Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
AUTOMOBILE CONTROL SYSTEM AND VALVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/057214
Kind Code:
A1
Abstract:
A monitoring portion (2) is assembled in a valve (B) attached to a wheel (W) and measures the pneumatic pressure, temperature, etc. of tires and transmits the measurement results by radio. In a lower part of a valve core portion (17) in the valve (B), a pressure/temperature sensor (4) and a controller (5) are provided. An antenna portion (8) is located in an upper part inside a cap (18a), and a power supply portion (7) is provided below the antenna portion (8). An RFIC portion (6) is provided below the power supply portion (7) and a contact portion (18b) is provided below the RFIC portion (6). Electric signals of the pressure and temperature measured by a sensor portion (17a) are incorporated into the controller (5) and is then output to the RFIC portion (6) of a valve cap portion (18) via the shaft of the valve core portion (17) and the contact portion (18b). In the valve cap portion (18), power is supplied to the pressure/temperature sensor (4) of the sensor portion (17a) and the controller (5) from the power supply portion (7).

Inventors:
NISHIZAWA HIROTAKA (JP)
AKAZAWA TAKASHI (JP)
OYAMA MASAAKI (JP)
WADA TAMAKI (JP)
IWASAKI HIRONORI (JP)
Application Number:
PCT/JP2007/071302
Publication Date:
May 07, 2009
Filing Date:
November 01, 2007
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
RENESAS TECH CORP (JP)
NISHIZAWA HIROTAKA (JP)
AKAZAWA TAKASHI (JP)
OYAMA MASAAKI (JP)
WADA TAMAKI (JP)
IWASAKI HIRONORI (JP)
International Classes:
B60C23/04
Foreign References:
JPH01169181A1989-07-04
JPH08178784A1996-07-12
JP2005178676A2005-07-07
JP2006062414A2006-03-09
JPH11500823A1999-01-19
JPH01156109A1989-06-19
JP2000177340A2000-06-27
JP2003002019A2003-01-08
JP2006015925A2006-01-19
JP2004205476A2004-07-22
Attorney, Agent or Firm:
TSUTSUI, Yamato (6th FloorKokusai Chusei Kaikan,14, Gobancho, Chiyoda-ku, Tokyo 76, JP)
Download PDF:
Claims:
 無線通信機能を有し、自動車の各ホイールに装着されたタイヤ内の空気圧を検知し、検知結果を無線送信する監視部と、
 無線通信機能を有し、前記監視部から送信された検知結果を受信して処理し、前記タイヤの空気圧の情報を表示する制御部と、
 各々のホイールのリム部に取り付けられ、タイヤ内に空気を供給、またはタイヤ内から空気の排出経路となる内壁を有するバルブステム部とを備え、
 前記監視部は、
 前記バルブステム部に取り付けられ、着脱可能であり、装着された状態において、前記バルブステム部の内壁に配置され、前記タイヤ内の空気圧を検知するセンサ部を有するバルブコア部と、
 前記バルブコア部に取り付けられ、着脱可能であり、装着された状態において、前記センサ部からの検知結果を受け無線送信するバルブキャップ部とを含む、ことを特徴とする自動車制御システム。
 請求項1記載の自動車制御システムにおいて、
 前記バルブキャップ部は、
 前記検知結果を無線信号に変換する通信制御部と、
 前記センサ部および前記通信制御部に電圧を供給する電源部とを有することを特徴とする自動車制御システム。
 請求項1記載の自動車制御システムにおいて、
 前記センサ部は、タイヤ内の空気圧を電気信号に変え、
 前記バルブコア部は、タイヤ内への空気供給またはタイヤ内からの空気排出の制御と前記電気信号の転送とを行う軸をさらに有し、
 前記バルブキャップ部は、前記バルブステム部の開放端および前記バルブコア部の軸を覆うとともに、前記軸からの電気信号に応じて、前記通信制御部が前記無線通信用信号を生成することを特徴とする自動車制御システム。
 自動車のタイヤが装着されるホイールに設けられるバルブであり、
 前記バルブは、
 各々のホイールのリム部に取り付けられ、タイヤ内に空気を供給、またはタイヤ内から空気の排出経路となるバルブステム部と、
 前記バルブステム部に装着され、タイヤ内の空気圧を電気信号に変えるセンサ部と、タイヤ内への空気供給またはタイヤ内からの空気排出の制御と前記電気信号の転送とを行う軸とを有するバルブコア部と、
 前記バルブステム部の開放端および前記バルブコア部の軸を覆うとともに、前記軸からの電気信号に応じて無線信号を送信するバルブキャップ部と、
を備えたことを特徴とするバルブ。
 請求項4記載のバルブにおいて、
 前記軸は、
 前記バルブステム部の開放端側に前記バルブキャップ部と接触する一端と、
 前記ホイルのリム部側に前記センサ部を有し、
 前記センサ部からの電気信号を前記バルブキャップ部と接触する一端に伝達する信号配線を前記軸の内部に有することを特徴とするバルブ。
 請求項5記載のバルブにおいて、
 前記信号配線は、前記軸の中心を通る中心配線であり、
 さらに、前記軸は、前記中心配線を絶縁層で囲むようにして設けられ、前記センサ部に電源電圧もしくは接地電圧を与える電圧配線を有することを特徴とするバルブ。
 請求項6記載のバルブにおいて、
 前記信号配線には、前記電源電圧もしくは、前記接地電圧のいずれか一方が与えられ、前記電圧配線には、いずれか他方が与えられることを特徴とするバルブ。
 請求項4記載のバルブにおいて、
 前記軸は、
 前記バルブステム部の開放端側に前記バルブキャップ部と接触する一端と、
 前記ホイルのリム部側に前記センサ部とを有し、
 前記センサ部は、
 円柱を円柱軸に並ぶ方向に切った面を含み、この面に空気圧を電気信号に変える半導体装置が搭載されたことを特徴とするバルブ。
 請求項4記載のバルブにおいて、
 前記バルブキャップ部は、
 電波の送受信するアンテナ部と、
 前記軸の一端と接触するコンタクト部と、
 前記コンタクト部を介して前記軸からの信号を受けて、無線通信用信号を生成し前記アンテナ部へ伝える通信制御部と、
 前記センサ部および前記通信制御部に電源電圧および接地電圧を与える電源部とを備えたことを特徴とするバルブ。
 請求項9記載のバルブにおいて、
 前記バルブキャップ部は、
 前記バルブキャップ部の開口側から、前記コンタクト部、前記通信制御部、前記電源部、前記アンテナ部の順に配置されていることを特徴とするバルブ。
 請求項4に記載のバルブにおいて、
 前記軸は、
 中心部に形成される第1の導体と、
 絶縁物を介して前記第1の導体の外周部に同心円的に形成される第2の導体とからなる同軸ケーブル構造からなり、
 前記第1の導体は、前記センサ部が検出した信号と前記電源部の電源電圧とが重複した信号線となり、
 前記第2の導体は、基準電位の信号線となり、
 前記バルブキャップ部は、
 前記センサ部に電源電位を供給する電源部と、
 前記バルブステム部に装着された際に前記第1の導体と接触し、電気的に接続される第1のコンタクトと、
 前記バルブステム部に装着された際に前記第2の導体と接触し、電気的に接続される第2のコンタクトとを備え、
 前記第1のコンタクト、および前記第2のコンタクトを介して前記第1の導体、および前記第2の導体に前記電源部の電源供給を行い、
 前記センサ部の任意の電極と前記第1、第2の導体とは、ボンディングワイヤによりそれぞれ接続されていることを特徴とするバルブ。
 請求項4に記載のバルブにおいて、
 前記バルブキャップ部は、
 電波の送受信するアンテナ部と、
 前記軸の一端と接触するコンタクト部と、
 前記コンタクト部を介して前記軸からの信号を受けて、無線通信用信号を生成し前記アンテナ部へ伝える通信制御部と、
 タイヤの振動や回転などのエネルギを用いて発電を行う発電モジュールとを備え、
 前記発電モジュールは、
発電した電力を前記センサ部、および前記通信制御部に供給することを特徴とするバルブ。
 自動車のタイヤが装着されるホイールに設けられるバルブであり、
 前記バルブは、
 前記ホイールのリム部に取り付けられ、タイヤ内に空気を供給、またはタイヤ内から空気の排出経路を有するバルブステム部と、
 前記バルブステム部に取り付けられ、前記タイヤ内の空気圧を検知するセンサ部を有するバルブコア部と、
 前記バルブコア部に取り付けられ、着脱可能であり、前記バルブコア部に電圧を供給する電源部を有し、装着された状態において、前記センサ部からの検知結果を受け無線送信するバルブキャップ部とを含み、
 前記バルブキャップ部は、前記バルブコア部に空気圧測定前に前記電圧を供給し、測定後は前記電圧の供給を停止することを特徴とするバルブ。
Description:
自動車制御システムおよびバル

 本発明は、タイヤ内の空気圧を監視する ニタリング技術に関し、特に、タイヤバル と一体型に組み込まれた空気圧センサによ タイヤ内の空気圧の検出に有効な技術に関 る。

 近年、自動車に用いられるタイヤの空気 を監視し、該タイヤの空気圧不足などを警 するTPMS(Tire Pressure Monitaring System)などのタ イヤ監視システムが普及しつつある。

 この種のTPMSには、タイヤのバルブと一体 となった監視ユニットをタイヤに内蔵して空 気圧や温度などを計測する直接式と、自動車 に搭載されているABS(Anti-Lock Brake System)用な の車輪速センサを用い、減圧することでタ ヤの半径が変わることを回転数の違いとし 検知する間接式とがある。

 直接式TPMSを搭載した自動車の場合、4輪 いずれかが減圧した時点で運転者に警告灯 どで知らせるものや、4輪のうち、どのタイ が減圧しているかを示す位置情報を表示し り、4輪のタイヤの圧力を数値でそれぞれ表 示するものなどが知られている。

 たとえば、直接式TPMSは、監視ユニットと 受信ユニットとから構成されている。監視ユ ニットは、前述したようにバルブに組み込ま れている。この監視ユニットは、たとえば、 空気圧や温度などをモニタリングするセンサ 、該センサによってモニタリングされた情報 を無線送信する送信機、およびセンサや送信 機などに電源を供給する電池などから構成さ れている。

 送信機から送られた情報は、たとえば、 信ユニットによって処理されて、タイヤ内 空気圧や温度などが監視される。この受信 ニットは、車内に設けられた表示部と接続 れており、タイヤ内の空気圧値や温度など 表示し、異常が検出された際には、異常表 だけでなく、警告音などによって警告する とも可能である。

 なお、この種の直接式TPMSにおける監視ユニ ットとしては、リムの側方へ突出する樹脂外 皮部の外側部位に、電波を送受信するコイル アンテナをバルブステムの周囲で巻回するよ うにして埋設するようにし、リムからタイヤ 内部に突出する樹脂外皮部の内側部位に、基 板型センサ装置を埋設するようにしたもの( とえば、特許文献1参照)、送信機毎に異なる 識別体を付して、該識別体が送信機を各車輪 に取り付けた際にも外から視認できるように したもの(たとえば、特許文献2参照)やタイヤ バルブのネジ部に着脱自在なタイヤバルブ装 着部、空気圧センサ部、制御回路部、電池収 容部、および発信部を備え、該制御回路部に 、予め所定の空気圧および所定の電池電圧を 設定する設定機能と、これらの設定値と新た に検知されるそれぞれの空気圧または電池電 圧とを比較してそれぞれの偏差を検出する比 較機能とを設けたもの(たとえば、特許文献3 照)などがある。

特開2005-186658号公報

特開2006-232127号公報

特開2006-298292号公報

 ところが、上記のような直接式TPMSにおけ る監視ユニットでは、次のような問題点があ ることが本発明者により見い出された。

 一般に、監視ユニットは、ホイールの内 に取り付けられることになるために、たと ば、TPMSを自動車に後付けする場合、ホイー ルからタイヤを取り外し、監視ユニットが組 み込まれたバルブに交換する必要があり、工 数やコストなどがかかってしまうという問題 がある。

 また、監視ユニットが錘となるのでホイ ルバランスが大きく狂ってしまい、監視ユ ットを組み込んだバルブに交換した後、再 ホイールバランスを調整する作業が必要と ってしまうという問題がある。

 さらに、監視ユニットを取り付けたホイ ルにタイヤを取り付ける際には、タイヤチ ンジャの工具などが監視ユニットに接触し 破壊してしまう恐れがあり、タイヤの組み みにスキルが必要となってしまう。

 監視ユニットには、前述したように、電 供給用の電池が設けられているので、電池 れとなった場合には、タイヤをホイールか 取り外して電池交換をする必要があり、こ 電池交換作業により、タイヤのホイールか の着脱やホイールバランス調整などの作業 必要となるという問題がある。

 また、バルブへの監視ユニットの具体的 組み込み構成が示されていなかった。

 本発明の目的は、バルブに組み込まれる 視ユニットを小型化し、ホイールからタイ を着脱することなく、監視ユニットが組み まれたバルブを交換することのできる技術 提供することにある。

 本発明の前記ならびにそのほかの目的と 規な特徴については、本明細書の記述およ 添付図面から明らかになるであろう。

 本願において開示される発明のうち、代 的なものの概要を簡単に説明すれば、次の おりである。

 本発明の自動車制御システムは、無線通 機能を有し、自動車の各ホイールに装着さ たタイヤ内の空気圧を検知し、検知結果を 線送信する監視部と、無線通信機能を有し 該監視部から送信された検知結果を受信し 処理し、タイヤの空気圧の情報を表示する 御部と、各々のホイールのリム部に取り付 られ、タイヤ内に空気を供給、またはタイ 内から空気の排出経路となる内壁を有する ルブステム部とを備え、該監視部は、該バ ブステム部に取り付けられ、着脱可能であ 、装着された状態において、該バルブステ 部の内壁に配置され、タイヤ内の空気圧を 知するセンサ部を有するバルブコア部と、 バルブコア部に取り付けられ、着脱可能で り、装着された状態において、センサ部か の検知結果を受け無線送信するバルブキャ プ部とを含むものである。

 また、本発明の自動車制御システムは、 記バルブキャップ部が、検知結果を無線信 に変換する通信制御部と、センサ部および 通信制御部に電圧を供給する電源部とを有 るものである。

 さらに、本発明の自動車制御システムは 前記センサ部が、タイヤ内の空気圧を電気 号に変え、前記バルブコア部は、タイヤ内 の空気供給またはタイヤ内からの空気排出 制御と電気信号の転送とを行う軸をさらに し、バルブキャップ部は、バルブステム部 開放端およびバルブコア部の軸を覆うとと に、該軸からの電気信号に応じて、通信制 部が無線通信用信号を生成するものである

 また、本願のその他の発明の概要を簡単 示す。

 本発明のバルブは、自動車のタイヤが装 されるホイールに設けられるバルブであり 該バルブは、各々のホイールのリム部に取 付けられ、タイヤ内に空気を供給、または イヤ内から空気の排出経路となるバルブス ム部と、該バルブステム部に装着され、タ ヤ内の空気圧を電気信号に変えるセンサ部 、タイヤ内への空気供給またはタイヤ内か の空気排出の制御と電気信号の転送とを行 軸とを有するバルブコア部と、該バルブス ム部の開放端および該バルブコア部の軸を うとともに、該軸からの電気信号に応じて 線信号を送信するバルブキャップ部とを備 たものである。

 また、本発明のバルブは、前記軸が、バ ブステム部の開放端側にバルブキャップ部 接触する一端と、ホイルのリム部側にセン 部を有し、センサ部からの電気信号をバル キャップ部と接触する一端に伝達する信号 線を軸の内部に有するものである。

 さらに、本発明のバルブは、前記信号配 が、軸の中心を通る中心配線であり、さら 、該軸は、中心配線を絶縁層で囲むように て設けられ、センサ部に電源電圧もしくは 地電圧を与える電圧配線を有するものであ 。

 また、本発明のバルブは、前記信号配線 、電源電圧もしくは接地電圧のいずれか一 が与えられ、電圧配線には、いずれか他方 与えられるものである。

 さらに、本発明のバルブは、前記軸が、 ルブステム部の開放端側にバルブキャップ と接触する一端と、ホイルのリム部側にセ サ部とを有し、センサ部は、円柱を円柱軸 並ぶ方向に切った面を含み、この面に空気 を電気信号に変える半導体装置が搭載され ものである。

 また、本発明のバルブは、前記バルブキ ップ部が、電波の送受信するアンテナ部と 軸の一端と接触するコンタクト部と、該コ タクト部を介して軸からの信号を受けて、 線通信用信号を生成し該アンテナ部へ伝え 通信制御部と、センサ部および通信制御部 電源電圧および接地電圧を与える電源部と 備えたものである。

 さらに、本発明のバルブは、前記バルブ ャップ部が、バルブキャップ部の開口側か 、コンタクト部、通信制御部、電源部、ア テナ部の順に配置されているものである。

 また、本発明のバルブは、前記軸が、中 部に形成される第1の導体と、絶縁物を介し て該第1の導体の外周部に同心円的に形成さ る第2の導体とからなる同軸ケーブル構造か なり、該第1の導体は、センサ部が検出した 信号と電源部の電源電圧とが重複した信号線 となり、該第2の導体は、基準電位の信号線 なり、バルブキャップ部は、センサ部に電 電位を供給する電源部と、バルブステム部 装着された際に第1の導体と接触し、電気的 接続される第1のコンタクトと、バルブステ ム部に装着された際に第2の導体と接触し、 気的に接続される第2のコンタクトとを備え 該第1のコンタクト、および該第2のコンタ トを介して第1の導体、および第2の導体に電 源部の電源供給を行い、センサ部の任意の電 極と第1、第2の導体とは、ボンディングワイ によりそれぞれ接続されているものである

 さらに、本発明のバルブは、前記バルブ ャップ部が、電波の送受信するアンテナ部 、軸の一端と接触するコンタクト部と、該 ンタクト部を介して軸からの信号を受けて 無線通信用信号を生成しアンテナ部へ伝え 通信制御部と、タイヤの振動や回転などの ネルギを用いて発電を行う発電モジュール を備え、発電モジュールは、発電した電力 センサ部、および通信制御部に供給するも である。

 また、本発明のバルブは、自動車のタイ が装着されるホイールに設けられるバルブ あり、該バルブは、ホイールのリム部に取 付けられ、タイヤ内に空気を供給、または イヤ内から空気の排出経路を有するバルブ テム部と、該バルブステム部に取り付けら 、タイヤ内の空気圧を検知するセンサ部を するバルブコア部と、該バルブコア部に取 付けられ、着脱可能であり、該バルブコア に電圧を供給する電源部を有し、装着され 状態において、該センサ部からの検知結果 受け無線送信するバルブキャップ部とを含 、該バルブキャップ部は、バルブコア部に 気圧測定前に電圧を供給し、測定後は電圧 供給を停止するものである。

 本願において開示される発明のうち、代 的なものによって得られる効果を簡単に説 すれば以下のとおりである。

 (1)バルブに取り付けられる監視部を大幅 小型化することができる。

 (2)上記(1)により、監視部をホイールに装 する際に、タイヤの着脱やホイールバラン 調整などを不要とすることが可能となり、 ストや工数などを大幅に削減することがで る。

本発明の実施の形態1によるタイヤ監視 システム、およびタイヤの構成例を示す説明 図である。 図1のタイヤ監視システムのブロック図 である。 図2のタイヤ監視システムに設けられた 監視部が組み込まれたバルブの構成を示す断 面図である。 図3のバルブに設けられたバルブコア部 の断面図である。 図3のバルブにおける頭、および軸周辺 を拡大した説明図である。 図4のA-A’断面図である。 図4のB-B’断面図である。 図3のバルブに設けられた弁パッキン受 けを拡大した説明図である。 図3のバルブに設けられた弁パッキン受 け22を拡大した説明図である。 図3のバルブに設けられたバルブキャ プ部の断面図である。 図3のバルブに設けられたバルブキャ プ部の底面図である。 本発明の実施の形態2によるバルブに けられたバルブキャップ部の構造を示す断 図である。 図12のバルブキャップ部における外観 視図である。 本発明の実施の形態3によるバルブに けられたバルブキャップ部の構造を示す断 図である。 本発明の実施の形態3によるRFIC部に設 られた電源部の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態4によるバルブに けられたバルブキャップ部の構造を示す断 図である。 本発明の実施の形態5によるバルブに けられたバルブキャップ部の構造を示す断 図である。 本発明の実施の形態5によるRFIC部に設 られた電源部の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態6によるバルブの 面図である。 図19のバルブに設けられたバルブキャ プのコンタクト電極の説明図である。 図20に続く説明図である。 コンタクト電極と頭の側面に形成され た信号/電源ライン用電極との接続例を示す 明図である。 本発明の実施の形態7によるバルブコ 部の断面図である。 図23のバルブコア部に設けられた弁パ キン受け22の構成例を示す説明図である。 本実施の形態7におけるバルブキャッ の断面図である。 本実施の形態7におけるバルブの断面 である。 本発明の他の実施の形態による弁パッ キン受けに設けられた圧力導入孔の一例を示 す説明図である。 本発明の他の実施の形態による弁パッ キン受けの一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態8による監視部の 成例を示すブロック図である。 図29の監視部における信号のタイミン チャートである。 本発明の実施の形態9によるバルブコ 部の構成例を示す説明図である。 図31のバルブコア部に設けられた弁パ キン受け22の構成例を示す説明図である。 図32の弁パッキン受けを拡大した説明 である。 本実施の形態10によるバルブキャップ の構成の一例を示す説明図である。

 以下、本発明の実施の形態を図面に基づ て詳細に説明する。なお、実施の形態を説 するための全図において、同一の部材には 則として同一の符号を付し、その繰り返し 説明は省略する。

 なお、各実施の形態の中で、信号や電圧( 電流)が伝えられる部分は、特に断りがない り、導電性のある金属等の導体である。

  (実施の形態1)
 図1は、本発明の実施の形態1によるタイヤ 視システム、およびタイヤの構成例を示す 明図、図2は、図1のタイヤ監視システムのブ ロック図、図3は、図2のタイヤ監視システム 設けられた監視部が組み込まれたバルブの 成を示す断面図、図4は、図3のバルブに設 られたバルブコア部の断面図、図5は、図3の バルブにおける頭、および軸周辺を拡大した 説明図、図6は、図4のA-A’断面図、図7は、図 4のB-B’断面図、図8は、図3のバルブに設けら れた弁パッキン受けを拡大した説明図、図9 、図3のバルブに設けられた弁パッキン受け2 2を拡大した説明図、図10は、図3のバルブに けられたバルブキャップ部の断面図、図11は 、図3のバルブに設けられたバルブキャップ の底面図である。

 本実施の形態1において、タイヤ監視シス テム1は、自動車のタイヤにおける空気圧や 度などを監視するシステムである。タイヤ 視システム1は、図1(a)に示すように、監視部 2、および制御部3から構成されている。

 監視部2は、4つのホイールWに装着される ルブBにそれぞれ組み込まれており、タイヤ Taの空気圧や温度などを測定し、その測定結 を無線により送信するとともに、制御部3か らの各種情報を受信する。

 制御部3は、たとえば、車内に取り付けら れており、監視部2から出力された情報の処 を行い、タイヤの空気圧や温度などを表示 、異常の際には、警告表示や警告音などに る警告を行う。

 図1(b)には、タイヤの構成例を示す。タイ ヤTaには、ホイールWが設けられている。ホイ ールWには、本発明の監視部2に用いられるバ ブ8が設けられている。

 図2は、タイヤ監視システム1の構成例を すブロック図である。

 図2において、監視部2は、圧力/温度セン 4、コントローラ5、RFIC(Radio Frequency-Integrated  Circuit)部6、電源部7、およびアンテナ部8か 構成されている。

 圧力/温度センサ4は、タイヤ内の空気圧 測定やタイヤ内の雰囲気温度を測定するセ サである。コントローラ5は、たとえば、ASIC (Application Specific Integrated Circuit)などからな 、圧力/温度センサ4が検出した圧力補償や 度補償などの信号処理を行う。

 通信制御部となるRFIC部6は、高周波処理 の半導体装置であり、制御部3との情報の送 信を行う。高周波処理とは、入力信号の周 数を入力信号より高周波の信号にして出力 ることである。

 電源部7は、監視部2に電源電圧を供給す 。アンテナ部8は、RFIC部6から出力される無 通信用信号を電波にして送信すると共に、 御部3から送信された電波を受信する。アン ナ部8とRFIC部6とは、たとえば、バルブBの軸 方向に配線されたジャンパワイヤなどを介し て接続されている。

 また、制御部3は、アンテナ部9、RFIC10、MP U(Micro Processing Unit)11、ならびに表示部12から 構成されている。アンテナ部9は、RFIC10から 力される電波を送信すると共に、監視部2か 送信された電波を受信する。RFIC10は、RFIC部 6と同様に高周波処理用半導体装置であり、 視部2との情報の送受信を行う。

 MPU11は、制御部3のすべての制御を司る。 示部12は、MPU11の制御に基づいて、タイヤ内 の空気圧や温度などを表示し、異常の際には 、警告表示や警告音などによる警告を行う。

 また、制御部3は、たとえば、車内ネット ワークシステムNSに構築された車内LAN(Local Ar ea Network)13に接続されている。車内ネットワ クシステムNSは、ボディ制御、温度調整制 、ダッシュボード制御、ナビゲーション、 種センサ制御、モーター制御、シャシー制 などに用いられるシステムである。

 車内ネットワークシステムNSは、車内LAN13 を介して、電子制御ユニット(ECU:Electric Contro ll Unit)14や、ESP(Electrical Power Steering)、ABS(Anti -Lock Brake System)、VSC(Vehie Stability Control)など の各種センサ15などが相互に接続されている

 図3は、監視部2が組み込まれたバルブBの 成を示す断面図である。

 バルブBは、図示するように、バルブステ ム部16、バルブコア部17、ならびにバルブキ ップ部18から構成されている。

 バルブステム部16は、ホイールWのリム部H Rに取り付けられており、タイヤ内の空気を 給、または排出を行う部品である。このバ ブステム部16には、バルブコア部17が装着さ ている。

 バルブコア部17は、上部がタイヤ内の圧 空気を制御する逆止め弁となっており、そ 下部が、センサ部17aが設けられる図4で後述 る弁パッキン受け22が位置している。

 センサ部17aには、図3に示されていないが 、圧力/温度センサ4(図4では、半導体チップ26 が対応する)、およびコントローラ5(図4では 半導体チップ27が対応する)がそれぞれ備え れている。コントローラ5は、圧力/温度セン サ4が検出したデータの補償処理を行い、処 後のデータを出力端子から出力する。

 バルブキャップ部18は、キャップ18a、コ タクト部18b、アンテナ部8、電源部7、および RFIC部6から構成されている。キャップ18aは、 ルブステム部16にねじ込み式に装着され、 ルブステム部16からの空気漏れを防止する。

 このキャップ部18a内部における上方には アンテナ部8が位置しており、該アンテナ部 8の下方には、電源部7が設けられている。こ 電源部7の下方には、RFIC部6が設けられてお 、該RFIC部6の下方には、バルブコア部17の軸 とRFIC部6との接触用電極となるコンタクト部1 8bが設けられている。

 センサ部17aにおいて測定した圧力や温度 電気信号は、コントローラ5に取り込まれ、 該コントローラ5からバルブコア部17の軸、お よびコンタクト部18bをそれぞれ介してバルブ キャップ部18のRFIC部6に出力される。

 バルブキャップ部18では、電源部7から、 ンサ部17aの圧力/温度センサ4、およびコン ローラ5に電源を供給し、コントローラ5によ り、圧力/温度センサ4からの圧力、温度など 信号を処理し、RFIC部6からアンテナ部8を介 て無線送信される。

 このように、センサ部17aをバルブコア先 に内蔵し、バルブキャップ部18に設けられ RFIC部6によって信号の送受信を行う構成とす ることにより、タイヤ監視システム1を新た 取り付ける際にホイールWにとりつけられた ルブステム16の交換を不要にすることがで る。

 また、監視部2それ自体を軽量化すること ができるので、ホイールバランスに対する影 響も大幅に軽減することが可能となる。

 さらに、バルブコア部17とバルブキャッ 部18とは、たとえば、コントローラ5とRFIC部6 とにそれぞれ固有IDなどを持たせて相互認証 て動作させることで、取り付け位置の確認 盗難などの防止を実現してもよい。

 また、センサ部17aに搭載する圧力/温度セ ンサ4において、圧力を測定する圧力センサ 、たとえば、MEMS(Micro Electro Mechanical System) 力センサのほか、圧電素子を利用したもの 導電性ゴムを利用したものを用いてもよい

 自動車用タイヤバルブ、およびバルブコ の一般的な構成については、JIS D 4207と、J IS D 4211でそれぞれ決められている。

 バルブコア部17について、図4の断面図を いて説明する。

 バルブコア部17の上部には、頭19が設けら れている。この頭19の下部には、胴20が装着 れており、該胴20の下部には、弁パッキン21 介して、弁パッキン受け22が装着されてい 。また、胴20上方の任意の位置には、胴パッ キン23が備えられている。そして、パッキン け22の下部が、センサ部17aとして形成され いる。

 また、頭19、胴20、弁パッキン21、および パッキン受け22の中心部には、軸24が貫通す るように孔が設けられている。軸24の外周部 は、スプリング20aが設けられている。

 頭19は、円筒状の外周部に形成されたね で、テーパを持つバルブステム部16の孔壁16a (図3を参照)に、胴20を押しつけて固定する部 であり、胴20とは、自在に回転するように 体化されている。

 頭19の中央部には、図5に示すように、軸2 4が突出するように形成されており、該頭19の 上部には、後述する信号/電源ライン24aと接 する信号/電源ライン用電極19bが形成されて る。

 頭19の周辺部である19cは、後述するよう 基準電位レベルVSSとなっているので、該頭19 の信号/電源ライン用電極19bは、絶縁物であ パッキン19aによって周辺部19cと絶縁されて る。

 また、図4において、胴20は、円筒状から り、軸24が貫通する孔である中心孔20bを通 てタイヤ内に空気を供給、または排出する

 弁パッキン21は、胴20の中心孔をふさぎ、 気密を保たせる。弁パッキン受け22は、軸24 介して圧縮して取り付けられたスプリング20 aの反発力により、胴20の中心孔をふさぐ逆止 め弁として機能する。

 軸24は、スプリング20aの圧縮力を弁パッ ン受け22に伝える。軸24と弁パッキン受け22 、密閉化されるように固定されており、該 24を押下することで、スプリング20a圧縮して 弁を解放する。

 また、胴パッキン23は、胴20の外周とバル ブステム部16の孔壁16a(図3)との気密性を保つ めのパッキンである。

 パッキン受け22の下面部には、センサ部17 aを収容する四角形状の収容溝22aが形成され いる。この収容溝22aの下面側の任意の位置 ら、パッキン受け22最下部となる下面にかけ てL字状の孔からなる圧力導入孔22bが形成さ ている。

 収容溝22aの上面には、プリント配線基板 あるインタポーザ25が搭載されている。イ タポーザ25の主面(チップ搭載面)には、半導 チップ26,27がそれぞれ搭載されている。半 体チップ26は、圧力/温度センサ4であり、半 体チップ27は、コントローラ5である。

 また、半導体チップ26は、該半導体チッ 26の下面に圧力導入孔22bの一方の端部が位置 するように搭載されている。ここで、インタ ポーザ25の任意の位置には、孔25aが設けられ おり、半導体チップ26は、孔25aによって圧 導入孔22bから直接、圧力を検出することが きる。

 このように、圧力導入孔22bをL字状とする ことにより、たとえば、タイヤ内に異物など があった際に、該異物が半導体チップ26に直 激突することを防止することができ、半導 チップの破損の危険性を低減させることで る。

 また、収容溝22aの開口部には、金属製な からなるメタルキャップ28によって、開口 が密閉されている。半導体チップ26,27は、ボ ンディングワイヤ29を介して信号の送受信や 源供給などが行われる。

 次に、軸24の構成について詳しく説明す 。

 図6は、図4のA-A’断面図である。

 軸24において、中心部には、図示するよ に、第1の導体となる信号/電源ライン24aが形 成されている。信号/電源ライン24aの外周に 、絶縁層24bが設けられている。この絶縁層24 bの外周部には、第2の導体となるスリーブ状 グランドライン24cが形成されている。そし 、グランドライン24cを覆うようにして、パ キン受け22が装着されている。

 信号/電源ライン24aは、信号と電源電圧VCC との両方が与えられる信号線であり、グラン ドライン24cは、基準電位(接地電位)VSSの信号 である。

 このように、信号と電源電圧VCCとの両方 与えられる信号線を用いることで、配線数 減らすことができる。

 また、軸内部での配線の構成が容易であ ば、信号、電源電圧、基準電位(接地電位) 3配線としてもよい。

 また、信号と電源電圧を組み合わせたが 信号と基準電位(接地電位)を組み合わせて よい。しかしながら、基準電位は他の場所 も用いられる可能性があるので、信号と電 電圧の組み合わせの方が望ましい。

 また、グランドラインもしくは、電源ラ ンで信号線を囲むことで、信号線への外部 らのノイズの影響を抑えることができる。

 図4において、頭19の上部には、パッキン1 9aを介して信号/電源ライン用電極19bが形成さ れている。信号/電源ライン用電極19bは、軸24 の信号/電源ライン24aと接触する電極である

 また、グランドライン24cは、図4の○印内 に示すように、頭19の上部側の端部が胴20に 触するように折り曲げられて形成されてお 、これにより、胴20、および頭19は、基準電 (接地電位)VSSレベルとなる。

 図7は、図4のB-B’断面図である。

 パッキン受け22は、図示するように、該 ッキン受け22の下方から上方にかけて、圧力 導入孔22bが形成されており、圧力導入孔22bの 一端部の上部に設けられた圧力/温度センサ4( 半導体チップ26)にタイヤ内の空気圧が加わり 、電気抵抗が変化する。

 図8は、弁パッキン受け22を拡大した説明 である。

 収容溝22aに収容されたインタポーザ25の 面には、半導体チップ26,27や、電源平滑など に用いられるチップコンデンサ30などが実装 れている。半導体チップ26,27のそれぞれ電 とインタポーザ25の電極、および半導体チッ プ26の電極と半導体チップ27の電極は、ボン ィングワイヤ29を介してそれぞれ接続されて いる。

 信号/電源ライン24aは、ボンディングワイ ヤ29aを介してインタポーザ25の任意の電極に 続されており、グランドライン24cは、ボン ィングワイヤ29bを介して半導体チップ27の 意の電極に接続されている。

 半導体チップ27への電源供給は、ボンデ ングワイヤ29a,29bを介して行われる、また、 述したように、信号/電源ライン24aは、信号 と電源電圧とが重複しているので、半導体チ ップ27への信号の送受信も信号/電源ライン24a を介して行われる。半導体チップ26への電源 給は、インタポーザ25の電極や半導体チッ 27と直接接続されるボンディングワイヤ29cに よって行われる。

 また、本実施の形態1では、インタポーザ 25を用いたが、このインタポーザ25は、省略 ることも可能である。この場合、たとえば チップコンデンサ30を省略し、半導体チップ 26,27を収容溝22aに直接ダイボンディングする とにより実現することができる。

 さらに、ここでは、圧力/温度センサ4で る半導体チップ26とコントローラ5である半 体チップ27とを有する2チップ構成としたが 圧力/温度センサ4とコントローラ5とを1つの 導体チップとして形成するようにした1チッ プ構成としてもよい。

 また、圧力/温度センサ4は、圧力センサ 温度センサの2つのセンサを有したもの、あ いは圧力センサ、または温度センサのいず か一方のセンサを有した構成であってもよ 。

 図9は、収容溝22aがメタルキャップ28によ てキャップされた状態の弁パッキン受け22 拡大した説明図である。

 図示するように、収容溝22aの開口部は、 タルキャップ28によって密閉される。メタ キャップ28は、たとえば、ハーメチックシー ルなどによって封着され、これにより、タイ ヤ内の空気圧によるメタルキャップ28の変形 どを防止し、気密性を保つようになってい 。

 なお、ここでは、メタルキャップ28を例 示したが、セラミック、ガラス、プラスチ ク、モールド樹脂などでもよい。

 次に、バルブキャップ部18について詳し 説明する。

 図10は、バルブキャップ部18の断面図であ り、図11は、図10の下から見たバルブキャッ 部18の底面図である。

 バルブキャップ部18のキャップ18aは、バル キャップカバー18a 、およびバルブステム部16にねじ込むねじ部1 8a から構成されている。バルブキャップカバー 18a は、ねじ部18a 、アンテナ部8、電源部7、およびRFIC部6を覆 カバーである。

 第2のコンタクトとなるねじ部18a は、導電性の金属で形成されており、バルブ キャップカバー18a は、たとえば、樹脂などからなり、電磁波を 通す素材とすることにより、RFIC部6との通信 阻害しないようになっている。

 キャップ18a内には、上方から下方にかけ 、アンテナ部8、電源部7、RFIC部6、コンタク ト部18bがそれぞれ設けられている。アンテナ 部8は、通信、電力供給などに使用される周 数に合わせた必要なインダクタンスを得る めの強磁性体のコアにまかれたコイルアン ナ、基板に形成されたアンテナエレメント ターン、または磁性体上に形成されたエレ ント、誘電体アンテナなどのいずれかのア テナと接続配線からなる。

 アンテナは、搬送波の電力を利用して動 する際の受信にも利用され、搬送波の電力 、たとえば、電気2重層キャパシタ、あるい は2次電池などを蓄えて用いる。また、電源 7は、たとえば、ボタン電池、2次電池、また は電気2重層キャパシタなどからなる。

 RFIC部6は、配線基板6aの上面に半導体チッ プ6bが搭載されており、該配線基板6aに形成 れた配線パターンと半導体チップ6bの電極と がボンディングワイヤ6cを介して接続されて る。

 そして、配線基板6aの上面、半導体チッ 6b、ならびにボンディングワイヤ6cが、樹脂 どによって封止されてパッケージ6dが形成 れた構成となっている。配線基板6aには、電 極6e,6fが任意の位置にそれぞれ設けられてい 。

 電極6eは、上方に設けられた電源部7の正( +)側電極7aに接続されており、電極6fは、電源 部7の負(-)側電極7bに接続されている。電極6e, 6fは、たとえば、はんだなどによって配線基 6aに形成された配線パターンと接続されて る。

 電極6fを介して電源部7の負(-)側電極7bに接 された配線基板6aにおける基準電位VSSの配線 パターンは、たとえば、はんだなどによって ねじ部18a に接続されている。

 ねじ部18a は、基準電位VSSレベルとなる頭19の周辺部19c( 図4)にねじ込まれるので、圧力/温度センサ4 コントローラ5、およびRFIC部6の基準電位VSS ベルがすべて接続されることになる。

 RFIC部6の下方には、コンタクト部18bが設け れている。コンタクト部18bは、ベース電極18 b 、コンタクトベース18b 、第1のコンタクトとなるコンタクト電極18b 、コンタクトスプリング18b 、ならびにパッキン18b から構成されている。

 ベース電極18b は、絶縁部材からなるコンタクトベース18b に取り付けられている。ベース電極18b は、配線基板6aを貫通し、一方の端部が該配 基板6aの表面から突出するように形成され いる。

 このベース電極18b の一方の端部は、配線基板6aの信号/電源の配 線パターンに接続されており、該配線パター ンは、半導体チップ6bにボンディングワイヤ6 cによって接続されている。

 また、ベース電極18b の他方の端部は、コンタクトベース18b を貫通してコンタクトベース18b の裏面から突出するように形成されている。 このベース電極18b の他方の端部は、コンタクトベース18b の下方に設けられたコンタクトスプリング18b と接触するように設けられている。

 コンタクト電極18b は、スリーブ形状よりなり、該コンタクト電 極18b の内側にコンタクトスプリング18b が設けられている。コンタクト電極18b の下方の端部は、バルブキャップ部18が装着 れた際に信号/電源ライン用電極19bと接続さ れる。

 電源部7からの電源は、電極6e,6fを介してRFIC 部6に供給されるとともに、ベース電極18b 、コンタクトスプリング18b 、コンタクト電極18b 、および信号/電源ライン24aを介して半導体 ップ26,27に供給される。

 また、RFIC部6から送受信される信号も同様 、ベース電極18b 、コンタクトスプリング18b 、コンタクト電極18b 、および信号/電源ライン24aを介して半導体 ップ26,27に入出力される。

 バルブキャップ部18が装着され、コンタク 電極18b が信号/電源ライン24aに押し上げられると、 ンタクト電極18b の下部に形成された突部によってコンタクト スプリング18b が押し上げられ、コンタクト電極18b 、コンタクトスプリング18b 、およびベース電極18b が確実に接触されることになる。パッキン18b は、バルブステム部16に対するパッキンとな 。

 このように、RFIC部6は、パッキン18b 、およびコンタクトベース18b によって気密性が保たれることになり、該RFI C部6や、コンタクト部18などが、自動車の車 の水、埃などの侵入を防止すると共に、バ ブステム部16からの空気漏れを防止すること ができる。

 また、図11において、バルブキャップ部18の 外周部には、バルブキャップカバー18a とねじ部18a とがそれぞれ位置しており、ねじ部18a  の内側には、パッキン18b が位置している。このパッキン18b の内側には、コンタクトベース18b に取り付けられたコンタクト電極18b が位置している。

 次に、本実施の形態1によるタイヤ監視シ ステム1の動作について説明する。

 圧力/温度センサ4(半導体チップ26)が検出 たタイヤ内の圧力、および温度は、ボンデ ングワイヤ29を介してコントローラ5(半導体 チップ27)に出力される(図4参照)。コントロー ラ5は、圧力/温度センサ4が検出したデータの 補償処理を行い、処理後のデータを出力端子 から出力する。

 コントローラ5(半導体チップ27)から出力さ たデータは、ボンディングワイヤ29a、軸24の 信号/電源ライン24a(図8参照)、軸24(図4参照)、 コンタクト電極18b 、コンタクトスプリング18b 、ベース電極18b 、配線基板6aの配線パターン、およびボンデ ングワイヤ6cをそれぞれ介して、半導体チ プ6bに入力される(図12参照)。

 RFIC部6は、コントローラ5から出力された ータを、アンテナ8を介して制御部3に送信 る(図2、10参照)。制御部3は、RFIC部6から送信 されたデータをアンテナ9によって受信する

 MPU11は、受信したデータに基づいて、表 部12にタイヤ内の空気圧値、および温度を表 示されるように制御を行う。表示部12は、MPU1 1の制御に基づいて、タイヤ内の空気圧値、 よび温度を表示する(図2参照)。

 以上より、本実施の形態1によれば、監視 部2をバルブコア部17、およびバルブキャップ 部18に内蔵したことにより、監視部2を取り付 ける際、バルブステム部16に、バルブコア部1 7を装着するだけでよいので、ホイールから タイヤの着脱やホイールバランス調整など 作業を不要とすることができる。

 また、監視部2の電源がなくなった場合、 キャップ部18、もしくはキャップ部の電源部7 (電池)を交換するだけでよいので、電源交換 作業を容易にすることができ、ホイールか のタイヤ着脱やホイールバランス調整など 作業も不要にすることができるので、作業 ストや工数を大幅に削減することができる

 さらに、本実施の形態には、以下の複数 特徴もある。

 なお、これらは、複数の特徴を組み合わ れた状態で実施の形態1で説明してきたが、 個々に独立して用いてもよい。

 バルブキャップ部18には、電源部7、およ RFIC部6が設けており、該バルブキャップ部18 は、圧力/温度センサ4が設けられていない構 となっている。圧力/温度センサ4は、バル ステム部16の筒状内に設けられている。それ により、バルブキャップ部18にセンサが設け れたものと比べて、弁からタイヤ側にセン (圧力/温度センサ4)があるので空気漏れの影 響を低減することができる。

 また、圧力/温度センサ4をバルブステム 16から取り外し可能なように設けられている ので、バルブステム部16それ自体の交換が不 となり、バルブステム部16内部の部品を交 するだけで補修を行うことができる。

 さらに、バルブキャップ部18と圧力/温度 ンサ4との信号伝達は、バルブコア部17の軸 用いて行っている。この場合、バルブコア 17の軸は、軸の動作による弁パッキン21の開 閉動作を維持しつつ、信号や電源電圧を伝達 するものとなっている。つまり、1つの構成 、開閉動作と信号等の伝達を実現した。

 これにより、開閉動作用部品と信号等の 達部品の2つを用いるものに比べ、コンパク ト化が図れた。

 さらに、バルブコア部17の軸は、2信号以 を伝えるため、たとえば、図23に示すよう 、軸内、もしくは軸に2信号間を絶縁させる 造とした。なお、本実施の形態1では、図6 示すように、軸で1信号、胴で1信号とした。

 また、信号/電源ライン24aが信号と電源電 圧とが重複する構成としたことによって、配 線数を削減することができる。

 さらに、センサ部17aが設けられた弁パッ ン受け22は、円柱の一部を取り除いた形で り、円柱を円柱軸に並ぶ方向に一部を切っ 形、もしくは円柱の一部を縦から切った形( 降、かまぼこ形と呼ぶ)からなり、その平面 部分に、半導体チップ70が搭載される構成と た。

 かまぼこ形を用いることで、円柱の断面 円を用いた場合より、広い実装面積を確保 ることも可能となる。

 これにより、大きな半導体チップや複数 半導体チップの搭載も容易となる。

 なお、半導体チップが小さい場合は、円 の断面の円に配置しても良い。

 さらに、監視部2は、バルブキャップ部18 上方から下方にかけて、アンテナ部8、電源 部7、およびRFIC部6の順番で設けられている。 バルブキャップ部のバルブキャップカバーと アンテナ部との間に電源部やRFIC部を設けな ことで、アンテナ部の電波の送受信を容易 行うことのできる構成となっている。

  (実施の形態2)
 図12は、本発明の実施の形態2によるバルブ 設けられたバルブキャップ部の構造を示す 面図、図13は、図12のバルブキャップ部にお ける外観斜視図である。

 本実施の形態2において、タイヤ監視シス テム1(図1)は、前記実施の形態1と同様に、監 部2、および制御部3から構成されている。 た、タイヤ監視システム1の監視部2(図2)の構 成は、前記実施の形態1と同様に、圧力/温度 ンサ4、コントローラ5、RFIC部6、電源部7、 よびアンテナ部8からなり、制御部3(図2)の構 成も、前記実施の形態1と同様に、アンテナ 9、RFIC10、MPU11、ならびに表示部12からなる。

 さらに、バルブBにおける構成も同様であ り、バルブステム部16、バルブコア部17、お びバルブキャップ部18からなる。本実施の形 態2において、前記実施の形態1と異なるとこ は、バルブキャップ部18の内部構成であり 該バルブキャップ部18が電源部7の交換を可 とする構成となっている点である。

 バルブキャップ部18は、図12に示すように、 バルブBのキャップとなるキャップ部18aが設 られている。キャップ18aは、バルブキャッ カバー18a とバルブステム部16にねじ込むねじ部18a とから構成されている。バルブキャップカバ ー18a は、ねじ部18a やアンテナ部8、電源部7、およびRFIC部6を覆 カバーである。

 ねじ部18a の外周面の任意の位置には、ラッチ溝30が形 されており、バルブキャップカバー18a における内面円周の任意の位置には、凸形状 のラッチ31が形成されている。

 そして、ねじ部18a のラッチ溝30に、バルブキャップカバー18a のラッチ31をはめ込むことにより、ねじ部18a にバルブキャップカバー18a が取り付けされた構造となる。

 また、ねじ部18a のラッチ溝30からバルブキャップカバー18a のラッチ31を抜脱することにより、ねじ部18a からバルブキャップカバー18a が取り外される構造となる。

 ねじ部18a は、前記実施の形態1と同様に、導電性の金 からなり、バルブキャップカバー18a は、樹脂などからなる。キャップ18a内には、 上方から下方にかけて、アンテナ部8、電源 7、RFIC部6、およびコンタクト部18bがそれぞ 設けられている。

 ここで、バルブBの内部構成において、RFI C部6以外の構成は、前記実施の形態1と同様で あるので、説明は省略する。また、RFIC部6に いて、半導体チップ6b、ボンディングワイ 6c、およびパッケージ6dの構成は前記実施の 態1と同様であり、異なる点は、配線基板6a 構成である。

 配線基板6aは、図12、および図13に示すよ に、円柱の円周壁の一部がないコ字状の形 からなり、半導体チップ6bを搭載する搭載 には、電極6fが突出するように形成されてお り、円周壁からは、電極6e(図13に示す)が突出 するように形成されている。

 電極6eは、電源部7の正(+)側電極7aに接続 れており、電極6fは、電源部7の負(-)側電極7b に接続されている。電極6e,6fは、たとえば、 んだなどによって配線基板6aに形成された 線パターンと接続されている。

 電源部7は、たとえば、ボタン電池や2次 池などからなり、電極6fと配線基板6aの円柱 一方の端面とに挟み込まれるように装着さ 、装着された際に電極6fのばね力によって 定される。

 また、ねじ部18a には、Oリング32が備えられており、このOリ グ32によってねじ部18a とバルブキャップカバー18a との気密性が保たれる。

 図13に示すように、電源部7を交換する際に 、ねじ部18a からバルブキャップカバー18a をはずした後、ねじ部18a からコ字状の配線基板6aを取り出す。そして 配線基板6aから挟み込まれている電源部7を り出し、新しい電源部7を装着する。

 続いて、ねじ部18a に配線基板6aを装着した後、該ねじ部18a にバルブキャップカバー18a をはめ込み、電源部7の交換が終了となる。

 このように、電源部7を交換可能とするこ とにより、電源部7からの電源が切れた際で っても、電源部7のみを容易に、短時間で新 いものに取り替えることができる。

 それにより、本実施の形態2では、監視部 2における維持費を低コスト化することがで る。

  (実施の形態3)
 図14は、本発明の実施の形態3によるバルブ 設けられたバルブキャップ部の構造を示す 面図、図15は、本発明の実施の形態3によるR FIC部に設けられた電源部の一例を示す説明図 である。

 本実施の形態3においては、バルブB(図1) おけるバルブキャップ部18の他の内部構成例 について説明する。

 この場合、バルブキャップ部18は、図14に 示すように、バルブキャップ部18、アンテナ 8、電源部7、RFIC部6、およびコンタクト部18b からなる前記実施の形態1と同様の構成に、 電部33が新たに設けられた構成となっている 。

 この発電部33は、電源部7とRFIC部6との間 設けられている。発電部33は、発電コイル34 永久磁石35、磁石つりスプリング36、および 筐体37から構成されている。

 円筒状の筐体37の内側において、一方の 面側には、発電コイル34が設けられている。 他方の端面側には、磁石つりスプリング36の 端が固定されており、該磁石つりスプリン 36の他端には、永久磁石35が取り付けられて おり、該永久磁石35は、発電コイル34の下方 位置するようになっている。

 発電部33は、自動車の走行時などによっ 振動が発生した際に、固定された発電コイ 34に対して、磁石つりスプリングに取り付け られた永久磁石35がバルブBの軸方向などに移 動することによって発電するボイスコイルタ イプからなる。

 発電部33が発電した電源は、RFIC部6に出力 され、整流平滑された後、二次電池、あるい は電気2重層キャパシタなどからなる電源部7 蓄電される。

 筐体37の上面には、電極37a,37bがそれぞれ 成されており、電源部7の正(+)側電極7aに電 37aが接続され、電源部7の電源部7の負(-)側 極7bに電極37bが接続される構成となっている 。

 発電部33とRFIC部6、およびRFIC部6と電源部7 に接続される電極37a,37bとは、バルブBの軸方 に配線されたジャンパワイヤなどを介して 続されている。

 図15は、RFIC部6に設けられた安定化電源部 38の一例を示す説明図である。

 安定化電源部38は、発電部33によって発電 された電源を、整流した後に安定化させる回 路である。安定化電源部38は、ダイオード39~4 2、定電圧回路43、およびコンデンサ44から構 されている。ダイオード39~42は、ダイオー ブリッジ回路を構成し、発電部33から出力さ れた電源を整流する。

 ダイオード39~42によって整流された電源 、定電圧回路43によって任意の電圧レベルに レギュレートされ、コンデンサ44によって平 されて電源部7に出力される。

 それにより、本実施の形態3では、電源部 7の交換を不要とすることができるので、バ テリ交換に要する作業工数が不要となり、 視部2における維持費をより低コスト化する とができる。

  (実施の形態4)
 図16は、本発明の実施の形態4によるバルブ 設けられたバルブキャップ部の構造を示す 面図である。

 本実施の形態4においては、バルブキャッ プ部18における発電部33が、前記実施の形態3 示したボイスコイルタイプと異なり、偏心 ータタイプによって構成された例を示して る。また、バルブキャップ部18のその他の 成は、前記実施の形態3と同様となっている で、説明は省略する。

 この場合、偏心モータタイプの発電部33 、図16に示すように、筐体45が設けられてお 、該筐体45の中央部に円形の永久磁石46が位 置するように設けられている。この永久磁石 46の中心部には、シャフト47が取り付けられ いる。

 シャフト47は、軸受け45aを介して筐体45を 貫通している。シャフト46の先端部には、偏 ウエイト47が取り付けられている。また、 体45内において、永久磁石46の外周部近傍に 、発電コイル48が位置するように固定され いる。

 自動車の走行時などによるタイヤの上下 、回転運動によって偏心ウエイト47が回転 、該偏心ウエイト47に取り付けられた永久磁 石46も回転して発電が行われる。

 本実施の形態4においても、発電部33が発 した電源は、RFIC部6に出力され、RFIC部6の安 定化電源部38(図15)によって整流平滑された後 、二次電池、あるいは電気2重層キャパシタ どからなる電源部7に蓄電される。また、発 部33とRFIC部6、およびRFIC部6と電源部7とは、 バルブBの軸方向に配線されたジャンパワイ などを介して接続されている。

 それにより、本実施の形態4においても、 電源部7の交換を不要とすることができるの 、バッテリ交換に要する作業工数が不要と り、監視部2における維持費をより低コスト することができる。

  (実施の形態5)
 図17は、本発明の実施の形態5によるバルブ 設けられたバルブキャップ部の構造を示す 面図、図18は、本発明の実施の形態5によるR FIC部に設けられた電源部の一例を示す説明図 である。

 本実施の形態4においては、バルブキャッ プ部18における発電部33を圧電素子を用いて 成している。また、バルブキャップ部18のそ の他の構成は、前記実施の形態3と同様とな ているので、説明は省略する。

 圧電素子タイプの発電部33は、図17に示す ように、金属板49が設けられており、この金 板49の上面に圧電セラミック50が搭載されて いる。金属板49は、ねじ部に固定されたクラ プ51に固定されている。

 また、金属板49の下面には、ウエイト52が 取り付けられている。そして、ウエイト52の 方には、ウエイト52が振動しすぎることを 意に抑制するダンパーゴム53が取り付けられ ている。

 自動車の走行時などによる振動タイヤの 下動などによって金属板49に搭載された圧 セラミック50に応力が加わり、該圧電セラミ ック50から電圧が発生される。この電圧は、R FIC部6の安定化電源部38(図15)によって整流平 された後、二次電池、あるいは電気2重層キ パシタなどからなる電源部7に蓄電される。

 また、安定化発電部38の発電量が少ない 合、金属板49の固定箇所を少なくして圧電セ ラミック50に加わる応力を増やしたり、圧電 ラミック50を搭載した金属板49を複数枚とす ることになどにより、発電力を増やすことも 可能である。

 図18は、圧電セラミック50を搭載した金属 板49を複数枚設けた際のRFIC部6における安定 電源部38の一例を示す説明図である。

 安定化電源部38は、ダイオード54~59、定電 圧回路43、およびコンデンサ44から構成され いる。この場合、2つの圧電セラミック50、50 aは、並列接続されている。

 電圧セラミック50の一方の出力部には、 イオード54~57で構成されたダイオードブリッ ジの一方の入力部に接続されており、該電圧 セラミック50の他方の出力部には、ダイオー 54~57で構成されたダイオードブリッジの他 の入力部に接続されている。

 圧電セラミック50aの一方の出力部には、 電セラミック50の他方の出力部が接続され おり、圧電セラミック50aの他方の出力部に 、ダイオード58のアノード、ならびにダイオ ード59のカソードがそれぞれ接続されている

 ダイオード58のカソードは、ダイオード54 ~57で構成されたダイオードブリッジの一方の 出力部に接続されており、ダイオード59のア ードは、ダイオード54~57で構成されたダイ ードブリッジの他方の出力部に接続されて る。

 それにより、本実施の形態5でも、電源部 7の交換を不要とすることができるので、バ テリ交換に要する作業工数が不要となり、 視部2における維持費をより低コスト化する とができる。

  (実施の形態6)
 図19は、本発明の実施の形態6によるバルブ 断面図、図20は、図19のバルブに設けられた バルブキャップのコンタクト電極の説明図、 図21は、図20に続く説明図、図22は、コンタク ト電極と頭の側面に形成された信号/電源ラ ン用電極との接続例を示す説明図である。

 本実施の形態6において、バルブBは、図19に 示すように、バルブキャップ18がバルブコア 17の軸24の側面から信号/電源の接続を行う 成としたものである。前記実施の形態1のバ ブキャップ18(図10)と異なるところは、図20 示すように、ベース電極18b 、コンタクト電極18b 、およびコンタクトスプリング18b (図10)の代わりに、コンタクト電極60、および スプリング61が新たに設けられている点であ 。

 配線基板6aの下方には、スプリング61を介し てコンタクトベース18b が設けられている。コンタクトベース18b は、スプリング61によってパッキン18b 側に押しつけられるようになっている。

 コンタクト電極60は、図21に示すように、 4本の長方形の板状からなり、バルブBの軸方 の下側(軸24側)に延在するように等間隔で形 成されている。このコンタクト電極60の先端 は、折れ曲がり加工が施されており、図22 示すように、この折れ曲がり加工された部 が頭19の側面に形成された信号/電源ライン 電極19bと接触して接続される。

 前記実施の形態1に示したように、バルブ コア部17の頭19は、基準電位レベルVSSとなっ いるので、信号/電源ライン用電極19bの間は ゴムなどの絶縁物62によって絶縁されてい 。

  (実施の形態7)
 図23は、本発明の実施の形態7によるバルブ ア部の断面図、図24は、図23のバルブコア部 に設けられた弁パッキン受け22の構成例を示 説明図、図25は、本実施の形態7におけるバ ブキャップの断面図、図26は、本実施の形 7におけるバルブの断面図である。

 前記実施の形態1では、軸24に信号線と電 電圧とが重複された信号/電源ライン24aとグ ランドライン24cとが形成された構成としたが 、本実施の形態7においては、図23に示すよう に、バルブBに設けられた軸24に同軸構造とし 、信号と電源とが重複されない構成とした。

 バルブコア部17において、軸24の内部は、 図23に示すように、中心部に第3の導体となる 信号ライン63が形成されており、その外周面 は絶縁物64を介して第4の導体となる電源電 ライン65が形成されている。そして、電源 圧ライン64の外周部には、絶縁物66を介して 5の導体となるグランドライン67が形成され 同軸構成となっている。

 電源電圧ライン65、およびグランドライ 67は、頭19から突出した軸24の任意の側面に 出するように形成されており、これら電源 イン電極68、グランドライン電極69になり、 れらがバルブキャップ部18に設けられた後 するコンタクト電極74,75(図25)にそれぞれ接 される。

 また、センサ部17aが設けられた弁パッキ 受け22は、図24に示すように、円柱の一部を 取り除いたかまぼこ形からなり、その平面部 分に、半導体チップ70が搭載されている。

 半導体チップ70は、圧力/温度センサ4とコ ントローラ5が1つの半導体チップに形成され 、いわゆる1チップ構成となっている。弁パ ッキン受け22の任意の位置には、図23に示す うに、L字状の圧力導入孔22bが形成されてい 。半導体チップ70は、圧力導入孔22bを介し 導入されたタイヤ内の空気圧、および温度 計測する。

 半導体チップ70に設けられたボンディン 電極と、軸24の信号ライン63、電源電圧ライ 65、およびグランドライン67とがボンディン グワイヤ71を介してそれぞれ接続されている

 この場合、軸24が取り付けられたパッキ 受け22の先端部がかまぼこ形となるように形 成されており、それによって、露出した信号 ライン63、電源電圧ライン65、ならびにグラ ドライン67の露出面にボンディングワイヤ71 接続される。

 パッキン受け22には、図23に示すように、 円筒状のキャップ部72が装着され、たとえば ハーメチックシールなどによって封止され 気密が保たれるようになっている。

 また、キャップ部72には、圧力導入孔22b 開口部と対応する位置に孔72aが形成されて り、この孔72aを介して圧力が導入される。

 図25は、本実施の形態7におけるバルブキ ップ部18の断面図である。

 キャップ18a内において、上方から下方に 、前記実施の形態1と同様に、アンテナ部8 電源部7、RFIC部6、コンタクト部18bがそれぞ 設けられており、ここでは、コンタクト部18 bの構成が前記実施の形態1と異なっている。

 コンタクト部18bにおいて、図10のコンタク ベース18b には、第3のコンタクトなるコンタクト電極73 、第4のコンタクトとなるコンタクト電極74、 および第5のコンタクトとなるコンタクト電 75がそれぞれ設けられている。コンタクト電 極73は、図23と図26に示すように、軸24の中心 の信号ライン63に接続される電極である。

 また、コンタクト電極74は、軸24に形成さ れた電源電圧ライン65(図23参照)に接続される 電極であり、該コンタクト電極74の先端部が 軸24の側面に形成された電源電圧ライン65の 露出面65Sと接続される(図26参照)。

 コンタクト電極75は、軸24に形成されたグ ランドライン67(図23参照)に接続される電極で あり、該コンタクト電極75の先端部が、軸24 側面に形成されたグランドラインの露出面64 Sと接続される(図26参照)。

 また、本実施の形態7では、圧力導入孔22b がL字状に形成された場合について記載した しかし、半導体チップ70の破損の問題などが 少なければ、圧力導入孔22bは、一方の開口部 と他方の開口部が直線状でもよい。これは、 他の実施の形態でも同様である。

 また、たとえば、図27に示すように、バ ブBの軸方向に対して斜めとなるように圧力 入孔22bを形成するようにしてもよい。これ よって、半導体チップ70の異物による破損 どの発生を低減させることができる。

 さらに、本実施の形態7では、弁パッキン 受け22を、円柱の一部を取り除いたかまぼこ としたが、たとえば、図28に示すように、 パッキン受け22の先端部の端面部分に円筒形 22tを形成した構造とするようにしてもよい。

 これにより、キャップ部72の剛性を高め ことができるので、より正確に圧力を測定 ることができる。

  (実施の形態8)
 図29は、本発明の実施の形態8による監視部 構成例を示すブロック図、図30は、図29の監 視部における信号のタイミングチャートであ る。

 本実施の形態において、図29は、バルブ ア部17とバルブキャップ部18と間に接続され 信号/電源ライン24aが信号と電源電圧VCCの両 方が与えられる信号線となっている監視部2 構成例であり、グランドライン24cは、基準 位VSSの信号線となっている。

 監視部2において、バルブコア部17には、 ントローラ5、および圧力/温度センサ4が設 られており、バルブキャップ部18には、RFIC 100、電源部7、およびアンテナ部8が設けら ている。ここで、圧力/温度センサ4は、圧力 センサと、温度センサとが別々であってもよ い。

 コントローラ5は、ASIC5a、入出力部5b、電 部5cからなる。また、RFIC部100は、RFIC10、入 力部10a、ならびにプルアップ用の抵抗10bか なる。

 入出力部5bは、オープンドレインなどの 路で構成し、Hiレベルの信号を電源部7から 抗10bを介して供給する。圧力/温度センサ4な どのコントローラとなるASIC5aに接続された電 源部5cは、ダイオードDiと静電容量素子Cから り、信号をダイオードDiにより整流し、静 容量素子Cで平滑してASIC用の電源として、ASI C5aに供給する。

 これにより、信号ラインと電源ラインを 用し、基準電位VSSのラインとあわせて、2線 でバルブコア部17に設けられたコントローラ5 とバルブキャップ部18に設けられたRFIC部100と を接続することができる。

 例に示した様に、電源の静電容量素子Cや 、プルアップ用の抵抗10bは、ASICやRFICに1チッ プ化してもよいし、外付け部品としてもよい 。また、電源部5cは、簡単のためダイオードD iと静電容量素子Cとの例を示したが、能動素 や受動素子を組み合わせたスイッチングレ ュレータやフィルタ回路、あるいは安定化 源回路などを用いて高効率化や信号通信に 響しない方法を用いることが望ましい。

 また、コントローラ5や圧力/温度センサ4 またはRFIC部100も必要に応じて1チップ化す ことも可能である。

 図30は、バルブコア部17とバルブキャップ 部18の間の通信、制御の例を示したタイミン チャートである。

 バルブキャップ部18におけるRFIC10は、一 時間ごとやタイヤ情報を更新したいとき、 たは、車体側に設けられた制御部からの測 を要求する信号を受信し、最新のタイヤ情 が必要になったとき次の手順を行う。

 バルブコア部17に設けられた圧力/温度セ サ4による測定を行うため、該センサ部に充 分な電力が保持されていないと判断した場合 、バルブコア部17に設けられたASIC5aに電源を 給し、動作可能状態にする必要がある。

 図において、休止状態であった場合は、 初に電源供給を行い、コントローラ5の初期 化にかかる時間を確保する。その後 ASIC5aに 態を問合せるリクエスト信号を送るか、自 的に該ASIC5aからの初期化完了の応答を待つ

 通信可能状態になったことを確認し、そ 次に測定の制御の信号の送信や電力供給を 宜混合して、測定結果の送受信・エラー訂 などの通信を行い、通信完了となる。また 消費電力低減のためしばらく通信の不要な 合は通信後に、電源を切断してもよい。

 上記の手順によって、消費電力を抑えて タイヤ空気圧等の監視を行うことが可能と る。

  (実施の形態9)
 図31は、本発明の実施の形態9によるバルブ ア部の構成例を示す説明図、図32は、図31の バルブコア部に設けられた弁パッキン受け22 構成例を示す説明図、図33は、図32の弁パッ キン受けを拡大した説明図である。

 前記実施の形態1では、半導体チップ26,27 かまぼこ状の平面に配置した例について記 したが、本実施の形態9では、たとえば、圧 力/温度センサ4とコントローラ5とを1つの半 体チップで構成し、弁パッキン受け22の先端 部に設ける構成としてもよい。

 図31は、バルブコア部17の構成例を示す説 明図、図32は、図31のバルブコア部に設けら た弁パッキン受け22の構成例を示す説明図、 図33は、バルブコア部17に設けられた弁パッ ン受け22に搭載した半導体チップ70を樹脂モ ルドによって封じした状態の弁パッキン受 22を拡大した説明図である。

 前記実施の形態1では、弁パッキン受け22 下面部には、センサ部17aを収容する四角形 の収納溝22aが形成され、半導体チップ26,27 搭載されるが、上述したように、半導体チ プ70を小型化することで、図32に示すように パッキン受け22の底面に半導体チップを搭 し、半導体チップ70に設けられたボンディン グ電極と、軸24がパッキン受け22を貫通した 面の信号線と電源電圧とが重複された信号/ 源ライン24aとグランドライン24cとがボンデ ングワイヤ71によって接続する。

 これにより、パッキン受け22の構造を実 の形態1に比べ簡単な構造とできる。

 また、ここでは、前記実施の形態8と同様 に、半導体チップ70は、圧力/温度センサ4と ントローラ5が1つの半導体チップに形成され た例を示したが、前記実施の形態1と同様に 数の半導体チップを搭載してもよいし、イ ターポーザを用いて複数の半導体チップ、 品を搭載したインターポーザを弁パッキン け22に搭載してもよい。

 さらに、図33に示すように、搭載した半 体チップは、圧力導入穴の一方の端が半導 チップ上となるように圧力導入穴102を設け 他を樹脂モールド101にて封じることで、半 体チップ70、ボンディングワイヤ71などを保 する構造とする。

 それにより、バルブコア部を最も小型、 量とすることができる。

   (実施の形態10)
 図34は、本実施の形態10によるバルブキャッ プ部の構成の一例を示す説明図である。

 本実施の形態10では、バルブキャップ部17 のキャップ18a内に設けられる監視部2の配置 を示している。

 図34では、キャップ18aの上方から下方に けて、電源部7、アンテナ部8、ならびにRFIC 6の順番で設けられている。キャップ18aは円 状からなり、その上面には、バッテリ蓋103 ねじによって取り外し自在の構成となって る。この場合、電源部7を電池などによって 構成することにより、電源部7の交換を容易 行うことのできる構成となっている。

 以上、本発明者によってなされた発明を 施の形態に基づき具体的に説明したが、本 明は前記実施の形態に限定されるものでは く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更 能であることはいうまでもない。

 たとえば、各実施の形態に記載された中 一部もしくは全部を他の実施の形態と組み わせたり、一部を他の実施の形態の一部と れ替えたりしてもよい。

 本発明は、タイヤバルブと一体型に組み まれたセンサを用いてタイヤ内の空気圧を 視するモニタリング技術に適している。