(57)【要約】【課題】電磁波のマルチパスなどによる通信品質の劣化を低減可能なタイヤ装着用センサ装置及びセンサ装着タイヤを提供する。【解決手段】タイヤ１０に装着され、タイヤ内部の空気圧を検出して検出結果を電磁波によってタイヤ１０の外部に送信するセンサ装置２０に、メインビームの最大点とその後側の範囲における最大点とのレベル比（前後比：Ｆ／Ｂ）が１よりも大きい指向性を有するアンテナを備え、電磁波の輻射方向がタイヤ１０の周方向となるようにセンサ装置２０をリム１５に固定する。このタイヤ装着用センサ装置では、前後比が１よりも大きな指向性を有するアンテナを備えているので、アンテナから輻射される電磁波の方向３０が特定方向になるため、受信側における電磁波の受信方向を特定することができるので、受信確率の向上を図ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤに装着され、タイヤ内部の物理量を検出するセンサを有し、該センサによる検出結果を電磁波によってタイヤの外部に送信するタイヤ装着用センサ装置において、
メインビームの最大点とその後側の範囲における最大点とのレベル比（前後比：Ｆ／Ｂ）が１よりも大きい指向性を有するアンテナを備えている
ことを特徴とするタイヤ装着用センサ装置。
【請求項２】
電子部品が搭載された絶縁性を有する回路基板を備え、
前記アンテナは前記回路基板と平行に配置された複数のエレメントを有し、
前記アンテナは絶縁性を有する部材によって覆われている
ことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ装着用センサ装置。
【請求項３】
前記アンテナから輻射される電磁波の指向性の方向が前記回路基板と平行になるように、前記アンテナが前記回路基板に装着されている
ことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ装着用センサ装置。
【請求項４】
前記アンテナは、仮想平面における円周上の一方の半円部に配置された輻射器と他方の半円部に配置された反射器とを備え、
前記輻射器は、
前記仮想平面に対して直角な方向に所定の間隔をあけて両端が配置されると共にＵ字形状に折り返されたループ状の第１エレメントと、
前記第１エレメントの両端部に設けられた給電部と、
前記給電部に対して前記第１エレメントと対称に配置され、前記仮想平面に対して直角な方向に所定の間隔をあけて両端が配置されると共にＵ字形状に折り返されたループ状の第２エレメントとからなり、
前記反射器は、
前記仮想平面に対して直角な方向に所定の間隔をあけて両端が配置されると共にＵ字形状に折り返されたループ状の第３エレメントと、
前記第３エレメントの両端部に設けられた接続部と、
前記接続部に対して前記第３エレメントと対称に配置され、前記仮想平面に対して直角な方向に所定の間隔をあけて両端が配置されると共にＵ字形状に折り返された第４エレメントとからなり、
前記給電部は、
前記第１エレメントの両端と前記第２エレメントの両端とを交差するように接続する第１及び第２インダクタと、
前記第１及び第２インダクタと電磁結合されて両端が給電線に接続される第３インダクタとからなり、
前記接続部は、
前記第３エレメントの両端と前記第４エレメントの両端とを交差するように接続する第４及び第５インダクタからなる
ことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ装着用センサ装置。
【請求項５】
前記センサはタイヤ内の空気圧を検出する圧力センサを含む
ことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ装着用センサ装置。
【請求項６】
タイヤ内部の物理量を検出するセンサを有し、該センサによる検出結果を電磁波によってタイヤの外部に送信するセンサ装置を備えたセンサ装着タイヤにおいて、
前記センサ装置は、メインビームの最大点とその後側の範囲における最大点とのレベル比（前後比：Ｆ／Ｂ）が１よりも大きい指向性を有するアンテナを備え、
前記アンテナの指向性の方向がタイヤの回転軸を中心とする円の円周方向になるように前記アンテナが配置されている
ことを特徴とするセンサ装着タイヤ。
【請求項７】
前記センサ装置は、前記請求項１乃至請求項５の何れかに記載のセンサ装置である
ことを特徴とする請求項６に記載のセンサ装着タイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ装着用センサ装置及びセンサ装着タイヤに関し、特に電磁波のマルチパスなどによる通信品質の劣化を低減可能なタイヤ装着用センサ装置及びセンサ装着タイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タイヤに関して識別したり、タイヤの内圧や、温度、回転数等の物理量の情報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（センサ装置）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。また、このトランスポンダから引き出された２つのワイヤーによって形成される第１及び第２電極をアンテナとしている。
【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。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。また、このトランスポンダは円筒状に巻回されたコイルをアンテナとして用いている。
【０００７】
【特許文献１】
実開平２−１２３４０４号公報
【特許文献２】
実開平７−１３５０５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したようなワイヤーアンテナやコイルアンテナは、無指向性であり、前後比（Ｆ／Ｂ）がほぼ１となるため、この様なアンテナを備えたタイヤ装着用センサ装置では、センサ装置から輻射した電磁波がタイヤハウスの金属壁や路面等で散乱し、マルチパスを生じてしまい、受信側における受信確率の劣化を招いていた。すなわち、マルチパスが生じるためにタイヤ装着用センサ装置から輻射された電磁波による信号を受信側で正確に受信できないことがあった。
【０００９】
本発明の目的は上記の問題点に鑑み、電磁波のマルチパスなどによる通信品質の劣化を低減可能なタイヤ装着用センサ装置及びセンサ装着タイヤを提供することである。
【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、タイヤに装着され、タイヤ内部の物理量を検出するセンサを有し、該センサによる検出結果を電磁波によってタイヤの外部に送信するタイヤ装着用センサ装置において、メインビームの最大点とその後側の範囲における最大点とのレベル比（前後比：Ｆ／Ｂ）が１よりも大きい指向性を有するアンテナを備えているタイヤ装着用センサ装置を提案する。
【００１１】
本発明のタイヤ装着用センサ装置では、前後比が１よりも大きな指向性を有するアンテナを備えているので、アンテナから輻射される電磁波の方向が特定方向になるため、受信側における前記電磁波の受信方向を特定することができるので、受信確率の向上を図ることができる。
【００１２】
また、本発明は、上記構成のタイヤ装着用センサ装置において、電子部品が搭載された絶縁性を有する回路基板を備え、前記アンテナは前記回路基板と平行に配置された複数のエレメントを有し、前記アンテナは絶縁性を有する部材によって覆われているタイヤ装着用センサ装置を提案する。
【００１３】
本発明のタイヤ装着用センサ装置では、前記アンテナの複数のエレメントが回路基板と平行に配置されているため、回路基板から前記アンテナの最頂部までの高さを低く設定することができるので、装置全体の形状が小型化可能になる。
【００１４】
また、本発明は、上記構成のタイヤ装着用センサ装置において、前記アンテナから輻射される電磁波の指向性の方向が前記回路基板と平行になるように、前記アンテナが前記回路基板に装着されているタイヤ装着用センサ装置を提案する。
【００１５】
本発明のタイヤ装着用センサ装置では、前記アンテナから輻射される電磁波の指向性の方向が回路基板と平行になるので、回路基板の電気的影響を受け難くなる。
【００１６】
また、本発明は、上記構成のタイヤ装着用センサ装置において、前記アンテナは、仮想平面における円周上の一方の半円部に配置された輻射器と他方の半円部に配置された反射器とを備え、前記輻射器は、前記仮想平面に対して直角な方向に所定の間隔をあけて両端が配置されると共にＵ字形状に折り返されたループ状の第１エレメントと、前記第１エレメントの両端部に設けられた給電部と、前記給電部に対して前記第１エレメントと対称に配置され、前記仮想平面に対して直角な方向に所定の間隔をあけて両端が配置されると共にＵ字形状に折り返されたループ状の第２エレメントとからなり、前記反射器は、前記仮想平面に対して直角な方向に所定の間隔をあけて両端が配置されると共にＵ字形状に折り返されたループ状の第３エレメントと、前記第３エレメントの両端部に設けられた接続部と、前記接続部に対して前記第３エレメントと対称に配置され、前記仮想平面に対して直角な方向に所定の間隔をあけて両端が配置されると共にＵ字形状に折り返された第４エレメントとからなり、前記給電部は、前記第１エレメントの両端と前記第２エレメントの両端とを交差するように接続する第１及び第２インダクタと、前記第１及び第２インダクタと電磁結合されて両端が給電線に接続される第３インダクタとからなり、前記接続部は、前記第３エレメントの両端と前記第４エレメントの両端とを交差するように接続する第４及び第５インダクタからなるタイヤ装着用センサ装置を提案する。
【００１７】
本発明のタイヤ装着用センサ装置では、前記第１エレメントと前記第２エレメントによって輻射器が構成され、前記第３エレメントと前記第４エレメントによって反射器が構成され、前記接続部から前記給電部へ延びる直線方向に指向性が生じて、Ｆ／Ｂが１以上になる。
【００１８】
また、本発明は、上記構成のタイヤ装着用センサ装置において、前記センサはタイヤ内の空気圧を検出する圧力センサを含むタイヤ装着用センサ装置を提案する。
【００１９】
本発明のタイヤ装着用センサ装置では、圧力センサによってタイヤ内の空気圧が検出され、該検出結果が前記アンテナを介して電磁波で送信される。
【００２０】
また、本発明は、タイヤ内部の物理量を検出するセンサを有し、該センサによる検出結果を電磁波によってタイヤの外部に送信するセンサ装置を備えたセンサ装着タイヤにおいて、前記センサ装置は、メインビームの最大点とその後側の範囲における最大点とのレベル比（前後比：Ｆ／Ｂ）が１よりも大きい指向性を有するアンテナを備え、前記アンテナの指向性の方向がタイヤの回転軸を中心とする円の円周方向になるように前記アンテナが配置されているセンサ装着タイヤを提案する。
【００２１】
本発明のセンサ装着タイヤによれば、前後比が１よりも大きな指向性を有するアンテナを有するセンサ装置を備えているので、前記アンテナから輻射された電磁波がタイヤハウスの金属壁や路面等で散乱してマルチパスが生じても、アンテナから輻射される電磁波の方向を特定することができるため、受信側において電界強度が最大となる電磁波の受信方向を特定することができるので、受信確率の向上及び通信品質の向上を図ることができる
さらに、本発明は、上記のタイヤ装着用センサ装置が装着されているセンサ装着タイヤを提案する。
【００２２】
【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。
【００２３】
図１は本発明の一実施形態におけるセンサ装着タイヤを示す一部破断斜視図、図２は本発明の一実施形態におけるセンサ装置を示す外観斜視図、図３はセンサ装置の側面図である。図において、１０はセンサ装着タイヤ（以下、単にタイヤと称する）で、周知のチューブレスラジアルタイヤである。１１はカーカス、１２Ａ，１２Ｂはベルト、１３はアンダートレッド、１４はキャップトレッド、１５はリム、２０はリム１５に固定されたセンサ装置である。
【００２４】
このラジアル構造では、カーカス１１は、そのカーカスコードが周方向に対してほぼ９０度に配置され、１層或いは２層のカーカスで作られ、その上に２０〜３０度程度のコード角を有するベルト１２Ａ，１２Ｂが互いにコードが交差するように配置されている。
【００２５】
さらに、これらのベルト１２Ａ，１２Ｂの上にアンダートレッド１３、及びキャップトレッド１４が記述の順に配置されている。
【００２６】
ここで、キャップトレッド１４とカーカス１１との間に配置された、ゴム引きコード層はラジアルタイヤの場合はベルトと呼ばれ、バイアスタイヤの場合はブレーカと呼ばれている。即ち、バイアス構造では、カーカスが周方向に対して３５〜４５度で配置されており、複数層のカーカスをコードが互いに交差するように重ね合わせられ、この上にカーカスを保護するブレーカが配置される。
センサ装置２０は、図２及び図３に示すように、絶縁性を有する回路基板２１と、回路基板２１上に設けられたセンサ装置本体２２及びアンテナ２３、回路基板２１の裏面側に設けられた電池２４とから構成されている。尚、図示していないが、センサ装置２０の外周は電気的な絶縁性を有する樹脂によってモールドされている。
【００２７】
センサ装置本体２２は、周知の集積回路（ＩＣ）からなり、周囲の空気圧を検出する圧力センサと、この検出結果をディジタルデータとして周波数３１５ＭＨｚの電磁波によって送信する送信回路とを備え、この送信回路にはアンテナ２２が接続されている。
【００２８】
アンテナ２３は、一般的にルーピックアンテナと称されているもので、共振周波数が３１５ＭＨｚに設定された輻射器２３１と反射器２３２とから構成され、輻射器２３１と反射器２３２とを支持する円柱状のブーム２３ａが円柱状の支持部材２３ｂによって回路基板２１に固定されている。また、ブーム２３ａは回路基板２１の表面に対して平行になるように配置されている。これにより、アンテナから輻射される電磁波の指向性の方向が回路基板２１と平行になるので、電磁波の輻射において回路基板２１の電気的影響を受け難くなる。
【００２９】
輻射器２３１は、回路基板２１の面に平行な仮想平面における円周上の一方の半円部に湾曲して配置され、前記仮想平面に対して直角な方向に所定の間隔をあけて両端が配置されると共にＵ字形状に折り返されたループ状の第１エレメント２３１ａと、第１エレメント２３１ａの両端部に設けられた給電部２３３と、給電部２３３に対して第１エレメント２３１ａと対称に配置され、前記仮想平面に対して直角な方向に所定の間隔をあけて両端が配置されると共にＵ字形状に折り返されたループ状の第２エレメント２３１ｂとから構成されている。
【００３０】
反射器２３２は、上記円周上の他方の半円部に湾曲して配置され、前記仮想平面に対して直角な方向に所定の間隔をあけて両端が配置されると共にＵ字形状に折り返されたループ状の第３エレメント２３２ａと、第３エレメント２３２ａの両端部に設けられた接続部２３４と、接続部２３４に対して第３エレメント２３２ａと対称に配置され、前記仮想平面に対して直角な方向に所定の間隔をあけて両端が配置されると共にＵ字形状に折り返された第４エレメント２３２ｂとから構成されている。
【００３１】
また、給電部２３３は、図４に示すように、第１エレメント２３１ａの両端と第２エレメント２３１ｂの両端とを交差するように接続する第１インダクタ２３３ａ及び第２インダクタ２３３ｂと、第１及び第２インダクタ２３３ａ，２３３ｂと電磁結合されて両端が給電線を介して前記送信回路に接続される第３インダクタ２３３ｃとから構成されている。
【００３２】
接続部２３４は、第３エレメント２３２ａの両端と第４エレメント２３２ｂの両端とを交差するように接続する第４インダクタ２３４ａ及び第５インダクタ２３４ｂから構成されている。
【００３３】
また、輻射器２３１の両端部と反射器２３２の両端部は絶縁部材２３５，２３６を介して所定の間隔をあけて対向するように配置されている。これにより、対向する輻射器２３１の端部と反射器２３２の端部との間には、静電容量Ｃ１，Ｃ２による容量結合が生じる。
【００３４】
本実施形態のセンサ装置２０では、図５及び図６に示すように、反射器２３２から輻射器２３１へ向かう方向、すなわち接続部２３４から給電部２３３へ延びる直線方向に指向性が生じて、３０ｄＢ以上の前後比（Ｆ／Ｂ）及び約１ｄＢの感度が得られた。
【００３５】
また、センサ装置２０は、アンテナ２３の指向性の方向が図１に示す方向３０のようにタイヤ１０の周方向に向くようにリム１５に固定されている。
【００３６】
次に、前述の構成よりなるタイヤ１０を用いた場合の本実施形態の特徴点及びその効果に関して図７を参照して説明する。
【００３７】
本実施形態のタイヤ１０にはその周方向にアンテナ２３の指向性を有するようにセンサ装置２０がリム１５に固定されている。このため、車両の走行中においてタイヤ１０が回転したときにセンサ装置２０から輻射される電磁波の方向３１が特定できるので、この電磁波をタイヤハウス４０内で高い電界強度で受信できる位置を特定することができる。従って、タイヤハウス４０の金属壁や路面において電磁波が散乱して生じるマルチパスを低減することができ、タイヤハウス４０内に設けられた受信装置５０における受信確率の劣化を従来よりも大幅に低減することができ、通信品質の向上を図ることができる。
【００３８】
また、上記ルーピックアンテナ２３は一般的な八木型アンテナに比べて小型に形成することができるので、センサ装置２０の形状を小型にすることができる。
【００３９】
尚、本発明は上記実施形態の構成のみに限定されることはなく、アンテナとして指向性を有するものを用い、その指向性がタイヤ１０の周方向となるようにアンテナの向きを設定すればほぼ同様の効果を得られるものであり、アンテナとして他の指向性アンテナを用いても良いことは言うまでもないことである。
【００４０】
また、本実施形態では、センサ装置２０によってタイヤ内の空気圧を検出し、この検出結果を電磁波によって送信するようにしたが、空気圧以外のタイヤ内物理量を検出するようなセンサを備え、その検出結果を送信するようにしても良い。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のタイヤ装着用センサ装置によれば、前後比が１よりも大きな指向性を有するアンテナを備えているので、アンテナから輻射される電磁波の方向が特定方向になるため、受信側における前記電磁波の受信方向を特定することができるので、受信確率の向上を図ることができる。
【００４２】
また、本発明のセンサ装着タイヤによれば、前後比が１よりも大きな指向性を有するアンテナを有するセンサ装置を備えているので、アンテナから輻射された電磁波がタイヤハウスの金属壁や路面等で散乱して生じるマルチパスを低減することができ、たとえマルチパスが生じたとしても、アンテナから輻射される電磁波の方向を特定することができるため、受信側において電界強度が最大となる電磁波の受信方向を特定することができるので、受信確率の向上及び通信品質の向上を図ることができると言う非常に優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるセンサ装着タイヤを示す一部破断斜視図
【図２】本発明の一実施形態におけるセンサ装置を示す外観斜視図
【図３】本発明の一実施形態におけるセンサ装置を示す側面図
【図４】本発明の一実施形態におけるアンテナを示す電気的な構成図
【図５】本発明の一実施形態におけるアンテナの指向特性を示す図
【図６】本発明の一実施形態におけるアンテナの感度及び前後比を説明する図
【図７】本発明の一実施形態におけるセンサ装着タイヤの特徴点及びその効果を説明する図
【符号の説明】
１０…センサ装着タイヤ、１１…カーカス、１２Ａ，１２Ｂ…ベルト、１３…アンダートレッド、１４…キャップトレッド、１５…リム、２０…センサ装置、２１…回路基板、２２…センサ装置本体、２３…アンテナ、２３ａ…ブーム、２３ｂ…支持部材、２３１…輻射器、２３２…反射器、２３３…給電部、２３４…接続部、２３３ａ〜２３３ｃ，２３４ａ，２３４ｂ…インダクタ、２４電池、４０…タイヤハウス、５０…受信器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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