(57)【要約】      （修正有）【課題】導体部材に対して、所定の間隔を置いて対向する配置で取付けられる電子基板と、この電子基板上のトランスミッタ回路に接続された送信アンテナとを有する送信機において、広帯域の周波数に対しても送信効率を低下させることのない微弱電力型の送信機を提供する。【解決手段】送信機１０は、取付け姿勢において、送信アンテナ１３は導体部材ＭＴに電気的に接続され、導体部材ＭＴが送信アンテナ１３の機能の一部を担うよう構成される。【選択図】図１
2005204133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔を置いて導体部材に対向する配置で取付けられる電子基板と、この電子基板上のトランスミッタ回路に接続された送信アンテナとを有する送信機において、
取付け姿勢において、送信アンテナは前記導体部材に電気的に接続され、前記導体部材が送信アンテナの機能の一部を担うよう構成されてなる送信機。
【請求項２】
送信周波数帯域を300〜500MHzとし、送信アンテナのインピーダンスを50Ωとすべき送信機において、
取付け姿勢において、前記導体部材表面と対向する前記電子基板の底面の各点における微小面積をｄS（mm2）とし、前記導体部材表面との間隔をD（mm）としたとき、この底面の導体部分の全表面についての(1/D2)dSの総和を表わす式（１）の値Cxが10〜55となるよう構成されてなる請求項１に記載の送信機。
Cx＝∫(1/D2)dS                                          （１）
【請求項３】
取付け姿勢において、コイン型電池が電子基板の導体部材側の面に位置するよう配置された送信機において、
前記電子基板の前記導体部材表面との間隔D（mm）が3〜7となるよう構成されてなる請求項２に記載の送信機。
【請求項４】
前記電子基板の導体部分の外縁が囲む前記面積Sは、前記導体部材表面の面積以下となるよう構成されてなる請求項２もしくは３に記載の送信機。
【請求項５】
前記導体部材をタイヤ用リムとする請求項１〜４のいずれかに記載の送信機。
【請求項６】
タイヤ内圧監視装置に用いられる請求項１〜５のいずれかに記載の送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ内圧監視装置等に用いることのできる微弱電力型の送信機に関し、特にその送信効率を向上させるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、微弱電力を用いた送信機として、例えば、タイヤ内圧監視装置に用いられるものが知られていて（例えば特許文献１参照。）、この送信機は、電池を電源とする微弱電力を用いて、圧力センサで検知したタイヤ内圧を車体側の受信機に送信するとともに、導体部材となるタイヤ用リムに取付けられよう構成され、所定の間隔を置いてこのリムに対向して配置される電子基板と、この電子基板上のトランスミッタ回路に接続された送信アンテナとを具える。
【０００３】
このような微弱電力の送信機においては、電波の送信効率をあげるため、送信アンテナに導通する部分をリムから電気的に絶縁するとともに、送信周波数に応じて、送信アンテナに接続されたコイルやコンデンサの容量を調整することによりインピーダンスマッチングを行っている。
【特許文献１】特開平１１−１７３９３３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、例えばタイヤ内圧監視装置に用いられる送信機では、300〜500MHzの帯域が送信電波の周波数として用いられるが、この場合、送信効率を確保するために必要なアンテナ長は35〜50cmであるのに対比して、スペースの制約上、トランスミッタ回路に接続することのできる送信アンテナの長さは５〜6cm程度となるのが通例であり、そのため、前述のインピーダンスマッチングを入念に行ったとしても、非常に帯域の狭い送信アンテナとなってしまうことは避けることはできず、周囲の電界にわずかな変化があってもその影響を受けて送信の信頼性を低下させてしまったり、また、送信周波数を少しだけ変更する場合においても、容量の異なるコイルやコンデンサ等を新たに調達してインピーダンスの再調整を行わなければならないという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、導体部材に対して、所定の間隔を置いて対向する配置で取付けられる電子基板と、この電子基板上のトランスミッタ回路に接続された送信アンテナとを有する送信機において、広帯域の周波数に対しても送信効率を低下させることのない微弱電力型の送信機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】
（１）本発明は、所定の間隔を置いて導体部材に対向する配置で取付けられる電子基板と、この電子基板上のトランスミッタ回路に接続された送信アンテナとを有する送信機において、
取付け姿勢において、送信アンテナは前記導体部材に電気的に接続され、前記導体部材が送信アンテナの機能の一部を担うよう構成されてなる送信機である。
【０００７】
（２）本発明は、（１）において、送信周波数帯域を300〜500MHzとし、送信アンテナのインピーダンスを50Ωとすべき送信機において、
取付け姿勢において、前記導体部材表面と対向する前記電子基板の底面の各点における微小面積をｄS（mm2）とし、前記導体部材表面との間隔をD（mm）としたとき、この底面の導体部分の全表面についての(1/D2)dSの総和を表わす式（１）の値Cxが10〜55となるよう構成されてなる送信機である。
Cx＝∫(1/D2)dS                                          （１）
【０００８】
（３）本発明は、（２）において、取付け姿勢において、コイン型電池が電子基板の導体部材側の面に位置するよう配置された送信機において、
前記電子基板の前記導体部材表面との間隔D（mm）が3〜7となるよう構成されてなる送信機である。
【０００９】
（４）本発明は、（２）もしくは（３）において、前記電子基板の導体部分の外縁が囲む前記面積Sは、前記導体部材表面の面積以下となるよう構成されてなる送信機である。
【００１０】
（５）本発明は、（１）〜（４）のいずれかにおいて、前記導体部材をタイヤ用リムとする送信機である。
【００１１】
（６）本発明は、（１）〜（５）のいずれかにおいて、タイヤ内圧監視装置に用いられる送信機である。
【発明の効果】
【００１２】
（１）の発明の効果を、図１および図２を参照して説明する。図１は、送信アンテナから放射された電波が伝搬される経路を模式化して示す概念図であり、図中、９０、１０は送信機、９１、１１は電子基板、９２、１２はトランスミッタ回路、９３、１３は送信アンテナ、９４、１４は電池、そして、ＭＴは導体部材をそれぞれ示す。
【００１３】
図１（ａ）は、従来の送信機９０に対応して、送信アンテナ９３が導体部材ＭＴとは電気的に絶縁されている場合における電波の伝搬経路を示すものであり、導体部材ＭＴの近くに配置された電子基板９１上のトランスミッタ回路９２に接続された送信アンテナ９３から放射された電波は、その支配的な部分が、経路Ｋ１を通って空中に伝搬されたあと、導体部材ＭＴを経由し、経路Ｋ２を通って再び空中に伝搬され、電子基板９１のアースとなる部分に戻る。
【００１４】
ここで、一般的に、送信アンテナ９３から放射される電波の送信効率は、送信アンテナ９３から、電子基板９１のアースとなる導体部分との間の伝搬経路のインピーダンスによって定まるが、その周波数帯域をできるだけ広くするためには、周波数に依存するインピーダンス成分、すなわち、コイル等によるインダクタンス成分やコンデンサ等によるコンダクタンス成分を小さくすることが好ましい。
【００１５】
この観点から、図１（ａ）における伝搬経路を見ると、空中の浮遊静電容量C1およびC2によって形成されるコンダクタンス成分が存在し、特に、送信アンテナ９３と導体部材ＭＴとの間に浮遊する静電容量C1は、その値が小さく、このため、周波数に依存するインピーダンス成分として電波の送信効率に大きな影響をおよぼす。
【００１６】
一方、図１（ｂ）は、本発明に係る送信機１０に対応して、送信アンテナ１３が導体部材ＭＴに電気的に接続されている場合における電波の伝搬経路を示すものであり、電波は、送信アンテナ１３に電気的に接続された導体部材ＭＴから放射され、経路Ｋ2を通って空中に伝搬されて電子基板１１のアースとなる部分に戻る。この場合、導体部材ＭＴと電子基板１１のアースとなる部分とは近接して位置するため、送信機１０から遠くの点での電波強度はその分だけ弱まるが、しかし、図１（ａ）における静電容量C1は存在しなくなるため、周波数に依存するインピーダンス成分を小さく抑えることができ、総合的な電波の送信効率を大幅に向上させることができる。
【００１７】
そして、対象とする送信周波数帯域に応じて、送信機１０を、静電容量C2が最適なものとなるように構成することにより、この帯域内のどの周波数でも高い送信効率が得られるものにすることができる。
【００１８】
図２は、縦軸に、リターンロス（ｄＢ）、すなわち、１から電波の送信効率を差し引いたロス分をｄＢで表わしたものをとり、横軸に送信周波数（ＭＨｚ）をとって、以上に説明したことを模式的に示すグラフである。図において、カーブＡは、送信アンテナ１３が導体部材ＭＴに導通され、かつ、対象とする周波数帯域Ｆｗに関して静電容量C2が最適なものとなるよう構成された本発明に係る送信機１０のリターンロスを示し、カーブＢは、送信アンテナ９３は導体部材ＭＴとは導通がなく、周波数Ｆ0に合わせてインピーダンスが調整された従来の送信機９０のリターンロスを示し、また、カーブＡ１、カーブＡ２は、送信アンテナ１３が導体部材ＭＴに導通されているものの、静電容量C2が、対象とする周波数帯域Ｆｗに関して最適化されておらず、それぞれ、静電容量C2が小さすぎる配置、および、大きすぎる配置で取付けられる送信機のリターンロスを示す。
【００１９】
図２から分かるように、送信アンテナ９３が導体部材ＭＴに導通されていない場合（カーブＢ）は、インピーダンス調整した周波数Ｆ0においてはロスを小さくすることができるが、周囲の浮遊静電容量等が変化してカーブのピークがシフトすると、周波数Ｆ0ではロスは急激に大きくなり送信効率は激減してしまう。これに対して、送信アンテナ１３を導体部材ＭＴに導通した場合には広い帯域を得ることができ、カーブＡの場合は、帯域Ｆｗ内のどの周波数においてもロスをＬａ以下とすることができ、送信アンテナ１３が導体部材ＭＴに導通されていることが重要なことがわかる。
【００２０】
次に重要な点は、浮遊静電容量C2を対象とする周波数帯域に合わせて最適化することであり、これが最適化されていない場合は、カーブＡ１やカーブＡ２のように、対象とする周波数帯域でロスが低い部分が発生してしまう。
【００２１】
そして、この静電容量C2は、導体部材ＭＴの表面積が十分に広いものとした場合には、電子基板１１の、導体部材MTにもっとも近接して位置する面における導体部分の外縁が囲む面積S（mm2）に比例し、この面と、この面に対向する導体部材ＭＴ表面との間隔D（mm）の自乗に反比例するので、対象とする周波数帯域に合わせて、取付け姿勢におけるS/D2が最適なものとなるよう送信機を構成することが好ましい。
【００２２】
（１）の発明によれば、送信アンテナと導体部材とは導通が確保されているので、以上の説明より、電波の送信効率を大幅に向上させることができる。
【００２３】
（２）の発明によれば、導体部材と電子基板の間の静電容量を決定付ける値Cxを、送信周波数帯域の300〜500MHz、送信アンテナインピーダンス50Ωに合わせて、10〜55と最適化したので、この帯域では高い送信効率を保持することができる。
【００２４】
（３）の発明によれば、導体部材にもっとも近接して位置するコイン型電池の直径は約25cmであり、この配置においては、コイン型電池と導体部材との間の静電容量が全静電容量のほとんどを占め、このことから、間隔D（mm）の値を3〜7とすることにより、300〜500MHzの送信周波数帯域で、静電容量を最適化することができ、高い送信効率を保持することができる。
【００２５】
（４）の発明によれば、前記面積Sを、前記導体部材表面の面積以下としたので、導体部材と電子基板の間で前述したとおりの静電容量を確保することができる。
【００２６】
（５）の発明によれば、前記導体部材をタイヤ用リムとしたので、リムに取付けられる送信機の、車体側への信号送信における効率を確保することができる。タイヤの状態を表す物理量を検出してタイヤの故障を運転者に知らせたり、車両の走行状態を監視し車両を制御したりすることが、種々検討されており、この場合、回転する車輪側から車体側に信号を出力する方法としては無線に頼らざるを得ず、リムに取付けられる送信機の送信効率を確保する技術はキーテクノロジーとなる。
【００２７】
（６）の発明によれば、送信機をタイヤ内圧監視装置に用いられるものとしたので、電池で駆動され微弱電力で車体側にタイヤ内圧に関する信号を送信しなければならないタイヤ内圧監視装置の信頼性を確保する上で極めて有利なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の実施形態について、図に基づいて説明する。図３は、本実施形態の送信機をタイヤ用リムに取付けた状態で示す部分断面図、図４は、図３のａ部の詳細を示す部分断面図、そして、図５は、送信機を示す斜視図であり、この実施形態は、送信機がタイヤ内圧監視装置に用いられる場合として例示するものである。
【００２９】
送信機１は、タイヤ２７の内圧を検出する圧力センサ、検出した圧力信号を処理する信号処理回路、および、信号処理からの出力を送信するためのトランスミッタ回路、および、これらを駆動する電池７を配設した電子基板２と、トランスミッタ回路に接続された送信アンテナ５と、電子基板２を収納するケーシング３と、ケーシング３を、導電部材となるタイヤ用リム２２のウェル部側面２３ｂに取付ける取付け部材４とを具えてなり、ケーシング３の基端部３ａは、リム２２への取付け姿勢下でリム周方向に延在する揺動軸６に軸支されていて、ケーシング３は、揺動軸６を介して取付け部材４にヒンジ連結される。
【００３０】
また、送信機１にはコイルバネ９が設けられ、コイルバネ９は、揺動軸６の周囲に螺旋状に配置された主要部９ａと、主要部９ａの一方の端から延在して取付け部材４に係止される一端部９ｂと、主要部９ａの他方の端から延在してケーシング３に係止される他端部９ｃとよりなり、ケーシング３の先端部３ｂを、リム２２のウェル部底面２３ａに接近する向きに揺動させるよう作用する。
【００３１】
さらに、送信アンテナ５は、トランスミッタ回路を配置する電子基板２にその一端が接続されるが、この他端は、取付け姿勢において、ケーシング３の先端部３ｂの、リム２２のウェル部底面２３ａに対向する面に設けられた小穴３ｈから突出するよう配設されており、コイルバネ５の作用により、ウェル部側面２３ｂの傾斜角度に拘わらず、ウェル部底面２３ａに常に当接してリム２２との導通が確保されるよう構成されている。
【００３２】
この送信機１の送信周波数帯域は300〜500MHz、また、調整すべき送信アンテナインピーダンスは50Ωであり、取付け姿勢において、ウェル部底面２３ａと対向する電子基板２の底面の各点における微小面積をｄS（mm2）とし、ウェル部底面２３ａとの間隔をD（mm）としたとき、この底面の導体部分の全表面についての(1/D2)dSの総和を表わす、前述の式（１）の値Cxが10〜55となるよう構成される。
特に、図４に示すように、電子基板２の底面が、ウェル部底面２３ａと平行に配置されている場合、電子基板２の底面とウェル部底面２３ａとの間隔をD1（mm）とし、電子基板２の底面の導体部分の面積をS1として、S1/D12が10〜55となるよう構成される。
【００３３】
以上のように構成されたタイヤ内圧監視装置用の送信機１は、前述の説明のように、送信アンテナ５とリム２２とは導通が確保されているので広い周波数帯域を有し、さらに、値Cxが10〜55となるよう構成されているので、電子基板２とリム２２との間の静電容量は最適化され、周波数帯域を目標とする300〜500MHzに合わせることができる。
【００３４】
なお、図４において示した電子基板２には、電池７がリム２２のウェル部底面２３ａとは反対側に取付けられているが、電池７が、電子基板２の、ウェル部底面２３ａと同じ側に位置するよう配置した場合には、電池７の頂面７ａが、電子基板２の、リム２２のウェル部底面２３ａにもっとも近接して位置する面における導体部分となり、しかも、電池７とウェル部底面２３ａとの静電容量が支配的となるため、この場合も、頂面７ａの面積をS2（mm2）、頂面７ａとウェル部底面２３ａとの間隔をD2としたとき、S2/D22が10〜55となるよう構成され、特に、電池７がコイン型の場合、その直径は25mmであり、D2は3〜7mmとなるよう設定されるのが好ましい。
【００３５】
図７は、他の実施形態のタイヤ内圧監視装置用送信機をタイヤ用リム２２に取付けた状態で示す部分断面図であり、この送信機１Ａも、タイヤの内圧を検出する圧力センサ、検出した圧力信号を処理する信号処理回路、および、信号処理からの出力を送信するためのトランスミッタ回路、および、これらを駆動する電池７を配設した電子基板２Ａと、トランスミッタ回路に接続された送信アンテナ５Ａと、電子基板２を収納するケーシング３Ａと、ケーシング３Ａを、導電部材となるタイヤ用リム２２のウェル部側面２３ｂに取付ける取付け部材４Ａとを具える。
【００３６】
この送信機１Ａが、前述の送信機１と異なる点は、ケーシング３Ａと取付け部材４Ａとを固定して連結した点であり、この構成にあわせて、送信アンテナ５Ａが、取付け姿勢において、ウェル部側面２３ｂに常に当接し、送信アンテナ５Ａとリム２２との導通が確保されるよう、送信アンテナ５Ａは、ケーシング３Ａの、取付け部材４Ａとの連結部の近傍からケーシング３Ａの外に突出するよう構成されている。
【００３７】
送信機１Ａは、以上の述べたこと以外の点においては、送信機１と同様であり、これらの点についての詳細な説明は省略する。
【００３８】
以上、タイヤ内圧監視装置用送信機を例にとって、実施形態を説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、タイヤ内圧監視装置以外の用途にも用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
タイヤ用リムに設けられ、タイヤの情報を車体側に送信する送信機の他、金属等の導体部材に近接して配置される微弱電力型送信機に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】従来の送信機および本発明に係る送信機において、送信アンテナから放射された電波が伝搬される経路を模式化して示す概念図である。
【図２】リターンロスの周波数依存性を示すグラフである。
【図３】本発明に係る実施形態の送信機をタイヤ用リムに取付けた状態で示す部分断面図である。
【図４】図３のａ部の詳細を示す部分断面図である。
【図５】送信機を示す斜視図である。
【図６】他の態様の送信機を、図４に対応して示す部分断面図である。
【図７】他の実施形態の送信機をタイヤ用リムに取付けた状態で示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１、１Ａ    送信機
２、２Ａ    電子基板
３、３Ａ    ケーシング
３ａ    ケーシングの基端部
３ｂ    ケーシングの先端部
３ｈ    ケーシングの小孔
４、４Ａ    取付け部材
５、５Ａ    送信アンテナ
６    揺動軸
７    電池
７ａ    電池の頂面
９    コイルバネ
９ａ    コイルバネの主要部
９ｂ    コイルバネの一端部
９ｃ    コイルバネの他端部
１０    送信機
１１    電子基板
１２    トランスミッタ回路
１３    送信アンテナ
１４    電池
２２    リム
２３ａ    ウェル部底面
２３ｂ    ウェル部側面
２７    タイヤ
【図１】
2005204133.tif 000003
【図２】
2005204133.tif 000004
【図３】
2005204133.tif 000005
【図４】
2005204133.tif 000006
【図５】
2005204133.tif 000007
【図６】
2005204133.tif 000008
【図７】
2005204133.tif 000009