(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ気室内雰囲気中の物理量を検出して電気信号に変換するセンサと、ワイヤレス通信手段とを備え、前記ワイヤレス通信手段は主装置との間で通信を行い、前記主装置から所定の質問信号を受信したときに前記物理量の検出結果を含む応答信号を前記主装置へ送信するタイヤ装着用トランスポンダにおいて、
前記センサとワイヤレス通信手段とを密閉収納する筐体を設けると共に、
該筐体は、所定位置に除去対象部を有すると共に該除去対象部の内側に前記センサの物理量感知部に連通する空間を備えている
ことを特徴とするタイヤ装着用トランスポンダ。
【請求項２】
前記除去対象部は前記筐体の本体から突出した形状の突部からなり、前記空間は該突部内に連続して形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ装着用トランスポンダ。
【請求項３】
前記ワイヤレス通信手段は前記空間から隔離されていることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ装着用トランスポンダ。
【請求項４】
前記ワイヤレス通信手段は電磁波を用いて通信を行うことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ装着用トランスポンダ。
【請求項５】
前記センサとして空気圧センサを備えていることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ装着用トランスポンダ。
【請求項６】
前記空気圧センサとして半導体式ピエゾ抵抗型ダイヤフラムを有することを特徴とする請求項５に記載のタイヤ装着用トランスポンダ。
【請求項７】
前記筐体がビスフェノールＡ型エポキシ樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ装着用トランスポンダ。
【請求項８】
個々のトランスポンダに固有の識別情報を記憶している記憶手段を有し、前記ワイヤレス通信手段は前記識別情報を含めた前記応答信号を送信することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ装着用トランスポンダ。
【請求項９】
前記記憶手段は前記識別情報に加えて付加情報を記憶し、前記ワイヤレス通信手段は前記識別情報と前記付加情報を含めた前記応答信号を送信することを特徴とする請求項８に記載のタイヤ装着用トランスポンダ。
【請求項１０】
ワイヤレス通信によって前記記憶手段に記憶されている付加情報を更新する情報更新手段を備えていることを特徴とする請求項９に記載のタイヤ装着用トランスポンダ。
【請求項１１】
タイヤ気室内雰囲気中の物理量を検出して電気信号に変換するセンサと、ワイヤレス通信手段とを備え、前記ワイヤレス通信手段は主装置との間で通信を行い、前記主装置から所定の質問信号を受信したときに前記物理量の検出結果を含む応答信号を前記主装置へ送信するトランスポンダが装着されたトランスポンダ装着タイヤの製造方法であって、
前記センサとワイヤレス通信手段とを密閉収納し、所定位置に除去対象部を有すると共に、該除去対象部の内側に前記センサの物理量感知部に連通する空間を有する筐体を備えたトランスポンダを用い、
加硫前のグリーンタイヤの内壁に前記トランスポンダを埋設する工程と、
該トランスポンダが埋設されたグリーンタイヤを加硫する工程と、
加硫後に前記タイヤの内壁面の一部と共に前記除去対象部を除去して、タイヤ気室内と前記トランスポンダ筐体内の空間とを連通させる工程とを含む
ことを特徴とするトランスポンダ装着タイヤの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ装着用トランスポンダ及びトランスポンダ装着タイヤの製造方法に関し、特にタイヤ気室内雰囲気中の物理量を検出するセンサを備えたトランスポンダのタイヤへの埋設に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タイヤに関しての識別情報やその他の付加情報を取得したり、タイヤ気室内雰囲気中の空気圧や温度等の情報を得ようとする場合、タイヤ内にトランスポンダを装着してタイヤに非接触で情報を取得する方法が知られている。また、トランスポンダは集積回路と、これを保護する筐体からなり、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。
【０００３】
この種の技術の一例が特開平５−１６９９３１号公報（第１従来例）に開示されている。この技術では、圧力センサを有するトランスポンダのコイルアンテナがタイヤのビードワイヤーに組み合わさるようにトランスポンダの筐体全体をタイヤ内に完全に埋設し、ビードワイヤーを１次巻線とすると共にコイルアンテナを２次巻線として用いている。これにより、タイヤの内壁を通してタイヤ気室内の空気圧を検出してこの検出結果をワイヤレスで送信する。
【０００４】
また、他の例として特開平１１−２７８０２１号公報（第２従来例）にトランスポンダを装着したタイヤが開示されている。このタイヤでは、インナーライナーにトランスポンダを装着するための取り付け構造を設け、タイヤ加硫後に前記取り付け構造にトランスポンダを装着している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来例のトランスポンダ装着タイヤでは次のような問題点があった。即ち、第１従来例においては、タイヤの内壁を通してタイヤ気室内の空気圧を検出しているため、トランスポンダをタイヤに装着してから圧力センサの調整を行う必要があった。さらに、タイヤの内壁にかかる圧力はタイヤ気室内の空気圧に加えて走行中の内壁の変形によって生じる圧力なども加わると共に、タイヤ気室内の圧力も内壁中で拡散されるため正確な気室内空気圧を検出することが困難であった。
【０００６】
また、第２従来例においては、インナーライナーに設けられた取り付け構造にトランスポンダが装着されるため、トランスポンダにセンサを備えてもタイヤ気室内との連通を確保できる。しかし、トランスポンダにタイヤの識別情報やタイヤに関するその他の付加情報を持たせて読み出し可能にした場合、トランスポンダを容易に交換可能であるため、トランスポンダに記憶されている情報に対する信頼性が極めて低い。即ち、他のタイヤに装着されていたトランスポンダと入れ替えることも可能であり、個々のタイヤに関する情報を持たせる場合には不向きな構造である。
【０００７】
また、タイヤ気室内から気室外に延びる連通管を設けてセンサに連結する構造のトランスポンダも知られているが、高い強度の連通管を必要とするため重量がかさむという問題点があった。
【０００８】
本発明の目的は上記の問題点に鑑み、センサによってタイヤ気室内雰囲気中の物理量を正確に検出できると共にタイヤ内に埋設した状態で加硫できるタイヤ装着用トランスポンダと該トランスポンダを装着したタイヤの製造方法を提供することである。
【０００９】
【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、タイヤ気室内雰囲気中の物理量を検出して電気信号に変換するセンサと、ワイヤレス通信手段とを備え、前記ワイヤレス通信手段は主装置との間で通信を行い、前記主装置から所定の質問信号を受信したときに前記物理量の検出結果を含む応答信号を前記主装置へ送信するタイヤ装着用トランスポンダにおいて、前記センサとワイヤレス通信手段とを密閉収納する筐体を設けると共に、該筐体は、所定位置に除去対象部を有すると共に該除去対象部の内側に前記センサの物理量感知部に連通する空間を備えているタイヤ装着用トランスポンダを提案する。
【００１０】
該タイヤ装着用トランスポンダによれば、前記センサとワイヤレス通信手段が前記筐体内に密閉収納されているので、加硫前のグリーンタイヤに埋設された場合、加硫処理時の熱は前記筐体を通して前記センサやワイヤレス通信手段に印加されるが、加硫時の圧力は前記筐体によって阻止されるため前記センサやワイヤレス通信手段に印加されることがない。これにより、前記センサやワイヤレス通信手段は加硫時の圧力による劣化や破壊から保護される。また、加硫終了後に、タイヤの内壁側からタイヤ内壁と共に前記除去対象部を切削や切断などによって除去することにより前記センサの物理量感知部に連通する筐体内の空間とタイヤ気室内が連通される。これにより、タイヤ気室内の雰囲気が前記空間に進入して該雰囲気中の物理量が前記センサの物理量感知部によって感知される。
【００１１】
また、請求項２では、請求項１に記載のタイヤ装着用トランスポンダにおいて、前記除去対象部は前記筐体の本体から突出した形状の突部からなり、前記空間は該突部内に連続して形成されているタイヤ装着用トランスポンダを提案する。
【００１２】
該タイヤ装着用トランスポンダによれば、前記筐体の突出部が判別できる若しくは除去しやすいようにタイヤ内に埋設されれば、前記タイヤの内壁面側から内壁の一部と共に前記突出部の全て或いは一部を除去することにより、前記筐体内空間とタイヤ気室内を容易に連通することができる。
【００１３】
また、請求項３では、請求項１に記載のタイヤ装着用トランスポンダにおいて、前記ワイヤレス通信手段は前記空間から隔離されているタイヤ装着用トランスポンダを提案する。
【００１４】
該タイヤ装着用トランスポンダによれば、前記ワイヤレス通信手段が前記空間から隔離されているので、前記タイヤ気室内の雰囲気が前記ワイヤレス通信手段に直接印加されることがない。
【００１５】
また、請求項４では、請求項１に記載のタイヤ装着用トランスポンダにおいて、前記ワイヤレス通信手段は電磁波を用いて通信を行うタイヤ装着用トランスポンダを提案する。
【００１６】
該タイヤ装着用トランスポンダによれば、前記ワイヤレス通信手段によって電磁波を用いて通信が行われる。
【００１７】
また、請求項５では、請求項１に記載のタイヤ装着用トランスポンダにおいて、前記センサとして空気圧センサを備えているタイヤ装着用トランスポンダを提案する。
【００１８】
該タイヤ装着用トランスポンダによれば、前記センサとして空気圧センサを備えているため、該空気圧センサによって前記タイヤ気室内雰囲気中の空気圧が検出され、該検出結果が前記応答信号に含められて前記ワイヤレス通信手段によって送信される。
【００１９】
また、請求項６では、請求項５に記載のタイヤ装着用トランスポンダにおいて、前記空気圧センサとして半導体式ピエゾ抵抗型ダイヤフラムを有するタイヤ装着用トランスポンダを提案する。
【００２０】
該タイヤ装着用トランスポンダによれば、半導体式ピエゾ抵抗型ダイヤフラムからなる空気圧センサによって前記タイヤ気室内の空気圧が検出される。この様な半導体式圧力センサは圧力感知部の機械的な動きが小さいため、タイヤ回転中に生じる遠心力の影響を受け難いので正確な空気圧を検出することができる。さらに、半導体式のダイヤフラムにはピエゾ抵抗型の他に容量型と薄膜型が一般的に知られているが、容量型ダイヤフラムは電磁波ノイズの影響を受けやすく、また薄膜型ダイヤフラムは構造が複雑となるため信頼性が低い。これらの容量型と薄膜型に比べて半導体式ピエゾ抵抗型ダイヤフラムは高い信頼性が得られる。
【００２１】
また、請求項７では、請求項１に記載のタイヤ装着用トランスポンダにおいて、前記筐体がビスフェノールＡ型エポキシ樹脂からなるタイヤ装着用トランスポンダを提案する。
【００２２】
該タイヤ装着用トランスポンダによれば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂によって前記筐体が形成されている。
【００２３】
また、請求項８では、請求項１に記載のタイヤ装着用トランスポンダにおいて、個々のトランスポンダに固有の識別情報を記憶している記憶手段を有し、前記ワイヤレス通信手段は前記識別情報を含めた前記応答信号を送信するタイヤ装着用トランスポンダを提案する。
【００２４】
該タイヤ装着用トランスポンダによれば、前記記憶手段には予め個々のトランスポンダに固有の識別情報が記憶され、該識別情報が前記応答信号に含めて送信されるため、前記識別情報によって個々のトランスポンダが識別可能となる。
【００２５】
また、請求項９では、請求項８に記載のタイヤ装着用トランスポンダにおいて、前記記憶手段は前記識別情報に加えて付加情報を記憶し、前記ワイヤレス通信手段は前記識別情報と前記付加情報を含めた前記応答信号を送信するタイヤ装着用トランスポンダを提案する。
【００２６】
該タイヤ装着用トランスポンダによれば、前記付加情報によってトランスポンダに関する情報や該トランスポンダが装着されたタイヤに関する情報をワイヤレス通信によって知ることができると共に前記付加情報はタイヤに伴って移動する。
【００２７】
また、請求項１０では、請求項９に記載のタイヤ装着用トランスポンダにおいて、ワイヤレス通信によって前記記憶手段に記憶されている付加情報を更新する情報更新手段を備えたタイヤ装着用トランスポンダを提案する。
【００２８】
該タイヤ装着用トランスポンダによれば、外部からのワイヤレス通信によって前記付加情報を更新することができる。
【００５５】
また、請求項１１では、タイヤ気室内雰囲気中の物理量を検出して電気信号に変換するセンサと、ワイヤレス通信手段とを備え、前記ワイヤレス通信手段は主装置との間で通信を行い、前記主装置から所定の質問信号を受信したときに前記物理量の検出結果を含む応答信号を前記主装置へ送信するトランスポンダが装着されたトランスポンダ装着タイヤの製造方法であって、前記センサとワイヤレス通信手段とを密閉収納し、所定位置に除去対象部を有すると共に、該除去対象部の内側に前記センサの物理量感知部に連通する空間を有する筐体を備えたトランスポンダを用い、加硫前のグリーンタイヤの内壁に前記トランスポンダを埋設する工程と、該トランスポンダが埋設されたグリーンタイヤを加硫する工程と、加硫後に前記タイヤの内壁面の一部と共に前記除去対象部を除去して、タイヤ気室内と前記トランスポンダ筐体内の空間とを連通させる工程とを含むトランスポンダ装着タイヤの製造方法を提案する。
【００５６】
該トランスポンダ装着タイヤの製造方法によれば、前記トランスポンダの筐体が加硫前のグリーンタイヤの内壁に埋設され、該トランスポンダが埋設されたグリーンタイヤが加硫される。このとき、前記センサとワイヤレス通信手段が前記筐体内に密閉収納されているので、加硫前のグリーンタイヤに埋設された場合、加硫処理時の熱は前記筐体を通して前記センサやワイヤレス通信手段に印加されるが、加硫時の圧力は前記筐体によって阻止されるため前記センサやワイヤレス通信手段に印加されることがない。これにより、前記センサやワイヤレス通信手段は加硫時の圧力による劣化や破壊から保護される。この後に、前記タイヤの内壁面の一部と共に前記除去対象部が除去され、タイヤ気室内と前記トランスポンダ筐体内の空間とが連通される。これにより、タイヤ気室内の雰囲気が前記空間に進入して該雰囲気中の物理量が前記センサの物理量感知部によって感知される。
【００５７】
【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。
【００５８】
図１は、本発明の第１実施形態におけるタイヤ装着用トランスポンダを示す外観斜視図、図２はその側断面図、図３はその回路基板の一方の面を示す斜視図、図４はその回路基板の他方の面を示す斜視図である。図において、１００はタイヤ装着用トランスポンダ（以下、単にトランスポンダと称する）で、略円盤形状の筐体２００を備え、筐体２００内には部品実装された円盤状の多層プリント配線回路基板（以下、単に回路基板と称する）３０１が配置されている。また、筐体２００の一方の円形面のほぼ中央部には円柱状の突部２０１が形成されおり、この突部２０１の内部から筐体２００内部にわたって所定の空間２０２が形成されている。この筐体２００は、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂からなる。尚、突部２０１に開口部は形成されていない。また、筐体２００の材質は上記ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に限定されることはなく、後述するグリーンタイヤ加硫時の熱によって変形しないものであれば他種のものであっても良いが、本実施形態においては電磁波を透過する材質でなければならない。
【００５９】
回路基板３０１は、その内層に円形ループ状のデータ送受信用アンテナ３０２と充電用アンテナ３０３が埋設されていると共に回路基板３０１の表面３０１ａに蓄電器３０４と複数のチップ状電子部品３０５及びＩＣチップ３０６が実装されている。また、回路基板３０１の裏面３０１ｂには円柱チップ状の空気圧センサ３０７が実装され、空気圧センサ３０７の感知部３０７ａが突部２０１内の空間２０２の入り口に嵌入されている。
【００６０】
また、部品実装された回路基板３０１は、空気圧センサ３０７の実装部分を除いて裏面３０１ｂが筐体２００の内壁面に密着された状態で樹脂２０３によって封止されている。これにより、部品実装された回路基板３０１は筐体２００及び樹脂２０３によって密閉された状態になっており、トランスポンダ１００の後述する送受信部（ワイヤレス通信手段）は前記空間２０２から隔離されている。これにより、筐体２００に開口部２０１ａを形成しても空気圧センサ３０７以外の電子部品対してタイヤ気室内の雰囲気が直接印加されることがない。尚、樹脂２０３は筐体２００の材質と同様にグリーンタイヤ加硫時の熱によって変形しないものであれば他種のものであっても良い。
【００６１】
ここで、上記空気圧センサ３０７として本実施形態では半導体式ピエゾ抵抗型ダイヤフラムを用いている。半導体式圧力センサは圧力感知部の機械的な動きが小さいため、タイヤ回転中に生じる遠心力の影響を受け難いので正確な空気圧を検出することができる。また、この種の半導体式ダイヤフラムにはピエゾ抵抗型の他に容量型と薄膜型が一般的に知られているが、容量型ダイヤフラムは電磁波ノイズの影響を受けやすく、また薄膜型ダイヤフラムは信頼性が低い。これらに比べて半導体式ピエゾ抵抗型ダイヤフラムは高い信頼性が得られる。
【００６２】
また、半導体式ピエゾ抵抗型ダイヤフラムは現在市販されているものでもタイヤ加硫時の温度、例えば１５０度の温度を４５分間印加しても十分に動作保証されている。しかし、現在市販されている半導体式ピエゾ抵抗型ダイヤフラムは、拡散抵抗型の場合、高温と共に高圧をかけるとダイヤフラム部にクリープが発生して、予めトランスポンダ製造工程で校正を行ったセンサー出力値が大きく変化してしまう恐れがある。このため、タイヤ加硫時においては半導体式ピエゾ抵抗型ダイヤフラムに直接高圧を印加することはできないので、筐体２００によって部品実装された回路基板３０１を密閉することによって空気圧センサ３０７をタイヤ加硫時の高圧から保護している。
【００６３】
上記回路基板３０１に形成されているトランスポンダの電子回路の構成を図５のブロック図に示す。図において、１１０はデータ送受信部、１３０はセンサ回路、１５０はセンサ用電源回路である。
【００６４】
データ送受信部１１０は、アンテナ切替器１１１と、電源回路１１２、アナログ／ディジタル（以下、Ａ／Ｄと称する）変換回路１１３、記憶部１１４、ＣＰＵ１１５ａとディジタル／アナログ（以下、Ｄ／Ａと称する）変換回路１１５ｂとからなる中央処理部１１５、変調回路１１６ａと発振回路１１６ｂ及び高周波増幅回路１１６ｃからなる発信部１１６とから構成されている。
【００６５】
アンテナ切替器１１１は、例えば電子スイッチ等から構成され、ＣＰＵ１１５ａからの制御信号によってデータ送受信用のアンテナ３０２を電源回路１１２及びＡ／Ｄ変換回路１１３か又は発信部１１６の何れかに切り替えて接続し、通常は電源回路１１２の側にアンテナ３０２が接続されている。
【００６６】
電源回路１１２は周知の全波整流回路を形成している。この電源回路１１２の入力側にはアンテナ切替器１１１を介してアンテナ３０２が接続されている。電源回路１１２は、アンテナ３０２に誘起した高周波電流を整流して直流電流に変換し、これを中央処理部１１５、記憶部１１４及び発信部１１６などの他の回路の駆動電源として出力するものである。
【００６７】
Ａ／Ｄ変換回路１１３は、受信した質問信号を検波した後にディジタルデータに変換してＣＰＵ１１５ａに出力する。
【００６８】
記憶部１１４は、例えばＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable read-only memory）等の電気的に書き換え可能な不揮発性の半導体メモリとＣＰＵ１１５ａのプログラムを記憶したＲＯＭ及びＲＡＭなどを含み、記憶部１１４内には個々のトランスポンダ１００に固有の識別情報とタイヤに関する履歴情報、例えば製造年月日、製造場所、製造ロット番号等の情報などの付加情報等がＥＥＰＲＯＭに予め記憶されている。尚、上記識別情報は、トランスポンダ１００の製造時にＥＥＰＲＯＭ内の書き換え不可に指定された領域或いはＲＯＭに記憶されている。
【００６９】
中央処理部１１５は、周知のＣＰＵ１１５ａとＤ／Ａ変換回路１１５ｂから構成されている。ＣＰＵ１１５ａは、電源が供給されて駆動し、Ａ／Ｄ変換回路１１３から質問信号を入力するとセンサ回路１３０を駆動して空気圧の検出結果を取り込み、この検出結果と自己に固有の識別情報を含めた応答情報を生成して、この情報をＤ／Ａ変換回路１１５ｂ及び発信部１１６を介して応答信号として送信する。また、ＣＰＵ１１５ａは、センサ回路１３０が動作せず検出結果を取り込めないときはセンサ用電源回路１５０に蓄積されている電力が消耗したものとして、充電要求を含めた応答信号を送信する。さらに、上記質問信号によって付加情報の読み出し要求があったときには記憶部１１４に記憶されている付加情報を応答信号に含めて送信すると共に、上記質問信号に付加情報の更新指示が含まれているときには記憶部１１４に記憶されている付加情報を更新する。
【００７０】
発信部１１６は、変調回路１１６ａと、発振回路１１６ｂ及び高周波増幅回路１１６ｃから構成され、発振回路１１６ｂによって発振された搬送波を、中央処理部１１５から入力した情報信号に基づいて変調回路１１６ａで変調し、これを高周波増幅回路１１６ｃ及びアンテナ切替器１１１を介してアンテナ３０２に供給する。本実施形態では、発信部１１６によってから出力される高周波信号の周波数としは、例えば必要十分なデータ転送速度が得られるように１３．５６ＭＨｚの周波数を用いている。そのためデータ送受信用アンテナ３０２は周波数１３．５６ＭＨｚに共振するように設定されている。必要十分なデータ転送速度を得るためには、データ送受信用電磁波の周波数を短波帯以上の周波数に設定することが好ましい。
【００７１】
センサ回路１３０は、記憶部１３１と、ＣＰＵ１３２、Ａ／Ｄ変換回路１３３、電源制御部１３４、空気圧センサ３０７とから構成されている。
【００７２】
ＣＰＵ１３２は、送受信部１１０のＣＰＵ１１５ａとの間で通信を行い、ＣＰＵ１１５ａから温度及び圧力情報の要求を受けたときにＡ／Ｄ変換回路１３３を介して空気圧センサ３０７が検知した空気圧情報を取得してＣＰＵ１１５ａに送信する。
【００７３】
電源制御部１３４は、例えば電子スイッチと昇圧型電源回路等から構成され、データ送受信部１１０のＣＰＵ１１５ａからの制御信号に基づいて電子スイッチをオンオフし、センサ用電源回路１５０から出力される電力を回路動作に必要な電圧に変換して記憶部１３１とＣＰＵ１３２、Ａ／Ｄ変換回路１３３、空気圧センサ３０７に供給する。
【００７４】
センサ用電源回路１５０は、整流回路１５１と蓄電器３０４から構成されている。整流回路１５１の入力側は充電用アンテナ３０３に接続され、整流回路１５１の出力側は蓄電器３０４に接続されると共に電源制御部１３４に接続されている。蓄電器３０４は、例えば大容量のコンデンサ或いは２次電池から構成され、その容量はセンサ回路１３０を１日に５回駆動できるに十分な容量を有する。
【００７５】
例えば、消費電力が６ｍＡで電源電圧が３Ｖの空気圧センサ３０７を駆動する場合、１日の稼働時間中に５回（始業前、午前休憩、昼休み、午後休憩、終業時）に温度及び圧力の検出を行うものとすると、市販の定格３．３Ｖ、容量０．１ｍＡｈ程度の２次電池に充電を行えば十分に使用することができる。即ち、１回のセンサ駆動時間を１秒とすると、１日分の動作に必要な電力量は、６ｍＡ×３Ｖ×５秒／３６００＝０．０２５ｍＷｈとなる。これにセンサ用電源１５０からセンサ回路１３０までの伝達効率（ポンプアップや漏れ電流などによる）を３０％とすると、０．０２５／０．３＝０．０８３ｍＷｈとなり、市販の定格３．３Ｖ、容量０．１ｍＡｈ程度の２次電池に充電を行えば十分に使用することができる。この２次電池を、例えば非稼働時間の６時間で充電する場合、整流回路１５１の出力電圧を３．３Ｖ、充電電流は充電効率を６５％とすると、０．０８３／３．３／６／０．６５＝０．００６４ｍＡとなり、２次電池に悪影響を与えない電流で充電することができる。
【００７６】
また、充電用アンテナ３０３は周波数１２５ｋＨｚに共振するように設定され、比較的低い周波数を用いることによりエネルギーの伝達率を高めている。
【００７７】
従って、外部から周波数１２５ｋＨｚの電磁波をトランスポンダ１００に対して輻射することにより蓄電器３０４の充電を容易に行うことができる。また、蓄電池３０４として２次電池を用いた場合も電池交換の必要がないので、トランスポンダ１００をタイヤ内に埋設することができる。
【００７８】
尚、充電用電磁波の周波数は、その高調波に前述したデータ通信に用いる周波数が一致しない周波数を用いることが好ましい。即ち、データ通信用の周波数が充電用周波数の高調波に一致するとデータ通信を妨害する恐れがある。従って、データ通信用周波数と充電用周波数との関係を、データ通信用周波数が充電用周波数の高調波に一致しないように設定すれば、充電用の電磁波を輻射しているときでもデータ通信を良好に行うことができる。
【００７９】
さらに、低い周波数の電磁波を用いて充電を行う方がエネルギーの伝送効率が高まりエネルギー伝送に要する時間を短縮することができる。従って、充電用に用いる電磁波の周波数は中波帯以下の周波数が好ましく、さらには電磁結合によるエネルギー伝達を考慮すると２００ｋＨｚ以下の周波数を用いることが好ましい。
【００８０】
前述したトランスポンダ１００は、図６及び図７に示すトランスポンダ装着タイヤ（以下、単にタイヤと称する）４００のように、回路基板３０１の面がほぼ垂直に近くなるようにタイヤ内側面に埋設されている。本実施形態で用いたタイヤ４００は周知のチューブレスラジアルタイヤであり、図に示す４１１はカーカスプライ、４１２Ａ，４１２Ｂはベルト、４１３はアンダートレッド、４１４はキャップトレッド、４１５はインナーライナー、４１６は側壁、４１７はビードワイヤーである。
【００８１】
本実施形態では、タイヤ４００の最も内側の内壁層であるインナーライナー４１５と内側から２番目の内壁層であるカーカスプライ４１１との間にトランスポンダ１００を埋設している。このとき、図８に示すようにインナーライナー４１５に開口部が形成され、この開口部から、トランスポンダ１００の筐体２００に設けられている突部２０１の先端部に形成された開口部２０１ａが露出している。これにより、実際にタイヤ４００を車両に装着して使用しているときに、タイヤ気室内と筐体２００内の空間２０２が開口部２０１ａを介して連通され、空気圧センサ３０７はタイヤ気室内の空気圧を直接感知することができ、正確な空気圧を検出することができる。
【００８２】
上記筐体２００の開口部２０１ａは加硫が終了したタイヤ４００のインナーライナー４１５と共に突部２０１の先端部を除去することにより形成した。即ち、図９に示すように、タイヤ４００の製造過程においてグリーンタイヤを作製する工程（図９の（ａ））においてインナーライナー４１５とカーカスプライ４１１との間の予め設定した位置に開口部２０１ａが形成されてないトランスポンダ１００を挟み込んで各層の部材を張り合わせてグリーンタイヤを作製する。尚、トランスポンダ１００の埋設位置を予め決めておくことにより、後述する開口部の形成作業を容易に行うことができる。
【００８３】
この後、できあがったグリーンタイヤを加硫する（図９の（ｂ））。加硫時には、グリーンタイヤに対して、例えば２２ｋｇ／ｃｍ2 の圧力と１５０度の熱が約４５分間加えられる。加硫が終了した後にトランスポンダ１００が埋設されている領域のインナーライナー４１５を表面から徐々に削って除去（バフ）する。このときトランスポンダ１００の筐体２００に設けられている突部２０１の先端部も共に削り取って、突部２０１の先端に開口部２０１ａを形成すると共にこの開口部２０１ａをタイヤ気室内に露出させる（図９の（ｃ））。
【００８４】
尚、トランスポンダ１００の埋設位置が容易に分かるように、インナーライナー４１５にトランスポンダ１００の埋設位置を示す印を付けておいても良い。また、光透過性を有するインナーライナー４１５であれば、インナーライナー４１５を透かしてトランスポンダ１００を視認することができる。インナーライナー４１５に適した光透過性を有する材料としては、例えば熱可塑性エラストマーが知られている。
【００８５】
これにより完成したタイヤ４００は、加硫前のグリーンタイヤにトランスポンダ１００を埋設しているので、トランスポンダ１００を安定して強固に固定することができると共に、完成したタイヤ４００からトランスポンダ１００を取り出すと、取り出した痕跡が残るため、トランスポンダ１００の交換行為が行われたことを目視のみで容易に確認することができる。これにより、トランスポンダ１００の記憶部１１４に記憶されているタイヤの履歴等の情報の信頼性を高めることができる。さらに、タイヤ気室内と空気圧センサ３０７の感知部３０７ａが開口部２０１ａ及び空間２０２を介して連通されるので、空気圧センサ３０７はタイヤ気室内の空気圧を直接感知することができ、正確な空気圧を検出することができる。
【００８６】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
【００８７】
図１０は第２実施形態におけるトランスポンダ装着タイヤ（以下、単にタイヤと称する）４００Ｂの要部を示す一部破断斜視図、図１１はその要部断面図、図１２はその要部拡大断面図、図１３はその製造方法を説明する図である。図において、前述した第１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。
【００８８】
第２実施形態では、タイヤ４００Ｂのインナーライナー４１５のタイヤ気室内側の面にトランスポンダ１００を装着してその上をシート部材４１８によって覆った。シート部材４１８には開口部が形成され、この開口部から第１実施形態と同様にトランスポンダ１００の筐体２００に設けられている突部２０１の先端部に形成された開口部２０１ａが露出されている。これにより、実際にタイヤ４００Ｂを車両に装着して使用しているときに、タイヤ気室内と筐体２００内の空間２０２が開口部２０１ａを介して連通され、空気圧センサ３０７はタイヤ気室内の空気圧を直接感知することができ、正確な空気圧を検出することができる。
【００８９】
上記タイヤ４００Ｂの製造においては、グリーンタイヤを形成するときに開口部２０１ａが形成されていないトランスポンダ１００を、シート部材４１８を用いてインナーライナー４１５に張り付け、この状態でトランスポンダ１００が装着されたグリーンタイヤを加硫した。さらに、加硫が終了したタイヤ４００Ｂのシート部材４１８と共に突部２０１の先端部を除去することにより筐体２００の開口部２０１ａを形成した。
【００９０】
即ち、図１２に示すように、タイヤ４００Ｂの製造過程において、グリーンタイヤを作製する工程（図１２の（ａ））においてインナーライナー４１５の予め設定した位置にトランスポンダ１００をシート部材４１８で覆うように、インナーライナー４１５とシート部材４１８の間にトランスポンダ１００を挟み込んで各層の部材を張り合わせる。ここで、第１実施形態と同様に突部２０１がタイヤ気室内側に位置するように筐体２００を配置する。また、トランスポンダ１００の埋設位置を予め決めておくことにより、開口部２０１ａの形成作業を容易に行うことができる。この後、できあがったグリーンタイヤを加硫する（図１２の（ｂ））。これにより、シート部材４１８とインナーライナー４１５はほぼ一体になる。加硫が終了した後にトランスポンダ１００を覆っているシート部材４１８を表面から徐々に削って除去（バフ）する。このときトランスポンダ１００の筐体２００に設けられている突部２０１の先端部も共に削り取って、突部２０１の先端に開口部２０１ａを形成すると共にこの開口部２０１ａをタイヤ気室内に露出させる（図１２の（ｃ））。
【００９１】
尚、トランスポンダ１００の埋設位置が容易に分かるように、シート部材４１８にトランスポンダ１００の埋設位置を示す印を付けておいても良いし、インナーライナー４１５の色とは異なる色のシート部材４１８を用いても良い。また、光透過性を有するシート部材４１８を用いれば、シート部材４１８を透かしてトランスポンダ１００を視認することができる。光透過性を有するシート部材４１８の材料としては、前述と同様に例えば熱可塑性エラストマーが知られている。
【００９２】
これにより完成したタイヤ４００Ｂは、加硫前のグリーンタイヤにトランスポンダ１００を埋設しているので、加硫後のタイヤ４００Ｂからトランスポンダ１００を取り出すと、取り出した痕跡が残るため、トランスポンダ１００の交換行為が行われたことを目視のみで容易に確認することができる。これにより、トランスポンダ１００の記憶部１１４に記憶されているタイヤの履歴等の情報の信頼性を高めることができる。さらに、タイヤ気室内と空気圧センサ３０７の感知部３０７ａが開口部２０１ａ及び空間２０２を介して連通されるので、空気圧センサ３０７はタイヤ気室内の空気圧を直接感知することができ、正確な空気圧を検出することができる。
【００９３】
尚、前述した各実施形態は本発明の一具体例であって、本発明がこれらのみに限定されることはない。例えば、上記実施形態ではトランスポンダ１００の筐体２００に突部２０１を設けて該突部２０１の先端部を除去対象部としたが、突部以外の筐体の一部分を除去対象部として空気圧センサ３０７の感知部３０７ａとタイヤ気室内とを連通させるようにしても良い。
【００９４】
また、上記実施形態ではタイヤ気室内雰囲気中の物理量を検出するセンサとして空気圧センサ３０７のみを備えたが、その他の物理量、例えば温度や湿度などの物理量を検出するセンサを備えても良いし、複数種のセンサを備えても良い。
【００９５】
また、上記実施形態では空気圧センサ３０７として半導体式ピエゾ抵抗型ダイヤフラムを用いたがこれ以外の種類の空気圧センサを用いても良い。
【００９６】
また、上記実施形態では電磁波を用いてワイヤレス通信を行うトランスポンダ１００としたが、電磁波以外の通信手段、例えば超音波を用いてワイヤレス通信を行うトランスポンダであっても良い。
【００９７】
また、上記実施形態ではトランスポンダ１００に蓄電器３０４を備えたが、蓄電器３０４を持たないトランスポンダであっても良いし、蓄電器３０４に代えて発電器を備えたトランスポンダであっても良い。
【００９８】
また、上記実施形態ではタイヤ４００，４００Ｂをチューブレスラジアルタイヤとしたが他種のタイヤであっても同様の効果を得ることができることは言うまでもない。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１乃至請求項１０に記載のタイヤ装着用トランスポンダによれば、センサとワイヤレス通信手段が筐体内に密閉収納されているので、グリーンタイヤに埋設された状態で加硫処理されても加硫時の圧力は前記筐体によって阻止されるため前記センサやワイヤレス通信手段に印加されることがなく、前記センサやワイヤレス通信手段は加硫時の圧力による劣化や破壊から保護される。また、加硫終了後に、タイヤの内壁側からタイヤ内壁と共に除去対象部を切削や切断などによって除去することにより前記センサの物理量感知部とタイヤ気室内とを連通することができるので、タイヤ気室内雰囲気中の物理量を前記センサの物理量感知部によって正確に感知することができる。
【０１００】
また、請求項１１乃至請求項２３に記載のトランスポンダ装着タイヤによれば、タイヤの内壁にトランスポンダの筐体が埋設されているので、該タイヤからトランスポンダを取り出すと、取り出した痕跡が残るため、トランスポンダの交換行為が行われたことを目視のみで容易に確認することができる。これにより、トランスポンダにタイヤの履歴等の情報が記憶されている場合はその信頼性を高めることができる。さらに、タイヤ気室内とセンサの物理量感知部が前記筐体の開口部を介して連通されるので、前記センサはタイヤ気室内雰囲気中の物理量を直接感知することができ、正確な物理量を検出することができる。
【０１０１】
また、請求項２４に記載のトランスポンダ装着タイヤの製造方法によれば、加硫前のグリーンタイヤにトランスポンダの筐体を埋設しているので、加硫後の完成したタイヤにおいては痕跡を残さずにトランスポンダを取り出すことは不可能になる。このため、取り出した痕跡が残るため、トランスポンダの交換行為が行われたことを目視のみで容易に確認することができる。これにより、トランスポンダに記憶されているタイヤの履歴等の情報の信頼性を高めることができる。さらに、タイヤ気室内とセンサの物理量感知部が前記筐体の開口部を介して連通されるので、前記センサはタイヤ気室内雰囲気中の物理量を直接感知することができ、正確な物理量を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態におけるトランスポンダを示す外観図
【図２】本発明の第１実施形態におけるトランスポンダを示す側断面図
【図３】本発明の第１実施形態におけるトランスポンダの回路基板の一方の面を示す斜視図
【図４】本発明の第１実施形態におけるトランスポンダの回路基板の他方の面を示す斜視図
【図５】本発明の第１実施形態におけるトランスポンダの詳細な構成を示すブロック図
【図６】本発明の第１実施形態におけるトランスポンダ装着タイヤの要部を示す破断斜視図
【図７】本発明の第１実施形態におけるトランスポンダ装着タイヤの要部を示す断面図
【図８】本発明の第１実施形態におけるトランスポンダ装着タイヤの要部を示す拡大断面図
【図９】本発明の第１実施形態におけるトランスポンダ装着タイヤの製造方法を説明する図
【図１０】本発明の第２実施形態におけるトランスポンダ装着タイヤの要部を示す破断斜視図
【図１１】本発明の第２実施形態におけるトランスポンダ装着タイヤの要部を示す断面図
【図１２】本発明の第２実施形態におけるトランスポンダ装着タイヤの要部を示す拡大断面図
【図１３】本発明の第２実施形態におけるトランスポンダ装着タイヤの製造方法を説明する図
【符号の説明】
１００…トランスポンダ、１１０…データ送受信部、１１１…アンテナ切替器、１１２…電源回路、１１３…Ａ／Ｄ変換回路、１１４…記憶部、１１５…中央処理部、１１５ａ…ＣＰＵ、１１５ｂ…Ｄ／Ａ変換回路、１１６…発信部、１１６ａ…変調回路、１１６ｂ…発振回路、１１６ｃ…高周波増幅回路、１３０…センサ回路、１３１…記憶部、１３２…ＣＰＵ、１３３…Ａ／Ｄ変換回路、１３４…電源制御部、１５０…センサ用電源回路、１５１…整流回路、２００…筐体、２０１…突部、２０１ａ…開口部、２０２…空間、２０３…樹脂、３０１…多層プリント配線回路基板、３０２…データ送受信用アンテナ、３０３…充電用アンテナ、３０４…蓄電器、３０５…チップ状電子部品、３０６…ＩＣチップ、３０７…空気圧センサ、３０７ａ…感知部、４００，４００Ｂ…トランスポンダ装着タイヤ、４１１…カーカスプライ、４１２Ａ，４１２Ｂ…ベルト、４１３…アンダートレッド、４１４…キャップトレッド、４１５…インナーライナー、４１６…側壁、４１７…ビードワイヤー、４１８…シート部材。
【図１】
0004501097.tif 000002
【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】
0004501097.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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