JP2008126805A - Tire state detecting device - Google Patents
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Description
本発明は、タイヤ内に装着されたトランスポンダから発信されるタイヤ空気圧等に関する情報を車体側で受信して制御処理手段へ入力できるようにしたタイヤ状態検出装置に関する。 The present invention relates to a tire condition detection device that can receive information on tire air pressure transmitted from a transponder mounted in a tire on the vehicle body side and input it to a control processing means.
自動車の走行中に運転者がタイヤ空気圧やその異常を速やかに把握できるようにするため、近年、圧力センサやアンテナ素子等を組み込んだトランスポンダをタイヤ内に装着することによって、タイヤ空気圧が運転席で監視できるようにしたシステムが普及しつつある。かかるタイヤ空気圧監視システム(TPMS)においては、タイヤ内のトランスポンダが発信するタイヤ空気圧等の検出信号を車体側に装着されたアンテナ素子が受信し、この受信信号が同軸ケーブルを介してECU(Electronic Control Unit)等の制御処理手段へ伝送されるようになっている。(例えば、特許文献1参照)。 In order to allow drivers to quickly grasp tire pressure and abnormalities while driving a car, in recent years, tire pressure has been reduced at the driver's seat by installing a transponder incorporating a pressure sensor, antenna element, etc. in the tire. Systems that enable monitoring are becoming popular. In such a tire pressure monitoring system (TPMS), a detection signal such as tire pressure transmitted from a transponder in a tire is received by an antenna element mounted on the vehicle body side, and this received signal is transmitted to an ECU (Electronic Control) via a coaxial cable. Unit) or the like. (For example, refer to Patent Document 1).
一般的に、車体側のアンテナ素子は各タイヤの近傍のタイヤハウス等に装着されている。したがって、4本のタイヤ内のトランスポンダから発信された検出信号はそれぞれ近傍に位置する車体側のアンテナ素子に受信され、これら受信信号がそれぞれ当該アンテナ素子と制御処理手段との間に配線された同軸ケーブルへ個別に伝送される。つまり、4本のタイヤの空気圧等に関する情報が4本の同軸ケーブルを介して制御処理手段へ入力されるようになっており、この制御処理手段で入力情報が制御処理されることにより、運転席の表示装置にタイヤ状態が表示されたり警告音が発せられるようになっている。 Generally, the antenna element on the vehicle body side is attached to a tire house or the like in the vicinity of each tire. Therefore, the detection signals transmitted from the transponders in the four tires are received by the antenna elements on the vehicle body side located in the vicinity, and the received signals are coaxially wired between the antenna elements and the control processing means. It is transmitted individually to the cable. That is, information related to the pneumatic pressure of the four tires is input to the control processing means via the four coaxial cables, and the input information is controlled and processed by the control processing means, so that the driver's seat The tire status is displayed on the display device and a warning sound is emitted.
なお、金属製のホイールに装着されているタイヤは、そのトレッド側にスチールベルトが埋設されているため、タイヤ内のトランスポンダと車体側のアンテナ素子との間の通信はタイヤの側壁部であるゴム製のサイドウォールを介して行われる。
ところで、前述したように従来は車体側のアンテナ素子をタイヤ近傍のタイヤハウス等に設置しているが、タイヤハウスの形状は車種によって異なり、かつ同一車両でも前輪側と後輪側でタイヤハウスの形状は異なるため、4箇所のタイヤハウスでそれぞれアンテナ素子の好適な取付位置を選定して取り付ける作業は容易でなく、取付作業が困難な場合もあった。また、特許文献1には車体側のアンテナ素子をタイヤ後部のマッドガードに埋設するという技術が開示されているが、かかる従来技術では、特殊なマッドガードを作製しなければならないため部品コストが大幅に上昇してしまう。さらに、従来は4本のタイヤの近傍にそれぞれ設置した車体側のアンテナ素子を4本の同軸ケーブルを用いて制御処理手段と接続しているため、同軸ケーブルの配線コストや部品コストが嵩んでしまい、かつ数メートルの同軸ケーブルを信号が伝送している間に電力ロスが生じるという問題もあった。
By the way, as described above, the antenna element on the vehicle body side is conventionally installed in a tire house or the like in the vicinity of the tire, but the shape of the tire house differs depending on the vehicle type, and even in the same vehicle, the tire house on the front wheel side and rear wheel side Since the shapes are different, it is not easy to select and mount a suitable mounting position of the antenna element in each of the four tire houses, and the mounting work may be difficult.
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、部品コストや取付コストを大幅に低減できて電力ロスも少ないタイヤ状態検出装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a state of the art, and an object of the present invention is to provide a tire state detection device that can greatly reduce the component cost and the installation cost and has little power loss.
上記の目的を達成するため、本発明では、複数のタイヤ内にそれぞれ装着されて当該タイヤの状態を検出して得た検出信号を外部空間へ発信するトランスポンダと、各タイヤ内の前記トランスポンダと個別に通信可能な複数のモノポールアンテナと、車体底部に装着されて前記複数のモノポールアンテナを介して前記検出信号が入力されると共に、これら検出信号に基づく所要の信号を外部機器へ出力する制御処理手段とを備えたタイヤ状態検出装置において、前記モノポールアンテナの近傍に、このモノポールアンテナから不所望方向へ放射される電波を反射して所望方向へ向かわせるためのコーナーリフレクタを設け、これらモノポールアンテナとコーナーリフレクタをすべて前記制御処理手段と一体的に車体底部の略中央に装着することにより、各モノポールアンテナから放射される電波がそれぞれ対応するタイヤのサイドウォールへ向かうように設定した。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a transponder that is mounted in each of a plurality of tires and transmits a detection signal obtained by detecting the state of the tire to an external space, and the transponder in each tire individually A plurality of monopole antennas capable of communicating with each other, and a control that is attached to the bottom of the vehicle body and receives the detection signals via the plurality of monopole antennas, and outputs a required signal based on these detection signals to an external device In a tire condition detection device comprising processing means, a corner reflector is provided in the vicinity of the monopole antenna for reflecting radio waves radiated from the monopole antenna in an undesired direction and directing them in the desired direction. A monopole antenna and a corner reflector are all attached to the center of the vehicle body integrally with the control processing means. The were set as radio waves emitted from the monopole antenna is directed to the corresponding tire sidewall.
このように各タイヤ内のトランスポンダとの通信を行うための複数のモノポールアンテナをコーナーリフレクタと組み合わせて制御処理手段と一体的に車体底部に装着し、各モノポールアンテナから放射される電波がそれぞれ対応するタイヤのサイドウォールへ向かうように設定しておけば、車体側のアンテナ素子をタイヤ近傍のタイヤハウス等に設置する場合のように取付時に煩雑な作業を強いられることがなくなる。また、同軸ケーブルの配線が不要となるため、部品コストおよび取付コストを大幅に低減できて、伝送中の電力ロスも回避できる。 In this way, a plurality of monopole antennas for communication with the transponders in each tire are combined with the corner reflectors and attached to the bottom of the vehicle body integrally with the control processing means, and the radio waves radiated from each monopole antenna are respectively If it is set so as to be directed to the sidewall of the corresponding tire, a complicated operation is not forced at the time of installation as in the case where the antenna element on the vehicle body side is installed in a tire house or the like in the vicinity of the tire. Moreover, since the wiring of the coaxial cable is not required, the component cost and the installation cost can be greatly reduced, and the power loss during transmission can be avoided.
上記の構成において、車体底部に、路面に対して略平行に延在する第1の金属板と、この第1の金属板に対して垂下する平面視十字形状の第2の金属板とを設け、前記第1の金属板の下方の空間が前記第2の金属板によって径方向外側に開口する4区画に分割されるようになし、かつ前記4区画にそれぞれ前記モノポールアンテナを配置させて前記第2の金属板を前記コーナーリフレクタとなしておけば、車体底部の略中央から各タイヤのサイドウォールへ向かう指向性の強い放射ビームを簡素かつ安価な構造によって実現できるため好ましい。この場合において、各モノポールアンテナから第2の金属板の十字形状の中心部までの距離を該モノポールアンテナの共振周波数に対応する自由空間波長の約4分の1に設定しておけば、モノポールアンテナから所望方向へ直接向かう電波とコーナーリフレクタで反射されてから所望方向へ向かう電波とが同位相になりやすくなるため、利得の向上が図れて好ましい。 In the above configuration, a first metal plate extending substantially parallel to the road surface and a second metal plate having a cross shape in plan view that hangs down from the first metal plate are provided at the bottom of the vehicle body. The lower space of the first metal plate is divided into four sections opened radially outward by the second metal plate, and the monopole antenna is disposed in each of the four sections. It is preferable to use the second metal plate as the corner reflector because a radiation beam having strong directivity from the approximate center of the bottom of the vehicle body toward the sidewall of each tire can be realized with a simple and inexpensive structure. In this case, if the distance from each monopole antenna to the center of the cross shape of the second metal plate is set to about one quarter of the free space wavelength corresponding to the resonance frequency of the monopole antenna, Since the radio wave directly traveling in the desired direction from the monopole antenna and the radio wave reflected in the desired direction after being reflected by the corner reflector are likely to have the same phase, the gain can be improved, which is preferable.
また、第1および第2の金属板を設けた構成において、第2の金属板の下方に第1の金属板に対して略平行に延在する第3の金属板を設けておけば、車両走行中でも第2の金属板の変形が防止しやすくなり、かつ車体側のモノポールアンテナとタイヤ内のトランスポンダとの間の通信が路面の金属体等によって悪影響を受ける虞がなくなるため好ましい。 Further, in the configuration in which the first and second metal plates are provided, if a third metal plate extending substantially parallel to the first metal plate is provided below the second metal plate, the vehicle It is preferable because the second metal plate can be easily prevented from being deformed even while traveling, and the communication between the monopole antenna on the vehicle body side and the transponder in the tire is not adversely affected by the metal body on the road surface.
また、上記の構成において、複数のモノポールアンテナが制御処理手段の回路基板に実装されていれば、構成が一層簡素化できるため好ましい。 In the above configuration, it is preferable that a plurality of monopole antennas are mounted on the circuit board of the control processing unit because the configuration can be further simplified.
また、上記の構成において、制御処理手段の切替制御によって複数のモノポールアンテナが順次対応するトランスポンダと通信するように設定しておけば、各モノポールアンテナが受信した検出信号を同時並行で処理するための複雑な回路機構を制御処理回路部に設ける必要がなくなる。 Further, in the above configuration, if a plurality of monopole antennas are set to sequentially communicate with corresponding transponders by switching control of the control processing means, the detection signals received by the respective monopole antennas are processed in parallel. Therefore, it is not necessary to provide a complicated circuit mechanism for the control processing circuit unit.
本発明のタイヤ状態検出装置によれば、各タイヤ内のトランスポンダとの通信を行うための複数のモノポールアンテナをコーナーリフレクタと組み合わせて制御処理手段と一体的に車体底部に装着し、各モノポールアンテナから放射される電波がそれぞれ対応するタイヤのサイドウォールへ向かうように設定してあるため、車体側のアンテナ素子をタイヤ近傍のタイヤハウス等に設置する場合のように取付時に煩雑な作業を強いられることがなくなる。また、同軸ケーブルの配線が不要となるため、部品コストおよび取付コストを大幅に低減でき、伝送中の電力ロスも回避できる。 According to the tire condition detection device of the present invention, a plurality of monopole antennas for communicating with the transponders in each tire are combined with a corner reflector and attached to the bottom of the vehicle body integrally with the control processing means. Since the radio waves radiated from the antenna are set so as to go to the corresponding tire sidewalls, it is difficult to perform complicated work at the time of installation like when installing the antenna element on the vehicle body in a tire house etc. near the tire It will not be done. Moreover, since the wiring of the coaxial cable is not required, the component cost and the installation cost can be greatly reduced, and the power loss during transmission can be avoided.
発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図1は本発明の実施形態例に係るタイヤ状態検出装置の全体構成を示す車両底面図、図2は該タイヤ状態検出装置の車体側アンテナ部および制御処理回路部を示す外観図、図3は該車体側アンテナ部の一部を示す説明図、図4は図3に対応する断面構造説明図である。 An embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a bottom view of a vehicle showing the overall configuration of a tire condition detection device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a vehicle body side antenna of the tire condition detection device. FIG. 3 is an explanatory view showing a part of the vehicle body antenna portion, and FIG. 4 is a cross-sectional structure explanatory view corresponding to FIG.
これらの図に示すタイヤ状態検出装置は、自動車の各タイヤ1内に装着されたトランスポンダ2から発信されるタイヤ情報を車体側アンテナ部3で受信して制御処理回路部4へ入力させることによって、各タイヤ1の空気圧や温度が運転席で把握できるようにするというものである。図1および図2に示すように、車体側アンテナ部3と制御処理回路部4は一体化されてレドーム5で覆われており、この一体品は車体底面6の略中央に装着されている。また、車体側アンテナ部3には各トランスポンダ2との通信を行うために4本のモノポールアンテナ30が配設されており、車体底面6と路面との間の空間に所定周波数(本実施形態例の場合は2.4GHz)の電波を伝播させることによって、各モノポールアンテナ30と各トランスポンダ2との間で通信が行えるようになっている。
The tire condition detection apparatus shown in these drawings receives tire information transmitted from the
各タイヤ1内のトランスポンダ2は、図示せぬ圧力センサや温度センサ、送受信回路、アンテナ素子等を内蔵した構成になっており、この内蔵アンテナ素子は車体側アンテナ部3のモノポールアンテナ30と同等の周波数(2.4GHz)で共振するように設計されている。なお、トランスポンダ2の内蔵アンテナ素子としては例えば逆F型アンテナが好適である。
The
制御処理回路部4はECUであり、その回路基板40は路面に対して略平行に延在している。この制御処理回路部4には、図示せぬマイクロコンピュータや入出力インターフェイス等が配設されている。
The control
車体側アンテナ部3は、制御処理回路部4の回路基板40の底面に固設された円形の第1の金属板31と、第1の金属板31に対して垂下する平面視十字形の第2の金属板32と、第2の金属板32を搭載している円形の第3の金属板33と、これら第1〜第3の金属板31〜33によって画成される平面視扇形の4区画のホーン状空間34内に垂下する計4本のモノポールアンテナ30とによって主に構成されている。第1の金属板31と第3の金属板33は同じ大きさで路面に対して略平行に延在しており、第1の金属板31は各モノポールアンテナ30の接地板として動作する。また、第1の金属板31と第3の金属板33とに挟まれた空間が第2の金属板32で4区画に分割されて、径方向外側に開口部を有するホーン状空間34を画成している。そして、通信に使用する電波の自由空間波長λの約4分の1(約3cm)の長さのモノポールアンテナ30を、各ホーン状空間34内で第2の金属板32の十字形中心までの距離が約λ/4となる位置に下向きに配置させることによって、第2の金属板32が各モノポールアンテナ30のコーナーリフレクタとして動作するようにしてある。
The vehicle body
この車体側アンテナ部3は制御処理回路部4と一体的に車体底面6の略中央に装着されるが、その際、図1に示すように、4区画のホーン状空間34の開口部が4本のタイヤ1のサイドウォール10を向くように設定しておく。これにより、各モノポールアンテナ30とそのコーナーリフレクタ(第2の金属板32)から所望のタイヤ1のサイドウォール10へと向かう指向性の強い放射ビーム7a〜7dが得られる。つまり、車体側アンテナ部3によって、右前輪への指向性が強い放射ビーム7aと、左前輪への指向性が強い放射ビーム7bと、右後輪への指向性が強い放射ビーム7cと、左後輪への指向性が強い放射ビーム7dとが生成されるようになっている。なお、4本のモノポールアンテナ30はいずれも、図4に示すように、制御処理回路部4の回路基板40に半田41を用いて実装されている。
The vehicle body
次に、本実施形態例の動作について説明する。制御処理回路部4からタイヤ状態の検出情報を要求する信号が発せられると、車体側アンテナ部3の各モノポールアンテナ30から質問信号となる電波が発信される。この電波は、各ホーン状空間34の開口部から放射ビーム7a〜7dとして、対応するタイヤ1のサイドウォール10へ向けて送信される。それゆえ、これら放射ビーム7a〜7dによって各タイヤ1内のトランスポンダ2の内蔵アンテナ素子が励振されて高周波電流が生じる。トランスポンダ2は、この高周波電流に、圧力センサが検出したタイヤ空気圧の情報や温度センサが検出したタイヤ内温度の情報を重畳した信号電流を内蔵アンテナ素子に供給することによって、この内蔵アンテナ素子から応答信号となる電波を発信させる。ただし、トランスポンダ2に電源電池を組み込んでおいてもよい。
Next, the operation of this embodiment will be described. When a signal requesting tire state detection information is issued from the control
使用周波数が直進性の強い2.4GHzなので、各トランスポンダ2から発信されてサイドウォール10を通過した電波は、対応するモノポールアンテナ30が配置されているホーン状空間34内へは伝播しやすいが、他の3区画のホーン状空間34内へは伝播しにくい。したがって、各タイヤ1の空気圧や温度に関する検出信号がそれぞれ対応するモノポールアンテナ30に効率良く送信されることとなり、これらの検出信号は各モノポールアンテナ30を介して制御処理回路部4に入力される。
Since the frequency used is 2.4 GHz, which is highly linear, radio waves transmitted from the
また、本実施形態例では、制御処理回路部4の切替制御によって4本のモノポールアンテナ30が順次対応するトランスポンダ2と通信するように設定されているので、各モノポールアンテナ30が受信した検出信号を同時並行で処理するための複雑な回路機構を制御処理回路部4に設ける必要はない。
Further, in this embodiment, since the four
こうして各タイヤ1内のトランスポンダ2からタイヤ空気圧やタイヤ内温度に関する検出情報が車体側アンテナ部3を介して制御処理回路部4に入力されると、これらの検出情報が制御処理回路部4で制御処理されて、処理後の検出結果が運転席の表示装置に表示されたり警告音が発せられるようになっている。
In this way, when detection information related to tire air pressure and tire temperature is input from the
このように本実施形態例にあっては、4本のタイヤ1内のトランスポンダ2との通信を行うための4本のモノポールアンテナ30を、コーナーリフレクタとして動作する第2の金属板32と組み合わせて車体側アンテナ部3を構成し、この車体側アンテナ部3を制御処理回路部4と一体的に車体底部6の略中央に装着している。そして、各モノポールアンテナ30から放射された電波が、それぞれ、ホーン状空間34の開口部から対応するタイヤ1のサイドウォール10へ向かって伝播するように指向性を強めているので、車体側のアンテナ素子をタイヤ近傍のタイヤハウス等に設置する場合のように取付時に煩雑な作業を強いられることがなくなる。しかも、同軸ケーブルの配線が不要となるため、部品コストおよび取付コストを大幅に低減できると共に、伝送中の電力ロスが回避できる。
Thus, in the present embodiment, the four
また、本実施形態例にあっては、車体側アンテナ部3の4区画のホーン状空間34を第1〜第3の金属板31〜33によって画成しているので、各タイヤ1のサイドウォール10へと向かう指向性の強い放射ビーム7a〜7dが簡素かつ安価な構造によって実現できる。しかも、第2の金属板32の下方には第1の金属板31に対して略平行に延在する第3の金属板33が設けてあるため、車体側アンテナ部3の機械的強度が高くて車両走行中でも第2の金属板32が変形しにくくなっている。さらに、第3の金属板33の存在によって、モノポールアンテナ30とタイヤ1内のトランスポンダ2との間の通信が路面の金属体等によって悪影響を受けにくくなるという利点もある。ただし、第3の金属板33を省略して各ホーン状空間34の下方を開口させた構成にしても、モノポールアンテナ30とトランスポンダ2との間の通信性能を確保することは可能である。
Further, in the present embodiment example, the four horn-shaped
なお、上記の実施形態例では、車体側アンテナ部3を平面視円形とした場合について説明したが、図5に示すように、車体側アンテナ部3を平面視四角形状にして各ホーン状空間34が平面視三角形状となるようにしてもよい。
In the above embodiment, the case where the vehicle body
1 タイヤ
2 トランスポンダ
3 車体側アンテナ部
4 制御処理回路部(ECU)
6 車体底部
7a〜7d 放射ビーム
10 サイドウォール
30 モノポールアンテナ
31 第1の金属板
32 第2の金属板
33 第3の金属板
34 ホーン状空間
40 回路基板
DESCRIPTION OF
6 Car body
Claims (6)
前記モノポールアンテナの近傍に、このモノポールアンテナから不所望方向へ放射される電波を反射して所望方向へ向かわせるためのコーナーリフレクタを設け、これらモノポールアンテナとコーナーリフレクタをすべて前記制御処理手段と一体的に車体底部の略中央に装着することにより、各モノポールアンテナから放射される電波がそれぞれ対応するタイヤのサイドウォールへ向かうように設定したことを特徴とするタイヤ状態検出装置。 A transponder that is mounted in each of the tires and transmits a detection signal obtained by detecting the state of the tire to the external space, a plurality of monopole antennas that can communicate with the transponder in each tire individually, and a vehicle body The tire condition detection device includes a control processing unit that is mounted on the bottom and receives the detection signals via the plurality of monopole antennas and outputs a required signal based on the detection signals to an external device. And
In the vicinity of the monopole antenna, there is provided a corner reflector for reflecting the radio wave radiated from the monopole antenna in an undesired direction and directing it in the desired direction, and all of the monopole antenna and the corner reflector are controlled by the control processing means. The tire state detection device is configured so that the radio waves radiated from the monopole antennas are directed to the corresponding sidewalls of the tire by being mounted at substantially the center of the bottom of the vehicle body.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006313163A JP2008126805A (en) | 2006-11-20 | 2006-11-20 | Tire state detecting device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012126341A (en) * | 2010-12-17 | 2012-07-05 | Tokai Rika Co Ltd | Valve identification information registration system |
JP2013095337A (en) * | 2011-11-02 | 2013-05-20 | Fuji Electric Co Ltd | Antenna system for tire state detecting device |
-
2006
- 2006-11-20 JP JP2006313163A patent/JP2008126805A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012126341A (en) * | 2010-12-17 | 2012-07-05 | Tokai Rika Co Ltd | Valve identification information registration system |
JP2013095337A (en) * | 2011-11-02 | 2013-05-20 | Fuji Electric Co Ltd | Antenna system for tire state detecting device |
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