JP3626269B2 - トランスポンダ装着タイヤ - Google Patents
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Description
【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。
Claims (3)
- 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。 - 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。 - 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。
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