JP2010023645A - 伝送路及びそれを用いた車両内通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】通信のために新たに配線することなく、車体等の各部に配置されるセンサ等の通信端末とのネットワークが容易に構築可能とする伝送路及び車両内通信システムを得る。
【解決手段】配管１は、治具２により金属面４にねじ５で固定されており、治具２と金属面４との間には、所定の透磁率を有する磁性部材３が挟み込まれている。配管１と治具２は、ねじ５が磁性部材３を貫通する状態で、金属面４に固定されているため、治具２による各クランプ部分は、インダクタを構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両等金属の筐体と、その筐体に敷設された導電性の構造体を利用する伝送路、及び、その伝送路を適用した車両内通信システムに関するものである。

従来の車両内通信システムは、車両に搭載され、相互間でデータ通信を行う携帯情報端末及び通信機器と、電源に接続された電源線と、携帯情報端末及び通信機器とを接続するためのシガーライタープラグとを備えており、携帯情報端末及び通信機器の各々に設けられたインターフェイス回路が電源線に接続され、且つ、携帯情報端末及び通信機器は、データ通信のための通信信号を信号線ではなく電源線を介して通信相手先に出力するとともに、その電源線を介して通信相手先からの通信信号を入力するようになっている。これにより、携帯情報端末の携帯性及び接続等運用上の簡便さが保持されつつ、新たな信号線が配線されることなく携帯情報端末、通信機器及び車両内の車載機器等との間で相互通信が可能となる。（特許文献１参照）

特開２０００−４３０５（請求項１、第１図）

従来の車両内通信システムでは、電源線が通信手段として用いられているため、電源線が配線されていない部位への伝送路を確立するには新たな電源線の配線と、その電源線と既存の電源との結合回路を設けなければならないという問題があった。また、その電源線の配線により新たな機器設置に関する工数がかかってしまうという問題があった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、通信のために新たに配線することなく、車体等の各部に配置されるセンサ等の通信端末とのネットワークが容易に構築可能とする伝送路及び車両内通信システムを得ることを目的とする。

本発明に係る伝送路は、金属パイプと、前記金属パイプが固定される、金属を含む構造物と、前記金属パイプを前記構造物に固定する治具と、前記構造物と前記治具との間に設置される磁性部材と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、車両等における車室以外の領域に敷設された導電性の構造体に磁性部材を付加するだけで容易に伝送路として用いることが可能となり、新たに配線を実施することなく車体等の各部に配置されるセンサ等の通信端末とのネットワークが容易に構築可能となり、車体等の軽量化及び環境性能の向上を図ることが可能となる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る伝送路の構成を示した図である。ブレーキパイプ等の配管１は、治具２によりボディー等の金属面４にねじ５で固定されている。その治具２と金属面４との間には、所定の透磁率を有する磁性部材３が挟み込まれている。治具２やねじ５には所定の強度を持たせるために金属製のものが使用されているため、配管１が金属である場合には、配管１と金属面４は電気的に短絡される構成になる。ただし、配管１と治具２は、ねじ５が磁性部材３を貫通する状態で、金属面４に固定されているため、治具２による各クランプ部分は、インダクタを構成し、交流信号に対してはリアクタンスとして機能するため、所定のインピーダンスを有することになる。

図２は、図１の伝送路の等価回路を示した図である。上記のような伝送路の構成により、図２で示されるように、治具２による各クランプ部分において、配管１と金属面４がリアクタンス８で分離された態様となり、配管１及び金属面４は、交流信号に対して所定のインピーダンスを有した線路として機能する。以上のような、配管１、金属面４及びリアクタンス８によって伝送路５１が構成される。このように構成された伝送路５１に、センサやコントローラ等の通信端末９及び１０を接続する。通信端末９が高周波交流信号で変調されたデータ信号を送信した場合、電気信号は、配管１を伝ってリアクタンス８に一部分流しながら通信端末１０へ到達し、そして、金属面４を帰路として流れるような信号の経路が形成される。このような経路により、通信端末９及び１０は、互いにデータ信号を送受信することが可能となり、配管１及び金属面４を用いたネットワークが構成される。

図３は、図１の伝送路の周波数特性の例を示した図であり、治具２によるクランプ部分が３箇所あるものとして計測されたものである。計測値は、結合損失が含まれたものである。図３で示されるように、２．５ＭＨｚで約４０ｄＢの減衰であり、無線や、電力線搬送通信用のモデム等のダイナミックレンジの広いモデムが用いられることでネットワークの構成が可能な減衰の範囲となる。

図４は、図１の伝送路の車両内通信システムへの適用例を示す図である。車両５２の車室以外の領域において、車両５２の前部には、前部通信端末５３が設置され、その中間部には、中間部通信端末５４が設置され、そして、その後部には、後部通信端末５５が設置されている。前部通信端末５３は、伝送路５１を介して、中間部通信端末５４と接続されている。そして、中間部通信端末５４は、同じく伝送路５１を介して、後部通信端末５５と接続されている。前部通信端末５３と中間部通信端末５４は、伝送路５１を介して、互いにデータ信号の送受信が可能となる。同様に、中間部通信端末５４と後部通信端末５５は、伝送路５１を介して、互いにデータ信号の送受信が可能となる。このような構成で、車両内でのネットワークを可能とする車両内通信システムが構築される。

以上の構成により、治具２と金属面４との間に磁性部材３を挟み込むだけで、金属面４に敷設された配管１及び金属面４を伝送路として用いることが可能となり、新たに配線を実施することなく車体等の各部に配置されるセンサ等の通信端末とのネットワークが容易に構築可能となって、さらに、車体等の軽量化及び環境性能の向上を図ることが可能となる。

なお、信号の印加方式として、配管１と金属面４に電気的に接続する方式、静電容量を介して静電結合させる方式、あるいは、トランス等を用いて電磁誘導結合させる方式を使用してもよい。
ここで、実施の形態１に係る伝送路に対する静電結合の適用例について、図５を参照しながら説明する。金属等の弾力性のある導体材をＣの字形状に形成した導電部材３１が、配管１に勘合されている。また、通信端末９は、その導電部材３１及び金属面４に電気的に接続されている。このとき、信号は、導電部材３１と配管１との接触面から、配管１に伝わるが、配管１の表面の酸化等により、絶縁皮膜が配管１の表面に形成される。その絶縁皮膜が、導電部材３１と配管１との間で静電容量を有する態様となり、導電部材３１と配管１は、コンデンサ形成部３２を形成し、静電結合される。また、図５においては、導電部材３１と配管１との間の絶縁皮膜によって、静電容量が備わる構成となっているが、配管１と通信端末９の間に、一般に用いられるコンデンサを設置する構成としてもよい。
さらに、実施の形態１に係る伝送路に対する電磁誘導結合の適用例について、図６を参照しながら説明する。配管１は、金属面４上に固定金具３３によって固定されている。その固定金具３３に、電線等が所定のＮ回数巻きつけられることよって、コイル３４が形成されている。そのコイル３４の両端は、通信端末９に接続されている。そのコイル３４と固定金具３３は、Ｎ対１のトランスを構成するトランス形成部３５を形成し、電磁誘導結合される。また、図６においては、コイル３４と固定金具３３とが、トランスを構成する態様となっているが、コイル３４と固定金具３３の代わりに、一般に用いられるトランスを設置する構成としてもよい。

また、図２では、配管１の両端部から信号が取り出されている構成になっているが、配管１の途中から信号が取り出される構成としても、信号の伝送は可能である。

実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係る伝送路の構成を示した図である。ブレーキパイプ等の配管１は、クランプ材１７によりボディー等の金属面４にねじ５で固定されている。そのクランプ材１７における、パイプ支持部１７ａと金属面４との間に位置する部分には、所定の透磁率を有する磁性部材６が巻き付けられている。クランプ材１７やねじ５には所定の強度を持たせるために金属製のものが使用されているため、配管１が金属である場合には、配管１と金属面４は電気的に短絡される構成になる。ただし、クランプ材１７には磁性部材６が巻きつけられており、クランプ材１７は、ねじ５により金属面４に接合される構成で固定されるため、クランプ材１７による各クランプ部分は、インダクタを構成し、交流信号に対してはリアクタンスとして機能するため、所定のインピーダンスを有することになる。上記のような伝送路の構成により、実施の形態１における図２と同様に、配管１のクランプ材１７による各クランプ部分において、配管１と金属面４がリアクタンス８で分離された態様となり、配管１及び金属面４は、交流信号に対して所定のインピーダンスを有した線路として機能する。伝送路の動作については実施の様態１と同様である。

以上の構成により、クランプ材１７に磁性部材６を巻き付けるだけで、金属面４に敷設された配管１及び金属面４を伝送路として用いることが可能となり、新たな配線を実施することなく車体等の各部に配置されるセンサ等の通信端末とのネットワークが容易に構築可能となって、さらに、車体等の軽量化及び環境性能の向上を図ることが可能となる。

なお、実施の形態１における図４において、伝送路５１に代えて、実施の形態２に係る伝送路を、車両内通信システムに適用することも可能である。
また、信号の印加方式として、配管１と金属面４に電気的に接続する方式、静電容量を介して静電結合させる方式、あるいは、トランス等を用いて電磁誘導結合させる方式を使用してもよい。このとき、実施の形態２に係る伝送路に対し、静電容量を介して静電結合させる方式の例として、実施の形態１における図５で示したものと同様の方式を適用することが可能である。そして、実施の形態２に係る伝送路に対し、電磁誘導結合させる方式の例として、実施の形態１における図６で示したものと同様の方式を適用することも可能である。
また、図７では、配管１の両端部から信号が取り出されているが、配管１の途中から信号が取り出される構成としても、信号の伝送は可能である。

実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３に係る伝送路の構成を示した図である。ブレーキパイプ等の配管１は、治具２によりボディー等の金属面４にねじ５で固定されている。配管１には、導電性の低い、例えば、ビニルテープ等の絶縁部材７が巻き付けられている。従って、配管１と治具２は、電気的に分離され、所定のインピーダンスを有することになる。

図９は、図８の伝送路の等価回路を示した図である。上記のような伝送路の構成により、図９で示されるように、治具２による各クランプ部分において、配管１と金属面４がインピーダンス１１で分離された態様となり、配管１と金属面４による電流経路のループが形成された伝送路として機能する。このように、配管１と金属面４とで構成された伝送路に、センサやコントローラ等の通信端末９及び１０を接続する。通信端末９が高周波交流信号で変調されたデータ信号を送信した場合、電気信号は、配管１を伝ってインピーダンス１１に一部分流しながら通信端末１０へ到達し、そして、金属面４を帰路として流れるような信号の経路が形成される。このような経路により、通信端末９及び１０は、互いにデータ信号を送受信することが可能となり、配管１及び金属面４を用いたネットワークが構成される。

以上の構成により、配管１に絶縁部材７を巻きつけるだけで、金属面４に敷設された配管１及び金属面４を伝送路として用いることが可能となり、新たに配線を実施することなく車体等の各部に配置されるセンサ等の通信端末とのネットワークが容易に構築可能となって、さらに、車体等の軽量化及び環境性能の向上を図ることが可能となる。

なお、実施の形態１における図４において、伝送路５１に代えて、実施の形態３に係る伝送路を、車両内通信システムに適用することも可能である。
また、信号の印加方式として、配管１と金属面４に電気的に接続する方式、静電容量を介して静電結合させる方式、あるいは、トランス等を用いて電磁誘導結合させる方式を使用してもよい。このとき、実施の形態３に係る伝送路に対し、静電容量を介して静電結合させる方式の例として、実施の形態１における図５で示したものと同様の方式を適用することが可能である。そして、実施の形態３に係る伝送路に対し、電磁誘導結合させる方式の例として、実施の形態１における図６で示したものと同様の方式を適用することも可能である。
また、図８では、配管１の両端部から信号が取り出されているが、配管１の途中から信号が取り出される構成としても、信号の伝送は可能である。
そして、配管１に巻き付けられた絶縁部材７は、配管１の全表面を覆うのではなく、一部を覆う構成にしてもよく、あるいは、配管１の長手方向に分割され、並行して配置される態様で配管１に巻き付けられる構成にしてもよい。

実施の形態４．
図１０は、本発明の実施の形態４に係る伝送路の構成を示した図である。ブレーキパイプ等の配管１は、治具２によりボディー等の金属面４にねじ５で固定されている。その配管１の表面には、所定の透磁率を有する磁性フィルム１２及び１３が帯状に貼り付けられている。それらの両端部には、コイル１６がそれぞれ巻かれた磁性材１４及び１５が配置され、配管１上に閉磁路が形成される。図１０で示されるように、通信端末９又は１０により発生した信号電流により、配管１の表面に貼り付けた磁性フィルム１２、１３、磁性材１４、１５で構成された閉磁路内部で磁束が発生する。通信端末９及び１０は、その磁束が、端部の磁性材１４あるいは１５と交差することにより発生する誘導電圧を信号として取り出すことができ、互いにデータのやり取りを行う。

以上の構成のように、配管１上に閉磁路が構成されることにより、配管１上に信号の伝送路を設けることができ、配管１を、伝送路を設けるためのベースとして利用可能にすることができる。

なお、配管１は、治具２を介して、金属面４に電気的に接続されているが、磁束の経路へはなんら影響を与えないため、信号の伝送には支障はない。
また、配管１は金属製として記載したが、非金属製の配管であっても磁気材料による閉磁路は形成されるため、同様に伝送路として利用可能である。
また、図１０では、実施の形態４に係る伝送路を設置するベースとして、実施の形態１に係る配管１を含む伝送路が示されているが、実施の形態２あるいは３に係る伝送路をベースとしてもよい。
そして、図１０では、磁性フィルム１２及び１３の両端部から信号が取り出されているが、磁性フィルム１２及び１３の途中に、磁性材１４又は１５が設けられる構成としても、信号の伝送は可能である。
さらに、実施の形態１における図４において、伝送路５１に代えて、実施の形態４に係る伝送路を、車両内通信システムに適用することも可能である。

本発明の実施の形態１に係る伝送路の構成を示した図である。 本発明の実施の形態１に係る伝送路の等価回路を示した図である。 本発明の実施の形態１に係る伝送路の周波数特性の例を示した図である。 本発明の実施の形態１に係る伝送路の車両内通信システムへの適用例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る伝送路に対する静電結合の適用例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る伝送路に対する電磁誘導結合の適用例を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る伝送路の構成を示した図である。 本発明の実施の形態３に係る伝送路の構成を示した図である。 本発明の実施の形態３に係る伝送路の等価回路を示した図である。 本発明の実施の形態４に係る伝送路の構成を示した図である。

符号の説明

１ 配管、２ 治具、３、６ 磁性部材、４ 金属面、５ ねじ、７ 絶縁部材、８ リアクタンス、９、１０ 通信端末、１１ インピーダンス、１２、１３ 磁性フィルム、１４、１５ 磁性材、１６ コイル、１７ クランプ材、１７ａ パイプ支持部、３１ 導電部材、３２ コンデンサ形成部、３３ 固定金具、３４ コイル、３５ トランス形成部、５１ 伝送路、５２ 車両、５３ 前部通信端末、５４ 中間部通信端末、５５ 後部通信端末。

Claims (13)

1. 金属パイプと、
   前記金属パイプが固定される、金属を含む構造物と、
   前記金属パイプを前記構造物に固定する治具と、
   前記構造物と前記治具との間に設置される磁性部材と、
   を備えることを特徴とする伝送路。
2. 前記磁性部材として、磁性体シートを用い、
   前記磁性体シートは、前記構造物と前記治具の間に挟まれる状態にして固定具によって固定され、
   前記固定具は、前記磁性体シートを貫通している
   ことを特徴とする請求項１記載の伝送路。
3. 前記治具として、クランプ材を用い、
   前記クランプ材における、パイプ支持部と前記構造物の間に位置する部分に、前記磁性部材を巻き付けた
   ことを特徴とする請求項１記載の伝送路。
4. 金属パイプと、
   前記金属パイプの表面に巻き付けられた絶縁部材と、
   前記絶縁部材が巻き付けられた前記金属パイプが固定される、金属を含む構造物と、
   前記絶縁部材が巻き付けられた前記金属パイプを前記構造物に固定する治具と、
   を備えることを特徴とする伝送路。
5. 前記絶縁部材は、前記金属パイプの一部を覆う
   ことを特徴とする請求項４記載の伝送路。
6. 前記絶縁部材は、前記金属パイプの表面に、前記金属パイプの長手方向に分割され、並行して配置される
   ことを特徴とする請求項４記載の伝送路。
7. 前記金属パイプと前記構造物を電気的に接続することにより、電気信号を伝送すること
   を特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の伝送路。
8. 前記金属パイプと前記構造物を静電結合することにより、電気信号を伝送すること
   を特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の伝送路。
9. 前記金属パイプと前記構造物を電磁誘導結合することにより、電気信号を伝送すること
   を特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の伝送路。
10. ２つのコイルと、
    前記２つのコイルがそれぞれ巻き付けられた２つの磁性材と、
    前記金属パイプの表面に、長手方向に沿って貼り付けられた２つの磁性フィルムと、
    を備え、
    前記２つの磁性フィルムの各々の一方の端部同士及び他方の端部同士を、前記２つの磁性材によって、それぞれ結合させることにより、前記金属パイプの表面上に閉磁路を構成した
    ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の伝送路。
11. ２つコイルと、
    前記２つのコイルがそれぞれ巻き付けられた２つの磁性材と、
    前記金属パイプの表面に巻き付けられた前記絶縁部材の表面に、長手方向に沿って貼り付けられた２つの磁性フィルムと、
    を備え、
    前記２つの磁性フィルムの各々の一方の端部同士及び他方の端部同士を、前記２つの磁性材によって、それぞれ結合させることにより、前記絶縁部材の表面上に閉磁路を構成した
    ことを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれかに記載の伝送路。
12. 前記金属パイプに代えて、非金属製のパイプを備える
    ことを特徴とする請求項１０又は請求項１１記載の伝送路。
13. 請求項１〜請求項１２のいずれかの伝送路を搭載した車両内通信システム。

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