(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の信号によって情報の授受を行うトランスポンダを備えたトランスポンダ装着タイヤにおいて、
前記トランスポンダは、タイヤの変形等によってタイヤ内に発生する熱を電気エネルギーに変換する電気エネルギー生成手段を有し、少なくとも該電気エネルギー生成手段は、空気入りタイヤのカーカス巻き上げ端末部よりもややトレッド側に設けられ、該電気エネルギー生成手段により供給される電気エネルギーによって動作する
ことを特徴とするトランスポンダ装着タイヤ。
【請求項２】
所定の信号によって情報の授受を行うトランスポンダを備えたトランスポンダ装着タイヤにおいて、
前記トランスポンダは、タイヤの変形等によってタイヤ内に発生する熱を電気エネルギーに変換する電気エネルギー生成手段を有し、少なくとも該電気エネルギー生成手段は、空気入りタイヤのトレッド部に埋設されているスチールベルトの端末部に設けられ、該電気エネルギー生成手段により供給される電気エネルギーによって動作する
ことを特徴とするトランスポンダ装着タイヤ。
【請求項３】
前記トランスポンダは、所定周波数の電磁波を受信する電磁波受信手段と、該電磁波受信手段によって受信した電磁波エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換手段とを有し、該エネルギー変換手段によって生成された電気エネルギーと前記電気エネルギー生成手段により供給される電気エネルギーとを併用することを特徴とする請求項１又は２記載のトランスポンダ装着タイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、トランスポンダ装着タイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤに関して識別、内圧、温度、及び回転数等を得ようとする場合、特定のタイヤから離れた位置より電気的発振エネルギーを受けて、そのタイヤに埋設したトランスポンダから信号を送るタイプの技術が知られている。
【０００３】
また、トランスポンダは集積回路と、これを保護する外殻からなり、その形状は小さなコイン状、または円柱状など様々である。
【０００４】
この種の技術の一例が実開平２−１２３４０４号公報に開示されている。この技術では、トランスポンダのタイヤにおける埋設位置は、カーカスプライ巻き上げ部先端レベルの中央部、またはバットレス部のカーカスプライ外面上に設定されている。
【０００５】
また、他の例として実開平７−１３５０５号公報にトランスポンダを装着した空気入りタイヤが開示されている。これは前述した技術を改良したものである。即ち、前述した技術においては、トランスポンダはタイヤにとって異物であるため、タイヤ実質中に埋設すると、タイヤ製造時の加硫工程でトランスポンダが受ける高温・高圧、及びタイヤの負荷転動時にトランスポンダが受ける外力と、タイヤが発する熱等によって、トランスポンダ自体の故障の発生が懸念される。これらの問題点を解決するため、この空気入りタイヤでは、トロイダル状タイヤのビード部内周面に備えた降起部にトランスポンダ収納用ポケットを設けている。
【０００６】
これにより、トランスポンダ収納用ポケットを有する降起部を、タイヤを構成する部分から外れた、タイヤ内周面における走行時に動きの少ないビード部に設けているので、タイヤに与える悪影響が無く、またポケットに対するトランスポンダの入出が自在にできるため、収納したトランスポンダの点検、または必要な場合の取り替えを自由に行うことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例のトランスポンダでは、内部の電子回路を動作させるために電池を用いる場合が殆どであり、電池が消耗すると動作しなくなる。このため、定期的に電池を交換する必要があり、交換作業に多大な手間を必要とした。また、タイヤ内にトランスポンダを埋め込んだものでは、電池交換を行うことができなかった。
【０００８】
さらに、電池は熱による影響を受けやすく、高温となるタイヤの製造或いは使用条件下ではトランスポンダとしての機能の低下を招く恐れがあった。
【０００９】
本発明の目的は上記の問題点に鑑み、電池を必要としないトランスポンダ装着タイヤを提供することにある。
【００１０】
【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請求項１では、所定の信号によって情報の授受を行うトランスポンダを備えたトランスポンダ装着タイヤにおいて、前記トランスポンダは、タイヤの変形等によってタイヤ内に発生する熱を電気エネルギーに変換する電気エネルギー生成手段を有し、少なくとも該電気エネルギー生成手段は、空気入りタイヤのカーカス巻き上げ端末部よりもややトレッド側に設けられ、該電気エネルギー生成手段により供給される電気エネルギーによって動作するトランスポンダ装着タイヤを提案する。
【００１１】
該トランスポンダ装着タイヤによれば、少なくとも電気エネルギー生成手段は、空気入りタイヤのカーカス巻き上げ端末部よりもややトレッド側に設けられ、該電気エネルギー生成手段によって、タイヤの変形等によりタイヤ内に発生する熱が電気エネルギーに変換され、該電気エネルギーによりトランスポンダが駆動される。
【００１２】
また、請求項２では、所定の信号によって情報の授受を行うトランスポンダを備えたトランスポンダ装着タイヤにおいて、前記トランスポンダは、タイヤの変形等によってタイヤ内に発生する熱を電気エネルギーに変換する電気エネルギー生成手段を有し、少なくとも該電気エネルギー生成手段は、空気入りタイヤのトレッド部に埋設されているスチールベルトの端末部に設けられ、該電気エネルギー生成手段により供給される電気エネルギーによって動作するトランスポンダ装着タイヤを提案する。
【００１３】
該トランスポンダ装着タイヤによれば、少なくとも電気エネルギー生成手段は、車両走行時に発熱量の多いタイヤのトレッド部に埋設されているスチールベルトの端末部に設けられ、該電気エネルギー生成手段によって、タイヤの変形等によりタイヤ内に発生する熱が電気エネルギーに変換され、該電気エネルギーによりトランスポンダが駆動される。
【００１４】
また、請求項３では、請求項１又は２記載のトランスポンダ装着タイヤにおいて、前記トランスポンダは、所定周波数の電磁波を受信する電磁波受信手段と、該電磁波受信手段によって受信した電磁波エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換手段とを有し、該エネルギー変換手段によって生成された電気エネルギーと前記電気エネルギー生成手段により供給される電気エネルギーとを併用するトランスポンダ装着タイヤを提案する。
【００１５】
該トランスポンダ装着タイヤによれば、電磁波受信手段によって所定周波数の電磁波が受信されると、該電磁波エネルギーはエネルギー変換手段によって電気エネルギーに変換される。さらに、電気エネルギー生成手段によって、タイヤの変形等によって発生する応力或いは熱が電気エネルギーに変換され、これらの電気エネルギーによってトランスポンダが駆動される。
【００１６】
【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。
図１は、本実施形態に係る参考例におけるタイヤ装着用トランスポンダを示す外観図である。図において、１はトランスポンダで、トランスポンダ本体１Ａと発電部１Ｂとから構成されている。トランスポンダ本体１Ａは、セラミック基板上に電子回路及びアンテナ線が印刷によって形成され、この電子回路がセラミック絶縁体によってモールドされ、直径１０ｍｍ、厚さ２ｍｍの直方体形状をなしている。
【００１７】
また、トランスポンダ本体１Ａの下面には、トランスポンダ本体１Ａと同様の形状の発電部１Ｂが張り付けられている。この発電部１Ｂは、周知の圧電素子によって構成され、外部より加わる圧力に対応して電力が発生するものである。タイヤに装着した場合には、タイヤが変形することによって発生する応力が発電部１Ｂに加わり、これにより起電力が生じる。
【００１８】
図２は、トランスポンダ本体１Ａ及び発電部１Ｂを示す電気系回路のブロック図である。図において、１Ａはトランスポンダ本体で、受信用アンテナ１１、第１の整流回路１２、中央処理部１３、記憶部１４、発信部１５、送信用アンテナ１６、蓄電器１７及び第２の整流回路１８から構成されている。
【００１９】
また、発電部１Ｂは周知の圧電素子１９Ａによって構成されている。この圧電素子１９Ａは、例えば水晶（ＳｉＯ2 ）、ロッシェル塩（ＫＮａＣ4Ｈ4Ｏ6）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）、或いは強誘電ポリマーからなるものである。
【００２０】
第１の整流回路１２は、ダイオード121,122、コンデンサ123、及び抵抗器124から構成され、周知の全波整流回路を形成している。この整流回路１２の入力側には受信用アンテナ１１が接続され、受信用アンテナ１１に誘起した高周波電流を整流して直流電流に変換して、蓄電器１７に蓄えると同時に中央処理部１３、記憶部１４及び発信部１５の駆動電源として出力するものである。
【００２１】
中央処理部１３は、周知のＣＰＵ131及びディジタル／アナログ（以下、Ｄ／Ａと称する）変換器132から構成され、ＣＰＵ131は電源が供給されて駆動するとＥＥＰＲＯＭ等の半導体メモリからなる記憶部１４内に記憶されている情報を読み出して、この情報をＤ／Ａ変換器132を介して発信部１５に出力する。
【００２２】
発信部１５は、発振回路151、変調回路152及び高周波増幅回路153から構成され、発振回路151によって発振された、例えば３００ＭＨｚの搬送波を、中央処理部１３から入力した情報信号に基づいて、変調回路152で変調して、これを高周波増幅回路153を介して送信用アンテナ１６に供給する。
【００２３】
第２の整流回路１８は、ダイオード181,182、コンデンサ183、及び抵抗器184から構成され、周知の全波整流回路を形成している。この整流回路１８の入力側には発電部１Ｂが接続され、発電部１Ｂの圧電素子１９Ａに誘起した交流電流を整流して直流電流に変換して、蓄電器１７に蓄えると同時に中央処理部１３、記憶部１４及び発信部１５の駆動電源として出力するものである。
【００２４】
一方、前述したトランスポンダ１に対しては、例えば図３に示すようなスキャナが用いられる。図において、２はスキャナで、受信用アンテナ２１、受信部２２、中央処理部２３、キーボード２４、表示部２５、発信部２６、送信用アンテナ２７、及びこれらへ電源を供給する電源部２８から構成されている。
【００２５】
ここで、参考例におけるスキャナ２とは、後述するようにトランスポンダ１に対して第１の周波数の電磁波を輻射しながら、これに伴ってトランスポンダ１から輻射される第２の周波数の電磁波を受信することにより、トランスポンダ１への情報アクセスを行うものを言う。
【００２６】
スキャナ２の受信部２２は、受信機221とアナログ／ディジタル（以下、Ａ／Ｄと称する）変換器222から構成され、受信器221の入力側は受信用アンテナ２１に接続され、３００ＭＨｚの高周波を受信し、これを検波した後、Ａ／Ｄ変換器222を介して中央処理部２３に出力する。
【００２７】
中央処理部２３は、周知のＣＰＵ231及びメモリ232から構成され、中央処理部231はキーボード２４から入力された命令に基づいて、受信部２２から入力した情報をメモリ232に記憶すると共に表示部２５に表示する。
【００２８】
さらに、発振部２６は発信回路261とスイッチ262から構成され、発信回路261はスイッチ262がオンされたときに、例えば１００ＫＨｚ〜３００ＫＨｚの高周波信号を送信用アンテナ２７に出力する。
【００２９】
また、スキャナ２は、例えば図４に示すように、ピストル形状の筐体２Ａ内に組み込まれている。この筐体２Ａの先端部には、受信用アンテナ２１及び送信用アンテナ２７が配置され、上面にはキーボード２４及び表示部２５が配置されている。さらに、グリップ２Ｂ前部のトリガー位置にはスイッチ262が配置されている。
【００３０】
前述の構成よりなるトランスポンダ１は、図５に示すように、タイヤ３の内壁面３１に貼り付けたり或いはタイヤ３内に埋設して取り付けられる。このとき、タイヤ３に発生する応力や圧力が発電部１Ｂに効率よく伝わる位置に取り付けることが望ましい。例えば、図６に示すように、タイヤ３のサイドウォール部３２やトレッド部３３に埋設されているスチールベルト３４の端末部位置に取り付けると効果的である。
【００３１】
一方、図７に示すように、トランスポンダを取り付けたタイヤの管理は前述したハンディー型のスキャナ２を用いることにより、製造時等においても簡単に行うことができると共に、データ処理装置４１に送受信用のコントローラ４２を介してアンテナ４３ａ、４３ｂを接続することにより、管理端末機４４によりトランスポンダ１を取り付けた使用中のタイヤの集中管理を行うことができる。この場合、図８に示すように、トランスポンダ装着タイヤを付けたトラック等の車両５が走行する道路沿いに前記アンテナ４３ａを設けておくことにより走行中の車両５のタイヤも管理することができる。
【００３２】
さらに、図７に示すように車両内に処理装置４５及びこれに接続された表示ユニット４６、並びに車載アンテナ４７を設けることにより、運転席においてドライバー自身が使用中のタイヤに関する情報を容易に得ることができる。
【００３３】
前述したように参考例によれば、内部の電子回路を動作させるために電池を用いず、電磁波エネルギー或いは圧電素子１９Ａの発生する電気エネルギーを用い、これを蓄電器１７に蓄えながら動作させているため、従来のように電池の消耗によって動作しなくなることがなく、また定期的に電池を交換する必要も無い。従って、従来のように電池交換作業を行う必要が無く、この作業に要していた多大な手間を省くことができる。さらに、タイヤ３内にトランスポンダ１を埋め込んだものでも、半永久的に使用可能となる。また、電池を用いず、且つ電子回路をセラミックスによってモールドしているので、高温となるタイヤの製造或いは使用条件下でもトランスポンダとしての機能の低下を招くことがない。
【００３４】
次に、本発明の実施例を説明する。
図９は実施例のタイヤ装着用トランスポンダを示す外観図、図１０は電気系回路のブロック図である。図において、前述した参考例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、参考例と実施例との相違点は、参考例における発電部１Ｂに代えて熱電素子１９Ｂからなる発電部１Ｃを設け、第２の整流回路１８を除去したことにある。
【００３５】
この発電部１Ｃの熱電素子１９Ｂは、例えばＰ型半導体とＮ型半導体からなり、それぞれの一端が導体によって接続され、それぞれの他端から直流電流が得られるようになっている。この場合、Ｐ型半導体とＮ型半導体の一端を高温に、他端を低温とすることにより、熱起電力を得ることができる。
【００３６】
この場合、Ｐ型半導体としては、例えば（ＢｉＳｂ）2Ｔｅ3、ＦｅＳｉ2、ＳｉＧｅ、ＴＡＧＳ等が用いられ、Ｎ型半導体としては例えばＢｉ2（ＳｅＴｅ）3、ＦｅＳｉ2、ＳｉＧｅ、ＰｂＴｅ等が用いられる。また、タイヤ３に取り付けるには（ＢｉＳｂ）2Ｔｅ3とＢｉ2（ＳｅＴｅ）3の組み合わせが好ましい。
【００３７】
熱電素子１９Ｂから出力される直流電流は、蓄電器１７に入力され、蓄電器１７に蓄えられると同時に中央処理部１３、記憶部１４及び発信部１５に供給され、これらの駆動電源とされる。
【００３８】
前述の構成よりなるトランスポンダ１は、図１１に示すように、タイヤ３の内壁面３１に貼り付けたり或いはタイヤ３内に埋設して取り付けられる。このとき、タイヤ３に発生する熱が発電部１Ｃに効率よく伝わる位置に取り付けることが望ましい。例えば、図１２に示すように、タイヤ３のトレッド部３３に埋設されているスチールベルト３４の端末部やカーカス巻き上げ端部３５より内側（トレッド側）のインナーライナー部分３６に取り付けると効果的である。これは、前述したように熱電素子は形状に自由度が少なく、高温側、低温側を作る必要があるためである。また、製造時に、インナーライナーにプレアッシーしての取付が可能となる。
【００３９】
前述したように実施例によっても、内部の電子回路を動作させるために電池を用いず、電磁波エネルギー或いは熱電素子１９Ｂの発生する電気エネルギーを用い、これを蓄電器１７に蓄えながら動作させているため、従来のように電池の消耗によって動作しなくなることがなく、また定期的に電池を交換する必要も無い。従って、従来のように電池交換作業を行う必要が無く、この作業に要していた多大な手間を省くことができる。さらに、タイヤ３内にトランスポンダ１を埋め込んだものでも、半永久的に使用可能となる。また、電池を用いず、且つ電子回路をセラミックスによってモールドしているので、高温となるタイヤの製造或いは使用条件下でもトランスポンダとしての機能の低下を招くことがない。
【００４０】
尚、前述した実施例は一例でありこれに限定されることはない。例えば、実施例では１つの発電部１Ｂ，１Ｃを設けたが、複数の発電部１Ｂ，１Ｃを設け、これら複数の発電部１Ｂ，１Ｃからの起電力によってトランスポンダ１を駆動するようにしても良い。
【００４１】
また、本実施例では、受信した電磁波を電気エネルギーに変換し、これによってもトランスポンダ１を駆動できるようにしたが、電源部１Ｂ，１Ｃによる起電力によってのみで駆動するようにしても良い。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１記載のトランスポンダ装着タイヤによれば、電気エネルギー生成手段によって、タイヤの変形等によりタイヤ内に発生する熱が電気エネルギーに変換され、該電気エネルギーによりトランスポンダが駆動されるので、従来のように内部の電子回路を動作させるために電池を用いず、電磁波エネルギー或いは電気エネルギー生成手段の発生する電気エネルギーを用いて動作させているため、従来のように電池の消耗によって動作しなくなることがなく、また定期的に電池を交換する必要も無い。従って、従来のように電池交換作業を行う必要が無く、この作業に要していた多大な手間を省くことができる。さらに、タイヤ内にトランスポンダを埋め込んだものでも、半永久的に使用可能となる。また、電池を用いていないので、高温となるタイヤの製造或いは使用条件下でもトランスポンダの機能低下を招くことがない。また、少なくとも電気エネルギー生成手段は、車両走行時に発熱量の多いタイヤのカーカス巻き上げ端末部よりもややトレッド側に設けられるので、前記電気エネルギー生成手段によって効率よく電気エネルギーを得ることができる。
【００４３】
また、請求項２記載のトランスポンダ装着タイヤによれば、電気エネルギー生成手段によって、タイヤの変形等によりタイヤ内に発生する熱が電気エネルギーに変換され、該電気エネルギーによりトランスポンダが駆動されるので、従来のように内部の電子回路を動作させるために電池を用いず、電磁波エネルギー或いは電気エネルギー生成手段の発生する電気エネルギーを用いて動作させているため、従来のように電池の消耗によって動作しなくなることがなく、また定期的に電池を交換する必要も無い。従って、従来のように電池交換作業を行う必要が無く、この作業に要していた多大な手間を省くことができる。さらに、タイヤ内にトランスポンダを埋め込んだものでも、半永久的に使用可能となる。また、電池を用いていないので、高温となるタイヤの製造或いは使用条件下でもトランスポンダの機能低下を招くことがない。また、少なくとも電気エネルギー生成手段は、車両走行時に発熱量の多いタイヤのトレッド部に埋設されているスチールベルトの端末部に設けられるので、前記電気エネルギー生成手段によって効率よく電気エネルギーを得ることができる。
【００４４】
また、請求項３記載のトランスポンダ装着タイヤによれば、上記の効果に加えて、電磁波受信手段によって所定周波数の電磁波が受信されると、該電磁波エネルギーはエネルギー変換手段によって電気エネルギーに変換され、さらに電気エネルギー生成手段によって、タイヤの変形等によって発生する応力或いは熱が電気エネルギーに変換され、これらの電気エネルギーによってトランスポンダが駆動されるので、外部から電磁波を照射することによっても前記トランスポンダを駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る参考例におけるタイヤ装着用トランスポンダを示す外観図
【図２】本発明に係る参考例におけるトランスポンダを示す電気系回路のブロック図
【図３】本発明のトランスポンダに係るスキャナを示す電気系回路のブロック図
【図４】本発明のトランスポンダに係るスキャナを示す外観図
【図５】本発明のトランスポンダのタイヤ装着例を説明する図
【図６】本発明のトランスポンダのタイヤ装着例を説明する図
【図７】本発明のトランスポンダを用いた管理システムを説明する図
【図８】本発明のトランスポンダを用いた管理システムを説明する図
【図９】本発明の実施例のトランスポンダを示す外観図
【図１０】本発明の実施例におけるトランスポンダを示す電気系回路のブロック図
【図１１】本発明の実施例のトランスポンダの取付例を説明する図
【図１２】本発明の実施例のトランスポンダの取付例を説明する図
【符号の説明】
１…トランスポンダ、１Ａ…トランスポンダ本体、１Ｂ，１Ｃ…電源部、１１…受信用アンテナ、１２…第１の整流回路、１３…中央処理部、１４…記憶部、１５…発振部、１６…送信用アンテナ、１７…蓄電器、１８…第２の整流回路、１９Ａ…圧電素子、１９Ｂ…熱電素子、２…スキャナ、２Ａ…筐体、２Ｂ…グリップ、２１…受信用アンテナ、２２…受信部、２３…中央処理部、２４…キーボード、２５…表示部、２６…発信部、２７…送信用アンテナ、２８…電源部、３…タイヤ、３１…タイヤ内壁面、３２…サイドウォール部、、３３…トレッド部、３４…スチールベルト、３５…カーカス巻き上げ端部、３６…インナーライナー部分３６、４１…データ処理装置、４２…コントローラ、４３ａ，４３ｂ…アンテナ、４４…管理端末機、４５…処理装置、４６…表示ユニット、４７…車載アンテナ、５…車両。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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