專利名稱:輪胎信息發(fā)送裝置、輪胎信息獲取系統(tǒng)以及輪胎·車輪組裝體的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及裝設在卡車、公共汽車、轎車或者兩輪車等具有車輪的車輛上，發(fā)送輪胎的輪胎內(nèi)壓、輪胎溫度等輪胎空腔區(qū)域內(nèi)的環(huán)境氣體信息的輪胎信息發(fā)送裝置、獲取該環(huán)境氣體信息的輪胎信息獲取系統(tǒng)以及輪胎·車輪組裝體。
背景技術：
提出過一種方案，其中，在卡車、公共汽車、轎車以及摩托車等具有將輪胎組裝在車輪上而成的輪子的車輛中，裝設一直監(jiān)視輪胎內(nèi)壓、輪胎空腔區(qū)域的輪胎溫度，在輪胎內(nèi)壓、輪胎溫度超過了所設定的范圍的異常時報告異常的情況的輪胎監(jiān)視系統(tǒng)。
在輪胎監(jiān)視系統(tǒng)中，在由輪胎內(nèi)周面以及車輪壁面所包圍的輪胎空腔區(qū)域內(nèi)，設置有檢測該區(qū)域內(nèi)的環(huán)境氣體信息并無線地向輪胎空腔區(qū)域外發(fā)送該環(huán)境氣體信息的輪胎信息發(fā)送裝置。該環(huán)境氣體信息由設置在車輛本體的輪胎房附近的接收裝置所接收，根據(jù)所接收的環(huán)境氣體信息判定有無異常，在異常的情況下將該情況向駕駛者發(fā)出警報。
作為上述輪胎監(jiān)視系統(tǒng)，可以例示例如下述專利文獻1中所公開的輪胎的空氣壓力檢測裝置。在該裝置中，空氣壓力·溫度檢測部本體被設置在輪胎空腔區(qū)域中的輪胎氣門(氣門)附近，一直監(jiān)視輪胎空腔區(qū)域的環(huán)境氣體信息，所述輪胎空腔區(qū)域是由輪胎內(nèi)周面以及車輪壁面所包圍、與外部之間被封閉的封閉空間。
在這樣的空氣壓力·溫度檢測部本體中，需要驅動檢測傳感器、用于發(fā)送檢測出的環(huán)境氣體信息的各種電路的電力，使用例如紐扣電池等小型的電池。
專利文獻1特開2002-225519號公報
發(fā)明內(nèi)容
但是，輪胎與車輪的組裝體(輪胎·車輪組裝體)只有在由于輪胎的壽命而更換輪胎時或者由于輪胎或車輪的損傷而更換時才將輪胎與車輪分離，一般，輪胎·車輪組裝體在5～10年的長時間內(nèi)不分離地使用。所以，在監(jiān)視輪胎信息的輪胎監(jiān)視系統(tǒng)中，必須在輪胎·車輪到達壽命之前的長時間內(nèi)以免維護的狀態(tài)一直進行監(jiān)視，與此相應，必須增大用于驅動檢測傳感器、電路的電池的容量。
另一方面，如上述那樣設置在輪胎空腔區(qū)域內(nèi)的輪胎信息發(fā)送裝置，被裝設在輪胎與車輪的組裝體(輪胎·車輪組裝體)上從而與之一體地旋轉，所以必須使之不會因為該旋轉而產(chǎn)生由不平衡引起的振動。所以，裝設在輪胎·車輪組裝體上并且旋轉的輪胎信息發(fā)送裝置整體的質量也受到限制，伴隨于此該裝置中內(nèi)藏的電池的質量也受到限制。
解決這樣的實用上的問題的實用性優(yōu)異的輪胎信息發(fā)送裝置還沒有被提出。
因此，本發(fā)明的目的在于，解決上述問題點，提供一種即使長時間裝設在輪胎·車輪組裝體上也可以一直發(fā)送輪胎空腔區(qū)域內(nèi)的環(huán)境氣體信息的實用性優(yōu)異的輪胎信息發(fā)送裝置、以及使用了該裝置的輪胎信息獲取系統(tǒng)以及輪胎·車輪組裝體。
為達成上述目的，本發(fā)明提供一種輪胎信息發(fā)送裝置，它是安裝在由輪胎內(nèi)周面以及車輪壁面所包圍的輪胎空腔區(qū)域內(nèi)，檢測該輪胎空腔區(qū)域內(nèi)的環(huán)境氣體信息，然后無線地向輪胎空腔區(qū)域外發(fā)送的輪胎信息發(fā)送裝置，其特征在于，具有傳感器，其檢測輪胎空腔區(qū)域內(nèi)的環(huán)境氣體信息；電路基板，其具備處理該傳感器的檢測信號的處理電路以及無線地發(fā)送該處理過的信號的發(fā)送電路；和電池，它是提供用于上述處理電路以及上述發(fā)送電路的驅動的電力的電池，通過由絕緣性薄膜密封電池結構構件(正極電極、負極電極、隔板等)，從而形成具有薄板面的薄板形狀的密封體，薄板面的面積相對于該密封體的薄板形狀的厚度的比為200mm或其以上，且質量為5g或其以下。
薄板面的面積相對于上述密封體的薄板形狀的厚度的比優(yōu)選為400mm或其以上。
在這里，優(yōu)選的是，上述傳感器、上述電路基板以及上述電池，收納在盒體內(nèi)，所述盒體具有與形成曲面的車輪旋轉體面相對應、以一定的曲率形成曲面的裝設面；上述電池以及上述電路基板，從上述裝設面一側起按照上述電池、上述電路基板的順序配置在上述盒體內(nèi)；上述發(fā)送電路的信號發(fā)送用的天線元件，與上述處理電路以及上述發(fā)送電路一起，被設置在從上述電路基板觀察與上述裝設面相反一側的基板面一側上。
另外，優(yōu)選的是，上述電路基板形成平板形狀，上述電池的厚度為3(mm)或其以下，相對于上述盒體的上述裝設面的垂直方向的高度，為上述裝設面的曲率半徑的10分之1或其以下。
上述電池，例如是由絕緣性薄膜覆蓋正極電極、負極電極、隔板以及非水電解液從而形成密封體的一次電池。
另外，優(yōu)選的是，上述電池的薄板面，成為與上述電路基板的基板面相接觸的接觸面。
進而，優(yōu)選的是，上述電池的上述接觸面為形成了矩形形狀的平面，相對于該接觸面的垂直方向的厚度，相對于對該接觸面尺寸進行規(guī)定的縱方向以及橫方向中任何一個的長度，都是3分之1或其以下。此時，上述電池的正極導線以及負極導線，例如從上述密封體沿著上述接觸面平行地延伸，從而連接在上述電路基板的電路上。
另外，上述環(huán)境氣體信息，例如包括輪胎空腔區(qū)域內(nèi)的內(nèi)壓以及溫度的至少一方。
進而，本發(fā)明提供一種輪胎信息獲取系統(tǒng)，其特征在于具有上述輪胎信息發(fā)送裝置；和設置在上述輪胎空腔區(qū)域的外側，接收來自上述輪胎信息發(fā)送裝置的信號的接收裝置；上述輪胎信息發(fā)送裝置向上述接收裝置斷續(xù)地發(fā)送輪胎空腔區(qū)域內(nèi)的環(huán)境氣體信息。
另外，本發(fā)明提供一種輪胎·車輪組裝體，其特征在于將上述輪胎信息發(fā)送裝置安裝在輪胎空腔區(qū)域內(nèi)的車輪旋轉體面上。
此時，優(yōu)選的是，上述輪胎信息發(fā)送裝置，在以車輪旋轉軸為中心的車輪的圓周上，被配置在與車輪氣門的配置位置相反一側的位置上。
進而，本發(fā)明提供一種輪胎信息發(fā)送裝置，它是安裝在由輪胎內(nèi)周面以及車輪壁面所包圍的輪胎空腔區(qū)域內(nèi)，檢測該輪胎空腔區(qū)域內(nèi)的環(huán)境氣體信息，然后無線地向輪胎空腔區(qū)域外發(fā)送的輪胎信息發(fā)送裝置，其特征在于，具有傳感器，其檢測輪胎空腔區(qū)域內(nèi)的環(huán)境氣體信息；電路基板，其具備處理該傳感器的檢測信號的處理電路以及無線地發(fā)送該處理過的信號的發(fā)送電路；和提供用于上述處理電路以及上述發(fā)送電路的驅動的電力的、內(nèi)部電阻為5Ω或其以下、且質量能量密度為130mAh/g或其以上的電池。
本發(fā)明的輪胎信息發(fā)送裝置，具有向各種電路提供電力的電池，該電池，通過由絕緣性薄膜密封正極電極、負極電極、隔板等電池結構構件從而形成具有薄板面的薄板形狀的密封體，薄板面的面積相對于該密封體的薄板形狀的厚度的比為200mm或其以上，優(yōu)選為400mm或其以上，而且質量為5g或其以下。因此，可以減小輪胎信息發(fā)送裝置，而且可以將高度抑制得較低，所以可以提供一種即使安裝在具有一定的曲率的車輪的旋轉體面上，也不會成為將輪胎組裝在車輪上時的障礙物，即使與輪胎·車輪組裝體一起旋轉也不會產(chǎn)生由不平衡引起的振動，實用性優(yōu)異的輪胎信息發(fā)送裝置。另外，由于電池具有內(nèi)部電阻為5Ω或其以下、并且質量能量密度為130mAh/g或其以上的特性，所以可以在由輪胎和車輪所包圍的封閉空間即輪胎空腔區(qū)域內(nèi)長時間例如10年的時間內(nèi)免維護地連續(xù)發(fā)送輪胎信息。
圖1(a)以及圖1(b)是表示作為本發(fā)明的輪胎信息發(fā)送裝置的一個實施方式的輪胎內(nèi)壓·溫度發(fā)送裝置的外觀的圖。
圖2是圖1(b)所示的輪胎內(nèi)壓·溫度發(fā)送裝置的剖面圖。
圖3(a)是表示圖1(b)所示的輪胎內(nèi)壓·溫度發(fā)送裝置所具有的電路基板上的電路結構的框圖，圖3(b)是表示圖1(b)所示的輪胎內(nèi)壓·溫度發(fā)送裝置所具有的一次電池的立體簡圖。
圖4是表示本發(fā)明的輪胎信息獲取系統(tǒng)所使用的接收裝置的一個實施方式的結構的框圖。
圖5(a)是本發(fā)明的電池的電池結構構件的分解立體圖，圖5(b)是本發(fā)明的電池的電池結構構件的外觀立體圖。
圖6是說明圖3(b)所示的一次電池的組裝的圖。
圖7是表示圖3(b)所示的一次電池的特性的一例的曲線圖。
標號說明10 輪胎內(nèi)壓·溫度發(fā)送裝置 11 車輪11a 車輪底面 12 傳感器部16 電路基板 18 一次電池18a 接觸面 20 盒體20a 車輪裝設面 20b 孔21 微處理器 22 存儲器24 發(fā)送電路 26 開關元件28 天線元件 29 通信部30 接收裝置 32 接收器本體部34 接收器處理部 36 天線元件38 放大電路 40 解調(diào)電路42 微處理器 44 存儲器45 信號處理電路 46 顯示盤50 極板 52 極活性物質層54 負極板 56 隔板
58 正極導線 60 負極導線62 凹部 61 層疊體64 絕緣性薄膜具體實施方式
下面，根據(jù)附圖所示的最佳實施方式，對本發(fā)明的輪胎信息發(fā)送裝置、輪胎信息獲取系統(tǒng)以及輪胎·車輪組裝體進行詳細說明。
圖1(a)以及圖1(b)是本發(fā)明的輪胎信息發(fā)送裝置的一個實施方式，是表示安裝在輪胎·車輪組裝體上的輪胎內(nèi)壓·溫度發(fā)送裝置(以下稱為發(fā)送裝置)10的外觀的圖。發(fā)送裝置10，為了不產(chǎn)生由車輪的不平衡引起的振動，在以車輪旋轉軸為中心的車輪圓周上，相對于車輪氣門的配置位置配置在相反一側(180度)的位置上。
發(fā)送裝置10，在作為輪胎與車輪11的組裝體的輪子的、面對由輪胎內(nèi)周面以及車輪壁面所包圍的輪胎空腔區(qū)域的、形成曲面的車輪底面(具有一定的曲率的旋轉體面)11a上，被沿著車輪底面11a安裝。發(fā)送裝置10是檢測輪胎空腔區(qū)域內(nèi)的環(huán)境氣體壓力即輪胎內(nèi)壓以及環(huán)境氣體溫度即輪胎溫度、并向設置在車輪外部的接收裝置30無線發(fā)送的裝置。
發(fā)送裝置10以及接收裝置30形成本發(fā)明的輪胎信息獲取系統(tǒng)。
圖2是發(fā)送裝置10的剖面圖。
發(fā)送裝置10包括具有壓力傳感器以及溫度傳感器的傳感器部12，平板狀的電路基板16，一次電池18以及將這些部件收納在規(guī)定位置的盒體20。
傳感器部12的壓力傳感器是檢測輪胎內(nèi)壓的檢測傳感器，使用的是檢測表壓、差壓或絕對壓力的公知的半導體壓力傳感器或電容式壓力傳感器。
傳感器部12的溫度傳感器是檢測輪胎空腔區(qū)域的溫度的檢測傳感器，使用的是公知的半導體溫度傳感器或電阻元件型溫度傳感器。這些傳感器，為了能夠檢測輪胎空腔區(qū)域內(nèi)的輪胎壓力以及輪胎溫度，被設置于在盒體20上穿設的孔20b的附近。
這些傳感器，被設置在電路基板16上，傳感器的信號被提供給設置在電路基板16上的A/D轉換電路17。
在電路基板16上，如圖3(a)所示，設置有A/D轉換電路17、微處理器(MP)21、存儲器22、發(fā)送電路24、開關元件26以及天線元件28。圖2中，符號29是為了進行用于進行輪胎內(nèi)壓等的監(jiān)視的閾值設定、發(fā)送裝置10的識別信息的設定等，而具有進行與外部通信裝置的通信的接收用的天線元件的設定專用的通信部。
電路基板16，以與為了裝設在車輪底面11a上而形成在盒體20的表面上的車輪裝設面20a互相相對的位置關系配置在盒體20內(nèi)，從電路基板16側觀察，上述各種電路以及元件被設置在與用于裝設在車輪底面11a上的形成在盒體20上的車輪裝設面20a相反一側的基板面上。
A/D轉換電路17，是與具有壓力傳感器以及溫度傳感器的傳感器部12連接在一起、將從壓力傳感器輸出的壓力信號以及從溫度傳感器輸出的溫度信號數(shù)字轉換成例如8比特等的信號的部分。
MP21，是利用在A/D轉換電路18中被A/D轉換后提供的內(nèi)壓數(shù)據(jù)以及溫度數(shù)據(jù)、從存儲器22中調(diào)用的能夠與其他的發(fā)送裝置識別開的識別信息(1D)和字信號、和來自后述的開關元件26的檢測信號的信息，生成向接收裝置30發(fā)送的發(fā)送信號，除此之外還控制管理各電路的動作的部分。
由MP21生成的發(fā)送信號，是反復生成規(guī)定形式的信號而成的信號。ID和字信號，是將特定的比特數(shù)的0和1以規(guī)定的規(guī)則連續(xù)排列而成的信號。字信號，例如是將使0排列10比特、然后使1排列10比特而成的塊反復配置3塊而成的信號。
存儲器22，除了儲存保持發(fā)送裝置10的ID，還可以儲存所計測的內(nèi)壓數(shù)據(jù)以及溫度數(shù)據(jù)。
發(fā)送電路24包括生成規(guī)定的頻率、例如315MHz的載波的圖未示的振蕩電路，生成根據(jù)由MP21生成的發(fā)送信號對載波進行了調(diào)制的高頻信號的圖未示的調(diào)制電路，和放大高頻信號的圖未示的放大電路。這里，載波的調(diào)制方式可以是ASK(Amplitude shift keying幅移鍵控)方式、FSK(Frequency shift keying頻移鍵控)方式、PSK(Phase shift keying相移鍵控)方式、QPSK或8PSK等多值的PSK方式、16QAM或64QAM等多值的ASK方式等公知的方式。
開關元件26是，通過伴隨著車輛的行駛而作用在發(fā)送裝置10上的離心力或者振動而進行觸點的接觸、非接觸，由此可以自動檢測輪子的轉動狀態(tài)、非轉動(停止狀態(tài))的元件(檢測傳感器)。由開關元件26生成的轉動狀態(tài)的檢測信號被輸送給MP21。該檢測信號的信息被包含在向接收裝置30發(fā)送的發(fā)送信號中，在接收裝置30中用于非轉動狀態(tài)即輪胎的停止時間的計算等。
天線元件28構成為，向接收裝置30發(fā)送例如315MHz的電波。
這樣的設置在電路基板16上的各種電路和元件被收納在盒體20的規(guī)定的位置上，盒體20，以與車輪底面11a相對應地形成曲面的車輪裝設面20a與車輪11的曲面狀的底面相接觸的方式被裝設。另外，電路基板16，以設置有上述各種電路和天線元件等的基板面朝向與盒體20的車輪裝設面20a相反一側的方向的方式被收納在盒體20的規(guī)定的位置上。
如圖3(b)所示，一次電池18是用樹脂涂覆后的收納用的絕緣性薄膜64覆蓋鋁箔的兩面而成的薄板形狀(也稱作平面形狀或紙片形狀)的一次電池。一次電池18具有內(nèi)部電阻為5Ω或其以下、且質量能量密度為130mAh/g或其以上的特性，例如達到內(nèi)部電阻2Ω或其以下168mAh/g。
該一次電池18，形成與矩形形狀的電路基板16大致同等的矩形形狀，從電路基板16側觀察，以沿著盒體20的車輪裝設面20a側的基板面的方式設置在該基板面上。即，一次電池18，形成與電路基板16的基板面相接觸、用于收納保持在盒體20中的平面狀的接觸面18a，該接觸面18a如圖2所示以與電路基板16的基板面相接觸的方式收納在盒體20中。
另外，一次電池18，通過由絕緣性薄膜64密封電池結構構件，由此形成具有接觸面18a等薄板面的矩形形狀的薄板形狀的密封體，接觸面18a(薄板面)的面積相對于該密封體的薄板形狀的厚度的比為200mm或其以上，優(yōu)選為400mm或其以上，且質量為5g或其以下。另外，相對于上述接觸面18a的垂直方向的厚度、即紙片形狀的電池的厚度t(參照圖3(b))，相對于對該接觸面18a的紙片形狀的尺寸(面積)進行規(guī)定的縱方向以及橫方向中任何一個的長度，都是3分之1或其以下。一次電池18的正極導線58以及負極導線60，從電池一端部沿著上述接觸面18a平行地延伸，連接在電路基板16上的圖未示的連接端子上。
另外，一次電池18如上述那樣形成矩形形狀，也可以根據(jù)車輪的寬度，改變矩形形狀的短邊的寬度來使用。
這樣的一次電池18，具有電池的內(nèi)部電阻為5Ω或其以下、且表示每單位質量的電池容量(mAh)的質量能量密度為130mAh/g或其以上的特性。向電路基板16提供的電力，主要被斷續(xù)地從睡眠狀態(tài)喚醒并驅動MP21、在A/D轉換電路中進行A/D轉換、由發(fā)送電路24無線地發(fā)送發(fā)送信號的能量所消耗。一次電池18作為電源而起作用，用于例如在開關元件26為ON的狀態(tài)下，以額定輸出3V、數(shù)十秒1次的頻率、以數(shù)毫秒的單位長時間斷續(xù)地流過數(shù)10mA的電流。
一般，為了延長一次電池的壽命，進行增大電池容量，但越是增大電池容量，一次電池的質量也越增大。在本發(fā)明中，由于裝設在旋轉的輪胎車輪組裝體上，因此必須一邊盡可能地抑制電池的質量以免伴隨著旋轉而產(chǎn)生振動，一邊確保電池容量。
另外，還必須極力降低電池的內(nèi)部電阻從而向電路高效地提供電力。
本發(fā)明的一次電池18，作為滿足這樣的條件的電池而提供。
對于一次電池18的結構在后面敘述。
圖4是表示接收從發(fā)送裝置10發(fā)送的輪胎內(nèi)壓和輪胎溫度的發(fā)送信號的接收裝置30的概略結構的框圖。
接收裝置30包括接收器本體部32，和以有線方式與接收器本體部32連接的接收器處理部34。
接收器本體部32包括天線元件36以及放大電路38。天線元件36構成為，接收從發(fā)送裝置10發(fā)送的、例如315MHz的電波。放大電路38由FED(場效應晶體管)等構成，對所接收的高頻信號進行放大，并提供給接收器處理部34。
接收器本體部32，被安裝在安裝有發(fā)送裝置10的輪子附近的、例如車體側的輪胎房上，接收器處理部34被安裝在例如車體本體的中央控制單元上。
接收器處理部34，在解調(diào)電路40中，從高頻信號中解調(diào)發(fā)送信號，從而取出內(nèi)壓數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)以及ID；在MP42中，使用預先設定記錄在存儲器44中的對應的結果，從所取出的ID獲取發(fā)送過來的內(nèi)壓數(shù)據(jù)以及溫度數(shù)據(jù)是裝設在哪個裝設位置上的車輪的輪胎的數(shù)據(jù)。在MP42中，根據(jù)所獲取的裝設位置信息，通過輪胎的內(nèi)壓數(shù)據(jù)來監(jiān)視輪胎內(nèi)壓。在信號處理電路45中，例如將右前輪的輪胎內(nèi)壓與預先設定的設定值相比較，區(qū)分出“通?！?、“注意”、“警告”3個階段的輪胎內(nèi)壓的狀態(tài)來進行判定。判定結果被提供給連接在接收器處理部34上的顯示盤46。顯示盤46顯示每個車輛裝設位置的輪胎內(nèi)壓的值。這里，顯示盤46是在車輛的儀表面板上顯示內(nèi)壓的數(shù)值以及所判定的內(nèi)壓的狀態(tài)的部件。
在這樣的包括發(fā)送裝置10以及接收裝置30的輪胎信息獲取系統(tǒng)中，為了根據(jù)對開關元件26的轉動狀態(tài)的檢測來開始計測、并每數(shù)十秒1次斷續(xù)地獲取輪胎內(nèi)壓數(shù)據(jù)以及輪胎溫度數(shù)據(jù)，在發(fā)送裝置10中必須具有例如每數(shù)十秒1次、使數(shù)10mA的電流流通數(shù)毫秒的電力。而且，由于被裝設在大致10年的時間、在到達壽命之前不會分離的輪胎·車輪組裝體的輪胎空腔區(qū)域內(nèi)，所以一次電池18必須在長時間內(nèi)電力不會用盡地向電路基板上的各種電路提供電力。
在圖5(a)、圖5(b)以及圖6中表示一次電池18的概略結構。
圖5(a)是一次電池18的電池結構構件(正極電極、負極電極、隔板)的分解立體圖，圖5(b)是一次電池18的電池結構構件的外觀立體圖，圖6是說明一次電池18的組裝的圖。
一次電池18，是將正極活性物質設為氟化石墨、其將負極活性物質設為鋰、使用了非水電解液、厚度極薄的薄板形狀(紙片形狀)的鋰電池。另外，一次電池18，除將非水電解液設為電解液以外，也可以將水溶液設為電解液，但優(yōu)選為將非水電解液設為電解液的非水電解液電池。
如圖5(a)所示，作為電池結構構件，包括3塊正極板50、夾在正極板50之間的2塊負極板54和將正極板50與負極板54分離的隔板56。
正極板50由例如鋰箔構成，正極活性物質層52與由氟化石墨構成的粘結劑混合起來粘合在正極板50上。
另一方面，負極板54由鋁箔構成，插入正極板50之間而形成負極。隔板56，使用例如微孔膜。
另一方面，作為非水電解液有機溶劑使用例如γ-丁內(nèi)酯，作為溶質將硼氟化鋰以規(guī)定的摩爾濃度溶解在有機溶劑中。另外，如圖5(a)所示，從各個正極板50的一端突出正極導線58，從各個負極板54的一端突出由鋰等構成的負極導線60，多個正極導線58集中成一個從而形成正極端子，另外多個負極導線60集中成一個從而形成負極端子，這些端子從一次電池18突出。
另外，正極活性物質層52所使用的氟化石墨本身的質量能量密度為860mAh/g，負極板54所使用的鋰的質量能量密度為3860mAh/g，質量能量密度都非常高，而且電動勢較高，為大致3V，可適于用作本發(fā)明的發(fā)送裝置10的一次電池18的材料。
這樣地將板狀的正極板50以及負極板54以夾持隔板56的方式層疊而構成的如圖5(b)所示的層疊體61，如圖6所示，被收納在絕緣性薄膜64的凹部62內(nèi)。這樣，如圖6所示，將層疊體61與非水電解液一起由絕緣性薄膜64所覆蓋，并將絕緣性薄膜64的緣部彼此加熱壓合，從而制作出成為密封體的平板狀(紙片形狀)的電池。
紙片形狀的一次電池18中所使用的絕緣性薄膜64，是例如由絕緣性的樹脂層層疊在鋁箔的兩面上而成的輕型的層疊式樹脂薄膜。
一次電池18的一個面成為在盒體20內(nèi)沿著電路基板16的基板面相接觸的接觸面18a。正極導線58以及負極導線60被絕緣性薄膜64所夾持，從一端沿著接觸面18a延伸，與電路基板16的圖未示的電源端子相連接。
相對于一次電池18的接觸面18a的垂直方向的厚度t，相對于對該接觸面20a的尺寸進行規(guī)定的縱方向以及橫方向中任何一個的長度，都是3分之1或其以下，優(yōu)選為5分之1或其以下。例如厚度、寬度以及長度分別設為2.0mm、15mm以及60mm。
另外，一次電池18的厚度為3mm或其以下，優(yōu)選為2.5mm或其以下，相對于盒體20的車輪裝設面20a的垂直方向的高度，優(yōu)選為車輪裝設面20a的曲率半徑的10分之1或其以下。例如在曲率半徑為15cm時，盒體20的上述高度優(yōu)選為1.5cm或其以下。
另外，由于收納在盒體20內(nèi)的電路基板16形成平板形狀，所以當在周方向上具有一定的曲率的車輪底面11a上沿著周方向配置電路基板16時，有時電路基板16的端部會從車輪底面11a離開得較大，盒體20的高度超過裝設面的曲率半徑的10分之1。此時，由于盒體20從車輪底面11a突出，所以在將輪胎組裝在車輪11上的輪胎組裝時會成為障礙物。另外，在車輪底面11a上具有固定為了確保輪胎內(nèi)壓而注入空氣的氣門的螺母等，因此盒體20的高度也必須抑制為在輪胎組裝時不會成為障礙的氣門的突出量的程度。從以上方面看，盒體20的高度受到限制，一次電池18的厚度被限制為3mm或其以下，優(yōu)選為2.5mm或其以下。而且，相對于盒體20的車輪裝設面20a的垂直方向的高度優(yōu)選為上述裝設面的曲率半徑的10分之1或其以下。
進而，通過減薄一次電池18的厚度，在將盒體20裝設在車輪底面上時，發(fā)送裝置10可以無線地高效發(fā)送信號。即，由于裝設有發(fā)送裝置10的車輪11由鐵、鋁等導體構成，所以車輪11容易形成振蕩電波時的有效的接地導體。一般，眾所周知通過增大接地導體可以得到電波的穩(wěn)定的放射特性，因此通過減小電路基板與成為導體的車輪11之間的間隔，可以使車輪11作為接地導體而有效地起作用。
另外，一次電池18為了可以應用于所希望的尺寸的車輪，盒體20的寬度受到限制，其結果一次電池18的寬度也受到限制。例如被限制為20mm或其以下。
進而，由于裝設發(fā)送裝置20的車輪11形成在車輪底面11a具有一定曲率的旋轉體面，所以如果沿著平板形狀的電路基板16而使一次電池18的形狀延長，則盒體20也延長，與車輪底面11a相接觸的盒體20的車輪裝設面20a也必須設置成沿著車輪底面的旋轉體面的形狀延長。一方面，由于電路基板16以及一次電池18為平板形狀，所以盒體20的兩端與車輪底面的距離根據(jù)旋轉體面形狀而變得特別長，該部分的盒體20的厚度急劇地增大。因此，盒體20本身的質量以及容積增大。另一方面，由于發(fā)送裝置10設置在旋轉的車輪11上，所以使質量增大就會使由伴隨著車輪11的旋轉的不平衡所引起的振動增大，作為輪胎·車輪組裝體不優(yōu)選。從這一方面來看，盒體20以及一次電池18的長度也不能延長。
這樣，一次電池18根據(jù)發(fā)送裝置10的特性，不但厚度受到限制，寬度以及長度也受到限制地被收納在盒體20內(nèi)。
另一方面，一次電池18必須在長時間例如10年的時間內(nèi)斷續(xù)地向電路提供電力，由此必須確保電池容量。但是，如上所述，由于一次電池18的尺寸以及質量、容積受到限制，所以不能通過增大電池尺寸來簡單地使電池容量增大。本發(fā)明的一次電池18如上所述，形成為在由正極板以及負極板夾持隔板從而層疊為層狀的狀態(tài)下、由絕緣性薄膜密封的紙片形狀的電池。即，在一次電池18的尺寸受到限制時為了有效增大對電池容量有較大影響的負極的容積，并且使內(nèi)部電阻下降，而有效地增大了正極和負極的相對面積。而且，由于一次電池18通過絕緣性薄膜而形成密封體，所以與金屬制盒體相比可以有效降低質量。
由此可以構成適用于發(fā)送裝置10的電池，其通過由絕緣性薄膜64密封電池結構構件(正極電極、負極電極、隔板)從而形成具有薄板面的薄板形狀的密封體，接觸面18a(薄板面)的面積相對于該密封體的薄板形狀的厚度的比為200mm或其以上，且質量為5g或其以下。
另外，在本發(fā)明中接觸面18a的面積相對于密封體的薄板形狀的厚度的比為200mm或其以上，優(yōu)選為400mm或其以上。
本發(fā)明的發(fā)送裝置10所使用的一次電池18，例如達到內(nèi)部電阻為2Ω，質量能量密度為168mAh/g，具有作為本發(fā)明的特征的內(nèi)部電阻為5Ω或其以下、且質量能量密度為130mAh/g或其以上的特性。
一般，為了使輪胎·車輪組裝體在旋轉時不會因為質量的不平衡而產(chǎn)生振動，裝設在輪胎·車輪組裝體上的發(fā)送裝置10的質量優(yōu)選為較小。但是，以往的輪胎信息發(fā)送裝置所用的紐扣形一次電池，其內(nèi)部電阻為6Ω或其以上，并且質量能量密度不足130mAh/g。因此，在確定了必要的電池容量的發(fā)送裝置10中為了確保該電池容量，必須增大一次電池的容積，從而增大質量。其結果，發(fā)送裝置10的整體質量也增大，在裝設在輪胎·車輪組裝體上使之旋轉時容易產(chǎn)生由不平衡引起的振動。因此，發(fā)送裝置10整體的質量優(yōu)選盡可能地小。另外，在車輪11上，另外設置有用于向輪胎空腔區(qū)域注入空氣的氣門，由于該氣門的質量，容易產(chǎn)生車輪的不平衡。在本發(fā)明的發(fā)送裝置10中，在以車輪11的旋轉軸為中心的車輪圓周上，將發(fā)送裝置10配置在與氣門的配置位置180度相對的位置上，并且通過一次電池18的輕型化，使其與上述氣門的質量相平衡，從而可以有效地消除車輪11的不平衡。因此，一次電池18以氣門的質量程度為上限，設為5g或其以下。
另外，一次電池18形成為將正極板50和負極板54層疊起來的結構，內(nèi)部電阻為5Ω或其以下。之所以將內(nèi)部電阻設為5Ω或其以下，是因為如果內(nèi)部電阻設超過5Ω，則很多時候驅動電路的電流變?yōu)橐?guī)定值或其以下，無法驅動電路。一次電池18的內(nèi)部電阻優(yōu)選為3Ω或其以下。
通過這樣的一次電池18的結構，即使是裝設有發(fā)送裝置10的輪胎車輪組裝體，也可以抑制伴隨著旋轉的振動，并且可以長時間地驅動發(fā)送裝置10，將輪胎空腔區(qū)域內(nèi)的輪胎空氣壓力以及輪胎溫度作為環(huán)境氣體信息持續(xù)發(fā)送。
另外，一次電池18是沿著電路基板16的基板面而配置的，但如上所述，由于是由絕緣性薄膜64密封的密封體，所以可以使密封體以某種程度柔性變形，例如可以與車輪底面11a的曲率相對應地使其以一定的曲率彎曲從而收納在盒體20內(nèi)。此時，電路基板16也可以以沿著車輪底面11a的曲率的方式，例如將長度較短的平板形狀的基板連接多個而構成。另外，電路基板16也可以使用能夠以沿著車輪底面16a的曲率的方式彎曲的柔性的基板。
圖7是作為一次電池18的特性的一例，表示100℃保存時的時效(經(jīng)時變化)、即在23℃的測定條件下對100Ω流通0.1秒的電流時的CCV(Closed Circuit Voltage閉路電壓值)的時效的曲線圖。
下述表1表示圖7中的發(fā)明產(chǎn)品即一次電池18的規(guī)格與市售品即CR2450的規(guī)格的比較。一次電池18具有圖5(a)、圖5(b)以及圖6所示的電池結構，正極板50使用鋁箔，正極活性物質層52使用氟化石墨，負極板54使用鋰箔，作為非水電解質使用將硼氟化鋰以規(guī)定的摩爾濃度溶解在γ-丁內(nèi)酯中而成的溶液。表1中的電池容量是通過2.7kΩ定電阻連續(xù)放電而測定的，內(nèi)部電阻是通過1kHz交流阻抗法而測定的。
表1
如圖7所示，質量能量密度為154mAh/g、內(nèi)部電阻為2.0Ω、而且薄板面的面積相對于薄板形狀的厚度的比為409mm(＝15×60/2.2)、而且質量為2.6g的本發(fā)明產(chǎn)品的一次電池18，相對于CR2450具有優(yōu)異的CCV特性。
以上，對本發(fā)明的輪胎信息發(fā)送裝置、輪胎信息獲取系統(tǒng)以及輪胎·車輪組裝體詳細進行了說明，但本發(fā)明并不限定于上述實施方式，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，當然可以進行各種改良或變更。
本發(fā)明的輪胎信息發(fā)送裝置，具有向各種電路提供電力的電池，該電池，通過由絕緣性薄膜密封正極電極、負極電極、隔板等電池結構構件從而形成具有薄板面的薄板形狀的密封體，薄板面的面積相對于該密封體的薄板形狀的厚度的比為200mm或其以上，優(yōu)選為400mm或其以上，而且質量為5g或其以下。因此，可以減小輪胎信息發(fā)送裝置，而且可以將高度抑制得較低，所以可以提供一種即使安裝在具有一定的曲率的車輪的旋轉體面上，也不會成為將輪胎組裝在車輪上時的障礙物，即使與輪胎·車輪組裝體一起旋轉也不會產(chǎn)生由不平衡引起的振動，實用性優(yōu)異的輪胎信息發(fā)送裝置。另外，由于電池具有內(nèi)部電阻為5Ω或其以下、并且質量能量密度為130mAh/g或其以上的特性，所以可以在由輪胎和車輪所包圍的封閉空間即輪胎空腔區(qū)域內(nèi)長時間例如10年的時間內(nèi)免維護地連續(xù)發(fā)送輪胎信息。
權利要求
1.一種輪胎信息發(fā)送裝置，它是安裝在由輪胎內(nèi)周面以及車輪壁面所包圍的輪胎空腔區(qū)域內(nèi)，檢測該輪胎空腔區(qū)域內(nèi)的環(huán)境氣體信息，然后無線地向輪胎空腔區(qū)域外發(fā)送的輪胎信息發(fā)送裝置，其特征在于，具有傳感器，其檢測輪胎空腔區(qū)域內(nèi)的環(huán)境氣體信息；電路基板，其具備處理該傳感器的檢測信號的處理電路以及無線地發(fā)送該處理過的信號的發(fā)送電路；和電池，它是提供用于上述處理電路以及上述發(fā)送電路的驅動的電力的電池，通過由絕緣性薄膜密封電池結構構件，從而形成具有薄板面的薄板形狀的密封體，薄板面的面積相對于該密封體的薄板形狀的厚度的比為200mm或其以上，且質量為5g或其以下。
2.如權利要求
1所述的輪胎信息發(fā)送裝置，其特征在于上述傳感器、上述電路基板以及上述電池，收納在盒體內(nèi)，所述盒體具有與形成曲面的車輪旋轉體面相對應、以一定的曲率形成曲面的裝設面；上述電池以及上述電路基板，從上述裝設面一側起按照上述電池、上述電路基板的順序配置在上述盒體內(nèi)；上述發(fā)送電路的信號發(fā)送用的天線元件，與上述處理電路以及上述發(fā)送電路一起，被設置在從上述電路基板觀察與上述裝設面相反一側的基板面一側上。
3.如權利要求
2所述的輪胎信息發(fā)送裝置，其特征在于上述電路基板形成平板形狀，上述電池的厚度為3(mm)或其以下，相對于上述盒體的上述裝設面的垂直方向的高度，為上述裝設面的曲率半徑的10分之1或其以下。
4.如權利要求
1～3中的任意一項所述的輪胎信息發(fā)送裝置，其特征在于上述電池，是由絕緣性薄膜覆蓋正極電極、負極電極、隔板以及非水電解液從而形成密封體的一次電池。
5.如權利要求
1～4中的任意一項所述的輪胎信息發(fā)送裝置，其特征在于上述電池的薄板面，成為與上述電路基板的基板面相接觸的接觸面。
6.如權利要求
5所述的輪胎信息發(fā)送裝置，其特征在于上述電池的上述接觸面為形成了矩形形狀的平面，相對于該接觸面的垂直方向的厚度，相對于對該接觸面尺寸進行規(guī)定的縱方向以及橫方向中任何一個的長度，都是3分之1或其以下。
7.如權利要求
6所述的輪胎信息發(fā)送裝置，其特征在于上述電池的正極導線以及負極導線，從上述密封體沿著上述接觸面平行地延伸，從而連接在上述電路基板的電路上。
8.如權利要求
1～7中的任意一項所述的輪胎信息發(fā)送裝置，其特征在于上述環(huán)境氣體信息，包括輪胎空腔區(qū)域內(nèi)的內(nèi)壓以及溫度中的至少一方。
9.一種輪胎信息獲取系統(tǒng)，其特征在于具有如權利要求
1～8中的任意一項所述的輪胎信息發(fā)送裝置；和設置在上述輪胎空腔區(qū)域的外側，接收來自上述輪胎信息發(fā)送裝置的信號的接收裝置；上述輪胎信息發(fā)送裝置向上述接收裝置斷續(xù)地發(fā)送輪胎空腔區(qū)域內(nèi)的環(huán)境氣體信息。
10.一種輪胎·車輪組裝體，其特征在于在輪胎空腔區(qū)域內(nèi)的車輪旋轉體面上安裝著如權利要求
1～9中的任意一項所述的輪胎信息發(fā)送裝置。
11.如權利要求
10所述的輪胎·車輪組裝體，其特征在于上述輪胎信息發(fā)送裝置，在以車輪旋轉軸為中心的車輪的圓周上，被配置在與車輪氣門的配置位置相反一側的位置上。
12.一種輪胎信息發(fā)送裝置，它是安裝在由輪胎內(nèi)周面以及車輪壁面所包圍的輪胎空腔區(qū)域內(nèi)，檢測該輪胎空腔區(qū)域內(nèi)的環(huán)境氣體信息，然后無線地向輪胎空腔區(qū)域外發(fā)送的輪胎信息發(fā)送裝置，其特征在于，具有傳感器，其檢測輪胎空腔區(qū)域內(nèi)的環(huán)境氣體信息；電路基板，其具備處理該傳感器的檢測信號的處理電路以及無線地發(fā)送該處理過的信號的發(fā)送電路；和提供用于上述處理電路以及上述發(fā)送電路的驅動的電力的、內(nèi)部電阻為5Ω或其以下、且質量能量密度為130mAh/g或其以上的電池。
專利摘要
一種輪胎信息發(fā)送裝置，它是安裝在由輪胎內(nèi)周面以及車輪壁面所包圍的輪胎空腔區(qū)域內(nèi)，檢測該輪胎空腔區(qū)域內(nèi)的環(huán)境氣體信息，然后無線地向輪胎空腔區(qū)域外發(fā)送的輪胎信息發(fā)送裝置。該輪胎信息發(fā)送裝置具有傳感器，其檢測輪胎空腔區(qū)域內(nèi)的環(huán)境氣體信息；電路基板，其具備處理該傳感器的檢測信號的處理電路以及無線地發(fā)送該處理過的信號的發(fā)送電路；和電池，其提供用于上述處理電路以及上述發(fā)送電路的驅動的電力。該電池，通過由絕緣性薄膜密封電池結構構件，從而形成具有薄板面的薄板形狀的密封體，薄板面的面積相對于該密封體的薄板形狀的厚度的比為200mm或其以上，且質量為5g或其以下。一種輪胎信息獲取系統(tǒng)，其具有上述輪胎信息發(fā)送裝置和接收來自該輪胎信息發(fā)送裝置的信號的接收裝置。
文檔編號B60C23/04GK1997527SQ200580021780
公開日2007年7月11日 申請日期2005年6月29日
發(fā)明者海老沼利光, 北見隆英, 中谷興司, 二瓶秀規(guī), 山口典重, 森田浩之 申請人:橫濱橡膠株式會社, 索尼株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan