JP2000278923A - タイヤ装着用発電装置及びタイヤ用センサモジュール - Google Patents

タイヤ装着用発電装置及びタイヤ用センサモジュール

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JP2000278923A
JP2000278923A JP11077526A JP7752699A JP2000278923A JP 2000278923 A JP2000278923 A JP 2000278923A JP 11077526 A JP11077526 A JP 11077526A JP 7752699 A JP7752699 A JP 7752699A JP 2000278923 A JP2000278923 A JP 2000278923A
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tire
rotation
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power
power generator
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Kazuhiro Shimura
一浩 志村
Shoichi Nagao
昭一 長尾
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Yokohama Rubber Co Ltd
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Seiko Epson Corp
Yokohama Rubber Co Ltd
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/02—Signalling devices actuated by tyre pressure
    • B60C23/04—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
    • B60C23/0408—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver
    • B60C23/041—Means for supplying power to the signal- transmitting means on the wheel

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐久性に優れたタイヤ装着用発電装置及びこ
れを用いたタイヤ用センサモジュールを提供する。 【解決手段】 回転軸４３ａに対して重心が偏心した回
転錘４３と、高透磁率材からなる略Ｃ字形状のステータ
４６と、ステータ４６の両端部間に配置されると共にス
テータ４６の両端部を結ぶ直線とほぼ直交する回転軸を
有し、この回転軸にほぼ直交する方向に両磁極が配置さ
れた永久磁石を有する発電ロータ４５と、ステータ４６
に巻回されたコイル４７と、回転錘４３の回転を発電ロ
ータ４５に伝達して発電ロータ４５を回転させる回転伝
達機構とを備えた発電装置１３を構成し、これをタイヤ
に固定してタイヤの回転によって発電を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、タイヤの回転によ
って発電を行うタイヤ装着用発電装置及びこれを備えた
タイヤ用センサモジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、車両のタイヤ気室内等にセンサモ
ジュールを設置して、空気圧、温度等のタイヤ環境の物
理量をデータとして収集し、これらの環境の悪化を運転
者にリアルタイムで知らせるシステムの開発が盛んに行
われている。
【０００３】一般に、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】しかし、電池による駆動では電池交換に非
常に手間がかかるため、発電装置を設けたセンサモジュ
ールも開発されている（特開昭５６−１２４５０４号公
報）。これは圧電素子を用いた発電装置をセンサモジュ
ール内に設けたもので、タイヤの回転や振動によって圧
電素子に外力を加え、圧電効果によって発電を行い、そ
の電力によって駆動するようにしたセンサモジュールで
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、車両走
行中にはタイヤの回転や振動によって生ずる力が常に圧
電素子にかかるため、圧電素子にクラックが生じて、発
電効率が低下したり或いは発電不能になることが多々あ
った。
【０００６】本発明の目的は上記の問題点に鑑み、耐久
性に優れたタイヤ装着用発電装置及びこれを用いたタイ
ヤ用センサモジュール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、リム組みされたタイヤに固定され、タイ
ヤの回転に伴って発電を行うタイヤ装着用発電装置であ
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
たタイヤ装着用発電装置を提案する。
【０００８】該タイヤ装着用発電装置によれば、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。
【０００９】また、本発明のタイヤ装着用発電装置で
は、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。
【００１０】該タイヤ装着用発電装置によれば、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。
【００１１】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。
【００１２】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。
【００１３】また、前記回転伝達機構に、前記回転錘の
回転数を所定倍にして前記発電ロータに伝達する回転数
変換手段を備えることにより、前記発電ロータの回転数
を増加できるようにした。
【００１４】また、前記回転錘の回転を支持するベアリ
ングを設けることにより、前記回転錘がベアリングに支
持された状態で回転できるようにし、タイヤ内における
装着状態の違いによって生ずる回転に不要な力が回転錘
にかかるのを抑制した。
【００１５】また、前記コイルの両端に接続された整流
手段を設けることにより、発電装置から直流として出力
できるようにした。
【００１６】また、前記コイルの両端間に接続された蓄
電手段を設けることにより、発電が停止したときにも蓄
電手段によって蓄電された電力を供給することができる
ようにした。
【００１７】また、本発明は、リム組みされたタイヤに
固定され、タイヤ環境の物理量を検出するタイヤ用セン
サモジュールにおいて、前記請求項１乃至５の何れかに
記載のタイヤ装着用発電装置を備え、該発電装置によっ
て発電された電力によって動作するタイヤ用センサモジ
ュールを提案する。
【００１８】該タイヤ用センサモジュールによれば、発
電装置によって発電された電力により駆動可能となり、
前記発電装置からの電力のみの駆動或いは電池との共用
が可能となる。
【００１９】さらに、本発明では、前記タイヤ用センサ
モジュールにおいて、前記発電装置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。これにより、タイヤ回転状態検出
手段によってタイヤの回転及び停止の状態が検出される
ので、タイヤの回転及び停止の状態を検出する他のセン
サを設ける必要がない。
【００２０】
【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。
【００２１】図１は、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斜視図である。図におい
て、１０はセンサモジュールで、センサ部１１、二次電
池１２及び発電装置１３が基板１４上に固定され、図示
していないが互いに電気的配線によって接続されてい
る。また、基板１４上はカバー１５によって覆われてい
る。
【００２２】上記センサモジュール１０は、例えば図２
に示すようにタイヤ２０の気室内のリム２１上に固定し
て、或いはタイヤの内壁に固定して使用される。
【００２３】次に、センサモジュール１０の電気系回路
の構成及び発電機構について説明する。図３はセンサモ
ジュール１０の電気系回路及び発電機構の概略を説明す
る構成図、図４は発電装置１３の構成を示す平面図、図
５は図４における矢視方向に見た発電装置の概略側断面
図である。
【００２４】図３に示すように、センサ部１１はトラン
スポンダ３１とセンサ本体３２から構成されている。ト
ランスポンダ３１は、ＣＰＵを主体に構成されたコント
ローラ３３、高周波回路（以下、ＲＦ回路と称する）３
４及びアンテナ３５によって構成され、周知のように所
定の質問信号を受信したときに応答信号を送信する。
【００２５】センサ本体３２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。
【００２６】トランスポンダ３１及びセンサ本体３２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３２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３３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３４を介してア
ンテナ３５から所定周波数の電磁波で送信される。
【００２７】二次電池１２は、発電装置１３に接続さ
れ、発電装置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。
【００２８】発電装置１３は、発電機構部１３ａ、電圧
制御回路１３ｂ及びコンデンサ１３ｃから構成されてい
る。
【００２９】発電機構部１３ａは、タイヤ２０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３乃至図５に示すように、発電機構部１３
ａは、ベース４１及びカバー４２からなるケースを備
え、このケース内にはベース４１に固定された回転軸４
３ａ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。
【００３０】また、上記ケース内には、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。
【００３１】発電ロータ４５は、その回転軸と、この回
転軸に直交する方向にＮ極とＳ極を有し回転軸に固定さ
れた永久磁石とから構成されている。さらに、発電ロー
タ４５を両端部に間に挟むように略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。
【００３２】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。このように配置されたベアリング４８を有する
発電装置１３は、図６に示すように、タイヤ２０の回転
によって発生する遠心力６１がカバー４２の上面に対し
てほぼ垂直に加わるように、タイヤ２０に装着すること
が好ましい。これにより、遠心力６１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が遠心力６１によって損傷を受ける
ことがない。
【００３３】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１３ｂ及びコンデンサ１３
ｃが配置されている。
【００３４】上記の発電機構部１３ａでは、次のように
して発電が行われる。即ち、タイヤ２０の回転に伴って
回転錘４３が回転すると、この回転運動が発電ロータ４
５に伝達されて発電ロータ４５が回転する。
【００３５】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。
【００３６】電圧制御回路１３ｂは、図７に示すよう
に、リミッタ回路７１、ダイオード７２、コンデンサ７
３及び昇圧回路７４から構成されている。
【００３７】リミッタ回路７１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。
【００３８】ダイオード７２とコンデンサ７３は直列接
続されて、この直列回路がリミッタ回路７１に並列接続
されている。このダイオード７２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７３に一時的
に蓄積される。
【００３９】昇圧回路７４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７
３の両端に接続されている。これにより、コンデンサ７
３に蓄積された電圧が、昇圧回路７４によって昇圧され
て出力される。
【００４０】昇圧回路７４の出力側にはコンデンサ１３
ｃが並列接続され、昇圧回路７４から出力された電力は
コンデンサ１３ｃに蓄積される。
【００４１】また、コンデンサ１３ｃ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
７４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１３ｃ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。
【００４２】従って、上記のセンサモジュール１０は、
タイヤ２０の回転力を利用して発電された電力によって
駆動するので、半永久的な使用が可能になり、タイヤ２
０の気室内に装着した場合にも従来のような電池交換を
行う必要がない。
【００４３】また、センサモジュール１０では、発電装
置１３と二次電池１２を併用しているので、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は発電装置
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。
【００４４】また、上記発電装置１３は、従来例の圧電
素子を用いた発電装置に見られるようなクラックによる
故障が生ずることなく、長時間安定した発電が可能とな
り、信頼性及び耐久性に優れている。
【００４５】次に、前述した発電装置１３の性能につい
て、図８乃至図１０を参照して説明する。ここでは、上
記のセンサモジュール１０を用いた実際の測定結果を説
明する。図８及び図９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１０は
走行時間に対する蓄電電圧を示す図である。図１０にお
いては、縦軸はコンデンサ１３ｃ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。
【００４６】この測定においては、センサモジュール１
０を図８及び図７に示す位置に装着した。即ち、タイヤ
２０の回転軸２０ａの中心から距離Ｌ１（＝１７５ｍ
ｍ）の位置に、回転錘４３の回転軸４３ａがタイヤ２０
の回転軸２０ａに対して直交するようにセンサモジュー
ル１０を装着した。
【００４７】また、この測定では、速度を一定値に保っ
て車両走行し、コンデンサ１３ｃ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。
【００４８】この測定の結果、図１０に示すように、走
行速度１０ｋｍ／ｈのとき、コンデンサ１３ｃ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。
【００４９】走行速度３０ｋｍ／ｈのとき、コンデンサ
１３ｃの端子間電圧は、走行開始時においては０Ｖ、１
５分経過時には１０００ｍＶ、３０分経過時には１９１
１ｍＶ、４５分経過時には２１７８ｍＶ、６０分経過時
には２１７８ｍＶ、７５分経過時には２１７８ｍＶ、９
０分経過時には２１７８ｍＶであった。
【００５０】走行速度５０ｋｍ／ｈのとき、コンデンサ
１３ｃの端子間電圧は、走行開始時においては０Ｖ、１
５分経過時には８４４ｍＶ、３０分経過時には１２４４
ｍＶ、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。
【００５１】走行速度８０ｋｍ／ｈのとき、コンデンサ
１３ｃの端子間電圧は、走行開始時においては０Ｖ、１
５分経過時には８９ｍＶ、３０分経過時には１３３ｍ
Ｖ、４５分経過時には１７８ｍＶ、６０分経過時には２
２２ｍＶ、７５分経過時には２８９ｍＶ、９０分経過時
には３１１ｍＶであった。
【００５２】この測定結果が示すように、上記発電装置
１３は、通常の一般的な車両走行によって、センサ部１
１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。
【００５３】次に、本発明の第２の実施形態を説明す
る。
【００５４】図１１は第２の実施形態における発電装置
１３Ａの構成を示す平面図、図１２は図１１における矢
視方向に見た発電装置１３Ａの概略側断面図である。
【００５５】第２の実施形態では、上記第１の実施形態
における発電装置１３のベアリング４８の位置を変えた
発電装置１３Ａを備えたセンサモジュールを構成した。
また、発電装置１３Ａの構成以外は第１の実施形態と同
じである。
【００５６】図１１及び図１２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装置１３と第２の実施
形態における発電装置１３Ａとの相違点は、ベアリング
の配置にあり、発電装置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。
【００５７】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るように発電装置１３Ａをタ
イヤに装着した場合、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。
【００５８】上記構成の発電装置１３Ａの性能評価を第
１の実施形態と同様にして行った。この測定において
は、発電装置１３Ａを備えたセンサモジュール１０Ａを
図１３及び図１４に示す位置に装着した。即ち、タイヤ
２０の回転軸２０ａの中心から距離Ｌ２（＝１４０ｍ
ｍ）の位置に、回転錘４３の回転軸４３ａがタイヤ２０
の回転軸２０ａに対して平行になるようにセンサモジュ
ール１０Ａを装着した。
【００５９】この測定の結果、図１５に示す測定結果が
得られた。図１５において、縦軸はコンデンサ１３ｃ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。
【００６０】即ち、走行速度１０ｋｍ／ｈのとき、コン
デンサ１３ｃの端子間電圧は、走行開始時においては０
Ｖ、１５分経過時には９３３ｍＶ、３０分経過時には１
４２２ｍＶ、４５分経過時には１７３３ｍＶ、６０分経
過時には１９７７ｍＶ、７５分経過時には２１５６ｍ
Ｖ、９０分経過時には２１５６ｍＶであった。
【００６１】走行速度３０ｋｍ／ｈのとき、コンデンサ
１３ｃの端子間電圧は、走行開始時においては０Ｖ、１
５分経過時には２４４ｍＶ、３０分経過時には３７８ｍ
Ｖ、４５分経過時には４４４ｍＶ、６０分経過時には４
８９ｍＶ、７５分経過時には５３３ｍＶ、９０分経過時
には５５６ｍＶであった。
【００６２】走行速度５０ｋｍ／ｈのとき、コンデンサ
１３ｃの端子間電圧は、走行開始時においては０Ｖ、１
５分経過時には１１１ｍＶ、３０分経過時には１５６ｍ
Ｖ、４５分経過時には２００ｍＶ、６０分経過時には２
２２ｍＶ、７５分経過時には２４４ｍＶ、９０分経過時
には２６７ｍＶであった。
【００６３】走行速度８０ｋｍ／ｈのとき、コンデンサ
１３ｃの端子間電圧は、走行開始時においては０Ｖ、１
５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１３３ｍ
Ｖ、７５分経過時には１５６ｍＶ、９０分経過時には１
７８ｍＶであった。
【００６４】この測定結果が示すように、上記発電装置
１３Ａ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。
【００６５】次に、本発明の第３の実施形態を説明す
る。
【００６６】図１６は第３の実施形態におけるセンサモ
ジュール１０Ｂ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
では発電装置１３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３３が検知できる
ようにしたことである。
【００６７】即ち、図１６に示すように、発電装置１３
はコイル４７の両端間の起電力を端子を介してセンサ部
１１Ａの発電状態検出回路３６に出力できるようになっ
ている。また、発電状態検出回路３６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３３に入力されている。これに
より、コントローラ３３は、発電状態検出回路３６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３６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。
【００６８】このように、コントローラ３３は、発電装
置１３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。
【００６９】尚、前述した第１乃至第３の実施形態は本
発明の一具体例であり、本発明がこれらの実施形態のみ
に限定されることはない。例えば、発電機構部１３ａの
みからなる発電装置を構成し、発電装置外部に整流回路
や昇圧回路を設けても良い。
【００７０】また、二次電池１２或いはコンデンサ１３
ｃを備えない、つまり二次電池１２のみを有するか、或
いはコンデンサ１３ｃのみを有するセンサモジュールを
構成しても良い。
【００７１】また、前述のステータ４６に代えて、図１
７に示すように、発電ロータ４５が挿入される略円形状
の開口部４６ａを有した一体形状のステータ４６Ａを用
いても良い。
【００７２】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１乃
至７記載のタイヤ装着用発電装置によれば、タイヤの回
転力を利用して発電を行うので、タイヤ環境を検出する
センサ等をタイヤに装着する際に電源として有効に用い
ることができる。さらに、従来のように圧電素子を用い
た発電装置に見られるようなクラックによる故障がな
く、長時間安定した発電が可能となり、信頼性及び耐久
性に優れた発電装置として産業の発達に大いに貢献する
ものである。
【００７３】また、本発明の請求項８及び９記載のタイ
ヤ用センサモジュールによれば、上記発電装置によって
得られる電力によって駆動されるので、タイヤ内に装着
した場合、半永久的な使用も可能になる。また、従来の
ように電池交換に要する手間を省くことができる。さら
に、タイヤ回転状態検出手段を備えることにより、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センサモジュ
ールを示す外観斜視図
【図２】本発明の第１の実施形態におけるセンサモジュ
ールのタイヤ装着状態の一例を示す図
【図３】本発明の第１の実施形態におけるセンサモジュ
ールの電気系回路構成及び発電機構を説明する図
【図４】本発明の第１の実施形態における発電装置の構
成を示す平面図
【図５】本発明の第１の実施形態における発電装置の構
成を示す概略側断面図
【図６】本発明の第１の実施形態における発電装置の遠
心力に対する好適な設置状態を説明する図
【図７】本発明の第１の実施形態における電圧制御回路
を示すブロック図
【図８】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９】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１０】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１１】本発明の第２の実施形態における発電装置の
構成を示す平面図
【図１２】本発明の第２の実施形態における発電装置の
構成を示す概略側断面図
【図１３】本発明の第２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１４】本発明の第２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１５】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１６】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１７】本発明の発電装置に係るステータの他の構成
例を示す外観斜視図
【符号の説明】
１０，１０Ａ…センサモジュール、１１…センサ部、１
２…二次電池、１３，１３Ａ…発電装置、１３ａ…発電
機構部、１３ｂ…電圧制御回路、１３ｃ…コンデンサ、
１４…基板、１５…カバー、２０…タイヤ、２１…リ
ム、３１…トランスポンダ、３２…センサ本体、３３…
コントローラ、３４…高周波回路（ＲＦ回路）、３５…
アンテナ、３６…発電状態検出回路、４１…ベース、４
２…カバー、４３…回転錘、４３ａ…回転軸、４３ｂ…
歯車、４４…中間車、４５…発電ロータ、４６，４６Ａ
…ステータ、４６ａ…開口部、４７…コイル、４８，４
８Ａ…ベアリング、６１…遠心力、７１…リミッタ回
路、７２…ダイオード、７３…コンデンサ、７４…昇圧
回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長尾 昭一 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 Ｆターム(参考） 5H621 BB07 BB08 GA10 HH01 JK07 JK14 JK15 JK19

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 リム組みされたタイヤに固定され、タイ
    ヤの回転に伴って発電を行うタイヤ装着用発電装置であ
    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
    イルとを備えたことを特徴とするタイヤ装着用発電装
    置。
  2. 【請求項２】 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記載のタイヤ装着
    用発電装置。
  3. 【請求項３】 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２記載のタイヤ装着用発電
    装置。
  4. 【請求項４】 前記回転伝達機構は、前記回転錘の回転
    数を所定倍にして前記発電ロータに伝達する回転数変換
    手段を有していることを特徴とする請求項２又は３記載
    のタイヤ装着用発電装置。
  5. 【請求項５】 前記回転錘の回転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４の何れかに記
    載のタイヤ装着用発電装置。
  6. 【請求項６】 前記コイルの両端に接続された整流手段
    を設けたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記
    載のタイヤ装着用発電装置。
  7. 【請求項７】 前記コイルの両端間に接続された蓄電手
    段を設けたことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに
    記載のタイヤ装着用発電装置。
  8. 【請求項８】 リム組みされたタイヤに固定され、タイ
    ヤ環境の物理量を検出するタイヤ用センサモジュールに
    おいて、 前記請求項１乃至７の何れかに記載のタイヤ装着用発電
    装置を備え、 該発電装置によって発電された電力によって動作するこ
    とを特徴とするタイヤ用センサモジュール。
  9. 【請求項９】 前記発電装置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８記載のタイヤ用
    センサモジュール。
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