(57)【要約】【課題】  スペースが限られた場所に搭載しても広範囲で通信可能な車輪側アンテナ装置およびそれを有するタイヤ状態検出装置を提供する。【解決手段】  車輪６ａ〜６ｄに設けられ、車体７側と通信を行うための車輪側アンテナ装置であって、磁性体コア２４ａの周囲に導線２４ｂが巻き付けられて構成されたアンテナ２４を複数設け、複数のアンテナ２４を並列に接続する。これにより、磁性体コア２４ａの長さを長くしなくても、単一のアンテナを設ける場合より車体７側との通信可能範囲を広くすることができる。また、アンテナ２４を複数にすることで、アンテナ２４、１つ当たりの長さを短くすることができるため、狭い場所に搭載することができる。したがって、アンテナ２４をスペースが限られた場所に搭載しても、広範囲で通信することが可能となる。【選択図】        図３
2006306184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪（６ａ〜６ｄ）に設けられ、車体（７）側と通信を行うための車輪側アンテナ装置であって、
磁性体コア（２４ａ）の周囲に導線（２４ｂ）が巻き付けられて構成されたアンテナ（２４）が複数設けられており、
前記複数のアンテナ（２４）は、並列に接続されていることを特徴とする車輪側アンテナ装置。
【請求項２】
前記複数のアンテナ（２４）は、前記複数のアンテナ（２４）間の距離が最大となる位置にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車輪側アンテナ装置。
【請求項３】
複数個の車輪（６ａ〜６ｄ）それぞれに設けられ、前記複数個の車輪（６ａ〜６ｄ）それぞれに備えられたタイヤの空気圧に応じた検出信号を出力するセンシング部（２１）と、前記センシング部（２１）の検出信号を信号処理をする制御部（２３ａ）と、前記制御部（２３ａ）にて信号処理された前記検出信号を前記車体（７）側に送信する送受信部（２３ｂ）とを有するセンサ装置（２）に、前記複数のアンテナ（２４）が搭載されていることを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ状態検出装置。
【請求項４】
前記センサ装置（２）は、前記タイヤ内に空気を注入するエア注入バルブ（８）の内部に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のタイヤ状態検出装置。
【請求項５】
前記送受信部（２３ｂ）は、前記車体（７）側からの電力チャージ用の電波を受信するように構成されており、
前記センサ装置（２）は、前記電力チャージ用の電波によって電力チャージを行うチャージ部（２２）を有していることを特徴とする請求項３または４に記載のタイヤ状態検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体側と通信を行うための車輪側アンテナ装置およびそれを用いたタイヤ状態検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タイヤ状態検出装置では、タイヤが取り付けられた車輪側に、圧力センサ等のセンシング部および車体側と通信を行うためのアンテナが備えられた送信機が取り付けられ、センサからの検出信号を示す電波を車体側に送信している。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような車輪側に搭載されるアンテナが磁性体コアの周囲に導線が巻き付けられて構成されている場合、磁性体コアの断面積に対して磁性体コアの長さが長いほどアンテナ利得が高くなり、車体側との通信可能な範囲が広くなる。
【特許文献１】特許第３２１２３１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このようなアンテナは、例えばエア注入バルブ内等の車輪内に配置されるため、搭載場所には制限がある。これにより、磁性体コアの長さもアンテナを搭載するスペースの大きさに制限されるため、車輪全周のうち車体側のアンテナと通信可能な範囲が狭い範囲に制限されるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記点に鑑み、スペースが限られた場所に搭載しても広範囲で通信可能な車輪側アンテナ装置およびそれを有するタイヤ状態検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、車輪（６ａ〜６ｄ）に設けられ、車体（７）側と通信を行うための車輪側アンテナ装置であって、磁性体コア（２４ａ）の周囲に導線（２４ｂ）が巻き付けられて構成されたアンテナ（２４）が複数設けられており、複数のアンテナ（２４）は、並列に接続されていることを特徴としている。
【０００７】
このように、複数のアンテナ（２４）を並列に接続することで、磁性体コア（２４ａ）の長さを長くしなくても、単一のアンテナを設ける場合より車体（７）側との通信可能範囲を広くすることができる。また、アンテナ（２４）を複数にすることで、アンテナ（２４）１つ当たりの長さを短くすることができるため、狭い場所に搭載することができる。したがって、アンテナ（２４）をスペースが限られた場所に搭載しても、広範囲で通信することが可能となる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明のように、複数のアンテナ（２４）を、複数のアンテナ（２４）間の距離が最大となる位置にそれぞれ設けることで、複数のアンテナ（２４）それぞれの電波が互いに干渉して、アンテナ利得を下げることを防止できる。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明のように、複数個の車輪（６ａ〜６ｄ）それぞれに設けられ、複数個の車輪（６ａ〜６ｄ）それぞれに備えられたタイヤの空気圧に応じた検出信号を出力するセンシング部（２１）と、センシング部（２１）の検出信号を信号処理をする制御部（２３ａ）と、制御部（２３ａ）にて信号処理された検出信号を車体（７）側に送信する送信部とを有するセンサ装置（２）に、複数のアンテナ（２４）を搭載してもよい。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明のように、センサ装置（２）を、タイヤ内に空気を注入するエア注入バルブ（８）の内部に設ける場合には、スペースに制限があるため、特に効果を発揮する。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明のように、送受信部（２３ｂ）は、車体（７）側からの電力チャージ用の電波を受信するように構成されており、センサ装置（２）は、電力チャージ用の電波によって電力チャージを行うチャージ部（２２）を有してもよい。
【００１２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について図１〜図９に基づいて説明する。本実施形態の車輪側アンテナ装置はタイヤ状態検出装置の車輪側のアンテナとして用いられる。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態におけるタイヤ状態検出装置の全体構成を示すブロック図である。図１の紙面上方向が車両１の前方、紙面下方向が車両１の後方に一致する。この図を参照して、本実施形態におけるタイヤ状態検出装置について説明する。
【００１５】
図１に示されるように、タイヤ状態検出装置は、車両１に取り付けられるもので、センサ装置２、送受信機３、制御装置４、警報装置５を備えて構成されている。
【００１６】
図１に示すように、センサ装置２は、車両１における各車輪６ａ〜６ｄに取り付けられるもので、車輪６ａ〜６ｄに取り付けられたタイヤの空気圧を検出すると共に、その検出結果を示す検出信号のデータを送信フレーム内に格納して送信するものである。また、送受信機３は、車両１における車体７側に取り付けられるもので、センサ装置２への電力チャージを行う共に、センサ装置２から送信される送信フレームを受信する。制御装置４は、送受信機３を介して受信した送信フレームの中に格納された検出信号に基づいて各種処理や演算等を行うことでタイヤ空気圧を求めるものである。
【００１７】
図２に、センサ装置２のブロック構成を示す。センサ装置２は、送受信機３から送信される電力チャージを行うための電波によって電力チャージが成され、チャージされた電力に基づいて駆動されるようになっている。
【００１８】
図２に示すように、センサ装置２は、センシング部２１、チャージ部２２、マイクロコンピュータ２３、アンテナ２４を備えた構成となっており、アンテナ２４を通じて送受信機３からの電力チャージのための電波を受け取り、その電波を電力エネルギーに変換してチャージ部２２に蓄えることで作動する。なお、このトランスポンダ方式による電力チャージに関しては、バッテリレスのＩＤタグの認識等の分野において周知のものであるため、ここでは説明を省略する。
【００１９】
センシング部２１は、例えばダイアフラム式の圧力センサや温度センサを備えた構成とされ、タイヤ空気圧に応じた検出信号や温度に応じた検出信号を出力するようになっている。チャージ部２２は、アンテナ２４から受け取った電波を充電し、センシング部２１やマイクロコンピュータ２３への電力供給を行うものである。
【００２０】
マイクロコンピュータ２３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のもので、制御部２３ａや送受信部２３ｂなどを備え、ＲＯＭ内に記憶されたプログラムに従って、所定の処理を実行するようになっている。
【００２１】
制御部２３ａは、センシング部２１からの検出信号を受け取り、その信号を必要に応じて信号処理したのち、これを検出結果を示すデータとして、どの車輪６ａ〜６ｄに取り付けられたセンサ装置２であるかを示すＩＤ情報と共に、送信フレーム内に格納する。その後、制御部２３ａは、送受信部２３ｂを通じて送信フレームを送受信機３に向けて送信するようになっている。この送受信機３に送信フレームを送る処理は、上記プログラムに従って、上記電力チャージを行うための電波送信がＯＦＦされたときをトリガとして実行されるようになっている。例えば、制御部２３ａは、送受信機３からの電波送信のＯＮ、ＯＦＦをモニタリングしておき、電波送信がＯＦＦされたときの立下り信号に基づいて送信フレームを送る処理を実行する。
【００２２】
送受信部２３ｂは、アンテナ２４を通じて、電力チャージ用の電波を受け取ってチャージ部２２および制御部２３ａに送る入力部としての機能と、制御部２３ａから送られてきた送信フレームを送受信機３に向けて送信する出力部としての機能を果たすものである。
【００２３】
図３（ａ）はセンサ装置２が内蔵されたエア注入バルブ８を正面から見た断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、センサ装置２は、樹脂モールド等によりエア注入バルブ８（７０×３０×１０ｍｍ）と一体的に成形される。アンテナ２４は、ソレノイド状の磁界型アンテナであり、フェライトコア２４ａの周囲に導線コイル２４ｂが巻き付けられて構成されている。そして、アンテナ２４はセンサ装置２の基板上に２つ、互いに平行になるように搭載されている。２つのアンテナ２４は電気的に並列接続され、エア注入バルブ８内の２つのアンテナ２４間の距離が最大になる位置（本実施形態では、基板の両端）にそれぞれ設けられている。
【００２４】
また、エア注入バルブ８は、センサ装置２がタイヤホイール内部に位置し、エア注入口がタイヤホイール外部に位置するようにタイヤホイールに取り付けられる。これにより、該当するタイヤ空気圧を検出し、各センサ装置２に備えられたアンテナ２４を通じて、所定周期毎（例えば、１分毎）の所定の送信タイミングで送信フレームを送信するようになっている。
【００２５】
図１に戻り、送受信機３は、所定周期毎（例えば、１分毎）の所定の通信タイミングのときに、電力チャージ用の電波を出力してセンサ装置２の電力チャージを行わせ、それが完了した後、各車輪６ａ〜６ｄの回転に同期した所定のタイミングで電力チャージ用の電波のＯＮ、ＯＦＦを行う。そして、そのときにセンサ装置２から送られてくる送信フレームを受信するようになっている。
【００２６】
図４は送受信機３の構成を示すブロック図である。図４に示すように、送受信機３は、送受信部３１と送受信アンテナ３２とを備えている。送受信部３１は、アンテナ３２を通じて、センサ装置２に対して電力チャージ用の電波を出力する出力部としての機能と、受信された各センサ装置２からの送信フレームを入力し、その送信フレームを受信して制御装置４に送る入力部としての機能を果たすものである。このように本実施形態の送受信機３は、電力チャージ用の電波を送信する送信手段と送信フレームを受信する受信手段を兼ねた構成となっているが、これらを別々の構成とすることも可能である。また、アンテナ３２は送信・受信兼用となっているが、以下「送信アンテナ」と称する。
【００２７】
図５および図６はセンサ装置２と送受信機３の配置関係を示しており、図５は車両進行方向から見た図で、図６は側面図である。各送受信機３は、車体７のうち各センサ装置２の位置と対応する場所に設置されており、例えば、図５および図６に示すように各センサ装置２から所定間隔離れた位置において車体７に固定されている。
【００２８】
図１に戻り、制御装置４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏおよびカウンタなどを備えた周知のもので、ＲＯＭ内に記憶されたプログラムに従って、所定の処理を実行するようになっている。
【００２９】
制御装置４は、車内ＬＡＮ（ＣＡＮ）等を通じて他のＥＣＵ（例えばメータＥＣＵ）で求められた車速のデータを受け取り、この車速のデータに基づいて各車輪６ａ〜６ｄの回転状態を検出すると共に、検出した回転状態に応じて各センサ装置２に電力チャージ用の電波を出力する。さらに、制御装置４は、送受信機３から送られてきた送信フレームを受け取り、それに格納された各センサ装置２が取り付けられた車輪を示すＩＤ情報に基づいて、送られてきた送信フレームが車輪６ａ〜６ｄのいずれのものかを特定するようになっている。
【００３０】
また、制御装置４では、受け取った送信フレームに格納された検出結果を示すデータに基づいて各種信号処理および演算等を行うことにより各車輪６ａ〜６ｄそれぞれのタイヤ空気圧を求めると共に、求めたタイヤ空気圧に応じた電気信号を警報装置５に出力するようになっている。具体的には、制御装置４は、タイヤ空気圧が所定のしきい値を下回ったか否かを判定し、その判定結果に基づき、タイヤ空気圧の低下したことを示す信号を警報装置５に出力するようになっている。
【００３１】
警報装置５は、ドライバが視認可能な場所に配置され、例えば車両１におけるインストルメントパネル内に設置される警報ランプや警告表示器（ディスプレイ）、もしくは警報ブザーによって構成される。この警報装置５は、例えば制御装置４からタイヤ空気圧の低下を示す信号が送られてくると、その旨を示す警報を行うことでドライバにタイヤ空気圧の低下を伝えるようになっている。以上のようにしてタイヤ状態検出装置が構成されている。
【００３２】
次に、センサ装置２のアンテナ２４において、同質量で形状の異なるアンテナ数種と比較して、本実施形態のアンテナ２４の優位性を示す。
【００３３】
図７にアンテナＡ〜Ｅの外観を示す。図７に示すアンテナＡ〜Ｅは、すべて同じ質量になっている。図７中のアンテナＥが、本実施形態のアンテナ２４に対応している。
【００３４】
続いて、これらのアンテナＡ〜Ｅをエア注入バルブ８に内蔵した後、実車搭載して通信可能範囲をそれぞれ測定する。図８は、エア注入バルブ８と送受信機３の配置関係を示す側面図である。図８に示すように、送受信機３には、電波を受信した際に点灯する判定ランプ３３が設けられている。送受信機３が車輪６側のアンテナＡ〜Ｅの電波を受信したか否かはこの判定ランプ３３によって判断することができるため、これを用いてアンテナＡ〜Ｅの通信可能範囲を計測することができる。
【００３５】
図９に各アンテナＡ〜Ｅの通信可能範囲を計測した結果を示す。図９に示すように、アンテナＡ〜Ｅのフェライト長が長くなるにしたがい通信可能範囲が広くなっていくのがわかる。単一のアンテナで目標の通信可能範囲（例えば、９０°）を達成するためには、アンテナＢの形状を採用すればよい。しかしながら、エア注入バルブ８の体格が７０×３０×１０ｍｍのため、フェライト長が３５ｍｍのアンテナＢをエア注入バルブ８に搭載するのは困難となる。これに対し、本実施形態のアンテナＥは、フェライト長３５ｍｍのアンテナＢと同程度の通信可能範囲を実現することができ、さらにフェライト長が２５ｍｍのため、エア注入バルブ８に搭載することが容易になる。
【００３６】
以上説明したように、２つのアンテナ２４を並列に接続することで、磁性体コア２４ａの長さを長くしなくても、単一のアンテナを設ける場合より車体７側との通信可能範囲を広くすることができる。また、アンテナ２４を２本にすることで、アンテナ２４、１つ当たりの長さを短くすることができるため、狭い場所に搭載することができる。したがって、アンテナ２４をスペースが限られた場所に搭載しても、広範囲で通信することが可能となる。
【００３７】
さらに、２つのアンテナ２４を、アンテナ２４間の距離が最大となる位置にそれぞれ設けることで、２つのアンテナ２４それぞれの電波が互いに干渉して、アンテナ利得を下げることを防止できる。
【００３８】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態において、車輪６側のセンサ装置２と車体７側の送受信機３との無線通信にトランスポンダ方式を用いているが、車輪６側にバッテリを設け、バッテリによりセンサ装置２を作動させて車体７側の送受信機３と無線通信するような構成にしてもよい。
【００３９】
また、上記実施形態において、センサ装置２をエア注入バルブ８に内蔵させているが、それに限らず車輪６側のどの位置に搭載してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態におけるタイヤ状態検出装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】センサ装置２のブロック構成を示す図である。
【図３】（ａ）はセンサ装置２が内蔵されたエア注入バルブ８を正面から見た断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】送受信機３の構成を示すブロック図である。
【図５】センサ装置２と送受信機３の配置関係を示す車両進行方向から見た図である。
【図６】センサ装置２と送受信機３の配置関係を示す側面図である。
【図７】アンテナＡ〜Ｅの外観を示す説明図である。
【図８】エア注入バルブ８と送受信機３の配置関係を示す側面図である。
【図９】アンテナＡ〜Ｅの通信可能範囲を計測した結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
２…センサ装置、６ａ〜６ｄ…車輪、７…車体、８…エア注入バルブ、２１…センシング部、２２…チャージ部、２３ａ…制御部、２３ｂ…送受信部、２４…アンテナ、２４ａ…磁性体コア、２４ｂ…導線。
【図１】
2006306184.tif 000003
【図２】
2006306184.tif 000004
【図３】
2006306184.tif 000005
【図４】
2006306184.tif 000006
【図５】
2006306184.tif 000007
【図６】
2006306184.tif 000008
【図７】
2006306184.tif 000009
【図８】
2006306184.tif 000010
【図９】
2006306184.tif 000011