(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機と、当該発電機のロータと輪列を介して連結される回転錘と、を備え、前記発電機のステータは回転体に取り付けられ、前記回転錘は前記回転体に相対回転可能に取り付けられ且つ前記回転体の回転軸又は前記回転体の回転軸と並行な軸を前記回転錘の回転軸とすることおよび前記回転錘は、円盤状に形成され、前記回転錘の回転軸に対して回転偏荷重がかからないように形成されることを特徴とする発電装置。
【請求項２】
発電機と、当該発電機のロータと輪列を介して連結される回転錘と、を備え、前記発電機のステータは回転体に取り付けられ、前記回転錘は前記回転体に相対回転可能に取り付けられ且つ前記回転体の回転軸又は前記回転体の回転軸と並行な軸を前記回転錘の回転軸とすることおよび前記回転錘は、円盤状に形成され、前記回転錘の回転軸に対して回転偏荷重がかからないように形成される発電装置と、タイヤの内圧を検出する圧力センサと、前記発電装置の発電電力により駆動され且つ前記圧力センサの検出情報を通知する通知手段と、を備えることを特徴とするタイヤ内圧検出装置。
【請求項３】
前記発電装置はタイヤ内に設けられていることを特徴とする請求項２記載のタイヤ内圧検出装置。
【請求項４】
発電機と、当該発電機のロータと輪列を介して連結される回転錘と、を備え、前記発電機のステータは回転体に取り付けられ、前記回転錘は前記回転体に相対回転可能に取り付けられ且つ前記回転体の回転軸を前記回転錘の回転軸とすることおよび前記回転錘は、円盤状に形成され、前記回転錘の回転軸に対して回転偏荷重がかからないように形成される発電装置と、タイヤの内圧を検出する圧力センサと、前記発電装置の発電電力により駆動され且つ前記圧力センサの検出情報を通知する通知手段と、を備えることを特徴とするタイヤ内圧検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転体の回転力を利用して発電を行う発電装置及びこれを利用したタイヤの内圧を検出するタイヤ内圧検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タイヤの内圧を検出する装置としては、例えば特許番号第２６４５９３７号公報（以下、第１従来例という。）に記載されたもの、或いは、特開平６−２１９１１３号公報（以下、第２従来例という。）に記載されたもの等がある。これらの従来例では、タイヤ内部に設けた圧力センサで検出した検出値を無線を利用してタイヤ外に通知するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のように無線を利用して圧力センサの検出結果を通知するようにした場合には、発信器及び受信器を設ける必要があり、これら発信器及び受信器を用いる場合には、これらを駆動するための電源が必要である。車体側に設けられる受信器の場合には車体側のバッテリ等を利用することが可能であるが、車輪側に設けられる発信器の場合には車輪側に電源を設ける必要がある。
【０００４】
このように電源を設けた場合、定期的に交換を行う必要があり、電源交換の煩わしさがある。これを回避するために、第２従来例のように、車輪側に発電機構を設け自己発電により発信器等を駆動する方法もある。この場合には、電源交換を行う必要はないが、車輪側及び車体側のそれぞれにコイル、永久磁石及び磁性体を配置して発電機構を構成しているため、汚れやすく、また、車輪側及び車体側の両方に構成部材を配置して発電機構を構成するようになっているため、取り扱いにくいという問題がある。
【０００５】
そこで、この発明は上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、汚れ等の影響を受けることを回避することのできる発電装置及び、汚れ等の影響を受けることを回避し且つ電池交換等を行う必要のないタイヤ内圧検出装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る発電装置は、発電機と、当該発電機のロータと輪列を介して連結される回転錘と、を備え、前記発電機のステータは回転体に取り付けられ、前記回転錘は前記回転体に相対回転可能に取り付けられ且つ前記回転体の回転軸又は前記回転体の回転軸と並行な軸を前記回転錘の回転軸とすることおよび前記回転錘は、円盤状に形成され、前記回転錘の回転軸に対して回転偏荷重がかからないように形成されていることを特徴としている。
【０００７】
また本発明に係るタイヤ内圧検出装置は、発電機と、当該発電機のロータと輪列を介して連結される回転錘と、を備え、前記発電機のステータは回転体に取り付けられ、前記回転錘は前記回転体に相対回転可能に取り付けられ且つ前記回転体の回転軸又は前記回転体の回転軸と並行な軸を前記回転錘の回転軸とすることおよび前記回転錘は、円盤状に形成され、前記回転錘の回転軸に対して回転偏荷重がかからないように形成されている発電装置と、タイヤの内圧を検出する圧力センサと、前記発電装置の発電電力により駆動され且つ前記圧力センサの検出情報を通知する通知手段と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
また本発明のタイヤ内圧装置は、タイヤ内に設けられていることを特徴としている。
【０００９】
また本願発明のタイヤ内圧装置は、発電機と、当該発電機のロータと輪列を介して連結される回転錘と、を備え、前記発電機のステータは回転体に取り付けられ、前記回転錘は前記回転体に相対回転可能に取り付けられ且つ前記回転体の回転軸を前記回転錘の回転軸とすることおよび前記回転錘は、円盤状に形成され、前記回転錘の回転軸に対して回転偏荷重がかからないように形成されていること発電装置と、タイヤの内圧を検出する圧力センサと、前記発電装置の発電電力により駆動され且つ前記圧力センサの検出情報を通知する通知手段と、を備えることを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は本発明を適用したタイヤ内圧検出装置の実施の形態を示す概略構成図であり、図２はそのブロック図である。
【００１３】
図中１は、タイヤであって、タイヤ１内部のリム２に検出装置３が固定されている。この検出装置３は、空気圧を検出する圧力センサ４、発電装置としての発電機構５、整流回路２２及び充電用コンデンサ２３から構成されている。前記圧力センサ４は、例えば、半導体圧力センサ等で構成されタイヤ１の内圧をリニアに検出し、通知手段としての発信回路７に出力するようになっている。また、前記発電機構５からの供給電力によって駆動されるようになっている。
【００１４】
この発信回路７は、リム２の車軸８ａと対向する側に固定され、前記発電機構５からの供給電力により駆動されるようになっている。そして、圧力センサ４の検出信号を入力し、この検出信号に応じた周波数のパルス信号からなる無線信号を発信するようになっている。
【００１５】
この発信回路７で発信した無線信号は、車体８側に取り付けた受信回路９で受信するようになっている。この受信回路９は、車体８のバッテリ等を電源供給源として作動し、発信回路７で発信した無線信号を受信し、受信した無線信号の周波数を解析して圧力センサ４の検出信号を検出し、車軸８ａ内に配設した配線を介して制御装置１０に出力するようになっている。この制御装置１０では、受信回路９からの検出信号に基づいてタイヤ１内の内圧が正常であるかどうかを判定し、異常であるときには警報を発する等の処理を行うようになっている。
【００１６】
図３は、前記発電機構５の概略構成を示したものであり、図４は、発電機構５の断面図である。
【００１７】
図３及び図４に示すように、この発電機構５は、発電機地板１１と一体に形成された軸１１ａに転がり軸受等の軸受１１ｂを介して回転錘（はずみ車）１２が取り付けられ、この回転錘１２には回転錘車１３が固定されている。前記回転錘１２は、周囲が肉厚の円盤状に形成されその回転軸に対して回転偏荷重がかからないように形成されている。そして、これら、回転錘１２と軸１１ａと回転錘車１３とは、これらの回転軸が同軸上に位置するように配置され、且つ回転軸が車軸と並行となる位置に配置されている。
【００１８】
そして、回転錘１２と一体に回転錘車１３が回転し、この回転錘車１３の回転は伝え車１４を介して、発電機１５の発電ロータ１６に伝達されるようになっている。つまり、回転錘１２の回転は、前記輪列によって１００倍程度に増速されて前記発電ロータ１６に伝達されるようになっている。前記発電機１５は、例えば２極以上の複数極に形成されたロータ磁石を有する発電ロータ１６と、発電コイル１７を巻装した、ＰＣパーマロイ等の高透磁率の磁性体で構成された発電ステータ１８とから構成されて、前記発電ロータ１６は発電機地板１１に回転可能に軸支され、発電ステータ１８は前記発電機地板１１に固定されている。
【００１９】
そして、これら回転錘１２，回転錘車１３，伝え車１４及び発電機１５により発電機構５が構成され、この発電機構５を覆うカバー２０と共に、発電機地板１１が、Ｌ字状の取り付け部材２１に取り付けられ、この取り付け部材２１は、リム２のタイヤ１側に取り付けられている。このとき、前記回転錘１２の回転軸が、図示しない車軸と並行となるように取り付けられている。また、図４には示していないが、前記取り付け部材２１には、さらに、圧力センサ４と、前記図２に示す整流回路２２及び充電用コンデンサ２３と、を取り付けるようになっている。
【００２０】
そして、回転錘１２の回転が回転錘車１３，伝え車１４を介して発電ロータ１６に伝達され、これにより発電ロータ１６に誘起電圧が発生し、この誘起動圧が前記整流回路２２を介して充電用コンデンサ２３に供給され、この充電用コンデンサ２３の両端の電圧が前記圧力センサ４及び発信回路７に供給されるようになっている。
【００２１】
なお、前記回転錘１２の慣性重量は、前記発電機１５で発生させるべき発電電力量、前記回転錘１２から発電ロータ１６までの回転の伝達トルク、及び回転錘１２の回転軸と車軸との距離に応じた回転錘１２に作用する遠心力とを考慮して設定するようになっている。
【００２２】
次に、上記実施の形態の動作を説明する。
【００２３】
車両が発進して車輪が回転すると、検出装置３が車軸を回転軸として回転し、これに伴って発電機地板１１も車軸を回転軸として回転するが、回転錘１２にはその慣性モーメントにより停止した状態でいようとする力が作用する。このため、発電機地板１１は車軸を中心として回転するが、回転錘１２は停止しようとする状態となり、つまり、回転錘１２が発電機地板１１に対して発電機地板１１の回転方向とは逆方向に回転する状態となる。
【００２４】
このように回転錘１２が発電機地板１１に対して回転すると、この回転が回転錘車１３及び伝え車１４によって増速されて発電ロータ１６に伝達されるから、発電コイル１７に誘起電圧が発生し、この誘起電圧が整流回路２２で整流されて充電用コンデンサ２３を急速充電し、この充電用コンデンサ２３の両端電圧が圧力センサ４及び発信回路７に作動電源として供給される。このため、圧力センサ４及び発信回路７が作動状態となり、発信回路７では、圧力センサ４から出力されるタイヤの空気圧の検出信号を、これに応じた周波数のパルス信号に変換し、これを無線信号として発信する。
【００２５】
受信回路９では、例えば車体のバッテリ等をうけて作動し、発信回路７からの無線信号を受信すると、これを変換して圧力センサ４の検出信号に応じたタイヤ内圧の検出値を得て、これを制御装置１０に出力する。これを受けて制御装置１０では、タイヤ内圧が正常であるかどうかを判定し、タイヤ内圧が異常と判断されるときには、例えば警報を発生させる等の処理を行う。
【００２６】
そして、発電機地板１１の回転が軸受１１ｂを介して遅れて回転錘１２に伝達され、これによって回転錘１２が発電機地板１１と同じ方向に回転し始めると、発電機地板１１の車軸に対する回転速度が回転錘１２の車軸に対する回転速度よりも大きいときには、引き続き回転錘１２は発電機地板１１に対して回転する状態となるから、この間は、発電ロータ１６が回転して発電機１５が発電している状態となる。
【００２７】
そして、車両が定速状態となり、回転錘１２が発電機地板１１と一体に回転する状態になると、発電ロータ１６は回転しない。よって、発電機１５は発電を停止するが、このとき、充電用コンデンサ２３に充電されているから、圧力センサ４及び発信回路７では、この充電用コンデンサ２３を電源供給源として継続して作動し、圧力センサ４の検出信号を無線信号に変換して発信する。よって、制御装置１０では継続してタイヤ内圧の監視を行うことができる。
【００２８】
このようにして回転錘１２が発電機地板１１と一体となって回転している状態から、例えば、運転者がアクセルペダルをさらに踏み込んで加速すると、上記と同様に、発電機地板１１は車軸を中心としてさらに高速で回転するのに対し、回転錘１２は、その慣性によって、アクセルペダル踏み込み前つまり加速前の回転速度を維持しようとするから、発電機地板１１に対して回転錘１２が相対的に回転する状態となる。よって、発電ロータ１６が回転し、発電機１５による発電が再開され、これが充電用コンデンサ２３に供給されて、充電が再開される。
【００２９】
そして、発電機地板１１の回転が遅れて回転錘１２に伝達され回転錘１２が発電機地地板１１と一体に回転する状態となると、発電機１５の発電が停止し、発信回路７では、充電用コンデンサ２３を電源供給源として継続して作動する。
【００３０】
逆に、運転者がブレーキペダルを踏み込んで減速すると、発電機地板１１はその回転速度が低下するのに対し、回転錘１２は、その慣性によってブレーキペダル踏み込み前つまり減速前の回転速度を維持しようとするから、発電機地板１１に対して回転錘１２が相対的に回転し、発電機地板１１の回転方向と同じ方向に回転する状態となる。よって、発電ロータ１６が回転し、発電機１５による発電が再開される。
【００３１】
そして、回転錘１２と発電機地板１１が一体に回転する状態となると、発電機１５の発電が停止する。
【００３２】
上述したように、増速時或いは減速時、また、凹凸路を走行するとき等、車軸の回転速度に速度変化が生じるときには、回転錘１２の慣性によって、回転錘１２が発電機地板１１に対して回転し、これによって発電機１５が作動して発電しこれが充電用コンデンサ２３に蓄えられるから、この充電用コンデンサ２３を電源供給源として圧力センサ４及び発信回路７を作動させることによって、圧力センサ４の検出信号を確実に制御装置１０に伝達することができる。
【００３３】
また、発電機１５により必要とする発電電力を得ることができるから、電池交換等を行う必要がない。また、半導体圧力センサ等の電源を必要とする圧力センサ４等でも用いることができ、電源を必要とするタイヤ内圧をリニアに検出することの可能な圧力センサを用いることができるから、より精密にタイヤ内圧の検出を行うことができる。
【００３４】
また、発電機の構成部材を、従来のようにタイヤ側及び車体側に分散して配置する必要はなく、発電機構５単位で取り扱うことができる。また、発電機構５をタイヤ内部に設けるようにしているから、汚れ等の影響を受けることがない。
【００３５】
また、回転錘１２を、その回転軸に対して回転偏荷重がかからないように形成しているから、回転偏荷重により発電ロータ１６への回転の伝達効率が低下し、発電効率が低下することを回避することができる。
【００３６】
なお、上記実施の形態においては、カバー２０と共に発電機構５を取り付け部材１１に固定するようにした場合について説明したが、カバー２０は設けなくてもよい。
【００３７】
また、発電機構５をタイヤ内部に設けるようにした場合について説明したが、これに限らず、発電機構５をタイヤ外側に設けるようにしてもよく、この場合には、汚れ対策のためにカバー２０を設ける方がよい。
【００３８】
また、発電機構５を設ける位置は、回転錘１２の回転軸が車軸とが並行であればよいが、回転錘１２に遠心力が作用するため、車軸上に取り付けることが最適であるが、車軸の際、或いはアルミホイール部分等、車軸に近い位置に設けることが好ましい。また、圧力センサ４に電源を供給する場合には、圧力センサ４と発電機構５とを配線する必要があるため、これを考慮する必要があり、また、タイヤ交換等で邪魔とならない位置が好ましい。
【００３９】
また、圧力センサ４として、リニアに検出することの可能な半導体圧力センサを用いるようにした場合について説明したが、これに限るものではなく、タイヤ内圧力が所定値以下となったときに作動するような圧力センサでも適用することができ、また、電源を必要としない圧力センサであっても適用することができる。
【００４０】
また、上記実施の形態においては、発電機構５と圧力センサ４とを組み合わせて車両のタイヤ内圧検出装置を構成した場合について説明したが、これに限らず、回転体であれば適用することができ、例えば、発電機構５を自転車の前輪に取り付け、この発電機構５による発電電力によってヘッドライトを点灯させるようにしてもよい。また、タービン、回転試験器等において、回転体内部に発電機構５とセンサ等を設けることにより、回転体内部の様子、例えば温度、湿度等をセンサにより直接検出し、これを発信器等で外部に通知することにより、回転体内部の様子をリニアに且つ高精度に検出することができる。
【００４１】
また、上記実施の形態においては、圧力センサ４の検出信号を発信回路７を用いて外部に通知するようにしているが、これに限るものではなく、例えば検出信号として二値の信号を出力するようなセンサであって、回転試験器等に適用した場合等には、何れか一方の状態となったときに警報音を発生させるようにしてもよい。
【００４２】
また、上記実施の形態においては、発信回路７をタイヤ１の外側に設けた場合について説明したが、発信回路７をタイヤ１内部に設けるようにしてもよく、また、受信回路９を制御装置１０内に設けるようにようにしてもよい。
【００４３】
また、車輪のように回転しているものに適用する場合に限らず、必要に応じて回転させることにより発電させ、この発電電力を利用して例えばライトを点灯させる、発熱する等、所定の機能を発するようにしてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、回転錘を回転体に回転可能に取り付け、この回転錘とロータとを輪列を介して連結し、回転体が回転するときの回転錘の慣性を利用して回転錘と回転体との間に回転速度差を発生させることにより、発電機を駆動するようにしたから、発電機の構成部材を回転体側とその外部とに分散して配置する必要はなく、発電装置単位で回転体に配置することで発電電力を得ることができる。
【００４５】
また、請求項２に係る発明によれば、回転錘を回転偏荷重がかからないように形成したから、発電効率を向上させることができる。
【００４６】
また、請求項３に係る発明によれば、請求項１又は２に記載の発電装置を利用して通知手段を駆動し、圧力センサで検出したタイヤの内圧を、前記通知手段によって通知するようにしたから、車体側に発電機の構成部材を取り付ける必要はなく、タイヤ側に発電装置を設けることによって、電池等の消耗品となる電源を利用することなく、タイヤの内圧を検出することができる。
【００４７】
また、請求項４に係る発明によれば、発電装置をタイヤ内に設けたから、発電装置が汚れることを回避することができる。
【００４８】
さらに、請求項５に係る発明によれば、発電装置を、回転錘の回転軸が、車軸と一致する位置に設けるようにしたから、車軸の回転によって遠心力が回転錘に作用することを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したタイヤ内圧検出装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】図１のタイヤ内圧検出装置のブロック図である。
【図３】図１の発電機構の一例を示す構成図である。
【図４】図１の発電機能の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  タイヤ
２  リム
３  検出装置
４  圧力センサ
５  発電機構（発電装置）
７  発信回路（通知手段）
９  受信回路
１０  制御装置
１２  回転錘
１３  回転錘車
１４  伝え車
１５  発電機
１６  発電ロータ
１７  発電コイル
１８  発電ステータ
２２  整流回路
２３  充電用コンデンサ
【図１】
0003687385.tif 000002
【図２】
0003687385.tif 000003
【図３】
0003687385.tif 000004
【図４】
0003687385.tif 000005