JP2008179332A - イモビライザのアンテナ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチ装置のノブに金属を用いた場合でも、携帯機に対する電磁エネルギーの供給、通信距離及び通信安定性を確保できるようにしたイモビライザのアンテナ構造を提供する。
【解決手段】スイッチ装置１０は、ノブ１２の操作に応じて動作するイグニッションスイッチと、電力信号とリクエスト信号を送信するアンテナコイル１４Ａ，１４Ｂとを備える。携帯機２０は、スイッチ装置１０からのリクエスト信号に応じてＩＤコードを送信する。アンテナコイル１４Ａ，１４Ｂは、それぞれの中心が金属製のノブ１２の外縁部の近傍に位置するように設置される。また、アンテナコイル１４Ａ，１４Ｂは相互に逆位相で駆動され、それぞれによる磁束が合成されることにより磁力線１７が形成される。この磁力線１７はノブ１２を通過しないので、携帯機２０には十分な磁束が授与される。
【選択図】図３

Description

本発明は、携帯機に対して電磁エネルギーを放射すると共に携帯機からの情報の受信を行うアンテナコイルがイグニッションスイッチを内蔵したスイッチ装置に設置されたイモビライザ（Imobilizer：電子式移動ロック装置）のアンテナ構造に関する。

自動車等（以下、車両という）においては、従来より、ドアの施錠、解錠及びエンジンの始動に共通なメカニカルなキーを１台ごとに割り当てて盗難防止を図っていたが、メカニカルなキーは複製が容易であるため、車両盗難を招くおそれがある。そこで、電子的な方法によりセキュリティを上げる試みがなされてきた。

例えば、欧州連合では、イモビライザが提唱され、１９９７年から新車への装着が義務付けられている。日本においても、イモビライザを装着した車両の販売が、数年前から開始されている。

イモビライザは、運転者等がキーに代えて所持する携帯機にトランスポンダと呼ばれるＩＣチップを内蔵し、ＩＤコード（識別コード）をトランスポンダ及び車両内のＥＣＵ（Electronic Control Unit）に記憶させておき、イグニッションスイッチと押しボタンを一体化させた車両側のスイッチ装置に携帯機を近づけたときにトランスポンダからＩＤコードを発信させ、携帯機と車両側のＩＤコードとが一致したときにエンジンの始動を許可し、その後に押しボタンが押されるとエンジンを始動させるシステムであり、例えば、特許文献１に開示されている。

イモビライザは、携帯機とスイッチ装置のそれぞれにアンテナコイルが設けられており、２つのアンテナが誘導結合するように接近したとき、スイッチ装置から携帯機へ電力用の電磁エネルギー及びリクエスト信号が送信されると共に、携帯機のトランスポンダから車両側へＩＤコードが送信される。

スイッチ装置のアンテナコイルは、その近傍に金属部材があると、この金属部材に発生した渦電流のために携帯機に達する磁束が少なくなり、十分な電磁エネルギーを携帯機に供給できなくなると共に、携帯機とスイッチ装置との間の通信に障害を及ぼすことがある。金属部材による磁気的影響を軽減するには、アンテナコイルの直径を大きくすればよいが、車体への取り付け等が困難になる場合がある。

そこで、キーシリンダとメインスイッチを一体化したスイッチ本体の先端に円環状のアンテナコイルを配設してアンテナコイルを金属製のキーシリンダから離せるようにし、車両側からの電磁エネルギーを効率良く携帯機のトランスポンダに供給できるようにしたイモビライザのアンテナ構造が知られている（例えば、特許文献２）。
特開２００４−３１４８０６号公報 特開２００４−２１７１４０号公報

しかし、従来のイモビライザのアンテナ構造によると、上位車種等においては、スイッチ装置のノブ（押しボタン）に金属加飾（金属を用いた装飾）を施して高級感を出す場合があるが、スイッチ装置のアンテナコイルからの磁束が渦電流をノブに生じさせて消費し、スイッチ装置のアンテナコイルからの磁束が携帯機側のアンテナコイルに十分に授与されなくなり、携帯機に十分な電磁エネルギーを供給できなくなると共に、携帯機との間の通信距離を短くしたり、通信不良を生じさせるおそれがある。

従って、本発明の目的は、スイッチ装置のノブに金属を用いた場合でも、携帯機に対する電磁エネルギーの供給、通信距離及び通信安定性を確保できるようにしたイモビライザのアンテナ構造を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、操作面に金属製のノブが設けられたスイッチ装置に設けられたアンテナコイルを有するイモビライザのアンテナ構造であって、前記アンテナコイルは、前記操作面上において前記金属製のノブと平行な磁界を発生することを特徴とするイモビライザのアンテナ構造を提供する。

本発明によれば、スイッチ装置のノブに金属を用いた場合でも、電磁エネルギーが携帯機に十分に供給される共に、携帯機との間の通信距離及び通信安定性を確保することができる。

（イモビライザの操作部の外観）
図１は、本発明の実施の形態に係るイモビライザの主要部の外観を示す斜視図である。イモビライザ１は、車両に搭載されたスイッチ装置１０と、車両の所有者や運転者等が所持する携帯機２０とから構成されている。

スイッチ装置１０は、本体を成すスイッチホルダ１１、スイッチホルダ１１の正面に設けられた金属製のノブ１２、スイッチホルダ１１の後部に設けられたイグニッションスイッチ１３、及びスイッチホルダ１１の両側面に設けられたアンテナコイル１４Ａ，１４Ｂ（アンテナコイル１４Ｂは図示せず）を備えて構成されている。

ノブ１２は、運転者等が指で押すことによりイグニッションスイッチ１３がオンまたはオフになる構成の機械的なスイッチである。

アンテナコイル１４Ａ，１４Ｂは同一構成であり、例えば、棒状のコアに銅線を所定回数巻回して構成されている。そして、アンテナコイル１４Ａ，１４Ｂは、磁力線の発生方向が相互に逆になるように駆動され、アンテナコイル１４Ａ，１４Ｂが発生した磁力線を合成した磁力線が携帯機２０に到達するように配置されている。なお、図１においては、アンテナコイル１４Ａ，１４Ｂを露出させているが、スイッチホルダ１１に樹脂モールドにより一体化された構成であってもよい。

（携帯機の構成）
携帯機２０は、アンテナコイル２１及びトランスポンダ（transponder）２２を備えて構成されている。

アンテナコイル２１は、アンテナコイル１４Ａ，１４Ｂと同様に、棒状のコアに銅線を所定回数巻回して構成されている。また、アンテナコイル２１は、使用時における携帯機２０の先端近傍に配置されると共に、その軸線がアンテナコイル１４Ａ，１４Ｂの軸心に対して直交するように位置決めされている。

トランスポンダ２２は、図示しないＣＰＵ、電源回路、検波回路、ＩＤコードを格納するＥＥＰＲＯＭ等を備え、スイッチ装置１０から電力信号に重畳されたリクエスト信号を受信したとき、そのリクエスト信号に応答して予め設定されたＩＤコード（情報）を応答信号として送信するように構成されている。

（車両制御装置の構成）
図２は、イモビライザ及び車両制御装置の構成を示すブロック図である。

車両制御装置２は、車両３に設置された上記スイッチ装置１０と、スイッチ装置１０に接続された送受信ＥＣＵ３０と、エンジン（内燃エンジン）４０の始動及び点火を制御するエンジンＥＣＵ５０と、エンジンＥＣＵ５０の制御のもとにエンジン４０を始動時に一定時間回転させるスタータ５１とを備えている。ここで、スイッチ装置１０、携帯機２０及び送受信ＥＣＵ３０は、イモビライザ１を構成している。

送受信ＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータ３１と、携帯機２０からの情報を受信する受信回路３２と、携帯機２０へ送る信号をアンテナコイル１４Ａ，１４Ｂへ出力するパワーアンプ３３と、イグニッションスイッチ１３をマイクロコンピュータ３１に接続するためのスイッチインターフェース３４と、エンジンＥＣＵ５０との間で通信を行うシリアルインターフェース３５と、マイクロコンピュータ３１に接続されたＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）３６とを備えている。

受信回路３２は、アンテナコイル１４Ａ，１４ＢからのＩＤコードを受信及び増幅して出力する増幅回路を備えて構成されている。また、受信回路３２は、パワーアンプ３３から出力された信号が初段増幅器に入力するのを防止し、アンテナコイル２１からの信号のみを増幅可能な回路構成になっている。

パワーアンプ３３は、マイクロコンピュータ３１の制御のもとに、リクエスト信号が重畳された所定周波数の電力信号をアンテナコイル１４Ｂ，１４Ｂに印加するように構成されている。

ＥＥＰＲＯＭ３６は、携帯機２０のＩＤコードと同じＩＤコードが予め記憶されている不揮発性の半導体メモリである。

（車両制御装置の動作）
次に、車両制御装置２の動作について説明する。
車両３においては、マイクロコンピュータ３１によって、一定時間ごと或いはドアを開けてからの一定時間にわたりパワーアンプ３３が駆動されており、アンテナコイル１４Ａ，１４Ｂから所定周波数の電力信号及びリクエスト信号が送信される。この状態にあるとき、例えば運転者が携帯機２０を車両３のスイッチ装置１０のノブ１２に対して２〜３ｃｍ程度にまで接近させると、電力信号及びリクエスト信号が携帯機２０に到達する。

携帯機２０がノブ１２に接近しているとき、携帯機２０のアンテナコイル２１はアンテナコイル１４Ａ，１４Ｂに誘導結合し、アンテナコイル１４Ａ，１４Ｂからの電力信号によってアンテナコイル２１に誘起電圧が生じる。携帯機２０は、この誘起電圧を電源回路により整流して直流電源を生成してトランスポンダ２２を動作させると共に、電力信号に重畳されているリクエスト信号を検波回路により検波する。

携帯機２０のＣＰＵは、アンテナコイル１４Ａ，１４Ｂからのリクエスト信号が、携帯機２０の保持者の車両３からのリクエスト信号であることを識別したとき、トランスポンダ２２を動作させる。トランスポンダ２２は、内蔵するＥＥＰＲＯＭからＩＤコード信号を読み出し、このＩＤコード信号を所定周波数の電波に変換してアンテナコイル２１から送信する。

携帯機２０からのＩＤコードは、アンテナコイル１４Ａ，１４Ｂによって受信され、受信回路３２で増幅された後、マイクロコンピュータ３１に入力される。マイクロコンピュータ３１は、受信した信号を復調してＩＤコードを生成する。そして、マイクロコンピュータ３１は、復調したＩＤコードとＥＥＰＲＯＭ３６に登録されているＩＤコードとを比較し、両者が一致したときにエンジン４０の始動を許可する。

マイクロコンピュータ３１によってエンジン４０の始動が許可された後、運転者等によりノブ１２が押されると、イグニッションスイッチ１３がオンになる。イグニッションスイッチ１３のオンを検知した送受信ＥＣＵ３０は、シリアルインターフェース３５を介してエンジンＥＣＵ５０に始動信号を送信する。始動信号を受信したエンジンＥＣＵ５０はスタータ５１を起動させ、これによりエンジン４０を始動させる。

また、マイクロコンピュータ３１は、携帯機２０のＩＤコードとスイッチ装置１０のＩＤコードが不一致のとき、エンジン４０の始動を許可しない。このとき、ノブ１２が押されても、マイクロコンピュータ３１は、エンジンＥＣＵ５０に始動信号を送信しないので、エンジンＥＣＵ５０はスタータ５１を起動せず、従ってエンジン４０は始動しない。これにより、盗難を防止できる。

次に、エンジン４０を停止したい場合、運転者は、車両を安全な場所に止め、ブレーキを踏んでパーキングブレーキをかける。マイクロコンピュータ３１は、パーキングブレーキが作動した状態及び車速停止状態を検出すると、エンジン停止を許可する。これにより、エンジンＥＣＵ５０が動作してエンジン４０の点火回路をオフにし、エンジン４０を停止させる。

（スイッチ装置のアンテナコイルにおける磁力線分布）
図３は、スイッチ装置１０のアンテナコイル１４Ａ，１４Ｂによる磁力線の分布を示し、（ａ）は本実施の形態における磁力線分布図、（ｂ）は比較例における磁力線分布図である。なお、図３は、平面図に相当する。

図３の（ａ）に示すように、一対のアンテナコイル１４Ａ，１４Ｂは、スイッチホルダ１１の両側に対向配置されており、それぞれは相互に逆位相になるようにパワーアンプ３３によって駆動されている。従って、アンテナコイル１４Ａからは磁力線１４ａが発生し、アンテナコイル１４Ｂからは磁力線１４ｂが発生している。尚、上記の一対のアンテナコイル１４Ａ，１４Ｂと同様に、スイッチホルダ１１の周囲に二対以上のアンテナコイルがそれぞれ相互に逆位相で駆動されるように配置されている構成であってもよい。

アンテナコイル１４Ａ，１４Ｂが相互に逆位相で駆動されていることにより、アンテナコイル１４Ａ，１４Ｂの磁力線１４ａ，１４ｂが合成された磁束によって、図３の（ａ）に示す磁力線１７が生じる。この磁力線１７は、ノブ１２の外側を通過するように形成されるため、ノブ１２が金属製であってもノブ１２には渦電流が発生せず、アンテナコイル１４Ａ，１４Ｂによる磁束はノブ１２による影響を受けることなく携帯機２０に到達する。なお、このとき、携帯機２０のアンテナコイル２１は、磁力線１７の経路に平行するように携帯機２０を向けると、アンテナコイル２１との誘導結合が最良の状態になる。

一方、図３の（ｂ）に示すように、比較例は、線材を円環状に巻回してなる空芯のアンテナコイル１５をスイッチホルダ１１に外嵌させた構成であり、アンテナコイル１５の中心から外周に向けて放射状に磁力線１８が生じている。アンテナコイル１５の磁束はノブ１２の中心部が最も大きくなり、ノブ１２の中心を貫通している。このため、ノブ１２には渦電流が発生し、そのエネルギーはノブ１２で消費されるため、携帯機２０に到達する磁束は少なくなる。従って、携帯機２０の受信強度は低下し、携帯機２０をノブ１２に近づけないとトランスポンダ２２を動作させるための電力が不足する。或いは、携帯機２０をノブ１２に近づけても、スイッチ装置１０との通信が行えなくなる可能性がある。

（実施の形態の効果）
上記実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
（１）マイクロコンピュータ３１及びパワーアンプ３３により、相互に逆位相になるようにアンテナコイル１４Ａ，１４Ｂを駆動したことにより、ノブ１２の全体が金属で構成され、或いはノブ表面に金属加飾が施されていても、アンテナコイル１４Ａ，１４Ｂからの磁束に影響を及ぼすことがない。このため、アンテナコイル１４Ａ，１４Ｂからの磁束は低減されることなく携帯機２０に到達し、携帯機２０とスイッチ装置１０との間の通信距離を長くすることができ、両者間の通信を確実にすることができる。
（２）アンテナコイル１４Ａ，１４Ｂからの磁束がノブ１２によって渦電流として消費されないため、同じ通信距離を確保するために必要な電力は、図３の（ｂ）に示す構成に比べて低減できるため、スイッチ装置１０における消費電力を低減することができる。
（３）アンテナコイル１４Ａ，１４Ｂからの磁束がノブ１２に渦電流を生じさせないため、ノブ１２が温度上昇するのを防止することができる。これにより、ユーザーに不快感を与えないようにすることができる。

上記実施の形態においては、スイッチ装置１０に２つのアンテナコイル１４Ａ，１４Ｂが設けられているものとしたが、３つ以上であってもよい。この場合、アンテナコイルを複数単位で並列または直列に接続し、かつ磁力線が相互に加算されるように構成する。

［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。

本発明の実施の形態に係るイモビライザの主要部の外観を示す斜視図である。 イモビライザ及び車両制御装置の構成を示すブロック図である。 スイッチ装置のアンテナコイルによる磁力線の分布を示し、（ａ）は実施の形態における磁力線分布図、（ｂ）は比較例における磁力線分布図である。

符号の説明

１ イモビライザ
２ 車両制御装置
３ 車両
１０ スイッチ装置
１１ スイッチホルダ
１２ ノブ
１３ イグニッションスイッチ
１４Ａ，１４Ｂ アンテナコイル
１４ａ，１４ｂ 磁力線
１５ アンテナコイル
１７，１８ 磁力線
２０ 携帯機
２１ アンテナコイル
２２ トランスポンダ
３０ 送受信ＥＣＵ
３１ マイクロコンピュータ
３２ 受信回路
３３ パワーアンプ
３４ スイッチインターフェース
３５ シリアルインターフェース
４０ エンジン
５０ エンジンＥＣＵ
５１ スタータ

Claims (3)

1. 操作面に金属製のノブが設けられたスイッチ装置に設けられたアンテナコイルを有するイモビライザのアンテナ構造であって、
   前記アンテナコイルは、前記操作面上において前記金属製のノブと平行な磁界を発生することを特徴とするイモビライザのアンテナ構造。
2. 前記アンテナコイルは、棒状コイルによって構成され、
   前記棒状コイルは、その軸心が前記操作面と直交することを特徴とする請求項１に記載のイモビライザのアンテナ構造。
3. 前記スイッチ装置は、イグニッションスイッチを内蔵した筒状部を有し、
   前記アンテナコイルは、前記筒状部に対向配置された少なくとも一対のアンテナコイルを含むことを特徴とする請求項１に記載のイモビライザのアンテナ構造。