(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するタイヤのタイヤ空洞領域に面するホイールの表面に取り付けられる基板と、この基板に設けられたタイヤ内圧を検知する圧力センサと、この圧力センサによって検知されたタイヤ内圧の状態を表す圧力情報を生成する、前記基板に設けられた処理回路と、この処理回路で生成された圧力情報を電波として送信するアンテナとを有し、
前記アンテナは、帯状導体部材で構成される放射部を有し、この帯状導体部材は帯状導体部材の長手方向の少なくとも一部に面外方向の曲率を有して略ループ形状に形成され、前記基板の基板面の上方に設けられており、前記基板の周辺の４方に電波を放射することを特徴とするタイヤ圧力センサタグ。
【請求項２】
前記帯状導体部材の導体面の法線方向と前記基板の基板面の法線方向との成す角度は７０度以上１１０度以下であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ圧力センサタグ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ内圧を検知して、タイヤ内圧の状態を表す圧力情報を電波として送信する、タイヤ圧力センサタグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、車両走行を安全にするために、タイヤ内圧を検知して、タイヤ内圧の状態を車内の運転者に報知する、タイヤ空気圧監視装置が実用化されている。
このようなタイヤ空気圧監視装置は、タイヤ内圧を検知する圧力センサと、この圧力センサによって検知されたタイヤ内圧の状態を表す圧力情報を生成する処理回路と、この処理回路で生成された圧力情報を電波として送信する送信アンテナ等が設けられ、ホイールに装着されるタイヤ圧力センサタグと、タイヤ圧力センサタグから送信される電波を受信する車両側に設けられた受信アンテナと、受信アンテナに接続され、受信アンテナで受信された圧力情報に基づいて、車内の運転者にタイヤ内圧の状態を報知する受信装置とを有して構成される。
【０００３】
ここで、受信アンテナには、送信アンテナから放射され、受信アンテナに到来した電波の強さに応じた電圧が励起され、この励起電圧が所定の値以上の場合、受信アンテナに接続された受信装置では圧力情報は受信され、励起電圧が所定の値より小さい場合、圧力情報は受信されない。このため、送信アンテナから放射され伝播される電波の放射強度は、受信アンテナで安定した受信を得るために、受信アンテナの配置された位置において常時所定値以上の強さになるように設定しなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、タイヤ圧力センサタグは、回転するタイヤの空洞領域に面するホイール面にタイヤ圧力センサタグの基板が装着されるため、圧力情報を送信する送信アンテナと圧力情報を受信する受信アンテナの相対的な位置は、タイヤの回転に伴って変化する。
また、従来のタイヤ圧力センサタグは、図４（図４（ａ）は従来のタイヤ圧力センサタグの斜視図、図４（ｂ）は従来のタイヤ圧力センサタグの側面図、図４（ｃ）は従来のタイヤ圧力センサタグの平面図（斜線部はアンテナ４２を示す））に示すように、構成を簡素化する点から基板４４にアンテナ４２がプリント形成された平面アンテナが一般に用いられる。そのため従来のタイヤ圧力センサは、基板４４に対して垂直方向に最大放射強度を有し、主に垂直方向に電波が放射される。
したがって、受信アンテナにおいては、タイヤの回転に伴って、送信アンテナが放射する電波の向きと距離が回転周期にしたがって繰り返し変化することになり、受信アンテナの受信する電波の強さも、タイヤの回転周期にしたがって変動する。
【０００５】
このため、例えば最大放射強度がタイヤの径方向になるように装着された従来のタイヤ圧力センサタグが、タイヤの回転に伴って最下点に到達した場合は、送信アンテナから放射される電波の向きは、主に地面方向になる。このような場合、地面方向に放射される電波は、地面で反射されるとしても、受信アンテナでの電波の強さは小さくなり、したがって受信アンテナで励起される電圧は所定値より小さくなり、受信装置が圧力情報を安定して受信できないことがあった。
【０００６】
電波法では、放射することができる電波の放射強度に限度が定められているため、このような不具合を送信アンテナから放射する電波の放射強度を強くして解決することはできない。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、タイヤ内圧の状態を表す圧力情報を含んだ電波を良好に安定して伝播させることのできるタイヤ圧力センサタグを提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、回転するタイヤのタイヤ空洞領域に面するホイールの表面に取り付けられる基板と、この基板に設けられたタイヤ内圧を検知する圧力センサと、この圧力センサによって検知されたタイヤ内圧の状態を表す圧力情報を生成する、前記基板に設けられた処理回路と、この処理回路で生成された圧力情報を電波として送信するアンテナとを有し、前記アンテナは、帯状導体部材で構成される放射部を有し、この帯状導体部材は帯状導体部材の長手方向の少なくとも一部に面外方向の曲率を有して略ループ形状に形成され、前記基板の基板面の上方に設けられており、前記基板の周辺の４方に電波を放射することを特徴とするタイヤ圧力センサタグを提供する。
【０００９】
ここで、前記帯状導体部材の導体面の法線方向と前記基板の基板面の法線方向との成す角度は７０度以上１１０度以下であるのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のタイヤ圧力センサタグについて、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細を説明する。
【００１１】
図１は、本発明のタイヤ圧力センサタグ１０の概略の構成の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、タイヤ圧力センサタグ１０は、タイヤ内圧を検出する空気圧センサ１２と、空気圧センサ１２で検出されたタイヤ内圧を表す電気信号を増幅するアナログアンプ１４と、アナログアンプ１４から送られてきた電気信号に基づいて、タイヤ内圧の状態を表す圧力情報を生成し、圧力信号として出力する処理回路１６と、処理回路１６から出力された圧力信号を搬送するための搬送波を生成し、圧力信号で変調し高周波信号を発振する発振器１８と、圧力信号で変調された搬送波を電波として放射するアンテナ２０と、これら各部を駆動するための電源を供給する電池２２と、これら各部が設けられる基板２４とを有して構成される。
【００１２】
空気圧センサ１２は、シリコンゴム等の弾性材よりなるダイヤフラムを有し、タイヤ内圧によるダイヤフラムの変形を静電容量の変化として検出してタイヤ内圧の状態を電気信号に変換するセンサでもよいし、他のタイプのセンサでもよい。なお、空気圧センサ１２は本発明の圧力センサに相当するものである。
アナログアンプ１４は、空気圧センサ１２より送られるアナログの電気信号を増幅する部分であり、公知のものである。
【００１３】
処理回路１６は、図示はしないが、記憶部、ＣＰＵ、圧力信号生成部を備え圧力情報を生成する部分である。記憶部は、空気圧センサ１２から出力される電気信号に対応する圧力情報を記憶する部分である。ＣＰＵは、アナログアンプ１４より送られる電気信号に基づいて記憶部に記憶された、電気信号に対応する圧力情報を抽出する部分である。圧力信号生成部は、ＣＰＵによって抽出された圧力情報を表す圧力信号を生成する部分である。
なお、処理回路１６は、所定の時間間隔で生成された圧力情報を表す圧力信号を生成するものでもよいし、（例えば車内の運転者による）指示入力に基づいて、圧力信号を生成するものであってもよい。
【００１４】
また、処理回路１６は、タイヤ内圧が正常であるか、異常であるかを判別した圧力情報を表す圧力信号を生成するものであってもよい。この場合、ＣＰＵは、アナログアンプ１４から送られる電気信号よりタイヤ内圧を算出し、タイヤ内圧が、記憶部に保存された内圧許容範囲内にある場合は正常であると判別し、許容範囲内にない場合は異常であると判別する。またこの場合、圧力信号生成部は、ＣＰＵによってタイヤ内圧の状態が正常であると判別された場合は、正常である旨を表す圧力信号を生成し、ＣＰＵによってタイヤ内圧の状態が異常であると判別された場合は、異常である旨を表す圧力信号を生成する。
【００１５】
発振器１８は、搬送波を生成するとともに、処理回路１６から送られてきた圧力信号に基づいて、搬送波を周波数変調し、変調した搬送波を発振させて電波として送信するためにアンテナ２０に送る部分である。なお、変調方式は、周波数変調に限定されず、振幅変調等であってもよい。
なお、搬送波の周波数帯域は、例えば３１５ＭＨｚ〜４３３ＭＨｚであり、本実施例においては、搬送波の周波数は、３７５ＭＨｚである。
【００１６】
アンテナ２０は、発振器１８から送られる、変調した搬送波を電波として送信する部分であり、本発明の特徴部分である。
【００１７】
図２（ａ）〜（ｃ）は、アンテナ２０の形状と、アンテナ２０と基板２４との位置関係を示す。なお、図２（ａ）はタイヤ圧力センサタグ１０の斜視図、図２（ｂ）はタイヤ圧力センサタグ１０の側面図、図２（ｃ）はタイヤ圧力センサタグ１０の平面図である。
ここで、基板２４には、上述の空気圧センサ１２、アナログアンプ１４、処理回路１６、発振器１８、電池２２が設けられているが、図２（ａ）〜（ｃ）では省略されている。
【００１８】
図２（ａ）〜（ｃ）に示すアンテナ２０は、電波を放射する矩形の略ループ形状の帯状導体部材より構成される放射部２０ａを有し、この帯状導体部材は、例えば幅が２ｍｍ、厚さが１００μｍであり、周長（ループ長）が５ｃｍのリン青銅である。また、この帯状導体部材の導体面の法線方向と基板２４の基板面の法線方向との成す角度は９０度であり、かつ、基板２４の基板面の２ｍｍ上方に離間して配置される。
すなわち、放射部２０ａの導体面が基板２４の基板面に対して直交するように基板２４の基板面の上方に略ループ形状に形成される。
ここで、略ループ形状とは、必ずしも周回する必要はないが、Ｕ字型、コの字型等の、基板２４の周りを囲む４方向のうちの少なくとも３方向に放射部２０ａの導体面が面するように形成された形状のことである。
【００１９】
なお、放射部２０ａの端にはアンテナ２０を支持する支持部２０ｂが接続されており、この支持部２０ｂにより放射部２０ａが基板２４の上方に設けられている。
また、２つの支持部２０ｂのうちの一方には、基板２４に設けられた発振器１８からの伝送線と接続されて給電点が形成されている。
【００２０】
このように、放射部２０ａを略ループ形状の帯状導体部材で構成することにより、図２（ａ）の矢印で示す方向に電波を放射することができる。また、放射部２０ａは略ループ形状となっているので基板２４の周辺に向かって電波を放射することができる。この点は、従来のアンテナが基板の基板面の垂直方向に最大放射強度を持って電波を放射する放射パターンと異なっている。
このようにアンテナ２０を構成することで電波を基板２４の周囲に略等方向的に放射することができ、タイヤの空洞領域内で電波を効率よく伝播させることができる。
【００２１】
なお、アンテナ２０の帯状導体部材の導体面上の法線方向と基板２４の基板面の法線方向での成す角度は９０度には限定されず、７０度〜１１０度であるのが好ましい。この範囲において、タイヤ空洞領域内で放射した電波を効率よく伝播することができる。
また、図２（ａ）〜（ｃ）に示すアンテナ２０の放射部２０ａの形状は４箇所で曲率が極めて大きくなって角を形成した矩形のループ形状であるが、放射部２０ａの形状は矩形のループ形状に限定されず、帯状導体部材の長手方向の少なくとも一部に面外方向の曲率を有するループ形状であればよく、例えば、円、楕円等の円弧のループ形状であってもよい。特に、放射部２０ａは、基板２４の基板面の法線方向に対して９０度（直角）の方向に均等に電波を放射するループ形状であるのが好ましい。
また、ループ形状はねじれた帯状導体部材によって構成されてもよいし、帯状導体部材の幅が部分的に不均一になっていてもよいし、厚さが部分的に不均一の帯状部材になっていてもよい。
【００２２】
電池２２は、基板２４に取り付けられるように、サイズの小さいボタン型電池やコイン型電池（例えばＣＲ−２０３２（コイン型二酸化マンガンリチウム電池））が用いられる。
基板２４は、シリコン基板またはガリウム砒素基板の他に、機械的支持と絶縁の目的に適した、例えば磁器、プラスチック、ガラス等の材質のものが用いられる。また、従来のタイヤ圧力センサタグの基板４４のように、アンテナ４２を基板４４に密着させる必要がなくなるため、例えば比誘電率の大きい材質に限定することなく用いることができるようになり、基板材料の選択の自由度が高くなるという利点も生じる。
【００２３】
本発明のタイヤ圧力センサタグ１０は以上のように構成される。また本実施例では、基板２４はタイヤに装着されたホイールのタイヤ空洞領域に面する表面に取り付けられる。
【００２４】
次に、本発明のタイヤ圧力センサタグ１０の作用について説明する。
タイヤ圧力センサタグ１０は、タイヤ空洞領域に面するホイールの表面に取り付けられ、タイヤの回転とともに位置が移動する。
空気圧センサ１２では、タイヤ内圧の状態が電気信号に変換され、アナログアンプ１４によって増幅され、処理回路１６に送られる。処理回路１６では、予め設定された所定の間隔で、あるいは、運転者等の指示による、受信装置から送信される指示にしたがい、図示されないＣＰＵによって、アナログアンプ１４から受け取った電気信号に対応する、圧力情報が抽出され、圧力信号生成部においてタイヤ内圧の状態を表す圧力信号が生成される。
処理回路１６で生成された圧力信号は、発振器１８に送られる。
【００２５】
発振器１８では、生成した３７５ＭＨｚの搬送波が圧力信号によって変調され、変調された搬送波は高調波信号として発振し、電波として送信されるためにアンテナ２０に送られる。
【００２６】
アンテナ２０では、発振器１８から送られた変調された３７５ＭＨｚの搬送波に基づいて、基板２４の基板面の法線方向に対して９０度（直角）の方向に最大放射強度を有する放射パターンで電波が放射される。
しかも、電波は、放射部２０ａから基板２４の周辺部に向かって４方に放射されるので、タイヤ空洞領域内に伝播される。
【００２７】
図３は、本実施例のタイヤ圧力センサタグ１０と従来のタイヤ圧力センサタグから放射された電波の、車両本体の受信アンテナの取り付けられる位置における受信レベル（電波の強さ）を同一条件で実際に測定して比較した図である。
【００２８】
図３に示されるように、従来のタイヤ圧力センサタグが用いられた場合は、時間によって、すなわちタイヤの回転周期に伴って、受信アンテナにおける電波の受信レベルが激しく変動する。したがって、受信レベルが弱くなる位置にタイヤ圧力センサタグが位置する時に電波が放射された場合は、受信装置が圧力信号を受信できるための所定の電圧よりも低い電圧しか受信アンテナにおいて励起されない。そのため、運転者にタイヤ内圧の状態を安定して報知することができない場合があった。
【００２９】
しかし、図３に示されるように、本発明によるタイヤ圧力センサタグ１０が用いられた場合は、時間によって、すなわちタイヤの回転周期によって影響を受けることは小さく、受信アンテナではほぼ一定の受信レベルで電波が受信される。したがって、タイヤ圧力センサタグ１０を用いることで、タイヤの回転に伴って位置を移動するタイヤ圧力センサタグ１０がどの位置にあっても、受信装置が圧力信号を受信できるための所定の電圧以上の電圧が励起され、車両内の運転者にタイヤ内圧の状態が安定して報知される。
【００３０】
以上、本発明のタイヤ圧力センサタグについて詳細に説明したが、本発明は上記実施例には限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明のタイヤ圧力センサタグを用いることで、時間によって、すなわちタイヤの回転周期によって影響を受けることは小さく、受信アンテナではほぼ一定の受信レベルで電波が受信される。したがって、タイヤ圧力センサタグを用いることで、タイヤの回転に伴って位置を移動するタイヤ圧力センサタグがどの位置にあっても、受信装置が圧力信号を受信できるための所定の電圧以上の電圧が励起され、車両内の運転者にタイヤ内圧の状態が安定して報知される。このように、タイヤ内圧の状態を表す圧力情報を含んだ電波をタイヤ空洞領域で安定して良好に伝播させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のタイヤ圧力センサタグの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】  （ａ）は本発明のタイヤ圧力センサタグの一例の斜視図、（ｂ）は本発明のタイヤ圧力センサタグの一例の側面図、（ｃ）は本発明のタイヤ圧力センサタグの一例の平面図である。
【図３】  図２に示すタイヤ圧力センサタグで得られる受信レベルの変動の一例と、従来のタイヤ圧力センサタグで得られる受信レベルの変動の一例を示した図である。
【図４】  （ａ）は従来のタイヤ圧力センサタグの斜視図、（ｂ）は従来のタイヤ圧力センサタグの側面図、（ｃ）は従来のタイヤ圧力センサタグの平面図である。
【符号の説明】
１０  タイヤ圧力センサタグ
１２  空気圧センサ
１４  アナログアンプ
１６  処理回路
１８  発振器
２０，４２  アンテナ
２０ａ  放射部
２０ｂ  支持部
２２  電池
２４，４４  基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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