する。図２は、本発明のタイヤモニタ送信機のブロック図を示す。タイヤモニタ送信機１００は、タイヤ１３０内の温度を測定する温度センサ２２２と、タイヤ１３０内の圧力を測定する圧力センサ２２４と、タイヤ１３０の振動を測定する振動センサ２２６と、これらのセンサ２２２、２２４、２２６から得られた情報を検知する情報検知機構２３０と、検知した情報を情報検知機構２３０とやり取りする中央処理装置２４０と、中央処理装置２４０の処理を行うためにプログラム等を記憶した記憶装置２５０と、中央処理装置２４０が検知した情報をタイヤモニタ受信機３００に送信するために中央処理装置２４０と情報のやり取りを行う通信用無線機２６０と、タイヤモニタ受信機３００へ送信する空中線２７０と、情報検知機構２３０と中央処理装置２４０と記憶装置２５０と通信用無線機２６０に電力を供給する発電回路２１０とからなる。
【００１８】
発電回路２１０は、タイヤ１３０から得られる様々な物理的エネルギーを利用して発電する小型発電器２１２と、発電された交流を直流に変換する全波整流回路２１４と、直流に変換された電力を一定の電圧に保つようにする定電圧回路２１６、一定の電圧になった電力を蓄える二次電池２１８で構成される。
【００１９】
小型発電器２１２は、例えば、１４インチ外形のタイヤの場合、その外周が２，２３３ミリとなり、時速６０キロメートルで走行した場合に１時間で２万７千回転する計算となる。従って、発電にはタイヤ１３０の回転のモーメントを利用した発電器が考えられる。タイヤ１３０のモニタ機能は、タイヤ１３０が走行中に何らかの理由で異常になる事を検知し、タイヤ１３０の異常による事故を未然に防ぐ為の装置である。従って、車両が使われている時のタイヤ１３０内圧力や温度を監視する事が望まれるのであり、車両が使われていない場合や、走っていない場合はタイヤ１３０の情報を必要としない。即ち、タイヤ１３０が回転している時の情報のみが必須となる為、タイヤの回転を用いて発電した電気でシステムを動かし、データを電送する方法が可能となる。
【００２０】
小型発電器２１２は、タイヤの回転エネルギーを電気に変換するので、多くの場合、振幅が変動する脈流や交流が発電される。全波整流回路２１４は、この脈流や交流を直流に変換する。なお、交流等から直流への効率は落ちるが半波整流回路であっても構わない。
【００２１】
また、小型発電器２１２は、タイヤが前進以外に後進する場合も有り、タイヤの回転速度に依って発電量や電圧が変化する。定電圧回路２１６は、小型発電器２１２からの出力を一定にする。定電圧回路２１６には、ツェナーダイオードや３端子レギュレータ等の半導体素子が用いられている。
【００２２】
二次電池２１８は、直流となった電力を蓄えて、各電子部品に電力を供給する。
二次電池２１８は、車両の置かれる環境によって、キャパシタ、蓄電池などの充電可能な電池を適宜用いる。なお、二次電池２１８の充電立ち上がりは、発電した電力を効率的に充電することができるように、立ち上がりの早いものが好ましい。
【００２３】
次にタイヤの状態を受信するタイヤモニタ受信機に付いて説明する。図３はタイヤモニタ受信機のブロック図を示す。なお、図３では４つのタイヤを有する車両の例を示している。タイヤモニタ受信機３００は、第１から第４までのタイヤに装着されたタイヤモニタ送信機１００から送信されるタイヤの状態を表す信号を受信する空中線３１０ａ〜３１０ｄと、受信した信号を復調する通信用無線機３２０ａ〜３２０ｄと、第１〜第４のタイヤの状態を表す信号を受け取るインターフェース３３０と、タイヤの状態を表す信号からタイヤの状態を判断する中央処理装置３４０、タイヤの状態を判断するための各種プログラムを記憶する記憶装置３５０、タイヤの状態を表す表示装置３６０からなる。
【００２４】
タイヤモニタ送信機１００とタイヤモニタ受信機３００の距離が短い方が、ノイズや混信に影響されにくい為、タイヤの状態を受信するタイヤモニタ受信機３００はタイヤモニタ送信機１００に出来るだけ近い距離に有ることが好ましい。従って、タイヤモニタ受信機３００を設置する位置は、タイヤハウジングの中やタイヤの軸を固定するショックアブソーバーの上等に設置するのが好ましい。タイヤモニタ受信機３００からダッシュボードまでケーブルを用いて配線し、ダッシュボード上またはその近傍に表示装置３６０を取り付ける。タイヤモニタ受信機３００が復調したタイヤの状態情報は、ケーブルを通じてダッシュボードの表示装置３６０まで送られ、表示される。なお、タイヤモニタ受信機３００や表示装置３６０の電源は、車両に搭載したバッテリーから供給を受ける事が出来る為、タイヤモニタ送信機１００の様に、独自に発電機構を持つ必要はない。
【００２５】
また、タイヤモニタ受信機３００は、その構造を簡略にする目的から無線を用いる場合、車両のルームミラーの基台の部分に取り付けられることができる。ここに取り付けると、タイヤモニタ送信機１００は、乗用車に於いても比較的大きな電力でデータを送信する必要がある。大型トラックの場合はタイヤとタイヤモニタ受信機３００の距離が増す為に、タイヤモニタ受信機３００が正確なデータを受信できるように、タイヤモニタ送信機１００は更に大きな送信出力が要求される。通常、無線の効率は入力した電力の５０％以下である為、タイヤモニタ送信機１００は大きな電力を消費する事になる。タイヤモニタ送信機１００が送信する内容は基本的には数値データであり、送信時間は短い事が一般的であるが、送信電力の増大は二次電池２１８に大きな負担を掛ける結果となる。タイヤは回転体であり、バランスが重要となるため、タイヤに効率の良い空中線２７０を設置したりや大きな二次電池２１８を搭載する事が難しい。従って、電波を用いてデータを伝達する距離を出来るだけ短くし、タイヤモニタ送信機１００は小型軽量のものが好ましい。
【００２６】
次に、タイヤの状態情報を得て、その値を送信するタイヤモニタ送信機１００の動作に付いて説明する。タイヤ１３０が回転すると、小型発電器２１２が発電を開始する（工程１０１）。タイヤモニタ送信機１００を構成する各種電子回路であるモニタ回路に電力が供給されると（工程１０２）、先ず、中央処理装置２４０が立ち上がる（工程１０３）。中央処理装置２４０は温度センサ２２２、圧力センサ２２４、振動センサ２２６に測定するように命じる（工程１０４）。各センサ２２２、２２４、２２６は情報検知機構２３０にその値を通知する（工程１０５）。情報検知機構２３０はセンサ２２２、２２４、２２６からの値を増幅する信号増幅機構とアナログ値をディジタル値に変換する機構からなっている。情報検知機構２３０は、受け取ったセンサ２２２、２２４、２２６の測定値をアナログ・ディジタル変換し、測定値を数値化する（工程１０６）。情報検知機構２３０は、数値化された測定値を中央処理装置２４０に転送する（工程１０７）。中央処理装置２４０は測定時間と共にその測定値を記憶装置２５０に格納する（工程１０８）。記憶装置２５０は、電源が切れてもその値が消滅しない記憶装置２５０、例えばスタティックＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等が好ましい。中央処理装置２４０は決められた間隔、又は必要に応じて、記憶装置２５０から測定値を取り出し（工程１０９）、その値を通信用無線機２６０に送る（工程１１０）。通信用無線機２６０は受け取った値を高周波変調し、電波として放射する。通信用無線機２６０は消費電力の点から近距離用無線、例えば微弱無線機が好ましい（工程１１１）。
【００２７】
次に、小型発電器の発電機構について説明する。本実施例では、回転錘を用いて回転のエネルギーを電気エネルギーに変える。図５は回転錘を用いた小型発電器の外観図であり、図６は回転錘を用いた小型発電器の断面図である。
【００２８】
回転錘を用いた小型発電器である回転錘式発電器５００は、物理的な回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電器である。回転錘式発電器５００は、回転エネルギーを得る回転錘５１０と、回転錘５１０が回転する回転軸５２０と、電気エネルギーを発生する発電器５３０と出力ケーブル５４０からなる。また、発電器５３０は、回転軸５２０を回転可能に保持するベアリング６１０と、回転軸５２０に固定されてて回転軸５２０とともに回転する磁石６２０と、磁石６２０の外側に配置したコイル６３０で構成されている。
【００２９】
回転錘５１０は、回転軸５２０に固定されおり、回転錘５１０と回転軸５２０は一緒に回転する。回転軸５２０は、２つのベアリング６１０で回転可能に固定されている。この為、回転方向にのみ回転出来る構造になっている。回転軸５２０には磁石６２０が固定されており、その回りを覆う様な形でコイル６３０が配置されている。コイル６３０は発電器本体５３０に固定されている。
【００３０】
次に、回転錘式発電器５００の動作について説明する。図７は回転錘式発電器を組み込んだタイヤモニタ送信機の外観図、図８は回転錘式発電器を組み込んだタイヤモニタ送信機の装着状態を示す。回転錘５１０が取り付けられた回転軸５２０が回転すると、回転軸５２０に取り付けられた磁石６２０が回転する。磁石６２０が回転する事で、コイル６３０を通過する磁束が変化する。コイル６３０内の磁束が変化すると、コイル６３０内に起電力が起きる。この起電力の向きは、フレミングの左手の法則に従う。回転錘式発電器５００は、中央処理装置２４０等と共に、タイヤモニタ送信機本体７１０の内部に配置されている。タイヤ１３０の状態を表す信号は、空中線７２０からタイヤモニタ受信機３００に送信される。なお、タイヤモニタ送信機本体７１０の上部には、タイヤ１３０に空気を注入する空気バルブ７２０がある。空気バルブ７２０の上部は、空気バルブ用キャップ７３０で保護される。
【００３１】
ここで、回転錘５１０はそれ自体重さが有る。その慣性の為、発電器本体５３０が動いても、直ぐには動かない性質を持つ。つまり、回転錘５１０が回転するのは、発電器本体５３０と回転錘５１０の動きが異なった場合、言い換えれば、発電器本体５３０に加速度がかかった場合に、回転錘５１０が回転した様に見える。ここで、車両の運動に付いて考える。車両は通常、加速や減速を繰り返しながら動く。また、道に沿って左右に方向を変えたりもする。この運動は加速度運動である。従って、タイヤモニタ送信機７００を取り付けたタイヤ１３０を装着した車両の場合、回転錘式発電器５００の回転錘５１０は、走行中に回転している事になる。回転錘５１０が発電器本体５３０に対して回転すると、コイル６３０内部に起電力が起き、発電された事になる。発電された電流は、回転錘５１０の回転向きで流れる向きが変わる為、どちら向きの起電力でも直流電流として変換出来る装置が必要である。発電回路２１０内に全波整流器２１４を用いて整流する事で、発電された無電流向きの異なる起電力を単一向きの脈流に変換し、更に直流に変換することが出来る。従って、発電された起電力を有効に使う事が出来る。
【００３２】
（実施例２）
次に、温度差を用いて発電する熱発電式発電器に付いて説明する。熱発電は温度差を持つ２つの物体で起電力が発生する物理現象、つまり熱電効果を用いた発電方法である。図９は、発電素子を平面上に多数並べた状態を示す状態図である。また、図１０は、熱発電素子が直列に接続された場合の熱発電素子の帯電方向と流れる電流の方向を示す。
【００３３】
車両のタイヤ１３０は走行中に地面との間で摩擦が起こり、摩擦熱が発生する。摩擦熱はタイヤ１３０内部に蓄積され、タイヤ１３０内部は外気温より高い温度となる。実際、バーストと呼ばれるタイヤ１３０の破裂は、タイヤ１３０内の温度が異常に上昇した場合に起こる。従って、外気温とタイヤ１３０内温度の差を使って発電する事が可能である。
【００３４】
この発電方法の特徴は２種類の物質９１０、９３０、特に、金属を接合して金属間に生じる起電力を得る方法だが、発電素子９２０の１個当たりの起電力は非常に弱く、殆どの場合、電圧は数マイクロボルトである。従って、半導体素子を駆動させるには、少なくとも１Ｖ以上の起電力を得る必要が有るため、発電素子９２０を直列につなぎ、必要な電圧を得る方法を取っている。
【００３５】
小さな発電素子９２０を直列に配線する事が出来るので、熱発電素子９２０単体の起電力が非常に小さくても、直列配線する事で大きな電圧を得る事が出来る。
【００３６】
次に、熱発電を用いた発電器をタイヤモニタ送信機に組み込んだ状態に付いて説明する。図１１は、熱発電素子を有するタイヤモニタ送信機の内部を示す。図１１Ａはタイヤモニタ送信機の透視図、図１１Ｂはタイヤモニタ送信機の断面図をぞれぞれ示す。
【００３７】
タイヤモニタ送信機本体１１４０の上面は、金属の板１１２０になっている。金属板１１２０に熱発電素子１１１０が接合されている。金属板１１２０はホイールに伝わる外気温を熱発素子１１１０に伝える役目を持つ。金属板１１２０はタイヤモニタ送信機１１１０がタイヤ１３０に装着される時に、ホイールの金属面１１３０に接触する様に設計されている。空気バルブ７２０と、空気バルブ用キャップ７３０は実施例１と同じである。
【００３８】
図１２は、熱発電式発電器を組み込んだタイヤモニタ送信機の取り付け状態を示す図である。タイヤモニタ送信機１１１０は、タイヤ１３０用のホイール１２１０に配置される。構造としても非常に簡単である。しかし、この発電方法では、タイヤ１３０内部の温度が上昇しなければ発電出来ない。つまり、このタイヤモニタ送信機１１１０を装着した車両が充分な距離を走らないと、充分な発電が出来ない事もあり得る。従って、２次電池が充分な電力を保持出来る事が好ましい。
【００３９】
（実施例３）
次に、電磁誘導で発電する方法に付いて説明する。図１３は、本実施例に使われる電磁誘導の原理を示している。電磁誘導とはコイル１３２０の中を通過する磁束の量が変化する時、磁束の数を変化させない方向にコイル１３２０内部に起電力が発生する現象を言う。鉄心１３１０に巻いたコイル１３２０と磁石１３３０で構成されている。鉄心１３１０に巻いたコイル１３２０はタイヤ１３０の回転と共に回転し、鉄心１３１０に巻いたコイル１３２０と磁石１３３０の距離は経時的に変化する。鉄心１３１０に巻いたコイル１３２０を通過する磁束は、鉄心１３１０に巻いたコイル１３２０と磁石１３３０の距離の２乗に反比例する。従って、タイヤ１３０が回転する事で、磁石１３３０と鉄心１３１０に巻いたコイル１３２０の距離が変化する為、通過する磁束密度が変化する。時間的変化量はタイヤ１３０の回転が速いほど変化量は大きくなる。
【００４０】
次に、鉄心に巻いたコイルが磁石に近づく場合に付いて説明する。図１４は、タイヤが回転する時に緩衝装置１４３０に取り付けられた磁石とタイヤ上に固定された鉄心に巻いたコイルとの関係を示した模式図である。先ず、鉄心に巻いたコイル１４１０に磁石１４２０に近づくと、通過する磁束の量が増える。コイル１４１０内部には磁束の量を減らす方向に起電力が発生する。図１４Ａはその状態を示す。起電力の向きはフレミングの右手の法則に従う。電流の流れる方向を仮に正の方向とする。次に、鉄心に巻いたコイル１４１０が磁石１４２０に一番近づいた点に付いて説明する。図１４Ｂは、鉄心に巻いたコイル１４１０が磁石１４２０に一番近づいた状態を示す状態図である。この点に於いて、鉄心に巻いたコイル１４１０を通過する磁束密度は最大となり、磁束密度の変化が無くなる為、起電力は起きなくなる。更に、鉄心に巻いたコイル１４１０が磁石から離れて行く場合に付いて説明する。図１４Ｃは鉄心に巻いたコイル１４１０が磁石１４２０から離れて行く状態を示す状態図である。この場合には鉄心に巻いたコイル１４１０を通過する磁束密度は減少する。磁束密度が減少する事でコイル１４１０内部に起電力が発生するが、電流の向きは鉄心を巻いたコイル１４１０が磁石１４２０に近づく場合と反対になる。つまり、負の方向に電流が流れる。
【００４１】
更に、鉄心に巻いたコイル１４１０が磁石１４２０から最大の距離となった時に付いて説明する。図１４Ｄは、鉄心に巻いたコイルが磁石から最大の距離になった状態を示す状態図である。コイル１４１０を通過する磁束の変化は無くなる為、起電力は発生しなくなる。鉄心に巻いたコイル１４１０と磁石１４２０の距離が最大点を過ぎると、鉄心を巻いたコイル１４１０と磁石１４２０の距離が近づく為に、鉄心に巻いたコイル１４１０を通過する磁束は増加する。従って、起電力が発生する。このときの電流の向きは正の方向となる。タイヤ１３０が回転する事で正の電流が流る状態、電流が流れない状態、負の電流が流れる状態、電流が流れない状態の繰り返しが起こる。つまり、タイヤが回転する事で、交流が発電される事になる。これが図２に示す小型発電器２１２に当たり、ここで発生した交流が全波整流回路２１４で直流に変換される。更に、定電圧回路２１６で電圧を一定にし、二次電池２１８に蓄えられる。二次電池２１８に蓄えられて電力でタイヤモニタ送信機が可動する。
【００４２】
次に、鉄心に巻いたコイル発電装置の装着方法に付いて説明する。装着方法は大きく分けて２つの方法が可能である。図１５は、タイヤモニタ送信機の内部に鉄心にコイルを巻いた発電器が組み入れられる場合を示している。磁石１４２０は緩衝装置１４３０上に固定されている。その位置は、緩衝装置１４３０上で鉄心に巻いたコイル１５１５と磁石の距離が最短になる位置に固定する。鉄心に巻いたコイル１５１５は電磁誘導式タイヤモニタ送信機１５１０内部に固定されており、その形状は空気バルブ形状をしている為、ホイール１５２０上の空気バルブの穴にタイヤモニタ送信機１５１０を固定する。この方法の利点は、タイヤモニタ送信機１５１０内部に鉄心に巻いたコイル１５１５、つまり発電器が組み込まれる為、タイヤモニタ送信機１５１０の外部からの配線が必要無い。ただし、鉄心に巻いたコイル１５１５が磁石１４２０に近づいた時に、充分その距離を縮める事が出来ず、磁束密度の変化を大きく出来ない為、発電効率が落ちる傾向にある。
【００４３】
次に、鉄心を巻いたコイルを、ホイールの内面に固定させて場合に付いて説明する。図１６は、ホイールの内側に１８０度の角度を持って２個の鉄心に巻いたコイルを配置した状態を示す。この方法では、緩衝装置１４３０上の磁石１４２０とホイール１５２０上の鉄心に巻いたコイル１５１５の距離は、両者を動かす事で最適な位置に調整出来る為、タイヤ１３０が回転する事で起こる磁束密度の変化を最大にする事が出来る。従って、鉄心に巻いたコイル１５１５の１個の発電量を高める事ができる。また、ホイール１５２０上に複数の鉄心に巻いたコイル１５１５を配置出来る為、発電量を増やす事ができる。ただし、タイヤモニタ送信機１５１０は、それ自体がタイヤ１３０内部に格納される為、発電した電気を送る送電用の配線が必要となる。
【００４４】
図１７は、複数の発電用コイルと磁石の平面方向における取り付け位置を示したものである。磁石１４２０は、緩衝装置１４３０に取り付ける。鉄心に巻いたコイル１５１５は、タイヤ１３０を外周に取り付けたホイール１５２０に、合い向かう位置に取り付ける。
【００４５】
【発明の効果】
タイヤモニタ装置自身が発電回路を有しているので、外部から電力を供給することなく、タイヤモニタ装置に電力を供給することができる。また、無線通信を利用してタイヤの状態についての情報をやり取りするので、配線を気にすることなく容易にタイヤモニタ装置を装着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】タイヤモニタ送信機の外観とその取り付け位置を示した斜視図である。
【図２】タイヤモニタ送信機のブロック図である。
【図３】タイヤモニタ受信機のブロック図である。
【図４】タイヤモニタ送信機の電源入切に関するフローチャートである。
【図５】回転錘式発電器の外観を示す斜視図である。
【図６】回転錘式発電器の断面図と回転錘側から見た平面図である。
【図７】回転錘式発電器を組み込んだタイヤモニタ送信機の外観図である。
【図８】回転錘式発電器を組み込んだタイヤモニタ送信機の装着状態を示す図である。
【図９】熱発電素子の構造を表した透視図である。
【図１０】熱発電素子の発電と電流の流れる方向を表した断面図である。
【図１１】熱発電式発電器を有するタイヤモニタ送信機の透視図及び断面図である。
【図１２】熱発電式発電器を有するタイヤモニタ送信機の装着状態を表した断面図である。
【図１３】電磁誘導を用いた発電方式の原理を示す斜視図である。
【図１４】電磁誘導発電と電流の向きをしめす平面図である。特に、図１４Ａはコイルが磁石に近づく場合、図１４Ｂはコイルと磁石が最短距離の場合、図１４Ｃはコイルが磁石に遠ざかる場合、図１４Ｄはコイルと磁石が最長距離の場合である。
【図１５】電磁誘導式タイヤモニタ送信機において、発電用コイルがタイヤモニタ送信機の内部に有る場合の断面図を示す。
【図１６】電磁誘導式タイヤモニタ送信機において、発電用コイルがタイヤモニタ送信機の外部に有る場合の断面図を示す。
【図１７】発電用コイルと磁石の平面的な位置を表した平面図である。
【符号の説明】
１００タイヤモニタ送信機
１１０タイヤモニタ送信機本体
１３０タイヤ
１４０空気バルブ
２１０発電回路
３００タイヤモニタ受信機
５００回転錘式発電器
７００回転錘式発電器を有するタイヤモニタ送信機
１１００熱発電式発電器を有するタイヤモニタ送信機
１５１０電磁誘導式発電器を有するタイヤモニタ送信機[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tire monitor device that measures the state of a vehicle tire and notifies the information.
[0002]
[Prior art]
Pressure drop and temperature rise inside the tire are well known as one of the causes of traffic accidents. The temperature rise inside the tire often directly leads to the rupture of the tire, which is one of the causes of serious accidents on highways. In recent years, efforts have been made to prevent serious accidents by detecting the pressure and temperature inside the tire, and information inside the tire can be obtained by mounting sensors inside the tire. Since the tire is a rotating body, sensors and information read by the sensors are processed, and a means for transmitting the information to the outside (driver or the like) using wired or wireless is operated.
[0003]
For example, the pressure detection means detects the tire air pressure value. The transmission control means converts this air pressure value into a tire air pressure signal using a microcomputer or the like. The pneumatic signal is modulated and transmitted as a high frequency signal by a high frequency transmitter. At this time, these means are driven by a battery (see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2003-2020 (page 3-4, FIG. 2)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the device for measuring the state of the tire is driven by a battery, an act of replenishing electric power such as battery replacement is periodically required. Since the life of a tire generally depends on the distance traveled, the tire replacement time is irregular. Therefore, the replacement of the tire and the replacement of the battery do not always coincide with each other, and the battery may be replaced before the replacement of the tire.
[0006]
On the other hand, the information indicating the state of the tire is information necessary when the vehicle is moving. Therefore, it is only necessary to transmit information inside the tire only when the vehicle is moving. That is, the tire monitor device only needs to be operated when the vehicle is moving. Similarly, it is sufficient that power is supplied to the tire monitor device only when the vehicle is moving. In particular, in the case of notifying the state of the tire using radio, the battery-driven type is generally supplied with electric power continuously, so that the battery will be consumed even if the vehicle is not used. was there.
[0007]
An object of the present invention is to provide a tire monitor device capable of supplying power.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The tire monitor device according to the present invention includes a sensor that detects a physical quantity obtained from a tire, a judgment unit that judges the state of the tire from the physical quantity obtained from the sensor, and a state of the tire that is judged by the judgment unit Display means, and a power generation circuit for supplying power to the sensor, the determination means, and the display means.
[0009]
Further, the tire monitor device of the present invention detects a physical quantity obtained from a tire, receives a tire monitor transmitter that transmits the physical quantity, and receives the physical quantity transmitted from the tire monitor transmitter, and receives the physical quantity from the physical quantity. A tire monitor receiver that displays a state of the tire, wherein the tire monitor transmitter includes a sensor that detects the physical quantity obtained from the tire, a first communication device that transmits the physical quantity, and energy that the tire has. The tire monitor receiver includes the second communication device that receives the physical quantity transmitted from the first communication device; and a power generation circuit that supplies power to the communication device using the sensor. And a display device for displaying the state of the tire from the physical quantity.
[0010]
In the tire monitor device of the present invention, the power generation circuit includes a power generator that converts rotational energy into electrical energy using the rotational force of the tire, and the power generator is rotated by rotation of the tire. A rotating weight; a rotating shaft fixed to the rotating weight and rotating integrally with the rotating weight; a magnet fixed to the rotating shaft and rotating together with the rotating shaft; and an electromagnet disposed outside the magnet.
[0011]
The tire monitor device of the present invention further includes a power generator that converts heat energy generated by rotation of the tire into electrical energy by the power generation circuit, and the power generator holds one of the electrodes. The other electrode is disposed inside the tire in direct or indirect contact with the wheel to be heated, and has a thermoelectric generator that converts the heat of the tire into the electric energy.
[0012]
In the tire monitor device of the present invention, the power generation circuit includes a power generator that generates electric energy by changing a magnetic flux by utilizing rotation of the tire, and the power generator is disposed inside the tire. And a magnet disposed outside the tire and attached to a position facing the power generation coil when the tire rotates.
[0013]
The tire monitor device of the present invention further includes a power generator that generates electric energy by changing the magnetic flux using the rotation of the tire, and the power generator includes the tire. A power generation coil disposed on the wheel that holds the motor and a magnet disposed outside the tire and attached to a position facing the power generation coil when the tire rotates.
[0014]
In the tire monitor device of the present invention, the power generation circuit includes a rechargeable battery that can store the power generated by the power generator.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Example 1)
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the appearance of the tire monitor transmitter according to the present invention and its mounting state.
[0016]
The tire monitor transmitter 100 has a power generation mechanism, and a tire monitor transmitter main body 110 incorporating electronic components for measuring the state of the tire such as the air pressure and temperature of the tire 130 and transmitting them wirelessly, and a valve for air 140. The tire monitor transmitter 100 is attached to the air valve 140 of the tire 130.
[0017]
Next, a block diagram of the tire monitor transmitter will be described. FIG. 2 shows a block diagram of the tire monitor transmitter of the present invention. The tire monitor transmitter 100 includes a temperature sensor 222 that measures the temperature in the tire 130, a pressure sensor 224 that measures the pressure in the tire 130, a vibration sensor 226 that measures the vibration of the tire 130, and these sensors 222, Information detection mechanism 230 for detecting information obtained from 224 and 226, central processing unit 240 for exchanging the detected information with information detection mechanism 230, and a memory for storing programs and the like for performing processing of central processing unit 240 Device 250, communication radio 260 for exchanging information with central processing unit 240 in order to transmit information detected by central processing unit 240 to tire monitor receiver 300, and antenna 270 for transmitting to tire monitor receiver 300 The information detection mechanism 230, the central processing unit 240, the storage device 250, and the communication wireless device 260. Consisting generator circuit 210 for supplying power.
[0018]
The power generation circuit 210 includes a small power generator 212 that generates power using various physical energy obtained from the tire 130, a full-wave rectifier circuit 214 that converts the generated alternating current into direct current, and the electric power converted into direct current. A constant voltage circuit 216 that keeps a constant voltage and a secondary battery 218 that stores electric power at a constant voltage are configured.
[0019]
For example, in the case of a 14-inch outer tire, the small power generator 212 has an outer circumference of 2,233 mm, and is calculated to rotate 27,000 per hour when traveling at 60 km / h. Therefore, a power generator utilizing the rotation moment of the tire 130 can be considered for power generation. The monitoring function of the tire 130 is a device for detecting that the tire 130 becomes abnormal for some reason while traveling and preventing an accident due to the abnormality of the tire 130 in advance. Therefore, it is desired to monitor the pressure and temperature in the tire 130 when the vehicle is used, and information on the tire 130 is not required when the vehicle is not used or not running. That is, since only the information when the tire 130 is rotating is essential, a method of transmitting data by moving the system with electricity generated using the rotation of the tire is possible.
[0020]
Since the small power generator 212 converts the rotational energy of the tire into electricity, in many cases, a pulsating flow or an alternating current whose amplitude varies is generated. The full-wave rectifier circuit 214 converts this pulsating current or alternating current into direct current. Although the efficiency from AC to DC is reduced, a half-wave rectifier circuit may be used.
[0021]
Further, in the small power generator 212, the tire may reversely move in addition to the forward movement, and the amount of power generation or voltage changes depending on the rotation speed of the tire. The constant voltage circuit 216 makes the output from the small power generator 212 constant. For the constant voltage circuit 216, a semiconductor element such as a Zener diode or a three-terminal regulator is used.
[0022]
The secondary battery 218 stores the electric power that has become direct current and supplies the electric power to each electronic component.
As the secondary battery 218, a rechargeable battery such as a capacitor or a storage battery is appropriately used depending on the environment in which the vehicle is placed. Note that the charging rise of the secondary battery 218 preferably has a fast rise so that the generated power can be efficiently charged.
[0023]
Next, a tire monitor receiver that receives the tire condition will be described. FIG. 3 shows a block diagram of the tire monitor receiver. FIG. 3 shows an example of a vehicle having four tires. The tire monitor receiver 300 includes antennas 310a to 310d that receive signals representing tire states transmitted from the tire monitor transmitter 100 mounted on the first to fourth tires, and communications that demodulate the received signals. Radios 320a to 320d, an interface 330 that receives signals representing the states of the first to fourth tires, a central processing unit 340 that determines the state of the tires from the signals that indicate the state of the tires, and the state of the tires A storage device 350 for storing various programs and a display device 360 for indicating the state of the tire.
[0024]
The shorter the distance between the tire monitor transmitter 100 and the tire monitor receiver 300 is, the less susceptible to noise and interference, the tire monitor receiver 300 that receives the tire condition is as close as possible to the tire monitor transmitter 100. It is preferable to have it. Therefore, it is preferable to install the tire monitor receiver 300 in the tire housing or on the shock absorber for fixing the tire shaft. Wiring is performed from the tire monitor receiver 300 to the dashboard using a cable, and the display device 360 is attached on or near the dashboard. The tire state information demodulated by the tire monitor receiver 300 is sent to the dashboard display device 360 through the cable and displayed. The power supply for the tire monitor receiver 300 and the display device 360 can be supplied from a battery mounted on the vehicle. Therefore, unlike the tire monitor transmitter 100, it is not necessary to have a power generation mechanism.
[0025]
In addition, the tire monitor receiver 300 can be attached to a base part of a vehicle rearview mirror when wireless is used for the purpose of simplifying the structure. When attached here, the tire monitor transmitter 100 needs to transmit data with relatively large power even in a passenger car. In the case of a large truck, since the distance between the tire and the tire monitor receiver 300 increases, the tire monitor transmitter 100 is required to have a larger transmission output so that the tire monitor receiver 300 can receive accurate data. Usually, since the wireless efficiency is 50% or less of the input power, the tire monitor transmitter 100 consumes a large amount of power. The content transmitted by the tire monitor transmitter 100 is basically numeric data, and the transmission time is generally short, but an increase in transmission power results in a heavy burden on the secondary battery 218. Since the tire is a rotating body and balance is important, it is difficult to install an efficient antenna 270 or to mount a large secondary battery 218 on the tire. Therefore, it is preferable that the distance for transmitting data using radio waves is as short as possible, and the tire monitor transmitter 100 is small and light.
[0026]
Next, the operation of the tire monitor transmitter 100 that obtains tire state information and transmits the value will be described. When the tire 130 rotates, the small power generator 212 starts power generation (step 101). When power is supplied to the monitor circuit which is various electronic circuits constituting the tire monitor transmitter 100 (step 102), the central processing unit 240 is first started up (step 103). Central processing unit 240 commands temperature sensor 222, pressure sensor 224, and vibration sensor 226 to measure (step 104). Each sensor 222, 224, 226 notifies the information detection mechanism 230 of the value (step 105). The information detection mechanism 230 includes a signal amplification mechanism that amplifies the values from the sensors 222, 224, and 226 and a mechanism that converts an analog value into a digital value. The information detection mechanism 230 converts the received measurement values of the sensors 222, 224, and 226 from analog to digital and digitizes the measurement values (step 106). The information detection mechanism 230 transfers the digitized measurement value to the central processing unit 240 (step 107). The central processing unit 240 stores the measurement value together with the measurement time in the storage device 250 (step 108). The storage device 250 is preferably a storage device 250 whose value does not disappear even when the power is turned off, such as a static RAM (Random Access Memory). The central processing unit 240 retrieves the measured value from the storage device 250 (step 109) and sends the measured value to the communication radio 260 (step 110), at a predetermined interval or as necessary. The communication radio 260 modulates the received value with high frequency and radiates it as a radio wave. The communication wireless device 260 is preferably a short-distance wireless device, for example, a weak wireless device in terms of power consumption (step 111).
[0027]
Next, the power generation mechanism of the small power generator will be described. In this embodiment, rotation energy is changed to electric energy using a rotating weight. FIG. 5 is an external view of a small generator using a rotating weight, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the small generator using a rotating weight.
[0028]
A rotary weight generator 500, which is a small generator using a rotary weight, is a power generator that converts physical rotational energy into electrical energy. The rotating weight generator 500 includes a rotating weight 510 that obtains rotating energy, a rotating shaft 520 around which the rotating weight 510 rotates, a generator 530 that generates electric energy, and an output cable 540. The power generator 530 includes a bearing 610 that rotatably holds the rotating shaft 520, a magnet 620 that is fixed to the rotating shaft 520 and rotates together with the rotating shaft 520, and a coil 630 that is disposed outside the magnet 620. ing.
[0029]
The rotating weight 510 is fixed to the rotating shaft 520, and the rotating weight 510 and the rotating shaft 520 rotate together. The rotating shaft 520 is rotatably fixed by two bearings 610. For this reason, the structure can be rotated only in the rotation direction. A magnet 620 is fixed to the rotating shaft 520, and a coil 630 is arranged so as to cover the periphery of the magnet 620. The coil 630 is fixed to the generator body 530.
[0030]
Next, the operation of the rotary weight generator 500 will be described. FIG. 7 is an external view of a tire monitor transmitter incorporating a rotating weight generator, and FIG. 8 shows a mounted state of the tire monitor transmitter incorporating a rotating weight generator. When the rotating shaft 520 to which the rotating weight 510 is attached rotates, the magnet 620 attached to the rotating shaft 520 rotates. As the magnet 620 rotates, the magnetic flux passing through the coil 630 changes. When the magnetic flux in the coil 630 changes, an electromotive force is generated in the coil 630. The direction of the electromotive force follows Fleming's left-hand rule. The rotary weight generator 500 is disposed inside the tire monitor transmitter main body 710 together with the central processing unit 240 and the like. A signal indicating the state of the tire 130 is transmitted from the antenna 720 to the tire monitor receiver 300. An air valve 720 for injecting air into the tire 130 is provided above the tire monitor transmitter body 710. The upper part of the air valve 720 is protected by an air valve cap 730.
[0031]
Here, the rotary weight 510 has its own weight. Due to its inertia, even if the generator body 530 moves, it does not move immediately. That is, the rotating weight 510 is rotated when the movements of the generator body 530 and the rotating weight 510 are different, in other words, when the acceleration is applied to the generator body 530, the rotating weight 510 appears to rotate. . Now consider the movement of the vehicle. Vehicles usually move with repeated acceleration and deceleration. They also change directions left and right along the road. This movement is an acceleration movement. Therefore, in the case of a vehicle equipped with the tire 130 to which the tire monitor transmitter 700 is attached, the rotating weight 510 of the rotating weight generator 500 is rotating during traveling. When the rotary weight 510 rotates with respect to the generator body 530, an electromotive force is generated inside the coil 630, and power is generated. Since the direction of flow of the generated current changes depending on the rotation direction of the rotary weight 510, a device capable of converting the electromotive force in either direction into a direct current is required. By rectifying using the full-wave rectifier 214 in the power generation circuit 210, it is possible to convert different electromotive forces generated in the non-current direction into a unidirectional pulsating flow and further convert into direct current. Therefore, the generated electromotive force can be used effectively.
[0032]
(Example 2)
Next, a thermoelectric generator that generates power using a temperature difference will be described. Thermoelectric power generation is a physical phenomenon in which an electromotive force is generated between two objects having a temperature difference, that is, a power generation method using a thermoelectric effect. FIG. 9 is a state diagram showing a state in which a large number of power generation elements are arranged on a plane. FIG. 10 shows the charging direction of the thermoelectric generator and the direction of the flowing current when the thermoelectric generators are connected in series.
[0033]
Friction occurs between the vehicle tire 130 and the ground during traveling, and frictional heat is generated. The frictional heat is accumulated inside the tire 130, and the inside of the tire 130 becomes a temperature higher than the outside air temperature. Actually, the burst of the tire 130 called a burst occurs when the temperature in the tire 130 rises abnormally. Therefore, it is possible to generate power using the difference between the outside air temperature and the temperature inside the tire 130.
[0034]
The feature of this power generation method is the method of obtaining electromotive force generated between two kinds of substances 910, 930, particularly metals, but the electromotive force per power generating element 920 is very weak, in most cases The voltage is a few microvolts. Therefore, in order to drive the semiconductor element, it is necessary to obtain an electromotive force of at least 1 V or more. Therefore, a method of obtaining a necessary voltage by connecting the power generation elements 920 in series is employed.
[0035]
Since the small power generating elements 920 can be wired in series, even if the electromotive force of the thermoelectric power generating element 920 alone is very small, a large voltage can be obtained by wiring in series.
[0036]
Next, a state in which a power generator using thermoelectric power generation is incorporated in a tire monitor transmitter will be described. FIG. 11 shows the inside of a tire monitor transmitter having a thermoelectric generator. FIG. 11A is a perspective view of the tire monitor transmitter, and FIG. 11B is a cross-sectional view of the tire monitor transmitter.
[0037]
The upper surface of the tire monitor transmitter main body 1140 is a metal plate 1120. A thermoelectric generator 1110 is joined to the metal plate 1120. The metal plate 1120 has a role of transmitting the outside air temperature transmitted to the wheel to the heat generating element 1110. The metal plate 1120 is designed to contact the metal surface 1130 of the wheel when the tire monitor transmitter 1110 is attached to the tire 130. The air valve 720 and the air valve cap 730 are the same as those in the first embodiment.
[0038]
FIG. 12 is a diagram showing an attachment state of a tire monitor transmitter incorporating a thermoelectric generator. The tire monitor transmitter 1110 is disposed on a wheel 1210 for the tire 130. The structure is very simple. However, this power generation method cannot generate power unless the temperature inside the tire 130 increases. That is, if the vehicle equipped with the tire monitor transmitter 1110 does not travel a sufficient distance, sufficient power generation may not be possible. Therefore, it is preferable that the secondary battery can hold sufficient power.
[0039]
Example 3
Next, a method for generating power by electromagnetic induction will be described. FIG. 13 shows the principle of electromagnetic induction used in this embodiment. Electromagnetic induction refers to a phenomenon in which an electromotive force is generated inside the coil 1320 in a direction that does not change the number of magnetic fluxes when the amount of magnetic flux passing through the coil 1320 changes. It consists of a coil 1320 and a magnet 1330 wound around an iron core 1310. The coil 1320 wound around the iron core 1310 rotates with the rotation of the tire 130, and the distance between the coil 1320 wound around the iron core 1310 and the magnet 1330 changes with time. The magnetic flux passing through the coil 1320 wound around the iron core 1310 is inversely proportional to the square of the distance between the coil 1320 wound around the iron core 1310 and the magnet 1330. Accordingly, when the tire 130 rotates, the distance between the magnet 1330 and the coil 1320 wound around the iron core 1310 changes, so that the density of the passing magnetic flux changes. The amount of change with time increases as the rotation of the tire 130 increases.
[0040]
Next, the case where the coil wound around the iron core approaches the magnet will be described. FIG. 14 is a schematic diagram showing a relationship between a magnet attached to the shock absorber 1430 and a coil wound around an iron core fixed on the tire when the tire rotates. First, when the coil 1410 wound around the iron core approaches the magnet 1420, the amount of magnetic flux passing through increases. An electromotive force is generated in the coil 1410 in a direction that reduces the amount of magnetic flux. FIG. 14A shows this state. The direction of the electromotive force follows Fleming's right-hand rule. Let the current flow direction be a positive direction. Next, the point that the coil 1410 wound around the iron core is closest to the magnet 1420 will be described. FIG. 14B is a state diagram showing a state in which the coil 1410 wound around the iron core is closest to the magnet 1420. At this point, the magnetic flux density passing through the coil 1410 wound around the iron core is maximized, and the change in magnetic flux density is eliminated, so that no electromotive force occurs. Furthermore, the case where the coil 1410 wound around the iron core moves away from the magnet will be described. FIG. 14C is a state diagram showing a state where the coil 1410 wound around the iron core moves away from the magnet 1420. In this case, the magnetic flux density passing through the coil 1410 wound around the iron core decreases. Although the electromotive force is generated inside the coil 1410 due to the decrease of the magnetic flux density, the direction of the current is opposite to the case where the coil 1410 wound with the iron core approaches the magnet 1420. That is, current flows in the negative direction.
[0041]
Further, a description will be given when the coil 1410 wound around the iron core reaches the maximum distance from the magnet 1420. FIG. 14D is a state diagram showing a state where the coil wound around the iron core is at the maximum distance from the magnet. Since there is no change in the magnetic flux passing through the coil 1410, no electromotive force is generated. When the distance between the coil 1410 wound around the iron core and the magnet 1420 exceeds the maximum point, the distance between the coil 1410 wound around the iron core and the magnet 1420 approaches, and the magnetic flux passing through the coil 1410 wound around the iron core increases. Therefore, an electromotive force is generated. The direction of the current at this time is a positive direction. As the tire 130 rotates, a state in which a positive current flows, a state in which no current flows, a state in which a negative current flows, and a state in which no current flows occur repeatedly. In other words, alternating current is generated by rotating the tire. This corresponds to the small power generator 212 shown in FIG. 2, and the alternating current generated here is converted into direct current by the full-wave rectifier circuit 214. Further, the constant voltage circuit 216 makes the voltage constant and stores it in the secondary battery 218. The tire monitor transmitter is moved by electric power stored in the secondary battery 218.
[0042]
Next, a method for mounting a coil power generator wound around an iron core will be described. The attachment method can be roughly divided into two methods. FIG. 15 shows a case where a power generator in which a coil is wound around an iron core is incorporated in the tire monitor transmitter. The magnet 1420 is fixed on the shock absorber 1430. The position is fixed on the shock absorber 1430 at a position where the distance between the coil 1515 wound around the iron core and the magnet is the shortest. The coil 1515 wound around the iron core is fixed inside the electromagnetic induction type tire monitor transmitter 1510. Since the shape thereof is an air valve shape, the tire monitor transmitter 1510 is fixed to the hole of the air valve on the wheel 1520. To do. The advantage of this method is that a coil 1515 wound around an iron core inside the tire monitor transmitter 1510, that is, a power generator is incorporated, so that wiring from the outside of the tire monitor transmitter 1510 is not necessary. However, when the coil 1515 wound around the iron core approaches the magnet 1420, the distance cannot be sufficiently reduced, and the change in magnetic flux density cannot be increased, and the power generation efficiency tends to decrease.
[0043]
Next, the case where the coil around which the iron core is wound is fixed to the inner surface of the wheel will be described. FIG. 16 shows a state where coils wound around two iron cores with an angle of 180 degrees are arranged inside the wheel. In this method, since the distance between the magnet 1420 on the shock absorber 1430 and the coil 1515 wound around the iron core on the wheel 1520 can be adjusted to an optimum position by moving both of them, the magnetic flux density generated by the rotation of the tire 130 can be adjusted. The change can be maximized. Therefore, the power generation amount of one coil 1515 wound around the iron core can be increased. In addition, since a coil 1515 wound around a plurality of iron cores can be disposed on the wheel 1520, the amount of power generation can be increased. However, since the tire monitor transmitter 1510 is stored in the tire 130 itself, a wiring for power transmission for transmitting generated electricity is required.
[0044]
FIG. 17 shows attachment positions in the planar direction of a plurality of power generating coils and magnets. The magnet 1420 is attached to the shock absorber 1430. A coil 1515 wound around an iron core is attached to a wheel 1520 having a tire 130 attached to the outer periphery at a position facing it.
[0045]
【The invention's effect】
Since the tire monitor device itself has a power generation circuit, it is possible to supply power to the tire monitor device without supplying power from the outside. In addition, since information about the state of the tire is exchanged using wireless communication, the tire monitor device can be easily mounted without worrying about wiring.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a tire monitor transmitter and its mounting position.
FIG. 2 is a block diagram of a tire monitor transmitter.
FIG. 3 is a block diagram of a tire monitor receiver.
FIG. 4 is a flowchart regarding power on / off of the tire monitor transmitter.
FIG. 5 is a perspective view showing an external appearance of a rotary spindle power generator.
FIG. 6 is a sectional view of a rotary weight generator and a plan view seen from the rotary weight side.
FIG. 7 is an external view of a tire monitor transmitter incorporating a rotary weight generator.
FIG. 8 is a view showing a mounting state of a tire monitor transmitter incorporating a rotary weight generator.
FIG. 9 is a perspective view showing the structure of a thermoelectric generator.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the direction of power generation and current flow of a thermoelectric generator.
FIG. 11 is a perspective view and a cross-sectional view of a tire monitor transmitter having a thermoelectric generator.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a mounting state of a tire monitor transmitter having a thermoelectric generator.
FIG. 13 is a perspective view showing the principle of a power generation method using electromagnetic induction.
FIG. 14 is a plan view showing the direction of electromagnetic induction power generation and current. 14A shows the case where the coil approaches the magnet, FIG. 14B shows the case where the coil and the magnet are the shortest distance, FIG. 14C shows the case where the coil is far from the magnet, and FIG. 14D shows the case where the coil and the magnet are the longest distance.
FIG. 15 is a cross-sectional view of the electromagnetic induction type tire monitor transmitter when the power generation coil is inside the tire monitor transmitter.
FIG. 16 is a cross-sectional view of the electromagnetic induction type tire monitor transmitter when the power generation coil is outside the tire monitor transmitter.
FIG. 17 is a plan view showing a planar position of a power generating coil and a magnet.
[Explanation of symbols]
100 tire monitor transmitter
110 Tire monitor transmitter body
130 tires
140 Air valve
210 Power generation circuit
300 Tire monitor receiver
500 Rotating spindle generator
700 Tire monitor transmitter with rotating spindle generator
1100 Tire monitor transmitter with thermoelectric generator
1510 Tire monitor transmitter having electromagnetic induction generator

Claims

A sensor for detecting a physical quantity obtained from a tire;
Judgment means for judging the state of the tire from the physical quantity obtained from the sensor;
Display means for displaying the state of the tire determined by the determination means;
A tire monitor device comprising: a power generation circuit that supplies electric power to the sensor, the determination unit, and the display unit.

A tire monitor transmitter for detecting a physical quantity obtained from a tire and transmitting the physical quantity;
Receiving the physical quantity transmitted from the tire monitor transmitter, comprising a tire monitor receiver that displays the state of the tire from the physical quantity,
The tire monitor transmitter uses a sensor that detects the physical quantity obtained from the tire, a first communication device that transmits the physical quantity, and energy that the tire has to supply power to the sensor and the communication device. A power generation circuit to supply,
The tire monitor receiver includes a second communication device that receives the physical quantity transmitted from the first communication device, and a display device that displays the state of the tire from the physical quantity.

The power generation circuit has a power generator that converts rotational energy into electrical energy using the rotational force of the tire,
The generator includes a rotating weight that is rotated by rotation of the tire, a rotating shaft that is fixed to the rotating weight and rotates integrally with the rotating weight, a magnet that is fixed to the rotating shaft and rotates together with the rotating shaft, The tire monitor device according to claim 1, further comprising an electromagnet disposed outside the magnet.

The power generation circuit has a power generator that converts thermal energy generated by rotation of the tire into electrical energy,
The power generator has one electrode in direct or indirect contact with a wheel that holds the tire, the other electrode is disposed inside the tire, and heat generation that converts the heat of the tire into the electrical energy. The tire monitor device according to claim 1, comprising an element.

The power generation circuit includes a power generator that generates electric energy by changing magnetic flux using the rotation of the tire,
The power generator includes a power generation coil disposed inside the tire and a magnet disposed outside the tire and attached to a position facing the power generation coil when the tire rotates. The tire monitor device according to 1 or 2.

The power generation circuit has a power generator that generates electrical energy by changing magnetic flux utilizing the rotation of the tire,
The power generator includes a power generation coil disposed on a wheel that holds the tire, and a magnet that is disposed outside the tire and attached to a position facing the power generation coil when the tire rotates. The tire monitor device according to claim 1 or 2.

The tire monitor device according to any one of claims 1 to 6, wherein the power generation circuit includes a rechargeable battery capable of storing electric power generated by the power generator.