JP4198817B2 - タイヤ内部状態測定器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ気室内に放置してタイヤ気室内の空気圧や温度等のタイヤ内部状態を測定するタイヤ内部状態測定器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、タイヤ内の空気圧や温度等のタイヤ内部状態を検知するセンサとトランスポンダとを組み合わせたセンサモジュールをタイヤ中に埋設するなどして、タイヤの内部状態を外部から検出し、この情報を用いてタイヤの管理を行う方法が用いられるようになってきた。
【０００３】
この場合、センサモジュールは、一般的にホイールに固定して取り付けられる。また、センサモジュールは電子回路を用いたものであるため、電源が必要になるが、センサモジュールはタイヤ気室内に設置されることが殆どであり、タイヤ外部からの電源供給が困難なことから、多くの場合、電池を用いて駆動を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ホイールにセンサモジュールを取り付ける場合、車両走行時の遠心力、振動等によってセンサモジュールの取り付けが緩み、不具合が生じないようにしなければならない。このため、センサモジュールの取り付けには、高い耐久性と信頼性が要求され、取り付け構造部分の重量が増加すると共に、取り付け作業に多大の手間と時間がかかるという問題点があった。
【０００５】
さらに、センサモジュールの作動電源として電池が使用されているので、電池の寿命が尽きたときに、タイヤを解体してセンサモジュールの電池交換、若しくはセンサモジュール自体を交換する作業を行わなければならなかった。
【０００６】
本発明の目的は上記の問題点に鑑み、タイヤへの取り付け作業及びメンテナンス作業を簡略化できると共に耐久性及び信頼性に優れたタイヤ内部状態測定器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するために、タイヤ気室内に放置してタイヤの内部状態を検知するタイヤ内部状態測定器であって、回転軸と、該回転軸に対して偏心した重心を有し該回転軸を中心として回転する回転錘と、該回転錘の回転によって相互運動をなす永久磁石及びコイルとを備えて転動することによって発電する発電部と、該発電部によって発電された電力によって動作するセンサと、前記発電部によって発電された電力によって動作し、前記センサの検出結果をタイヤ外部に送信する送信手段とを備えたセンサモジュールと、該センサモジュールの周囲を覆う衝撃緩衝部材とから構成されているタイヤ内部状態測定器を提案する。
【０００８】
該タイヤ内部状態測定器は、タイヤの気室内に放置され、車両走行時にはタイヤの回転と共にタイヤ気室内を転動する。この転動によって、発電部では、回転錘の重心は回転軸に対して偏心しているため、タイヤの回転に伴って回転錘の回転軸が移動すると前記重心に対して回転軸の周囲を回転させる力が働く。これにより、タイヤの回転に伴って回転錘が回転すると、前記永久磁石とコイルが相互運動をなし、永久磁石から発せられた磁束が断続的にコイルに交叉する。従って、前記コイルにはレンツの法則に基づく誘導起電力が発生し、発電が行われる。これにより発電された電力によってセンサ及び送信手段が動作する。
【０００９】
前記センサは、タイヤ気室内の環境状態を検出して電気信号として送信手段に出力する。該送信手段は、センサから入力した電気信号に基づいて、前記センサが検出した気室内の環境状態をデータとしてタイヤ外部に送信する。
【００１０】
また、前記転動によって生ずる衝撃力は、前記衝撃緩衝部材によって緩和され、前記センサモジュールの損傷或いは破壊が防止される。
【００１１】
また、本発明では、前記衝撃緩衝部材を連通気泡弾性発泡体によって構成することにより、該衝撃緩衝部材によって前記センサモジュールを包み込み衝撃を緩和すると共に、前記センサモジュールがタイヤ気室内の空気圧や温度等の環境状態を連通気泡を介して取得できるようにした。
【００１２】
また、前記衝撃緩衝部材を独立気泡弾性発泡体によって構成したときには、その表面からセンサモジュールへの連通孔を形成することにより、該連通孔を介して前記センサモジュールがタイヤ気室内の空気圧や温度等の環境状態を取得できるようにした。
【００１３】
また、前記センサモジュールの周囲に配置された１つ以上の弾性体と、該弾性体を覆い且つ弾性体よりも小さい開口部が形成されている容器とから前記衝撃緩衝部材を構成することにより、前記容器によって衝撃緩和力の強化を図ると共に、前記弾性体が一体型でなく複数の分離した弾性体からなる場合も、該複数の弾性体によって前記センサモジュールを包み込み衝撃を緩和できるようにした。
【００１６】
また、本発明では上記発電部に、回転軸にほぼ直交する方向に両磁極が配置された前記永久磁石を有すると共に該回転軸を中心として回転する発電ロータと、前記回転錘の回転を前記発電ロータに伝達して発電ロータを回転させる回転伝達機構とを備え、前記永久磁石の磁束が交叉するように前記コイルを配置した。
【００１７】
該発電部によれば、タイヤの回転に伴って回転錘が回転すると、回転伝達機構によって前記回転錘の回転が発電ロータに伝達される。これにより発電ロータが回転すると、該発電ロータに設けられた永久磁石が回転する。該永久磁石の磁極から発せられた磁束は前記コイルに交叉し、コイルに交叉する磁束の方向は前記発電ロータの回転に同期して反転する。これにより、前記コイルにはレンツの法則に基づく誘導起電力が発生し、発電が行われる。
【００１８】
また、本発明では、所定の透磁率を有し略円形状の開口部が形成されたステータを設け、該ステータに前記コイルを巻回し、前記発電ロータをステータの開口部内に配置した。
【００１９】
上記構成によれば、発電ロータが回転すると永久磁石が回転し、該永久磁石の磁極から発せられた磁束は透磁率の高いステータ内を通過する。これにより、コイルの巻回軸に沿って瞬時に磁束が通過する。また、コイル内を通過する磁束は、前記発電ロータの回転に同期して反転する。これにより、前記コイルにはレンツの法則に基づく誘導起電力が発生し、発電が行われる。
【００２０】
また、前記回転錘の回転運動を支持するベアリングを設けることにより、転動時に不要な力が回転錘にかかるのを抑制した。
【００２１】
また、前記発電部の発電状態を検知してタイヤの回転及び停止の状態を検出するタイヤ回転状態検出手段を設けることにより、他のセンサを設けることなくタイヤの回転及び停止の状態を検出できるようにした。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
【００２３】
図１は本発明の第１の実施形態におけるタイヤ内部状態測定器を示す外観図、図２はその断面図である。図において、１はタイヤ内部状態測定器（以下、状態測定器と称する）で、衝撃緩衝部材２とその中央部に埋設されたセンサモジュール３とから構成されている。
【００２４】
衝撃緩衝部材２は、球形を有する耐熱性の連通気泡弾性発泡体、即ち内部の気泡が互いに連結して存在する耐熱性の弾性発泡体によって形成されている。
【００２５】
センサモジュール３は、図３に示すように、センサ部１１、二次電池１２及び発電部１３が基板１４上に固定され、さらに基板１４がカバー１５によって覆われて構成されている。また、図示していないが、センサ部１１、二次電池１２及び発電部１３は互いに電気的配線によって接続されている。
【００２６】
次に、センサモジュール３の電気系回路及び発電部１３の構成を説明する。図４はセンサモジュール３の電気系回路及び発電部１３の概略を説明する構成図、図５は電圧制御回路を示すブロック図、図６は発電部１３の構成を示す平面図、図７は図６における矢視方向に見た発電部１３の概略側断面図である。
【００２７】
図４に示すように、センサ部１１はトランスポンダ２１とセンサ本体２２から構成されている。トランスポンダ２１は、ＣＰＵを主体とするコントローラ２３、高周波回路（以下、ＲＦ回路と称する）２４及びアンテナ２５によって構成され、所定の質問信号を受信したときに応答信号を送信する。
【００２８】
センサ本体２２は、周知の温度センサ或いは空気圧センサ等で、検出値に対応した電気信号を出力する。
【００２９】
トランスポンダ２１及びセンサ本体２２は二次電池１２から電力の供給を受けて動作し、センサ本体２２によって検出されたタイヤ気室内環境データは、コントローラ２３によって所定フォーマットのデータに変換された後、応答信号としてＲＦ回路２４を介してアンテナ２５から所定周波数の電磁波で送信される。
【００３０】
二次電池１２は、発電部１３に接続され、発電部１３によって発電された電力が供給されて充電されるようになっている。
【００３１】
発電部１３は、発電機構部３１、電圧制御回路３２及びコンデンサ３３から構成されている。
【００３２】
発電機構部３１は、タイヤの回転によって加わる力によって発電を行うように構成されている。即ち、図４、図６及び図７に示すように、発電機構部３１は、ベース４１及びカバー４２からなるケースを備え、ケース内にはベース４１に固定された回転軸４３ａを中心として回転する回転錘４３が設けられている。この回転錘４３は、その重心が回転軸４３ａ位置から大きくずれた位置となるような形状、例えば扇形をなしている。さらに、回転錘４３には歯車４３ｂが固定されており、回転錘４３の回転と共に歯車４３ｂも回転するようになっている。
【００３３】
また、ケース内には、歯車４３ｂの回転に伴って回転する中間車４４、及びこの中間車４４の回転に伴って回転する発電ロータ４５が設けられている。これらの歯車４３ｂ、中間車４４によって一般に輪列機構と称される回転運動伝達機構が形成されている。
【００３４】
発電ロータ４５は、その回転軸に直交する方向にＮ極とＳ極を有する永久磁石から構成されている。さらに、発電ロータ４５を両端部間に挟むように略Ｃ字型の高透磁率材からなるステータ４６が配置され、このステータ４６の中央部分に導線が巻回されてコイル４７が形成されている。
【００３５】
また、ベース４１と回転錘４３との間には回転錘４３の回転を支持するベアリング４８が配置されている。これにより、回転に不要な力が回転錘４３にかかっても回転錘４３はベアリング４８によって支持されるので、回転錘４３が損傷を受けることがない。
【００３６】
また、ベース４１の回転軸４３ａの周囲の空き領域には、電圧制御回路３２及びコンデンサ３３が配置されている。
【００３７】
電圧制御回路３２は、図５に示すように、リミッタ回路５１、ダイオード５２、コンデンサ５３及び昇圧回路５４から構成されている。
【００３８】
リミッタ回路５１は、コイル４７に並列に接続され、所定の上限値を超えてコイル４７の誘起電流が出力されないようにしている。これにより、大きな誘起電流が発生した場合も、後段に接続された回路の破壊等が防止される。
【００３９】
ダイオード５２とコンデンサ５３は直列接続されて、この直列回路がリミッタ回路５１に並列接続されている。このダイオード５２によってコイル４７に発生した誘起電流は整流され、コンデンサ５３に一時的に蓄積される。
【００４０】
昇圧回路５４は、周知のように入力電圧を所定倍して出力する回路で、その入力側はコンデンサ５３の両端に接続されている。これにより、コンデンサ５３に蓄積された電圧が、昇圧回路５４によって昇圧されて出力される。
【００４１】
昇圧回路５４の出力側にはコンデンサ３３が並列接続され、昇圧回路５４から出力された電力はコンデンサ１３ｃに蓄積される。
【００４２】
また、コンデンサ３３には、図３に示したように二次電池１２が接続されているので、昇圧回路５４の出力によって二次電池１２も充電され、これらコンデンサ３３及び二次電池１２に蓄積された電気エネルギーがセンサ部１１に供給される。
【００４３】
前述した構成よりなる状態測定器１は、図８及び図９に示すように、タイヤ６０の気室６１内に放置されて用いられる。これにより、車両の走行に伴ってタイヤ６０が回転すると状態測定器１は気室６１内を転動し、発電部１３では次のようにして発電が行われる。
【００４４】
即ち、タイヤ６０の回転に伴って状態測定器１がタイヤ気室６１の内部を転動すると、発電機構部３１の回転錘４３が回転する。この回転運動が発電ロータ４５に伝達されて、発電ロータ４５が回転する。発電ロータ４５が回転すると、発電ロータ４５の永久磁石が回転し、永久磁石の両磁極は回転に伴ってステータ４６の両端部と交互に対向し、対向した瞬間に永久磁石のＮ極から発せられた磁束はステータ４６内を通ってＳ極に至る。これにより、コイル４７の巻回軸に沿って瞬時に磁束が通過する。また、コイル４７内を通過する磁束は、発電ロータ４５の回転に同期して反転する。これにより、コイル４７にはレンツの法則に基づく誘導起電力が発生して発電が行われ、コイル４７の両端からは回転錘４３の回転に伴って交流電力が出力される。
【００４５】
従って、上記の状態測定器１では、タイヤ６０の回転力を利用して発電された電力によってセンサ部１１が駆動するので、半永久的な使用が可能になり、従来のような電池交換を行う必要がない。
【００４６】
また、発電部１３と二次電池１２を併用してセンサ部１１を駆動しているので、タイヤが回転しない状態においてもセンサ部１１の機能を十分に発揮することができる。さらに、二次電池１２は発電部１３によって充電されるので、発電された電気エネルギーのうちセンサ部１１で消費できない分の電気エネルギーを有効に利用することができる。
【００４７】
また、上記状態測定器１は、従来のようにタイヤホイール等に固定する必要がないため、状態測定器１を簡単にタイヤ６０に取り付けることができると共に、従来のように取り付け構造部分の重量が増加することもない。
【００４８】
次に、前述した発電部１３の性能について、図１０乃至図１２を参照して説明する。ここでは、上記のセンサモジュール３を用いた発電効率測定実験の結果を説明する。図１０及び図１１は発電効率測定時におけるタイヤへのセンサモジュール装着位置を説明する図、図１２は走行時間に対する蓄電電圧を示す図である。図１２においては、縦軸はコンデンサ３３の端子間の測定電圧を表し、横軸は車両の走行時間を表している。
【００４９】
この測定においては、センサモジュール３を図１０及び図１１に示す位置に装着した。即ち、タイヤ６０の回転軸６０ａの中心から距離Ｌ１（＝１７５ｍｍ）の位置に、回転錘４３の回転軸４３ａがタイヤ６０の回転軸６０ａに対して直交するようにセンサモジュール３を装着した。
【００５０】
また、この測定実験では、速度を一定値に保って車両走行し、コンデンサ３３の端子間電圧を走行開始時から測定した。また、走行速度として１０ｋｍ／ｈ、３０ｋｍ／ｈ、５０ｋｍ／ｈ、８０ｋｍ／ｈの４つを選択して行った。
【００５１】
この測定の結果、図１２に示すように、走行速度１０ｋｍ／ｈのとき、コンデンサ３３の端子間電圧は、走行開始時においては０Ｖ、１５分経過時には１１１ｍＶ、３０分経過時には２００ｍＶ、４５分経過時には２４４ｍＶ、６０分経過時には２６７ｍＶ、７５分経過時には２４４ｍＶ、９０分経過時には２８６ｍＶであった。
【００５２】
走行速度３０ｋｍ／ｈのとき、コンデンサ３３の端子間電圧は、走行開始時においては０Ｖ、１５分経過時には１０００ｍＶ、３０分経過時には１９１１ｍＶ、４５分経過時には２１７８ｍＶ、６０分経過時には２１７８ｍＶ、７５分経過時には２１７８ｍＶ、９０分経過時には２１７８ｍＶであった。
【００５３】
走行速度５０ｋｍ／ｈのとき、コンデンサ３３の端子間電圧は、走行開始時においては０Ｖ、１５分経過時には８４４ｍＶ、３０分経過時には１２４４ｍＶ、４５分経過時には１４６７ｍＶ、６０分経過時には１６６７ｍＶ、７５分経過時には１７５６ｍＶ、９０分経過時には１８４４ｍＶであった。
【００５４】
走行速度８０ｋｍ／ｈのとき、コンデンサ３３の端子間電圧は、走行開始時においては０Ｖ、１５分経過時には８９ｍＶ、３０分経過時には１３３ｍＶ、４５分経過時には１７８ｍＶ、６０分経過時には２２２ｍＶ、７５分経過時には２８９ｍＶ、９０分経過時には３１１ｍＶであった。
【００５５】
この実験結果が示すように、上記発電部１３は、通常の一般的な車両走行によって、センサ部１１を駆動するに十分な電気エネルギーを発電することができる。
【００５６】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
【００５７】
図１３は第２の実施形態における発電部１３Ａの構成を示す平面図、図１４は図１３における矢視方向に見た発電部１３Ａの概略側面断面図である。
【００５８】
第２の実施形態では、上記第１の実施形態における発電部１３のベアリング４８の位置を変えた発電部１３Ａを備えたセンサモジュールを構成した。また、発電部１３Ａの構成以外は第１の実施形態と同じである。
【００５９】
図１２及び図１３において、前述した第１の実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表す。また、第１の実施形態における発電部１３と第２の実施形態における発電部１３Ａとの相違点は、ベアリングの配置にあり、発電部１３Ａでは回転錘４３の回転半径方向外側面とベース４１の内側面との間にベアリング４８Ａを配置したことである。
【００６０】
これにより、回転錘４３の回転軸４３ａがタイヤの回転軸と平行になった場合、遠心力によって回転軸４３ａにかかる応力をベアリング４８Ａによって緩和することができる。
【００６１】
上記構成の発電部１３Ａの性能評価を第１の実施形態と同様にして行った。この評価実験においては、発電部１３Ａを備えたセンサモジュール３Ａを図１５及び図１６に示す位置に装着した。即ち、タイヤ６０の回転軸６０ａの中心から距離Ｌ２（＝１４０ｍｍ）の位置に、回転錘４３の回転軸４３ａがタイヤ６０の回転軸６０ａに対して平行になるようにセンサモジュール３Ａを装着した。
【００６２】
この測定実験の結果、図１７に示す測定結果が得られた。図１７において、縦軸はコンデンサ３３の端子間の測定電圧を表し、横軸は車両の走行時間を表している。
【００６３】
即ち、走行速度１０ｋｍ／ｈのとき、コンデンサ３３の端子間電圧は、走行開始時においては０Ｖ、１５分経過時には９３３ｍＶ、３０分経過時には１４２２ｍＶ、４５分経過時には１７３３ｍＶ、６０分経過時には１９７７ｍＶ、７５分経過時には２１５６ｍＶ、９０分経過時には２１５６ｍＶであった。
【００６４】
走行速度３０ｋｍ／ｈのとき、コンデンサ３３の端子間電圧は、走行開始時においては０Ｖ、１５分経過時には２４４ｍＶ、３０分経過時には３７８ｍＶ、４５分経過時には４４４ｍＶ、６０分経過時には４８９ｍＶ、７５分経過時には５３３ｍＶ、９０分経過時には５５６ｍＶであった。
【００６５】
走行速度５０ｋｍ／ｈのとき、コンデンサ３３の端子間電圧は、走行開始時においては０Ｖ、１５分経過時には１１１ｍＶ、３０分経過時には１５６ｍＶ、４５分経過時には２００ｍＶ、６０分経過時には２２２ｍＶ、７５分経過時には２４４ｍＶ、９０分経過時には２６７ｍＶであった。
【００６６】
走行速度８０ｋｍ／ｈのとき、コンデンサ３３の端子間電圧は、走行開始時においては０Ｖ、１５分経過時には４４ｍＶ、３０分経過時には６７ｍＶ、４５分経過時には８９ｍＶ、６０分経過時には１３３ｍＶ、７５分経過時には１５６ｍＶ、９０分経過時には１７８ｍＶであった。
【００６７】
この測定結果が示すように、上記発電部１３は、通常走行によって、センサ部１１を駆動するに十分な電気エネルギーを発電することができる。
【００６８】
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。
【００６９】
図１８は第３の実施形態のタイヤ内部状態測定器におけるセンサモジュール３Ｂの電気系回路を示す構成図である。図において、前述した第１の実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、第１の実施形態と第３の実施形態との相違点は、第３の実施形態では発電部１３Ｂのコイル４７からの出力によってタイヤの回転／停止の状態をコントローラ２３が検知できるようにしたことである。
【００７０】
即ち、図１８に示すように、発電部１３Ｂはコイル４７の両端間の起電力を端子を介してセンサ部１１Ｂの発電状態検出回路２６に出力できるようになっている。また、発電状態検出回路２６は、例えば、ダイオードとコンパレータからなり、起電力が発生しているときはコンパレータの２値化出力がローターの回転に同期して反転するようになっている。このコンパレータの出力信号がコントローラ２３に入力されている。これにより、コントローラ２３は、発電状態検出回路２６の出力信号が反転を繰り返しているときに発電が行われている、即ちタイヤが回転していると判断し、発電状態検出回路２６の出力信号が所定時間以上一定値を保っているとき発電が停止している、即ちタイヤの回転が停止していると判定する。
【００７１】
このように、コントローラ２３は、発電部１３Ｂの発電状態を監視することにより、タイヤの回転／停止の状態を検知することができる。従って、タイヤの回転状態を検知するための特別なセンサを設けることなく、タイヤの回転／停止の状態を検知することができるので、構成の簡略化、モジュールの小型化、及びコストの低減を図ることができる。
【００７２】
次に、本発明の第４の実施形態を説明する。
【００７３】
図１９は本発明の第４の実施形態におけるタイヤ内部状態測定器１Ｃを示す外観図、図２０はその断面図である。図において、前述した第１の実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、第１の実施形態と第４の実施形態の相違点は、衝撃緩衝部材２の周りを球形の容器４で覆ったことである。
【００７４】
即ち、容器４は、例えば耐熱性合成樹脂からなり、その表面には複数の開口部４ａが形成され、空気圧や温度などの外部環境状態をそのまま衝撃緩衝部材２の連通気泡を介してセンサモジュール３Ｃに伝達できるようになっている。
【００７５】
このように衝撃緩衝部材２の周りを容器４によって囲むことにより、タイヤ気室内を転動する際に受ける衝撃をさらに緩和することができると共に、さらに耐久性に優れたものとなる。
【００７６】
尚、前述した第１乃至第４の実施形態は本発明の一具体例に過ぎず、本発明がこれらの実施形態のみに限定されるものではない。例えば、衝撃緩衝部材２を耐熱性の独立気泡弾性発泡体やゴムによって形成しても良い。この場合には、外部の環境状態をセンサモジュールに伝達するための連通孔を設ければよい。また、容器４を用いた構成では、容器４内に開口部４ａよりも大きい複数の衝撃緩衝部材を包含し、これら複数の衝撃緩衝部材によってセンサモジュール３への衝撃を緩和するようにしても良い。
【００７７】
また、本発明における発電部として、上記各実施形態では電磁誘導を利用した発電部を構成したが、電磁誘導発電だけに限定されることはなく、例えばピエゾ発電を利用しても良い。その場合は、例えば表面と裏面とにピエゾ素子を配設した振動片の先端を、回転する回転錘の端部により撓ませて振動することにより発電するようにしても良い。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のタイヤ内部状態測定器によれば、タイヤ気室を転動することにより発電した電力によってセンサ部が動作するので、半永久的な使用が可能になり、従来のような電池交換を行う必要がない。さらに、従来のようにタイヤホイール等に固定する必要がないため、簡単にタイヤに取り付けることができると共に、従来のように取り付け構造部分の重量が増加することもない。
【００７９】
また、転動に伴って生ずる回転錘の回転運動を利用して発電を行うので、発電部による長時間安定した発電が可能になる。
【００８０】
さらに、タイヤ回転状態検出手段を備えたことにより、特別なセンサを設けることなく、タイヤの回転／停止の状態を検知することができるので、構成の簡略化、モジュールの小型化、及びコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるタイヤ内部状態測定器を示す外観図
【図２】本発明の第１の実施形態におけるタイヤ内部状態測定器を示す断面図
【図３】本発明の第１の実施形態におけるセンサモジュールを示す外観図
【図４】本発明の第１の実施形態におけるセンサモジュールの電機系回路及発電部の構成を説明する図
【図５】本発明の第１の実施形態における電圧制御回路の構成を示すブロック図
【図６】本発明の第１の実施形態における発電部の構成を示す平面図
【図７】本発明の第１の実施形態における発電部の構成を示す概略側断面図
【図８】本発明の第１の実施形態におけるタイヤ内部状態測定器の取り付け状態を示す断面図
【図９】本発明の第１の実施形態におけるタイヤ内部状態測定器の取り付け状態を示す断面図
【図１０】本発明の第１の実施形態における発電効率測定時のタイヤへのセンサモジュール装着位置を説明する図
【図１１】本発明の第１の実施形態における発電効率測定時のタイヤへのセンサモジュール装着位置を説明する図
【図１２】本発明の第１の実施形態における発電装置の走行時間に対する蓄電電圧を示す図
【図１３】本発明の第２の実施形態における発電部の構成を示す平面図
【図１４】本発明の第２の実施形態における発電部の構成を示す概略側断面図
【図１５】本発明の第２の実施形態におけるタイヤ内部状態測定器の取り付け状態を示す断面図
【図１６】本発明の第２の実施形態におけるタイヤ内部状態測定器の取り付け状態を示す断面図
【図１７】本発明の第２の実施形態における発電装置の走行時間に対する蓄電電圧を示す図
【図１８】本発明の第３の実施形態におけるセンサモジュールの電気系回路を示すブロック図
【図１９】本発明の第４の実施形態におけるタイヤ内部状態測定器を示す外観図
【図２０】本発明の第４の実施形態におけるタイヤ内部状態測定器を示す断面図
【符号の説明】
１，１Ｃ…タイヤ内部状態測定器、２…衝撃緩衝部材、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…センサモジュール、１１，１１Ｂ…センサ部、１２…二次電池、１３，１３Ａ，１３Ｂ…発電装置、１４…基板、１５…カバー、２１…トランスポンダ、２２…センサ本体、２３…コントローラ、２４…高周波回路（ＲＦ回路）、２５…アンテナ、２６…発電状態検出回路、３１…発電機構部、３２…電圧制御回路、３３…コンデンサ、４１…ベース、４２…カバー、４３…回転錘、４３ａ…回転軸、４３ｂ…歯車、４４…中間車、４５…発電ロータ、４６…ステータ、４７…コイル、４８，４８Ａ…ベアリング、５１…リミッタ回路、５２…ダイオード、５３…コンデンサ、５４…昇圧回路、６０…タイヤ、６１…気室。
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ気室内に放置してタイヤ気室内の空気圧や温度等のタイヤ内部状態を測定するタイヤ内部状態測定器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、タイヤ内の空気圧や温度等のタイヤ内部状態を検知するセンサとトランスポンダとを組み合わせたセンサモジュールをタイヤ中に埋設するなどして、タイヤの内部状態を外部から検出し、この情報を用いてタイヤの管理を行う方法が用いられるようになってきた。
【０００３】
この場合、センサモジュールは、一般的にホイールに固定して取り付けられる。また、センサモジュールは電子回路を用いたものであるため、電源が必要になるが、センサモジュールはタイヤ気室内に設置されることが殆どであり、タイヤ外部からの電源供給が困難なことから、多くの場合、電池を用いて駆動を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ホイールにセンサモジュールを取り付ける場合、車両走行時の遠心力、振動等によってセンサモジュールの取り付けが緩み、不具合が生じないようにしなければならない。このため、センサモジュールの取り付けには、高い耐久性と信頼性が要求され、取り付け構造部分の重量が増加すると共に、取り付け作業に多大の手間と時間がかかるという問題点があった。
【０００５】
さらに、センサモジュールの作動電源として電池が使用されているので、電池の寿命が尽きたときに、タイヤを解体してセンサモジュールの電池交換、若しくはセンサモジュール自体を交換する作業を行わなければならなかった。
【０００６】
本発明の目的は上記の問題点に鑑み、タイヤへの取り付け作業及びメンテナンス作業を簡略化できると共に耐久性及び信頼性に優れたタイヤ内部状態測定器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するために、タイヤ気室内に放置してタイヤの内部状態を検知するタイヤ内部状態測定器であって、回転軸と、該回転軸に対して偏心した重心を有し該回転軸を中心として回転する回転錘と、該回転錘の回転によって相互運動をなす永久磁石及びコイルとを備えて転動することによって発電する発電部と、該発電部によって発電された電力によって動作するセンサと、前記発電部によって発電された電力によって動作し、前記センサの検出結果をタイヤ外部に送信する送信手段とを備えたセンサモジュールと、該センサモジュールの周囲を覆う衝撃緩衝部材とから構成されているタイヤ内部状態測定器を提案する。
【０００８】
該タイヤ内部状態測定器は、タイヤの気室内に放置され、車両走行時にはタイヤの回転と共にタイヤ気室内を転動する。この転動によって、発電部では、回転錘の重心は回転軸に対して偏心しているため、タイヤの回転に伴って回転錘の回転軸が移動すると前記重心に対して回転軸の周囲を回転させる力が働く。これにより、タイヤの回転に伴って回転錘が回転すると、前記永久磁石とコイルが相互運動をなし、永久磁石から発せられた磁束が断続的にコイルに交叉する。従って、前記コイルにはレンツの法則に基づく誘導起電力が発生し、発電が行われる。これにより発電された電力によってセンサ及び送信手段が動作する。
【０００９】
前記センサは、タイヤ気室内の環境状態を検出して電気信号として送信手段に出力する。該送信手段は、センサから入力した電気信号に基づいて、前記センサが検出した気室内の環境状態をデータとしてタイヤ外部に送信する。
【００１０】
また、前記転動によって生ずる衝撃力は、前記衝撃緩衝部材によって緩和され、前記センサモジュールの損傷或いは破壊が防止される。
【００１１】
また、本発明では、前記衝撃緩衝部材を連通気泡弾性発泡体によって構成することにより、該衝撃緩衝部材によって前記センサモジュールを包み込み衝撃を緩和すると共に、前記センサモジュールがタイヤ気室内の空気圧や温度等の環境状態を連通気泡を介して取得できるようにした。
【００１２】
また、前記衝撃緩衝部材を独立気泡弾性発泡体によって構成したときには、その表面からセンサモジュールへの連通孔を形成することにより、該連通孔を介して前記センサモジュールがタイヤ気室内の空気圧や温度等の環境状態を取得できるようにした。
【００１３】
また、前記センサモジュールの周囲に配置された１つ以上の弾性体と、該弾性体を覆い且つ弾性体よりも小さい開口部が形成されている容器とから前記衝撃緩衝部材を構成することにより、前記容器によって衝撃緩和力の強化を図ると共に、前記弾性体が一体型でなく複数の分離した弾性体からなる場合も、該複数の弾性体によって前記センサモジュールを包み込み衝撃を緩和できるようにした。
【００１６】
また、本発明では上記発電部に、回転軸にほぼ直交する方向に両磁極が配置された前記永久磁石を有すると共に該回転軸を中心として回転する発電ロータと、前記回転錘の回転を前記発電ロータに伝達して発電ロータを回転させる回転伝達機構とを備え、前記永久磁石の磁束が交叉するように前記コイルを配置した。
【００１７】
該発電部によれば、タイヤの回転に伴って回転錘が回転すると、回転伝達機構によって前記回転錘の回転が発電ロータに伝達される。これにより発電ロータが回転すると、該発電ロータに設けられた永久磁石が回転する。該永久磁石の磁極から発せられた磁束は前記コイルに交叉し、コイルに交叉する磁束の方向は前記発電ロータの回転に同期して反転する。これにより、前記コイルにはレンツの法則に基づく誘導起電力が発生し、発電が行われる。
【００１８】
また、本発明では、所定の透磁率を有し略円形状の開口部が形成されたステータを設け、該ステータに前記コイルを巻回し、前記発電ロータをステータの開口部内に配置した。
【００１９】
上記構成によれば、発電ロータが回転すると永久磁石が回転し、該永久磁石の磁極から発せられた磁束は透磁率の高いステータ内を通過する。これにより、コイルの巻回軸に沿って瞬時に磁束が通過する。また、コイル内を通過する磁束は、前記発電ロータの回転に同期して反転する。これにより、前記コイルにはレンツの法則に基づく誘導起電力が発生し、発電が行われる。
【００２０】
また、前記回転錘の回転運動を支持するベアリングを設けることにより、転動時に不要な力が回転錘にかかるのを抑制した。
【００２１】
また、前記発電部の発電状態を検知してタイヤの回転及び停止の状態を検出するタイヤ回転状態検出手段を設けることにより、他のセンサを設けることなくタイヤの回転及び停止の状態を検出できるようにした。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
【００２３】
図１は本発明の第１の実施形態におけるタイヤ内部状態測定器を示す外観図、図２はその断面図である。図において、１はタイヤ内部状態測定器（以下、状態測定器と称する）で、衝撃緩衝部材２とその中央部に埋設されたセンサモジュール３とから構成されている。
【００２４】
衝撃緩衝部材２は、球形を有する耐熱性の連通気泡弾性発泡体、即ち内部の気泡が互いに連結して存在する耐熱性の弾性発泡体によって形成されている。
【００２５】
センサモジュール３は、図３に示すように、センサ部１１、二次電池１２及び発電部１３が基板１４上に固定され、さらに基板１４がカバー１５によって覆われて構成されている。また、図示していないが、センサ部１１、二次電池１２及び発電部１３は互いに電気的配線によって接続されている。
【００２６】
次に、センサモジュール３の電気系回路及び発電部１３の構成を説明する。図４はセンサモジュール３の電気系回路及び発電部１３の概略を説明する構成図、図５は電圧制御回路を示すブロック図、図６は発電部１３の構成を示す平面図、図７は図６における矢視方向に見た発電部１３の概略側断面図である。
【００２７】
図４に示すように、センサ部１１はトランスポンダ２１とセンサ本体２２から構成されている。トランスポンダ２１は、ＣＰＵを主体とするコントローラ２３、高周波回路（以下、ＲＦ回路と称する）２４及びアンテナ２５によって構成され、所定の質問信号を受信したときに応答信号を送信する。
【００２８】
センサ本体２２は、周知の温度センサ或いは空気圧センサ等で、検出値に対応した電気信号を出力する。
【００２９】
トランスポンダ２１及びセンサ本体２２は二次電池１２から電力の供給を受けて動作し、センサ本体２２によって検出されたタイヤ気室内環境データは、コントローラ２３によって所定フォーマットのデータに変換された後、応答信号としてＲＦ回路２４を介してアンテナ２５から所定周波数の電磁波で送信される。
【００３０】
二次電池１２は、発電部１３に接続され、発電部１３によって発電された電力が供給されて充電されるようになっている。
【００３１】
発電部１３は、発電機構部３１、電圧制御回路３２及びコンデンサ３３から構成されている。
【００３２】
発電機構部３１は、タイヤの回転によって加わる力によって発電を行うように構成されている。即ち、図４、図６及び図７に示すように、発電機構部３１は、ベース４１及びカバー４２からなるケースを備え、ケース内にはベース４１に固定された回転軸４３ａを中心として回転する回転錘４３が設けられている。この回転錘４３は、その重心が回転軸４３ａ位置から大きくずれた位置となるような形状、例えば扇形をなしている。さらに、回転錘４３には歯車４３ｂが固定されており、回転錘４３の回転と共に歯車４３ｂも回転するようになっている。
【００３３】
また、ケース内には、歯車４３ｂの回転に伴って回転する中間車４４、及びこの中間車４４の回転に伴って回転する発電ロータ４５が設けられている。これらの歯車４３ｂ、中間車４４によって一般に輪列機構と称される回転運動伝達機構が形成されている。
【００３４】
発電ロータ４５は、その回転軸に直交する方向にＮ極とＳ極を有する永久磁石から構成されている。さらに、発電ロータ４５を両端部間に挟むように略Ｃ字型の高透磁率材からなるステータ４６が配置され、このステータ４６の中央部分に導線が巻回されてコイル４７が形成されている。
【００３５】
また、ベース４１と回転錘４３との間には回転錘４３の回転を支持するベアリング４８が配置されている。これにより、回転に不要な力が回転錘４３にかかっても回転錘４３はベアリング４８によって支持されるので、回転錘４３が損傷を受けることがない。
【００３６】
また、ベース４１の回転軸４３ａの周囲の空き領域には、電圧制御回路３２及びコンデンサ３３が配置されている。
【００３７】
電圧制御回路３２は、図５に示すように、リミッタ回路５１、ダイオード５２、コンデンサ５３及び昇圧回路５４から構成されている。
【００３８】
リミッタ回路５１は、コイル４７に並列に接続され、所定の上限値を超えてコイル４７の誘起電流が出力されないようにしている。これにより、大きな誘起電流が発生した場合も、後段に接続された回路の破壊等が防止される。
【００３９】
ダイオード５２とコンデンサ５３は直列接続されて、この直列回路がリミッタ回路５１に並列接続されている。このダイオード５２によってコイル４７に発生した誘起電流は整流され、コンデンサ５３に一時的に蓄積される。
【００４０】
昇圧回路５４は、周知のように入力電圧を所定倍して出力する回路で、その入力側はコンデンサ５３の両端に接続されている。これにより、コンデンサ５３に蓄積された電圧が、昇圧回路５４によって昇圧されて出力される。
【００４１】
昇圧回路５４の出力側にはコンデンサ３３が並列接続され、昇圧回路５４から出力された電力はコンデンサ１３ｃに蓄積される。
【００４２】
また、コンデンサ３３には、図３に示したように二次電池１２が接続されているので、昇圧回路５４の出力によって二次電池１２も充電され、これらコンデンサ３３及び二次電池１２に蓄積された電気エネルギーがセンサ部１１に供給される。
【００４３】
前述した構成よりなる状態測定器１は、図８及び図９に示すように、タイヤ６０の気室６１内に放置されて用いられる。これにより、車両の走行に伴ってタイヤ６０が回転すると状態測定器１は気室６１内を転動し、発電部１３では次のようにして発電が行われる。
【００４４】
即ち、タイヤ６０の回転に伴って状態測定器１がタイヤ気室６１の内部を転動すると、発電機構部３１の回転錘４３が回転する。この回転運動が発電ロータ４５に伝達されて、発電ロータ４５が回転する。発電ロータ４５が回転すると、発電ロータ４５の永久磁石が回転し、永久磁石の両磁極は回転に伴ってステータ４６の両端部と交互に対向し、対向した瞬間に永久磁石のＮ極から発せられた磁束はステータ４６内を通ってＳ極に至る。これにより、コイル４７の巻回軸に沿って瞬時に磁束が通過する。また、コイル４７内を通過する磁束は、発電ロータ４５の回転に同期して反転する。これにより、コイル４７にはレンツの法則に基づく誘導起電力が発生して発電が行われ、コイル４７の両端からは回転錘４３の回転に伴って交流電力が出力される。
【００４５】
従って、上記の状態測定器１では、タイヤ６０の回転力を利用して発電された電力によってセンサ部１１が駆動するので、半永久的な使用が可能になり、従来のような電池交換を行う必要がない。
【００４６】
また、発電部１３と二次電池１２を併用してセンサ部１１を駆動しているので、タイヤが回転しない状態においてもセンサ部１１の機能を十分に発揮することができる。さらに、二次電池１２は発電部１３によって充電されるので、発電された電気エネルギーのうちセンサ部１１で消費できない分の電気エネルギーを有効に利用することができる。
【００４７】
また、上記状態測定器１は、従来のようにタイヤホイール等に固定する必要がないため、状態測定器１を簡単にタイヤ６０に取り付けることができると共に、従来のように取り付け構造部分の重量が増加することもない。
【００４８】
次に、前述した発電部１３の性能について、図１０乃至図１２を参照して説明する。ここでは、上記のセンサモジュール３を用いた発電効率測定実験の結果を説明する。図１０及び図１１は発電効率測定時におけるタイヤへのセンサモジュール装着位置を説明する図、図１２は走行時間に対する蓄電電圧を示す図である。図１２においては、縦軸はコンデンサ３３の端子間の測定電圧を表し、横軸は車両の走行時間を表している。
【００４９】
この測定においては、センサモジュール３を図１０及び図１１に示す位置に装着した。即ち、タイヤ６０の回転軸６０ａの中心から距離Ｌ１（＝１７５ｍｍ）の位置に、回転錘４３の回転軸４３ａがタイヤ６０の回転軸６０ａに対して直交するようにセンサモジュール３を装着した。
【００５０】
また、この測定実験では、速度を一定値に保って車両走行し、コンデンサ３３の端子間電圧を走行開始時から測定した。また、走行速度として１０ｋｍ／ｈ、３０ｋｍ／ｈ、５０ｋｍ／ｈ、８０ｋｍ／ｈの４つを選択して行った。
【００５１】
この測定の結果、図１２に示すように、走行速度１０ｋｍ／ｈのとき、コンデンサ３３の端子間電圧は、走行開始時においては０Ｖ、１５分経過時には１１１ｍＶ、３０分経過時には２００ｍＶ、４５分経過時には２４４ｍＶ、６０分経過時には２６７ｍＶ、７５分経過時には２４４ｍＶ、９０分経過時には２８６ｍＶであった。
【００５２】
走行速度３０ｋｍ／ｈのとき、コンデンサ３３の端子間電圧は、走行開始時においては０Ｖ、１５分経過時には１０００ｍＶ、３０分経過時には１９１１ｍＶ、４５分経過時には２１７８ｍＶ、６０分経過時には２１７８ｍＶ、７５分経過時には２１７８ｍＶ、９０分経過時には２１７８ｍＶであった。
【００５３】
走行速度５０ｋｍ／ｈのとき、コンデンサ３３の端子間電圧は、走行開始時においては０Ｖ、１５分経過時には８４４ｍＶ、３０分経過時には１２４４ｍＶ、４５分経過時には１４６７ｍＶ、６０分経過時には１６６７ｍＶ、７５分経過時には１７５６ｍＶ、９０分経過時には１８４４ｍＶであった。
【００５４】
走行速度８０ｋｍ／ｈのとき、コンデンサ３３の端子間電圧は、走行開始時においては０Ｖ、１５分経過時には８９ｍＶ、３０分経過時には１３３ｍＶ、４５分経過時には１７８ｍＶ、６０分経過時には２２２ｍＶ、７５分経過時には２８９ｍＶ、９０分経過時には３１１ｍＶであった。
【００５５】
この実験結果が示すように、上記発電部１３は、通常の一般的な車両走行によって、センサ部１１を駆動するに十分な電気エネルギーを発電することができる。
【００５６】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
【００５７】
図１３は第２の実施形態における発電部１３Ａの構成を示す平面図、図１４は図１３における矢視方向に見た発電部１３Ａの概略側面断面図である。
【００５８】
第２の実施形態では、上記第１の実施形態における発電部１３のベアリング４８の位置を変えた発電部１３Ａを備えたセンサモジュールを構成した。また、発電部１３Ａの構成以外は第１の実施形態と同じである。
【００５９】
図１２及び図１３において、前述した第１の実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表す。また、第１の実施形態における発電部１３と第２の実施形態における発電部１３Ａとの相違点は、ベアリングの配置にあり、発電部１３Ａでは回転錘４３の回転半径方向外側面とベース４１の内側面との間にベアリング４８Ａを配置したことである。
【００６０】
これにより、回転錘４３の回転軸４３ａがタイヤの回転軸と平行になった場合、遠心力によって回転軸４３ａにかかる応力をベアリング４８Ａによって緩和することができる。
【００６１】
上記構成の発電部１３Ａの性能評価を第１の実施形態と同様にして行った。この評価実験においては、発電部１３Ａを備えたセンサモジュール３Ａを図１５及び図１６に示す位置に装着した。即ち、タイヤ６０の回転軸６０ａの中心から距離Ｌ２（＝１４０ｍｍ）の位置に、回転錘４３の回転軸４３ａがタイヤ６０の回転軸６０ａに対して平行になるようにセンサモジュール３Ａを装着した。
【００６２】
この測定実験の結果、図１７に示す測定結果が得られた。図１７において、縦軸はコンデンサ３３の端子間の測定電圧を表し、横軸は車両の走行時間を表している。
【００６３】
即ち、走行速度１０ｋｍ／ｈのとき、コンデンサ３３の端子間電圧は、走行開始時においては０Ｖ、１５分経過時には９３３ｍＶ、３０分経過時には１４２２ｍＶ、４５分経過時には１７３３ｍＶ、６０分経過時には１９７７ｍＶ、７５分経過時には２１５６ｍＶ、９０分経過時には２１５６ｍＶであった。
【００６４】
走行速度３０ｋｍ／ｈのとき、コンデンサ３３の端子間電圧は、走行開始時においては０Ｖ、１５分経過時には２４４ｍＶ、３０分経過時には３７８ｍＶ、４５分経過時には４４４ｍＶ、６０分経過時には４８９ｍＶ、７５分経過時には５３３ｍＶ、９０分経過時には５５６ｍＶであった。
【００６５】
走行速度５０ｋｍ／ｈのとき、コンデンサ３３の端子間電圧は、走行開始時においては０Ｖ、１５分経過時には１１１ｍＶ、３０分経過時には１５６ｍＶ、４５分経過時には２００ｍＶ、６０分経過時には２２２ｍＶ、７５分経過時には２４４ｍＶ、９０分経過時には２６７ｍＶであった。
【００６６】
走行速度８０ｋｍ／ｈのとき、コンデンサ３３の端子間電圧は、走行開始時においては０Ｖ、１５分経過時には４４ｍＶ、３０分経過時には６７ｍＶ、４５分経過時には８９ｍＶ、６０分経過時には１３３ｍＶ、７５分経過時には１５６ｍＶ、９０分経過時には１７８ｍＶであった。
【００６７】
この測定結果が示すように、上記発電部１３は、通常走行によって、センサ部１１を駆動するに十分な電気エネルギーを発電することができる。
【００６８】
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。
【００６９】
図１８は第３の実施形態のタイヤ内部状態測定器におけるセンサモジュール３Ｂの電気系回路を示す構成図である。図において、前述した第１の実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、第１の実施形態と第３の実施形態との相違点は、第３の実施形態では発電部１３Ｂのコイル４７からの出力によってタイヤの回転／停止の状態をコントローラ２３が検知できるようにしたことである。
【００７０】
即ち、図１８に示すように、発電部１３Ｂはコイル４７の両端間の起電力を端子を介してセンサ部１１Ｂの発電状態検出回路２６に出力できるようになっている。また、発電状態検出回路２６は、例えば、ダイオードとコンパレータからなり、起電力が発生しているときはコンパレータの２値化出力がローターの回転に同期して反転するようになっている。このコンパレータの出力信号がコントローラ２３に入力されている。これにより、コントローラ２３は、発電状態検出回路２６の出力信号が反転を繰り返しているときに発電が行われている、即ちタイヤが回転していると判断し、発電状態検出回路２６の出力信号が所定時間以上一定値を保っているとき発電が停止している、即ちタイヤの回転が停止していると判定する。
【００７１】
このように、コントローラ２３は、発電部１３Ｂの発電状態を監視することにより、タイヤの回転／停止の状態を検知することができる。従って、タイヤの回転状態を検知するための特別なセンサを設けることなく、タイヤの回転／停止の状態を検知することができるので、構成の簡略化、モジュールの小型化、及びコストの低減を図ることができる。
【００７２】
次に、本発明の第４の実施形態を説明する。
【００７３】
図１９は本発明の第４の実施形態におけるタイヤ内部状態測定器１Ｃを示す外観図、図２０はその断面図である。図において、前述した第１の実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、第１の実施形態と第４の実施形態の相違点は、衝撃緩衝部材２の周りを球形の容器４で覆ったことである。
【００７４】
即ち、容器４は、例えば耐熱性合成樹脂からなり、その表面には複数の開口部４ａが形成され、空気圧や温度などの外部環境状態をそのまま衝撃緩衝部材２の連通気泡を介してセンサモジュール３Ｃに伝達できるようになっている。
【００７５】
このように衝撃緩衝部材２の周りを容器４によって囲むことにより、タイヤ気室内を転動する際に受ける衝撃をさらに緩和することができると共に、さらに耐久性に優れたものとなる。
【００７６】
尚、前述した第１乃至第４の実施形態は本発明の一具体例に過ぎず、本発明がこれらの実施形態のみに限定されるものではない。例えば、衝撃緩衝部材２を耐熱性の独立気泡弾性発泡体やゴムによって形成しても良い。この場合には、外部の環境状態をセンサモジュールに伝達するための連通孔を設ければよい。また、容器４を用いた構成では、容器４内に開口部４ａよりも大きい複数の衝撃緩衝部材を包含し、これら複数の衝撃緩衝部材によってセンサモジュール３への衝撃を緩和するようにしても良い。
【００７７】
また、本発明における発電部として、上記各実施形態では電磁誘導を利用した発電部を構成したが、電磁誘導発電だけに限定されることはなく、例えばピエゾ発電を利用しても良い。その場合は、例えば表面と裏面とにピエゾ素子を配設した振動片の先端を、回転する回転錘の端部により撓ませて振動することにより発電するようにしても良い。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のタイヤ内部状態測定器によれば、タイヤ気室を転動することにより発電した電力によってセンサ部が動作するので、半永久的な使用が可能になり、従来のような電池交換を行う必要がない。さらに、従来のようにタイヤホイール等に固定する必要がないため、簡単にタイヤに取り付けることができると共に、従来のように取り付け構造部分の重量が増加することもない。
【００７９】
また、転動に伴って生ずる回転錘の回転運動を利用して発電を行うので、発電部による長時間安定した発電が可能になる。
【００８０】
さらに、タイヤ回転状態検出手段を備えたことにより、特別なセンサを設けることなく、タイヤの回転／停止の状態を検知することができるので、構成の簡略化、モジュールの小型化、及びコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるタイヤ内部状態測定器を示す外観図
【図２】本発明の第１の実施形態におけるタイヤ内部状態測定器を示す断面図
【図３】本発明の第１の実施形態におけるセンサモジュールを示す外観図
【図４】本発明の第１の実施形態におけるセンサモジュールの電機系回路及発電部の構成を説明する図
【図５】本発明の第１の実施形態における電圧制御回路の構成を示すブロック図
【図６】本発明の第１の実施形態における発電部の構成を示す平面図
【図７】本発明の第１の実施形態における発電部の構成を示す概略側断面図
【図８】本発明の第１の実施形態におけるタイヤ内部状態測定器の取り付け状態を示す断面図
【図９】本発明の第１の実施形態におけるタイヤ内部状態測定器の取り付け状態を示す断面図
【図１０】本発明の第１の実施形態における発電効率測定時のタイヤへのセンサモジュール装着位置を説明する図
【図１１】本発明の第１の実施形態における発電効率測定時のタイヤへのセンサモジュール装着位置を説明する図
【図１２】本発明の第１の実施形態における発電装置の走行時間に対する蓄電電圧を示す図
【図１３】本発明の第２の実施形態における発電部の構成を示す平面図
【図１４】本発明の第２の実施形態における発電部の構成を示す概略側断面図
【図１５】本発明の第２の実施形態におけるタイヤ内部状態測定器の取り付け状態を示す断面図
【図１６】本発明の第２の実施形態におけるタイヤ内部状態測定器の取り付け状態を示す断面図
【図１７】本発明の第２の実施形態における発電装置の走行時間に対する蓄電電圧を示す図
【図１８】本発明の第３の実施形態におけるセンサモジュールの電気系回路を示すブロック図
【図１９】本発明の第４の実施形態におけるタイヤ内部状態測定器を示す外観図
【図２０】本発明の第４の実施形態におけるタイヤ内部状態測定器を示す断面図
【符号の説明】
１，１Ｃ…タイヤ内部状態測定器、２…衝撃緩衝部材、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…センサモジュール、１１，１１Ｂ…センサ部、１２…二次電池、１３，１３Ａ，１３Ｂ…発電装置、１４…基板、１５…カバー、２１…トランスポンダ、２２…センサ本体、２３…コントローラ、２４…高周波回路（ＲＦ回路）、２５…アンテナ、２６…発電状態検出回路、３１…発電機構部、３２…電圧制御回路、３３…コンデンサ、４１…ベース、４２…カバー、４３…回転錘、４３ａ…回転軸、４３ｂ…歯車、４４…中間車、４５…発電ロータ、４６…ステータ、４７…コイル、４８，４８Ａ…ベアリング、５１…リミッタ回路、５２…ダイオード、５３…コンデンサ、５４…昇圧回路、６０…タイヤ、６１…気室。
Claims (8)
- タイヤ気室内に放置してタイヤの内部状態を検知するタイヤ内部状態測定器であって、
回転軸と、該回転軸に対して偏心した重心を有し該回転軸を中心として回転する回転錘と、該回転錘の回転によって相互運動をなす永久磁石及びコイルとを備えて転動することによって発電する発電部と、
該発電部によって発電された電力によって動作するセンサと、
前記発電部によって発電された電力によって動作し、前記センサの検出結果をタイヤ外部に送信する送信手段とを備えたセンサモジュールと、
該センサモジュールの周囲を覆う衝撃緩衝部材とから構成されている
ことを特徴とするタイヤ内部状態測定器。 - 前記衝撃緩衝部材が連通気泡弾性発泡体からなることを特徴とする請求項１記載のタイヤ内部状態測定器。
- 前記衝撃緩衝部材が、その表面からセンサモジュールへの連通孔を有する独立気泡弾性発泡体からなることを特徴とする請求項１記載のタイヤ内部状態測定器。
- 前記衝撃緩衝部材が、前記センサモジュールの周囲に配置された１つ以上の弾性体と、該弾性体を覆い、前記弾性体よりも小さい開口部が形成されている容器とからなる
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のタイヤ内部状態測定器。 - 回転軸にほぼ直交する方向に両磁極が配置された前記永久磁石を有すると共に該回転軸を中心として回転する発電ロータと、
前記回転錘の回転を前記発電ロータに伝達して発電ロータを回転させる回転伝達機構とを備え、
前記コイルは前記永久磁石の磁束が交叉するように配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のタイヤ内部状態測定器。 - 所定の透磁率を有し略円形状の開口部が形成されたステータを設け、
前記コイルは前記ステータに巻回されてなり、
前記発電ロータは前記ステータの開口部内に配置されている
ことを特徴とする請求項５記載のタイヤ内部状態測定器。 - 前記回転錘の回転運動を支持するベアリングを設けたことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のタイヤ内部状態測定器。
- 前記発電部の発電状態を検知してタイヤの回転及び停止の状態を検出するタイヤ回転状態検出手段を設けた
ことを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載のタイヤ内部状態測定器。
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