JP2012061972A - タイヤ情報送信システム及びタイヤ情報送受システム - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ又はホイールに設置されたアンテナのアンテナ利得を高めることができる、タイヤ情報送信システムを提供すること。
【解決手段】ホイール１０と、ホイール１０の外側に設けられるタイヤと、ホイール１０又はタイヤに設けられるアンテナとを備え、アンテナへの給電によってタイヤの外側のサイドウォール２１ａに発生する電界Ｅａの向きとアンテナへの給電によってタイヤの内側のサイドウォール２１ｂに発生する電界Ｅｂの向きとが、互いに逆向きであることを特徴とする、タイヤ情報送信システム。
【選択図】図２

Description

本発明は、タイヤ情報を送信するアンテナを備えるタイヤ情報送信システム及びタイヤ情報送受システムに関する。

近年、車両のタイヤの状態を監視するため、タイヤ情報送信装置の開発が進められている。従来、このタイヤ情報送信装置のアンテナとして、タイヤの周囲に配置される大きなループアンテナが使用されていた。しかしながら、このようなループアンテナは、その大きさがタイヤと同程度であるため、車両に搭載することが容易ではなかった。

このような問題を解決すべく、タイヤ又はホイールに設置されるアンテナの開発が進んでいる。タイヤ又はホイールに設置されるアンテナに関する文献として、例えば、特許文献１−３及び非特許文献１が知られている。

特開２００５−２６９６０８号公報 特開２００６−７４３６９号公報 特表２００６−５１４８００号公報 K.Tanoshita, K.Nakatani, and Y.Yamada, "Electric Field Simulations around a Car of the Tire Pressure Monitoring System," IEICE Trans. Commun., vol.E90-B,no.9,pp.2416-2422,Sep.2007

タイヤ又はホイールに設置されたアンテナのアンテナ利得を高めることができれば、タイヤ情報を感度良く送受可能な高品質のシステムを実現することができる。

そこで、本発明は、タイヤ又はホイールに設置されたアンテナのアンテナ利得を高めることができる、タイヤ情報送信システム及びタイヤ情報送受システムの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るタイヤ情報送信システムは、
ホイールと、
前記ホイールの外側に設けられるタイヤと、
前記ホイール又は前記タイヤに設けられるアンテナとを備え、
前記アンテナによって前記タイヤの両側のサイドウォールに発生する電界の向きが、互いに逆向きであることを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するため、本発明に係るタイヤ情報送受システムは、
該タイヤ情報送信システムと、前記アンテナからのタイヤ情報を受信する車載受信システムとを備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、タイヤ又はホイールに設置されたアンテナのアンテナ利得を高めることができる。

本発明の一実施形態であるタイヤ情報送信システム１の構成図である。 タイヤ情報送信システム１の計算上の電界分布を示した図である。 図２の電界を等価原理により置き換えた等価磁流の概略図である。 アンテナ３０のアンテナ利得の計算上の放射特性を示した図である。 アンテナ３０を２つのダイポールアンテナ３１，３２としたときのタイヤ情報送信システム１の具体例である。 アンテナ３０をループアンテナ３３としたときのタイヤ情報送信システム１の具体例である。 本発明の一実施形態であるタイヤ情報送受システム２の構成図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態の説明を行う。図１は、本発明の一実施形態であるタイヤ情報送信システム１の構成図である。タイヤ情報送信システム１は、円柱状のホイール１０と、ホイール１０の外側に設けられるタイヤ２０と、ホイール１０又はホイール１０に取り付けられたタイヤ２０に設けられるアンテナ３０とを備えている。アンテナ３０は、タイヤ２０のトレッド２２に対して内側の領域に取り付けられている。例えば、アンテナ３０は、タイヤ２０のゴム自体に埋め込まれてもよいし、タイヤ２０の内側の面に取り付けられてもよいし、ホイール１０のホイールリムに取り付けられてもよい。

図２は、図１のタイヤ情報送信システム１の計算上の電界分布を示した図である。図２（ａ）（ｃ）は、断面Ｃにおけるｚｘ平面図である。すなわち、車体内側に対向するサイドウォール２１ｂ側を車体側から見た正面図である。図２（ｂ）（ｄ）は、断面Ｂにおけるｘｙ平面図（拡大図）である。図２上の各三角形の向きが、その点における電界Ｅの向きを示し、各三角形の大きさが、その点における電界Ｅの強さを示す。三角形の大きさが大きいほど電界Ｅの強さが強いことを示す。図１に示したアンテナ３０への給電によって、電界Ｅは、ホイール１０（又は、タイヤ２０）の中心に対して、放射状に発生している。

図２（ａ）（ｂ）は、奇モード（odd-mode）の電界分布を示す。すなわち、タイヤ２０の外側のサイドウォール２１ａに発生する電界Ｅａの向きとタイヤ２０の内側のサイドウォール２１ｂに発生する電界Ｅｂの向きが、ｘｙ平面ではｘ軸方向で互いに逆向きになるように、アンテナ３０に給電しているときの状態を示している。

一方、図２（ｃ）（ｄ）は、偶モード（even-mode）の電界分布を示す。すなわち、タイヤ２０の外側のサイドウォール２１ａに発生する電界Ｅａの向きとタイヤ２０の内側のサイドウォール２１ｂに発生する電界Ｅｂの向きが、ｘｙ平面ではｘ軸方向で互いに同じ向きになるように、アンテナ３０に給電しているときの状態を示している。

図３は、図２の電界を等価原理により置き換えた等価磁流の概略図である。図３（ａ）は、奇モードの励振での等価磁流の方向を示し、図３（ｂ）は、偶モードの励振での等価磁流の方向を示す。タイヤ２０の両縁である両側のサイドウォール２１には、アンテナ３０への給電によって、磁流Ｍが発生する。一方のサイドウォール２１ａには、タイヤ２０の円周方向に磁流Ｍａが発生し、もう一方のサイドウォール２１ｂには、タイヤ２０の円周方向に磁流Ｍｂが発生する。

電界Ｅａと電界Ｅｂの向きが図２（ｄ）のように同じ向き（同相）になるようにアンテナ３０を励振した場合、図３（ｂ）に示されるように、磁流Ｍａと磁流Ｍｂの向きがＹ軸方向に関して逆向きになる（逆相になる）。したがって、アンテナ３０によって励振される磁流Ｍａと磁流Ｍｂが互いに打ち消し合ってしまうので、磁流Ｍａ，Ｍｂがアンテナ３０の放射特性に寄与しにくくなってしまう。

これに対し、電界Ｅａと電界Ｅｂの向きが図２（ｂ）のように互いに逆向き（逆相）になるようにアンテナ３０を図１の位置に配置して励振することによって、図３（ａ）に示されるように、磁流Ｍａと磁流Ｍｂの向きをＹ軸方向に関して同じ向きにする（同相にする）ことができる。したがって、アンテナ３０によって励振される磁流Ｍａと磁流Ｍｂが互いに強め合うので、アンテナ３０のアンテナ利得を向上させることができる。

図４は、アンテナ３０のアンテナ利得の計算上の放射特性を示した図である。図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれｚｘ平面、ｘｙ平面、ｙｚ平面における、電界ＥａとＥｂが逆相の奇モードのときの放射特性を示す。図４（ｄ）（ｅ）（ｆ）は、それぞれｚｘ平面、ｘｙ平面、ｙｚ平面における、電界ＥａとＥｂが同相の偶モードのときの放射特性を示す。図４上、実線で示されるアンテナ利得は、０ｄＢを最大値として規格化した値である。ｚｘ平面の図４（ａ）と（ｄ）を比較すれば明らかなように、電界ＥａとＥｂを逆相にすることによって、電界ＥａとＥｂを同相にする場合に比べて、アンテナ利得を向上させることができる。車両の前後方向且つ上下方向に広がるｚｘ平面のアンテナ利得が向上すると、アンテナ３０から放射される電波を受信する受信機の車両上での搭載位置の自由度が高くなるという点で有利である。

図５は、アンテナ３０を２つのダイポールアンテナ３１，３２としたときのタイヤ情報送信システム１の具体例である。図５は、ｙｚ平面に平行な面Ａにおける断面図である。ダイポールアンテナ３１がタイヤウォール２１ａに埋め込まれ、ダイポールアンテナ３２がタイヤウォール２１ｂに埋め込まれている。タイヤウォール２１に埋め込まれるアンテナ素子は、ダイポールアンテナに限らず、ループアンテナなどの他の形態のアンテナ素子でもよい。

ダイポールアンテナ３１，３２は、センサ５０によって検出された情報を車体側の受信機に送信するためのアンテナである。センサ５０によって検出された情報は、回路部４０に伝達される。回路部４０は、上述のように互いに逆向きの電界Ｅａ，Ｅｂが発生するようにダイポールアンテナ３１，３２を給電し、センサ５０によって検出された情報を、ダイポールアンテナ３１，３２を介して、車体側の受信機に送信する。回路部４０及びセンサ５０は、ホイール１０のホイールリム１１の底部１１ａに取り付けられている。回路部４０及びセンサ５０は別部品でもよいし、一つの集積回路でもよい。センサ５０は、例えば、タイヤ２０の空気圧を検出する圧力センサである。

トレッド２２の内側には、不図示のカーカスを締め付けるための導電性のベルト２３が配置されている。タイヤ２０の両側のサイドウォール２０に発生する磁流を励振することで、ベルト２３やホイール１０などの導体がダイポールアンテナ３１，３２の近傍に存在していても、その導体のアンテナ利得への影響を小さくし、ダイポールアンテナ３１，３２のアンテナ利得の低下を防いでいる。

図６は、アンテナ３０をループアンテナ３３としたときのタイヤ情報送信システム１の具体例である。図６は、ｙｚ平面に平行な面Ａにおける断面図である。ループアンテナ３３は、ホイール１０のホイールリム１１の底部１１ａ及び肩部１１ｂから離した状態で、ホイールリム１１の底部１１ａに、基板等の取付部材によって取り付けられている。図６に示されるように、ループアンテナ３３の開口面の開口方向（法線方向）がタイヤ２０（又は、ホイール１０）の回転方向に一致させることによって、ループアンテナ３３への給電で図２（ｂ）に示した電界ＥａとＥｂの逆相での励振が容易に実現できる。例えば、ループアンテナ３３の中心位置を、ホイールリム１１のリム幅の中心位置ｄｙに一致させると好適である。図６の場合も、図５の場合と同様に、センサ５０及び回路部４０がタイヤ２０又はホイール１０のホイールリム１１に取り付けられていて、センサ５０によって検出された情報が、回路部４０及びループアンテナ３３を介して、車体側の送信機に送信される。

図７は、本発明の一実施形態であるタイヤ情報送受システム２の構成図である。タイヤ情報送受システム２は、上述のタイヤ側のタイヤ情報送信システム１と、車体側の受信システムとを合わせたシステムである。各タイヤ（又は、各ホイール）に取り付けられる送信機１００Ａ−１００Ｄは、上述のタイヤ情報送信システム１に構成されるアンテナ３０及び回路部４０に相当する。送信機１００Ａ−１００Ｄの中に、上述のセンサ５０を含めてもよい。

一方、車体側の受信システムは、受信機２００と、電子制御装置（ＥＣＵ）３００と、インジケータ４００とを備える。受信機２００は、アンテナ３０からのタイヤ情報に関する電波を受信する。電子制御装置３００は、受信機２００で受信されたタイヤ情報に基づいて、所定の制御を実行する。例えば、電子制御装置３００は、タイヤの空気圧が所定値以下の場合、タイヤの空気圧が低下していることを乗員に知らせることが可能な情報（例えば、警告ランプなど）を、インジケータ等の表示装置４００に表示させる。

このように、本発明の実施形態の給電方式によれば、両側のサイドウォール２１に発生する磁流ループＭを同相で励振することができるので、ホイール１０又はタイヤ２０に設けられるアンテナ３０を小型化しても、タイヤの周囲に設けられる従来のループアンテナのアンテナ利得と同等のレベルまでアンテナ３０のアンテナ利得を高めることができ、タイヤ情報を感度良く送受することができる。また、タイヤの周囲に設けられる従来のループアンテナと異なり、本発明の実施形態では磁流を励振するので、車体やタイヤ２０に内蔵されるベルト２３などのタイヤ２０周囲の導体の影響が抑えられるため、アンテナ３０のアンテナ利得の低下を防ぐことができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、センサ５０によって検知されアンテナ３０によって送受されるタイヤ情報は、タイヤ２０の空気圧情報に限らず、タイヤ２０の温度情報でもよい。また、このタイヤ情報には、タイヤ２０の情報に限らず、ホイール１０の情報（例えば、温度情報）が含まれてもよい。

１ タイヤ情報送信システム
２ タイヤ情報送受システム
１０ ホイール
１１ ホイールリム
２０ タイヤ
２１ サイドウォール
２２ トレッド
２３ ベルト
３０ アンテナ
３１，３２ ダイポールアンテナ
３３ ループアンテナ
４０ 回路部
５０ センサ
１００ 送信機
２００ 受信機
３００ 電子制御装置
４００ 表示装置

Claims (2)

1. ホイールと、
   前記ホイールの外側に設けられるタイヤと、
   前記ホイール又は前記タイヤに設けられるアンテナとを備え、
   前記アンテナによって前記タイヤの両側のサイドウォールに発生する電界の向きが、互いに逆向きであることを特徴とする、タイヤ情報送信システム。
2. 請求項１記載のタイヤ情報送信システムと、前記アンテナからのタイヤ情報を受信する車載受信システムとを備える、タイヤ情報送受システム。

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