JP2007179144A - タイヤ情報通信システム - Google Patents

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Abstract

【課題】タイヤと車両本体との間で従来より良好な通信を行うことが可能なタイヤ情報通信システムの提供をする。
【解決手段】本発明によれば、タイヤ側送信回路３９が、タイヤ１５に備えた金属網１５Ｂとタイヤホイール１４との間に、タイヤ圧検出結果の情報を含んだ交流電圧を付与する。すると、タイヤ１５の全周において金属網１５Ｂの電位が変化し、タイヤ１５の回転位置に関係なく、タイヤ１５から所定の方向に電波が放射される。そして、その電波により車両グランド部１９と板部材２０との間に、タイヤ圧検出結果の情報を含んだ交流電圧が発生し、本体側受信回路５２が、この交流電圧からタイヤ圧検出結果の情報を取得する。
【選択図】図５

Description

本発明は、タイヤホイールに取り付けられ、タイヤ圧の検出結果を送信するタイヤ圧検出装置と、車両本体に設けられてタイヤ圧の検出結果を取得するタイヤ監視装置とを備えたタイヤ情報通信システムに関する。
従来、この種のタイヤ情報通信システムでは、タイヤ圧検出装置とタイヤ監視装置との間で無線通信にてタイヤ圧の検出結果を送受信する構成になっていた（特許文献１参照）。そのタイヤ圧検出装置は、無線送信用にループアンテナを備えて、タイヤホイールに固定されていた。また、タイヤ監視装置もループアンテナを備え、車両本体におけるダッシュボードの内側に配置されていた。
特開２００５−１１９３７０号公報（段落［００１１］［００１２］、第１図〜第３図）
しかしながら、上記した従来のタイヤ情報通信システムでは、タイヤの回転位置の相違により、通信感度が著しく低下するヌル点が存在し、通信状態が安定しなかった。また、ヌル点以外にも通信感度が全体的に低く、これを補うために消費電力が高くなっていた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、タイヤと車両本体との間で従来より良好な通信を行うことが可能なタイヤ情報通信システムの提供を目的とする。
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係るタイヤ情報通信システム（１０）は、タイヤホイール（１４）に取り付けられてタイヤ（１５）の圧力を検出し、その検出結果を送信するタイヤ圧検出装置（３０）と、車両本体（１２）に設けられて、タイヤ圧検出装置（３０）からタイヤ圧の情報を取得するタイヤ監視装置（５０）とを備えたタイヤ情報通信システム（１０）であって、タイヤ圧検出装置（３０）には、タイヤ圧の情報を含んだ交流電圧を、タイヤホイール（１４）とタイヤ（１５）の全周に備えた環状導電部材（１５Ｂ，１５Ｃ）との間に付与して、その環状導電部材（１５Ｂ，１５Ｃ）から電波を放射させるタイヤ側送信回路（３９）が備えられ、タイヤ監視装置（５０）には、車両本体（１２）のうち車軸（１７）を介してタイヤホイール（１４）に導通した車両グランド部（１９）と、環状導電部材（１５Ｂ，１５Ｃ）から電波を受けて車両グランド部（１９）との間に交流電圧を発生可能な車両グランド分離部（２０，８１〜８４，９４，９５）とにそれぞれ接続され、その交流電圧からタイヤ圧の情報を取得する本体側受信回路（５２）が備えられたところに特徴を有する。
請求項２の発明は、請求項１に記載のタイヤ情報通信システム（１０）において、環状導電部材（１５Ｂ）は、タイヤ（１５）に埋設された金属網（１５Ｂ）であるところに特徴を有する。
請求項３の発明は、請求項２に記載のタイヤ情報通信システム（１０）において、金属網（１５Ｂ）に導通した金属網端末部（１５Ｔ）がタイヤ（１５）内に露出され、タイヤ側送信回路（３９）は金属網端末部（１５Ｔ）に導通接続されたところに特徴を有する。
請求項４の発明は、請求項２に記載のタイヤ情報通信システム（１０）において、タイヤ側送信回路（３９）に導通接続されてタイヤ（１５）内に設けられ、金属網（１５Ｂ）に対して非接触状態で通電可能な中継放電部材（３４，４７）を設けたところに特徴を有する。
請求項５の発明は、請求項１に記載のタイヤ情報通信システム（１０）において、環状導電部材（１５Ｃ）は、タイヤ（１５）の内面全周に亘って導電性カーボンを塗布してなるカーボン被膜（１５Ｃ）であるところに特徴を有する。
請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載のタイヤ情報通信システム（１０）において、車両グランド分離部（２０）は、車両グランド部（１９）としてのシャーシー（１２Ａ）の下面に対向配置された板部材（２０）であるところに特徴を有する。
請求項７の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載のタイヤ情報通信システム（１０）において、車両グランド分離部（９４，９５）は、ラジオ用電波又はカーナビ用電波を受信するためのロッドアンテナ（９４）又はリアガラスアンテナ（９５）であるところに特徴を有する。
請求項８の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載のタイヤ情報通信システム（１０）において、車両グランド分離部（８１〜８４）は、車両グランド部（１９）としてのシャーシー（１２Ａ）との間に隙間を有しかつ開閉可能な扉部材（８１〜８４）であるところに特徴を有する。
請求項９の発明は、請求項１乃至８の何れかに記載のタイヤ情報通信システム（１０）において、タイヤ監視装置（５０）には、タイヤ圧検出装置（３０）への情報を含んだ交流電圧を車両グランド部（１９）と車両グランド分離部（２０，８１〜８４，９４，９５）との間に付与して車両グランド分離部（２０，８１〜８４，９４，９５）から電波を放射させる本体側送信回路（５５）が備えられ、タイヤ圧検出装置（３０）には、車両グランド分離部（２０，８１〜８４，９４，９５）からの電波に応じてタイヤホイール（１４）と環状導電部材（１５Ｂ，１５Ｃ）との間に生じた交流電圧に基づき、タイヤ監視装置（５０）からの情報を取得するタイヤ側受信回路（４０）が備えられたところに特徴を有する。
請求項１０の発明は、請求項１乃至９の何れかに記載のタイヤ情報通信システム（１０）において、車両本体（１２）に複数の通信端末（８０）を設け、各通信端末（８０）には、他の通信端末（８０）への情報を含んだ交流電圧を一の車両グランド分離部（２０，８１〜８４，９４，９５）と車両グランド部（１９）との間に付与して一の車両グランド分離部（２０，８１〜８４，９４，９５）から電波を放射させる端末送信回路（５５）と、他の車両グランド分離部（２０，８１〜８４，９４，９５）から放射された電波に応じて一の車両グランド分離部（２０，８１〜８４，９４，９５）と車両グランド部（１９）との間に生じた交流電圧に基づき、他の通信端末（８０）からの情報を取得する端末受信回路（５２）とが備えられたところに特徴を有する。
［請求項１の発明］
請求項１の構成では、タイヤ側送信回路（３９）が、タイヤ（１５）に備えた環状導電部材（１５Ｂ，１５Ｃ）とタイヤホイール（１４）との間に、タイヤ圧の情報を含んだ交流電圧を付与する。すると、タイヤ（１５）の全周で環状導電部材（１５Ｂ，１５Ｃ）の電位が変化し、タイヤ（１５）の回転位置に関係なく、タイヤ（１５）から所定の方向に電波が放射される。そして、その電波により車両本体（１２）のうち車両グランド部（１９）と車両グランド分離部（２０，８１〜８４，９４，９５）との間に交流電圧が発生して、本体側受信回路（５２）がこの交流電圧からタイヤ圧の情報を取得する。このように本発明によれば、通信用の電波がタイヤ（１５）の回転位置に関係なくタイヤ（１５）から所定の方向に放射されるので通信状態が安定する。また、タイヤ圧検出装置（３０）をタイヤホイール（１４）及び車軸（１７）を介して車両グランド部（１９）に接地し、タイヤ監視装置（５０）もその車両グランド部（１９）に接地したことにより、タイヤ圧検出装置（３０）とタイヤ監視装置（５０）との間の通信感度が上がった。これにより、消費電力を抑えることが可能になる。即ち、本発明によれば、タイヤと車両本体との間で従来より良好な通信を行うことが可能になる。
［請求項２の発明］
請求項２の構成によれば、金属網（１５Ｂ）をタイヤの補強と通信との両方に利用することができる。
［請求項３の発明］
請求項３の構成のように、金属網（１５Ｂ）に導通した金属網端末部（１５Ｔ）をタイヤ（１５）内に露出すれば、金属網（１５Ｂ）とタイヤ側送信回路（３９）との導通接続が容易になる。
［請求項４の発明］
請求項４の構成によれば、タイヤ側送信回路（３９）に導通接続された中継放電部材（３４，４７）と金属網（１５Ｂ）との間を非接触状態通電する。これにより、既存のタイヤ（１５）の金属網（１５Ｂ）を通信に容易に利用することが可能になる。
［請求項５の発明］
請求項５の構成のように、タイヤ（１５）の内面にカーボン被膜（１５Ｃ）を設けてこれを環状導電部材（１５Ｃ）としてもよい。この場合、タイヤ（１５）に金属網（１５Ｂ）が内蔵されていると否とを問わない。
［請求項６の発明］
請求項６の構成のように、車両グランド部（１９）としてのシャーシー（１２Ａ）の下面に板部材（２０）を対向配置してパッチアンテナ（２２）を構成し、このパッチアンテナ（２２）を用いてタイヤ圧検出装置（３０）とタイヤ監視装置（５０）との間の通信を行ってもよい。
［請求項７又は８の発明］
請求項７の構成によれば、ラジオ用電波又はカーナビ用電波を受信するためのロッドアンテナ（９４）又はリアガラスアンテナ（９５）を車両グランド分離部（９４，９５）に利用したので、車両グランド分離部用に別途部品を設けた場合に比べてコストダウンが図られる。同様に、請求項８の構成によれば、車両グランド部（１９）との間に隙間を有した扉部材（８１〜８４）を車両グランド分離部（８１〜８４）に利用したのでコストダウンが図られる。
［請求項９の発明］
請求項９の構成によれば、タイヤ圧検出装置（３０）とタイヤ監視装置（５０）との間で双方向の通信を行うことができる。
［請求項１０の発明］
請求項１０の構成によれば、車両本体（１２）に複数設けた通信端末（８０）同士の間で情報を送受信することができ、これら複数の通信端末（８０）を用いた車内ＬＡＮを構成することができる。
［第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。
図１に示すように本実施形態のタイヤ情報通信システム１０は、車両１１の各車輪１３（図１には１つの車輪１３のみが示されている）にそれぞれ設けられたタイヤ圧検出装置３０と、車両本体１２に設けられた１つのタイヤ監視装置５０とからなる。車輪１３は、タイヤホイール１４のリム１４Ａにタイヤ１５を嵌合して備えている。このタイヤ１５は、チューブレスタイヤであり、タイヤ１５を構成するゴム１５Ａの内部には補強用の金属網１５Ｂが埋設されている。また、金属網１５Ｂは、タイヤ１５の全周に亘って形成され、全体が導通している。
図２に示すようにリム１４Ａにはバルブ装着孔１４Ｃが形成され、そのバルブ装着孔１４Ｃにタイヤバルブ１６が固定されている。タイヤバルブ１６は、両端が開放した筒状のバルブステム１６Ａの内部に逆止弁構造のバルブコア（図示せず）を備えている。そして、タイヤバルブ１６の先端部がリム１４Ａの内周面側に突出する一方、タイヤバルブ１６の基端部がリム１４Ａの外周面側に突出してタイヤ１５内に配置されている。
各車輪１３に設けられたタイヤ圧検出装置３０は、タイヤバルブ１６の基端部に固定されてタイヤ１５内に配置されている。タイヤ圧検出装置３０は、タイヤバルブ１６に固定されたケース３１の内部に回路基板３２及びボタン電池３３を収容して備えている。
図３に示すように回路基板３２には、圧力センサ３５、温度センサ３６，加速度センサ３７と共にタイヤ側通信コントローラ３８及び本発明に係るタイヤ側送信回路３９が実装されている。タイヤ側通信コントローラ３８は、車輪１３の回転により加速度センサ３７が遠心力を検出したことを条件に所定のプログラムを実行し、圧力センサ３５及び温度センサ３６の検出結果を取り込む。そして、例えば、タイヤ圧力及びタイヤ温度の検出結果の情報と共に、４つの車輪１３の各タイヤ圧検出装置３０毎に設定された識別データの情報をタイヤ側送信回路３９に付与する。すると、タイヤ側送信回路３９では、発振回路３９Ｘが出力する搬送波を変調回路３９Ｙが周波数変調して、上記したタイヤ圧等の情報を含んだ交流電圧を生成する。そして、送信インターフェース３９Ｚを通してその交流電圧をタイヤホイール１４と金属網１５Ｂとの間に付与する。そのために、タイヤ側送信回路３９に備えた１対の出力端末３９Ａ，３９Ｂのうち一方の出力端末３９Ａが中継放電シート３４（本発明に係る「中継放電部材」に相当する）に接続される一方、他方の出力端末３９Ｂがタイヤバルブ１６（詳細には、バルブステム１６Ａ）に接続されている。
これにより、他方の出力端末３９Ｂは、タイヤバルブ１６を通してタイヤホイール１４に導通接続される。また、中継放電シート３４は、例えば、シート状の導電部材を絶縁被膜でコーティングしてなり、タイヤ１５の内面に貼り付けられて金属網１５Ｂの一部と対向している。これにより、中継放電シート３４と金属網１５Ｂの一部とによりコンデンサが構成され、一方の出力端末３９Ａと金属網１５Ｂとが非接触状態で通電可能になっている。
ところで、車両１１のうち車両本体１２のシャーシー１２Ａ及びそれに導通した導電体群は電気回路上のグランドとして利用することができる。本実施形態では、このシャーシー１２Ａ及びシャーシー１２Ａに導通したエンジン、金属バンパー等からなる導電体群全体で本発明に係る車両グランド部１９が構成されている。そして、タイヤホイール１４は車両グランド部１９に導通している。具体的には、タイヤホイール１４のうちリム１４Ａの内側のディスク部１４Ｂは、車両本体１２から延びた車軸１７先端のハブ盤１７Ａに固定されている。そして、車軸１７は、軸受１７Ｂ（具体的には、ベアリング）等を介してシャーシー１２Ａを含む車両グランド部１９に導通している。
タイヤ側送信回路３９は、タイヤホイール１４と金属網１５Ｂとの間に交流電圧を付与することにより、金属網１５Ｂから電波を放射させる。そして、その電波に含まれる電界の波により、金属網１５Ｂと車両本体１２、又は、金属網１５Ｂと大地９０と車両本体１２との間に電界を発生させる。図５には、その電界の一例が電気力線を用いて示されている。なお、電界の波の位相、即ち、交流電圧の位相に応じて図５における電気力線の矢印は反転する。
上記したように金属網１５Ｂから発生させる電界強度を高めるためには、中継放電シート３４と車両グランド部１９間の電位差を大きくすることが好ましい。その一方で、タイヤ圧検出装置３０はボタン電池３３を電源としているので、電池寿命の観点からも消費電力を抑えることが望まれる。そのために、送信インターフェース３９Ｚでは、図４（Ａ）に示すように、変調回路３９Ｙと中継放電シート３４とをトランス結合して、金属網１５Ｂ側を変調回路３９Ｙ側に比べてハイインピーダンスにしてある。また、トランス結合の二次側を所定のインピーダンスにすることで、４０〜１００［ＭＨＺ］の周波数帯域におけるインピーダンスマッチングが図られている。
なお、上記したトランス結合の代わりに、コアの送信インターフェース３９Ｚを図４（Ｂ）に示した回路構成にしても同様の作用効果を奏する。
図５に示すようにシャーシー１２Ａの下面には、本発明に係る車両グランド分離部としての板部材２０が設けられている。板部材２０は、例えば、シャーシー１２Ａの下面のうち４つの車輪１３からの距離が略均等になる位置に配置され、シャーシー１２Ａとの間に誘電体２１を介在させて固定されている。そして、これら板部材２０、誘電体２１及びシャーシー１２Ａの一部とからパッチアンテナ２２が構成されている。なお、誘電体２１は、例えば、ポリテトラフルオルエチレン（登録商標名テフロン）であって、その比誘電率は２．２である。
タイヤ監視装置５０は、シャーシー１２Ａの内側に配置されている。そして、タイヤ監視装置５０には、図６に示すように本体側通信コントローラ５１と本発明に係る本体側受信回路５２とが備えられ、その本体側受信回路５２の受信インターフェース５２Ｙに備えた１対の入力端末５２Ａ，５２Ｂには、板部材２０とシャーシー１２Ａとが接続されている。そして、金属網１５Ｂからの電波を受けてシャーシー１２Ａと板部材２０との間に発生した交流電圧を、受信インターフェース５２Ｙを通して本体側受信回路５２の復調回路５２Ｘに取り込み、復調を行って電波に含まれる情報を抽出する。
なお、図７（Ａ）には、本体側受信回路５２の受信インターフェース５２Ｙの構成が示されている。受信インターフェース５２Ｙでは、板部材２０とシャーシー１２Ａとの間の電位差をトランジスタＴｒ１を用いて増幅している。また、受信インターフェース５２Ｙを、図７（Ｂ）に示した回路構成にしても同様の作用効果を奏する。
本実施形態の構成は以上である。次に、上記構成からなる本実施形態の作用効果を説明する。車両１１を走行させると４つの車輪１３のタイヤ圧検出装置３０に遠心力がかかり、各タイヤ圧検出装置３０が、加速度センサ３７にて遠心力を検出してタイヤ圧及びタイヤ温度の検出結果及び識別データを送信する。そのために、タイヤ圧等の情報に応じて周波数変調した交流電圧をタイヤホイール１４と中継放電シート３４との間に印加する。
すると、中継放電シート３４とタイヤ１５内の金属網１５Ｂとの間に電界が発生して、中継放電シート３４と金属網１５Ｂとの間で通電し、タイヤ１５の全周で金属網１５Ｂの電位が変化する。これにより、タイヤ１５の回転位置に関係なく、タイヤ１５から所定の方向に電波が放射される。そして、その電波により、図５に示すように金属網１５Ｂと大地９０と車両本体１２との間に電界が発生すると共に、車両本体１２においては車両グランド部１９と板部材２０との間に電界が発生する。そして、この電界により車両グランド部１９と板部材２０との間に発生した交流電圧をタイヤ監視装置５０の本体側受信回路５２が取り込んでタイヤ圧等の情報を取得する。
タイヤ監視装置５０の本体側通信コントローラ５１は、取得した情報に含まれる識別データに基づいて何れのタイヤ圧検出装置３０の情報で有るかを識別すると共に、タイヤ圧又はタイヤ温度の異常の有無を判別する。そして、異常有りと判断した場合には、例えば車両本体１２に備えたスピーカー５４Ａ（図６参照）から警告音を出力したり、或いは、車両本体１２に備えた表示器５４Ｂ（図６参照）を用いて警告メッセージと共に異常が生じたタイヤ１５の位置を表示する。
このように本実施形態によれば、通信用の電波がタイヤ１５の回転位置に関係なくタイヤ１５から所定の方向に放射されるので、通信上のヌル点の発生を抑えて安定した通信が可能になる。また、タイヤ圧検出装置３０とタイヤ監視装置５０とを共通した車両グランド部１９に接地したことで、タイヤ圧検出装置３０とタイヤ監視装置５０との間の通信感度が上がり、省電力化を図ることができる。この点は、後述する実験で実証することができた。さらに、補強用にタイヤ１５に埋設した金属網１５Ｂを通信に利用したので資源の有効利用が図られる。しかも、タイヤ側送信回路３９に導通接続された中継放電シート３４をタイヤ１５の内面に宛がうことで、金属網１５Ｂに対して非接触状態で通電することができ、これにより、既存のタイヤ１５の金属網１５Ｂを通信に容易に利用することが可能になる。
［第２実施形態］
本実施形態は、図８に示すように前記第１実施形態で説明したタイヤ圧検出装置３０にタイヤ側受信回路４０を追加して備えると共に、図９に示すようにタイヤ監視装置５０に本体側送信回路５５を追加して備えた点が前記第１実施形態と異なる。
タイヤ側受信回路４０は、第１実施形態における本体側受信回路５２と同様の構成になっている。そして、タイヤ側送信回路３９とタイヤ側受信回路４０とが、中継放電シート３４とタイヤバルブ１６との間に並列接続されている。
一方、本体側送信回路５５は、第１実施形態におけるタイヤ側送信回路３９と同様の構成になっている。そして、本体側受信回路５２と本体側送信回路５５とが、シャーシー１２Ａと板部材２０との間に並列接続されている。その他の構成は、第１実施形態と同様であるので、重複説明を省略する。本実施形態によれば、各タイヤ圧検出装置３０とタイヤ監視装置５０との間で双方向の通信を行うことができる。
［第３実施形態］
本実施形態は、図１０に示すように前記第１実施形態で説明した車両１１において、タイヤ情報通信システム１０に加えて、本発明に係る複数の通信端末８０を備えている。そして、これら通信端末８０が車両１１のワイパー８６、フロントドアロック８７、リアドアロック８８、テールランプ８９等の駆動部、半ドアを検出するためのドアセンサ９１等の受動部、及び、メイン制御装置８５に接続されている。
そして、メイン制御装置８５用の通信端末８０は、タイヤ監視装置５０用とは別に備えられたパッチアンテナ２２に接続されている。ワイパー８６用の通信端末８０は、ボンネット８１と車両グランド部１９とに接続されている。また、フロントドアロック８７とドアセンサ９１は共通した通信端末８０に接続され、その通信端末８０はフロントドア８２と車両グランド部１９とに接続されている。同様に、リアドアロック８８とドアセンサ９１は共通した通信端末８０に接続され、その通信端末８０はリアドア８３と車両グランド部１９とに接続されている。さらに、テールランプ８９用の通信端末８０は、トランクドア８４と車両グランド部１９とに接続されている。
ここで、各通信端末８０は前記第２実施形態で説明した本体側受信回路５２及び本体側送信回路５５を備えている。そして、各通信端末８０が、図１１に示すように車両本体１２の周りに電界を発生させて他の通信端末８０との間で情報を送受信する。具体的には、車両本体１２に備えたワイパー操作スイッチ（図示せず）を操作すると、メイン制御装置８５がワイパー駆動指令情報を含んだ交流電圧をパッチアンテナ２２に印加する。これにより車両本体１２の周りに電界が発生し、各通信端末８０が車両グランド部１９と各扉部材（８１〜８４）との間に発生した交流電圧に基づいてメイン制御装置８５からの情報を取得する。そして、ワイパー８６用の通信端末８０がワイパー８６を駆動し、それ以外の通信端末８０は、取得した情報を無視する。これと同様に、例えば、フロントドア８２のドアセンサ９１が半ドアを検出した場合には、そのドアセンサ９１に接続された通信端末８０が半ドア情報を含めた交流電圧を車両グランド部１９とフロントドア８２との間に印加する。すると、上記と同じ原理でこれを取得したメイン制御装置８５が例えば運転席の警告灯を点灯する。
このように、本実施形態によれば、車両本体１２を構成するシャーシー１２Ａ及び扉部材（８１〜８４）等を用いて車内ＬＡＮを構成することができる。なお、上記実施形態では、各扉部材（８１〜８４）と車両グランド部１９との間に発生した交流電圧を通信に利用したが、例えば、ラジオ用電波又はカーナビ用電波を受信するためのロッドアンテナ９４又はリアガラスアンテナ９５（共に図１５（Ａ）参照）と、車両グランド部１９との間に発生した交流電圧を通信に利用してもよい。
［第１実施例］
本発明の実施品１として、第１実施形態のタイヤ情報通信システム１０と同一構造のタイヤ情報通信システムを製作した。これに対し、従来品１として、ループアンテナを備えたタイヤ情報通信システムを用意した。そして、以下の実験１〜４を行った。
なお、図１５には、実験に用いた車両１１の外観が示されている。この車両１１では、車両本体１２と大地との間隔の最小部分が２００［ｍｍ］程度になっている。また、この車両１１に装着したタイヤ１５は、タイヤ補強用の金属網１５Ｂを埋設して備えた一般的なタイヤである。さらに、実施品１の中継放電シート３４は、大きさが１００×１００［ｍｍ］であり、タイヤ１５の内面に貼り付けた。
［実験１の方法］
実施品１に備えたタイヤ圧検出装置３０を車両１１の左前の車輪１３に取り付け、タイヤ監視装置５０用のパッチアンテナ２２をシャーシー１２Ａの下面に配置し、タイヤ圧検出装置３０からタイヤ監視装置５０へと信号を送信した。このとき、タイヤ圧検出装置３０が送信に用いた電力Ｐ１を測定すると共に、タイヤ監視装置５０がパッチアンテナ２２を通して取り込んだ電力Ｐ２を測定し、これら電力Ｐ１，Ｐ２と下記式（１）とから伝搬率Ｒを求めた。
Ｒ＝１０・Ｌｏｇ（Ｐ２／Ｐ１） ［ｄＢ］・・・・（１）
このとき、タイヤ圧検出装置３０がタイヤホイール１４と中継放電シート３４との間に印加する交流電圧の周波数（即ち、搬送波の周波数）を、１００［ｋＨｚ］〜５００「ＭＨｚ］へと徐々に上げていき、搬送波の周波数に対する伝搬率Ｒの変化のグラフを作成した。実施品１に代えて従来品１を車両１１に取り付け、同じ測定を行って同様にグラフを作成した。
［実験１の結果］
実施品１の実験結果は図１２（Ａ）のグラフＧ１に示され、従来品１の実験結果は図１２（Ｂ）のグラフＧ２に示されている。グラフＧ２から明らかなように従来品１の伝搬率Ｒは、全体的に−８０［ｄＢ］以下であった。即ち、送信側で出力した電力Ｐ１に対して受信側では、測定した全周波数において、１／１０８になっていた。これに対し、実施品１は、全体的に従来品１より伝搬率Ｒが優れ、特に、搬送波の周波数が４０〜１００［ＭＨｚ］の帯域で、伝搬率Ｒが−５０［ｄＢ］以上、即ち、１／１０５以上になった。本実験により、実施品１は従来品１より伝搬率が向上し、小さい消費電力で通信が可能になることが実証された。
なお、搬送波の周波数が４０〜１００［ＭＨｚ］の帯域に受信感度が比較的良好になったことは、第１実施形態で説明した送信インターフェース３９Ｚによるインピーダンスマッチングと、以下の点が要因であると推測される。即ち、第１実施形態と同一構成の実施品１を搭載した車両１１には、図１４に示した交流回路９７が構成されると推定することができる。その交流回路９７の各構成要素は、下記表１に示した通りである。
ここで、図１４に二点鎖線で囲んで示したように、交流回路９７には、ローパスフィルター９８とハイパスフィルター９９が含まれている。そして、これらローパスフィルター９８とハイパスフィルター９９とによって交流回路９７がバンドパスフィルターとして作用し、この結果、４０〜１００［ＭＨｚ］の周波数帯域の伝搬率Ｒが比較的良好になるものと推測される。
［実験２の方法］
実施品１のタイヤ圧検出装置３０を車両１１の左前の車輪１３に取り付けた。そして、パッチアンテナ２２をシャーシー１２Ａの下面のうち左後部座席の真下と、右後部座席の真下とにそれぞれ設けて、各パッチアンテナ２２を通してタイヤ監視装置５０で信号を受信し、上記実験１と同様の方法で周波数に対する伝搬率Ｒの変化のグラフを作成した。
［実験２の結果］
パッチアンテナ２２を左後部座席の真下に配置した場合の実験結果が図１３（Ａ）のグラフＲＬに示され、右後部座席の真下に配置した場合の実験結果が同図のグラフＲＲに示され示されている。上記したグラフＬＲ，ＲＲの対比から明らかなように、パッチアンテナ２２の位置の相違によって伝搬率Ｒに大差が現れなかった。
［実験３の方法］
実施品１のタイヤ圧検出装置３０を取り付けた車輪１３を回転させながら上記実験２と同様の手順で周波数に対する伝搬率ＲＲの変化のグラフを作成した。
［実験３の結果］
実験結果は図１３（Ｂ）のグラフＲＬ，ＲＲとして示されている。図１３（Ａ）と図１３（Ｂ）との比較から明らかなように、車輪１３の回転によって伝搬率Ｒに大差が現れなかった。また、車輪１３を低速で回転させてヌル点の有無を調べたが、ヌル点は確認されなかった。
［実験４の方法］
実施品１のタイヤ監視装置５０を図１５（Ａ）に示したリアガラスアンテナ９５とシャーシー１２Ａとに接続して、それらリアガラスアンテナ９５とシャーシー１２Ａとの間に発生した交流電圧をタイヤ監視装置５０に取り込んだ。そして、上記実験１と同様の手順で周波数に対する伝搬率Ｒの変化のグラフを作成した。また、リアガラスアンテナ９５に代えてタイヤ監視装置５０をロッドアンテナ９４に接続して、上記と同様にグラフを作成した。さらに、ロッドアンテナ９４に代えてタイヤ監視装置５０をトランクドア８４（具体的には、図１５（Ａ）の符号Ｃ７で示した位置）に接続して、上記と同様にグラフを作成した。
［実験４の結果］
リアガラスアンテナ９５を使用した場合の実験結果は図１６（Ａ）のグラフＧ３として示され、ロッドアンテナ９４を使用した場合の実験結果は図１６（Ｂ）のグラフＧ４として示され、さらに、トランクドア８４を使用した場合の実験結果は図１６（Ｃ）のグラフＧ５として示されている。これらグラフＧ３〜Ｇ５と図１２（Ａ）のグラフＧ１とを比較すると、パッチアンテナ２２を用いた場合よりリアガラスアンテナ９５等を用いると伝搬率Ｒは低下するものの、リアガラスアンテナ９５等を用いても図１２（Ｂ）のグラフＧ２に示した従来品１に対しては、伝搬率Ｒは十分に高くなった。
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）前記第１実施形態の中継放電シート３４を用いる代わりに、図１７に示すように、金属網１５Ｂに導通した金属網端末部１５Ｔをタイヤ１５内に露出させて設け、この金属網端末部１５Ｔにタイヤ側送信回路３９の出力端末３９Ａを導通接続してもよい。
（２）また、図１８に示すようにタイヤ１５の内面全周に亘って導電性カーボンを塗布してなるカーボン被膜１５Ｃを形成しておき、このカーボン被膜１５Ｃにタイヤ側送信回路３９の出力端末３９Ａを導通接続してもよい。この場合、タイヤ１５に金属網１５Ｂが内蔵されていると否とを問わない。
（３）図１９に示すように、本発明の中継放電部材としてタイヤ圧検出装置３０に一端が固定されたフレキシブルアンテナ４７を設けてもよい。この構成では、車輪１３を回転させたときの遠心力によってフレキシブルアンテナ４７がリム１４Ａから離れ、金属網１５Ｂとの間で電界を発生させることができる。また、フレキシブルアンテナ４７をリム１４Ａ側に寝かせた状態にして、タイヤ１５を容易にタイヤホイール１４に着脱することができる。なお、フレキシブルアンテナ４７は、例えば、フレキシブル基板にモノポールアンテナ、ダイポールアンテナを一体化して構成することができる。
（４）前記第１実施形態では、タイヤ圧等の情報に応じて搬送波を周波数変調していたが、変調方法はこれに限定されるものではなく、例えば、振幅変調、パルス変調であってもよい。
本発明の第１実施形態に係るタイヤ情報通信システムの概念図 タイヤ、タイヤホイール、タイヤ圧検出装置の断面図 タイヤ圧検出装置の回路図 送信インターフェースの回路図 車両近傍の電界の概念図 タイヤ監視装置の回路図 受信インターフェースの回路図 第２実施形態のタイヤ圧検出装置の回路図 タイヤ監視装置の回路図 第３実施形態のタイヤ情報通信システムの電気的な構成を示した概念図 車両近傍の電界の概念図 実験１の結果を示したグラフ 実験２及び３の結果を示したグラフ タイヤ情報通信システムの等価回路を示した回路図 実験に用いた車両の平面図（Ａ）と側面図（Ｂ） 実験４の結果を示したグラフ 変形例（１）のタイヤ、タイヤホイール、タイヤ圧検出装置の断面図 変形例（２）のタイヤ、タイヤホイール、タイヤ圧検出装置の断面図 変形例（３）のタイヤ、タイヤホイール、タイヤ圧検出装置の断面図
符号の説明
１０ タイヤ情報通信システム
１１ 車両
１２ 車両本体
１２Ａ シャーシー
１４ タイヤホイール
１５ タイヤ
１５Ｂ 金属網
１５Ｃ カーボン被膜
１５Ｔ 金属網端末部
１６ タイヤバルブ
１７ 車軸
１９ 車両グランド部
２０ 板部材
２２ パッチアンテナ
３０ タイヤ圧検出装置
３４ 中継放電シート
３５ 圧力センサ
３９ タイヤ側送信回路
４０ タイヤ側受信回路
４７ フレキシブルアンテナ
５０ タイヤ監視装置
５２ 本体側受信回路
５５ 本体側送信回路
８０ 通信端末
８１ ボンネット
８２ フロントドア
８３ リアドア
８４ トランクドア
９４ ロッドアンテナ
９５ リアガラスアンテナ

Claims (10)

  1. タイヤホイール（１４）に取り付けられてタイヤ（１５）の圧力を検出し、その検出結果を送信するタイヤ圧検出装置（３０）と、前記車両本体（１２）に設けられて、前記タイヤ圧検出装置（３０）からタイヤ圧の情報を取得するタイヤ監視装置（５０）とを備えたタイヤ情報通信システム（１０）であって、
    前記タイヤ圧検出装置（３０）には、前記タイヤ圧の情報を含んだ交流電圧を、前記タイヤホイール（１４）と前記タイヤ（１５）の全周に備えた環状導電部材（１５Ｂ，１５Ｃ）との間に付与して、その環状導電部材（１５Ｂ，１５Ｃ）から電波を放射させるタイヤ側送信回路（３９）が備えられ、
    前記タイヤ監視装置（５０）には、前記車両本体（１２）のうち車軸（１７）を介して前記タイヤホイール（１４）に導通した車両グランド部（１９）と、前記環状導電部材（１５Ｂ，１５Ｃ）から前記電波を受けて前記車両グランド部（１９）との間に交流電圧を発生可能な車両グランド分離部（２０，８１〜８４，９４，９５）とにそれぞれ接続され、その交流電圧から前記タイヤ圧の情報を取得する本体側受信回路（５２）が備えられたことを特徴とするタイヤ情報通信システム（１０）。
  2. 前記環状導電部材（１５Ｂ）は、前記タイヤ（１５）に埋設された金属網（１５Ｂ）であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ情報通信システム（１０）。
  3. 前記金属網（１５Ｂ）に導通した金属網端末部（１５Ｔ）が前記タイヤ（１５）内に露出され、前記タイヤ側送信回路（３９）は前記金属網端末部（１５Ｔ）に導通接続されたことを特徴とする請求項２に記載のタイヤ情報通信システム（１０）。
  4. 前記タイヤ側送信回路（３９）に導通接続されて前記タイヤ（１５）内に設けられ、前記金属網（１５Ｂ）に対して非接触状態で通電可能な中継放電部材（３４，４７）を設けたことを特徴とする請求項２に記載のタイヤ情報通信システム（１０）。
  5. 前記環状導電部材（１５Ｃ）は、前記タイヤ（１５）の内面全周に亘って導電性カーボンを塗布してなるカーボン被膜（１５Ｃ）であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ情報通信システム（１０）。
  6. 前記車両グランド分離部（２０）は、前記車両グランド部（１９）としてのシャーシー（１２Ａ）の下面に対向配置された板部材（２０）であることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のタイヤ情報通信システム（１０）。
  7. 前記車両グランド分離部（９４，９５）は、ラジオ用電波又はカーナビ用電波を受信するためのロッドアンテナ（９４）又はリアガラスアンテナ（９５）であることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のタイヤ情報通信システム（１０）。
  8. 前記車両グランド分離部（８１〜８４）は、前記車両グランド部（１９）としてのシャーシー（１２Ａ）との間に隙間を有しかつ開閉可能な扉部材（８１〜８４）であることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のタイヤ情報通信システム（１０）。
  9. 前記タイヤ監視装置（５０）には、前記タイヤ圧検出装置（３０）への情報を含んだ交流電圧を前記車両グランド部（１９）と前記車両グランド分離部（２０，８１〜８４，９４，９５）との間に付与して前記車両グランド分離部（２０，８１〜８４，９４，９５）から電波を放射させる本体側送信回路（５５）が備えられ、
    前記タイヤ圧検出装置（３０）には、前記車両グランド分離部（２０，８１〜８４，９４，９５）からの電波に応じて前記タイヤホイール（１４）と前記環状導電部材（１５Ｂ，１５Ｃ）との間に生じた交流電圧に基づき、前記タイヤ監視装置（５０）からの前記情報を取得するタイヤ側受信回路（４０）が備えられたことを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載のタイヤ情報通信システム（１０）。
  10. 前記車両本体（１２）に複数の通信端末（８０）を設け、
    前記各通信端末（８０）には、他の前記通信端末（８０）への情報を含んだ交流電圧を一の前記車両グランド分離部（２０，８１〜８４，９４，９５）と前記車両グランド部（１９）との間に付与して前記一の車両グランド分離部（２０，８１〜８４，９４，９５）から電波を放射させる端末送信回路（５５）と、
    前記他の車両グランド分離部（２０，８１〜８４，９４，９５）から放射された電波に応じて前記一の車両グランド分離部（２０，８１〜８４，９４，９５）と前記車両グランド部（１９）との間に生じた交流電圧に基づき、前記他の通信端末（８０）からの前記情報を取得する端末受信回路（５２）とが備えられたことを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載のタイヤ情報通信システム（１０）。
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