JP2017175556A - スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通信距離を短くすることなく部品点数の削減及び装置全体の軽量化を図ることができるスイッチ装置の提供。
【解決手段】車両の装備品を始動させるための操作を受付けるスイッチ部、携帯機との無線通信に係る制御を行う制御基板、及びスイッチ部と制御基板とを収容する筐体を備え、制御基板に接続されたアンテナを通じて携帯機を認証するための無線通信を行い、携帯機の認証後に前記スイッチ部が操作を受付けた場合、装備品を始動させる信号を出力するスイッチ装置であって、アンテナは、一部が欠落した環状の導電性パターンを筐体の周面に同軸的に複数形成してあるコイル部と、各導電性パターンが備える２つの開放端部を制御基板に接続する接続配線部とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の装備品を始動させる操作を受付けるスイッチ装置に関する。

従来、車両の盗難を防止する装置としてイモビライザが普及している。イモビライザは、ユーザが携帯する携帯機と、車両に搭載されたスイッチ装置との間で認証処理を行い、認証に成功した場合にのみエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）に対してエンジン始動の許可を与える。イモビライザの認証処理では、携帯機に記憶されたＩＤコード（識別情報）と、スイッチ装置に記憶されたＩＤコードとを照合し、一致した場合に認証成功と判断する。このため、予めイモビライザＥＣＵにＩＤコードが登録された携帯機を有していない者が車両のエンジンを始動させることはできず、車両の盗難を防止することができる。

このようなイモビライザにおいて、携帯機に内蔵されている電池の残量が少なくなった場合であっても、エンジンをスタートさせることができるように、スイッチ装置の内部にＬＦ（Low Frequency）アンテナを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１５−６１０９９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたアンテナ装置は、フェライトコアと、フェライトコアの外周面に導体を巻回したコイルとを備えており、フェライトコアを用いることにより、部品点数が増加し、装置全体の重量が増加するという問題点を有している。また、フェライトコアを小さくした場合には磁界強度が小さくなり、通信距離が短くなってしまうという問題が発生する。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、通信距離を短くすることなく部品点数の削減及び装置全体の軽量化を図ることができるスイッチ装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るスイッチ装置は、車両の装備品を始動させるための操作を受付けるスイッチ部、携帯機との無線通信に係る制御を行う制御基板、及び前記スイッチ部と前記制御基板とを収容する筐体を備え、前記制御基板に接続されたアンテナを通じて前記携帯機を認証するための無線通信を行い、前記携帯機の認証後に前記スイッチ部が前記操作を受付けた場合、前記装備品を始動させる信号を出力するスイッチ装置であって、前記アンテナは、一部が欠落した環状の導電性パターンを前記筐体の周面に同軸的に複数形成してあるコイル部と、各導電性パターンが備える２つの開放端部を前記制御基板に接続する接続配線部とを備える。

本願によれば、通信距離を短くすることなく部品点数の削減することができると共に、装置全体の軽量化を図ることができる。

本実施の形態に係るエンジン始動システムの概略構成を示す模式図である。 スイッチ装置の模式的構成の一例を示す断面図である。 イモビライザユニットのアンテナの構成を説明する模式図である。 イモビライザユニットの制御系の構成を示すブロック図である。 携帯機の制御系の構成を示すブロック図である。

本発明の実施態様を列記して説明する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

本願の一態様に係るスイッチ装置は、車両の装備品を始動させるための操作を受付けるスイッチ部、携帯機との無線通信に係る制御を行う制御基板、及び前記スイッチ部と前記制御基板とを収容する筐体を備え、前記制御基板に接続されたアンテナを通じて前記携帯機を認証するための無線通信を行い、前記携帯機の認証後に前記スイッチ部が前記操作を受付けた場合、前記装備品を始動させる信号を出力するスイッチ装置であって、前記アンテナは、一部が欠落した環状の導電性パターンを前記筐体の周面に同軸的に複数形成してあるコイル部と、各導電性パターンが備える２つの開放端部を前記制御基板に接続する接続配線部とを備える。

上記一態様にあっては、スイッチ装置のアンテナは、筐体の周面に形成される導電性パターンにより構成されるので、フェライトコア及びフェライトコアの外周面に巻回した導体を備える従来のコイルと比較して、部品点数の削減、及び装置重量の軽量化が可能となる。また、上記一態様では、筐体の周面に同軸的に複数のパターンを形成するので、フェライトコアの周面に導体を螺旋状に巻回する従来のコイルと比較して、コイル部の形成が容易となる。
更に、螺旋状に導体を巻回した従来のコイルでは、２つの給電点が離れた位置に形成されるので、給電点を制御基板に接続することが困難になるが、上記一態様では、同軸的に形成された各導電性パターンの開放端部を接続していくことで給電点の接続が可能となるため、給電点の制御基板への接続が容易となる。

本願の一態様に係るスイッチ装置は、前記筐体は筒状であり、前記筐体の外周面又は内周面に前記導電性パターンを形成してある。

上記一態様にあっては、筐体の外周面又は内周面に導電性パターンを形成することにより、フェライトコアが不要となり、部品点数の削減、及び装置重量の軽量化を図ることができる。

本願の一態様に係るスイッチ装置は、前記装備品は、前記車両が備えるエンジン又は駆動用バッテリシステムである。

上記一態様にあっては、車両のエンジン又は駆動用バッテリシステムを始動させる操作スイッチに適用することができる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本実施の形態に係るエンジン始動システムの概略構成を示す模式図である。本実施の形態に係るエンジン始動システムは、車両に設けられ、車両エンジンの始動に係る操作を受付けるスイッチ装置１０と、車両のユーザにより携帯される携帯機５０とを備える。

スイッチ装置１０は、携帯機５０と無線通信を行うためにイモビライザユニット２０（図４を参照）を備える。スイッチ装置１０は、イモビライザユニット２０用の制御基板３０（図２を参照）を収容する円筒状のケース１１、このケース１１の一端に取り付けられる円環状のベゼル１２、及びベゼル１２に対して進退自在に設けられるスイッチ操作用のノブ１３を備える。ケース１１の周面には、制御基板３０に接続されたアンテナ２４が形成されている。スイッチ装置１０は、アンテナ２４を通じて信号を送受信することにより、携帯機５０との間で無線通信を行えるように構成されている。

携帯機５０は、電池５９を備えており（図５を参照）、電池５９から供給される電力により動作するように構成されている。また、携帯機５０の電池残量が少なくなった場合には、携帯機５０をスイッチ装置１０に近づけて、スイッチ装置１０のアンテナ２４から発信される電波を受信することにより、携帯機５０の内部に電力を誘起できるように構成されている。

スイッチ装置１０のイモビライザユニット２０は、携帯機５０との間で無線通信を行うことにより、正当なユーザが携帯する携帯機であるか否かの認証処理を行う。イモビライザユニット２０は、携帯機５０の認証に成功した場合であって、スイッチ装置１０のノブ１３を通じてユーザによるスイッチ操作を受付けた場合、車両エンジンの始動を指示する制御信号を出力する。

図２はスイッチ装置１０の模式的構成の一例を示す断面図である。本実施の形態に係るスイッチ装置１０は、上述したように、円筒状のケース１１、ケース１１の一端に取り付けられた環状のベゼル１２、及びスイッチ操作用のノブ１３を備える。

ベゼル１２は、スイッチ装置１０を車両のダッシュボードＤに取り付けるための部材であり、ケース１１と共に、その内周面にてスイッチ操作用のノブ１３を進退自在に支持する。

ケース１１の底部にはインナーケース１４が設けられており、インナーケース１４の上部には、イモビライザユニット２０用の制御基板３０が設けられている。

制御基板３０の表面には、例えば押しボタン式の２つのスイッチ３１，３２が実装されており、携帯機５０の認証後に上述したノブ１３が押下操作された場合、スイッチ３１，３２が作動して、車両エンジンを始動させるように構成されている。

また、制御基板３０の表面には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）３３が実装されており、例えば、車両エンジンのスタートが許可された場合には点滅し、車両エンジンがスタートした場合には点灯するように構成されている。ＬＥＤ３３の上方には導光部（不図示）が配設されており、ＬＥＤ３３から出射される光が導光部を介してノブ１３を照射し、スイッチ装置１０の操作状況を視認できるように構成されている。

図３はイモビライザユニット２０のアンテナ２４の構成を説明する模式図である。アンテナ２４は、ケース１１の外周面に形成されるコイル部２４１、並びにコイル部２４１と制御基板３０とを接続する往路配線部２４２Ａ及び復路配線部２４２Ｂを備える。

コイル部２４１は、一部を欠落させた環状の導電性パターン２４１−１，２４１−２，…，２４１−ｎ（ｎ≧２）を同軸的に並べた構成を有している。各導電性パターン２４１−１〜２４１−ｎは、例えばレジストパターンを用いた選択めっき法により金属を堆積することにより、ケース１１の外周面に形成される。

各導電性パターン２４１−１〜２４１−ｎは、それぞれが２つの開放端部を有しており、一方の開放端部は往路配線部２４２Ａに接続され、他方の開放端部は復路配線部２４２Ｂに接続されている。往路配線部２４２Ａ及び復路配線部２４２Ｂは、導電性パターン２４１−１〜２４１−ｎと同様に、レジストパターンを用いた選択めっき法により金属を堆積することにより、ケース１１の外周面に形成されるものである。導電性パターン２４１−１〜２４１−ｎには、送信信号に応じて制御基板３０から出力される電流が往路配線部２４２Ａを通じて流れることにより、送信信号に応じた電磁波がコイル部２４１から発信されるように構成されている。

次に、イモビライザユニット２０及び携帯機５０の構成について説明する。
図４はイモビライザユニット２０の制御系の構成を示すブロック図である。イモビライザユニット２０は、制御部２１、記憶部２２、車外通信部２３、車内通信部２５、入出力部２６等を備える。

制御部２１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などを備える。制御部２１内のＣＰＵは、ＲＯＭに格納された制御プログラムを実行することにより、イモビライザユニット２０が備える各ハードウェアの動作を制御する。

記憶部２２は、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable Programmable Read Only Memory）などの不揮発性メモリにより構成されており、例えば、携帯機５０を認証するために必要な認証情報等を記憶する。

車外通信部２３は、上述したアンテナ２４に接続されており、制御部２１からの指示によりアンテナ２４を通じて外部へ信号を発信すると共に、携帯機５０から送信される信号を受信する。このため、車外通信部２３は、制御部２１から出力される制御信号に従って特定周波数帯の周波数を有する信号を生成する信号生成回路、生成した信号を増幅する増幅回路等を備えており、増幅後の信号をアンテナ２４を通じて外部へ発信する。また、車外通信部２３は、アンテナ２４を通じて入力される携帯機５０からの信号を受信する受信回路等を備えており、受信回路にて受信した信号を制御部２１へ出力する。

車内通信部２５は、例えばＣＡＮ通信インタフェース（CAN : Controller Area Network）を備えており、ＣＡＮバスを介して、エンジンＥＣＵ４０等のＥＣＵに通信可能に接続されている。車内通信部２５は、ＣＡＮプロトコルに従って、エンジンＥＣＵ４０との間で信号の送受信を行う。例えば、車内通信部２５は、制御部２１からの指示により、車両エンジンを始動させるための制御信号をＣＡＮバスへ送出する。当該制御信号をＣＡＮバスより取得したエンジンＥＣＵ４０は、エンジンスタータ４１を制御し、車両エンジンを始動させる。

入出力部２６は、上述したスイッチ３１，３２及びＬＥＤ３３を接続するインタフェースである。入出力部２６は、スイッチ３１，３２が操作されたことを示す信号が入力された場合、当該信号を制御部２１へ出力する。また、入出力部２６は、制御部２１からの指示より、ＬＥＤ３３を点滅させる制御信号、点灯させる制御信号、消灯させる制御信号等をＬＥＤ３３へ出力する。

図５は携帯機５０の制御系の構成を示すブロック図である。携帯機５０は、例えばマイコン５１、エンジン始動スイッチ５２、エンジン停止スイッチ５３、ＲＦ送信部５４、トランスポンダ回路部５５等を備え、電池５９から供給される電力により動作するように構成されている。

マイコン５１はＣＰＵ、ＲＯＭなどを備えており、ＣＰＵがＲＯＭに格納された制御プログラムを実行することにより、上述したハードウェア各部の動作を制御する。

エンジン始動スイッチ５２は、車両の遠隔より車両エンジンを始動させる操作を受付けるスイッチである。エンジン停止スイッチ５３は、車両の遠隔より車両エンジンを停止させる操作を受付けるスイッチである。

ＲＦ送信部５４は、マイコン５１から出力される制御信号からＲＦ帯の周波数を有する信号を生成する信号生成回路、生成した信号を増幅する増幅回路等を備えており、増幅後の信号をＲＦ送信アンテナ５４ａより外部へ送信する。ＲＦ送信部５４は、エンジン始動スイッチ５２又はエンジン停止スイッチ５３がユーザに押下操作された場合に、マイコン５１から指示により、エンジンを始動させる操作信号、又はエンジンを停止させる操作信号を無線により送信することが可能である。

トランスポンダ回路部５５は、トランスポンダアンテナ５５ａに接続されており、トランスポンダアンテナ５５ａを通じて、スイッチ装置１０とトランスポンダ通信を行う。以下、スイッチ装置１０と携帯機５０との間で行われるトランスポンダ通信について説明する。

イモビライザユニット２０の車外通信部２３は、制御部２１からの指示により、携帯機５０に対して認証情報（ＩＤコード）の送信を要求する要求信号を定期的に送信している。

一方、携帯機５０に内蔵している電池５９の電池残量がなくなった場合、ユーザは、図１に示すように携帯機５０を車両のスイッチ装置１０に近づける動作を行う。携帯機５０がスイッチ装置１０に近づけられた場合、携帯機５０は、イモビライザユニット２０から定期的に送信されている要求信号をトランスポンダアンテナ５５ａより受信することが可能である。

トランスポンダアンテナ５５ａに接続されているトランスポンダ回路部５５は、受信した要求信号により電源電圧を生成して起動し、生成した電源電圧をマイコン５１へ供給する。また、トランスポンダ回路部５５は、受信した要求信号をマイコン５１へ出力する。

要求信号を受信したマイコン５１は、内蔵のＲＯＭから車両キー固有のＩＤコードを取り出し、トランスポンダ回路部５５へ出力する。トランスポンダ回路部５５は、要求信号に対する応答信号として、マイコン５１から取得したＩＤコードを含む応答信号を生成し、生成した応答信号をトランスポンダアンテナ５５ａより外部へ送信する。

イモビライザユニット２０は、携帯機５０から送信された応答信号をアンテナ２４により受信し、車外通信部２３を通じて制御部２１へ出力する。

応答信号を取得した制御部２１は、応答信号より車両キー固有のＩＤコードを抽出し、これが記憶部２２に記憶されたＩＤコードと一致した場合、車両エンジンのスタートを許可する。制御部２１は、車両エンジンのスタートを許可したことをユーザに報知するために、入出力部２６を通じて制御信号を出力することにより、例えば、ＬＥＤ３３を一定時間の間だけ点滅させる制御を行う。

次に、ユーザが一定時間の間（ＬＥＤ３３の点滅動作中）にスイッチ装置１０のノブ１３を押下操作し、スイッチ３１，３２の双方が作動した場合、制御部２１は、車内通信部２５を通じて、エンジンＥＣＵ４０にエンジンスタートを指示する制御信号を出力する。

車両エンジンがスタートした場合、エンジンＥＣＵ４０は、車両エンジンがスタートした旨の通知信号をイモビライザユニット２０へ送信する。イモビライザユニット２０の制御部２１は、エンジンＥＣＵ４０からの通知信号を車内通信部２５より受信した場合、車両エンジンがスタートしたことをユーザに報知するために、入出力部２６を通じて制御信号を出力し、例えば、ＬＥＤ３３を点灯させる制御を行う。ユーザは、ノブ１３に照射されるＬＥＤ３３からの光（又はノブ１３とベゼル１２との隙間から漏れ出るＬＥＤ３３からの光）を確認することにより、車両エンジンがスタートしたと判断することができる。

以上のように、携帯機５０の電池残量がなくなった場合であっても、携帯機５０を車両のスイッチ装置１０に近づけることにより、車両エンジンをスタートさせる一連の動作を実施することができる。

このような携帯機５０とイモビライザユニット２０との間のトランスポンダ通信において使用されるスイッチ装置１０側のアンテナ２４は、例えば選択めっき法によりケース１１の外周面に形成される導電性パターン２４１−１〜２４１−ｎにより構成されているので、フェライトコアが不要となり、部品点数の削減、及び装置重量の軽量化を図ることができる。また、選択メッキ法によりケース１１の外周面に導電性パターン２４１−１〜２４１−ｎを形成することができるので、フェライトコアの周面に導体を螺旋状に巻回する従来のコイルと比較して、コイル部２４１の形成が容易となる。

また、フェライトコアの周面に導体を螺旋状に巻回した従来のコイルでは、２つの給電点が離れた位置に形成されるので、給電点を制御基板に接続することが困難になるが、本実施の形態では、同軸的に形成された各導電性パターン２４１−１〜２４１−ｎの開放端部を接続していくことで給電点の接続が可能となるため、給電点の制御基板３０への接続が容易となる。

なお、本実施の形態では、ケース１１の外周面に導電性パターン２４１−１〜２０１−ｎを形成する構成としたが、ケース１１の内周面にコイル部２４１を形成する構成としてもよく、ノブ１３又はインナーケース１４の外周面にコイル部２４１を構成する導電性パターンを形成する構成としてもよい。

また、本実施の形態では、コイル部２４１を形成したケース１１は円筒状をなしているが、ケース１１の形状は円筒状である必要はなく、任意の形状を有する筒体であってもよい。

また、本実施の形態では、携帯機５０とのトランスポンダ通信に基づき、車両エンジンを始動させる構成としたが、車両が駆動用バッテリから供給される電力により駆動される電気自動車等である場合、携帯機５０とのトランスポンダ通信に基づき、駆動用バッテリを作動させる構成であってもよい。

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１０ スイッチ装置
１１ ケース
１２ ベゼル
１３ ノブ
１４ インナーケース
２０ イモビライザユニット
２１ 制御部
２２ 記憶部
２３ 車外通信部
２４ アンテナ
２５ 車内通信部
２６ 入出力部
３０ 制御基板
３１，３２ スイッチ
３３ ＬＥＤ
４０ エンジンＥＣＵ
４１ エンジンスタータ
５０ 携帯機
５１ マイコン
５２ エンジン始動スイッチ
５３ エンジン停止スイッチ
５４ ＲＦ送信部
５４ａ ＲＦ送信アンテナ
５５ トランスポンダ回路部
５５ａ トランスポンダアンテナ

Claims (3)

1. 車両の装備品を始動させるための操作を受付けるスイッチ部、携帯機との無線通信に係る制御を行う制御基板、及び前記スイッチ部と前記制御基板とを収容する筐体を備え、前記制御基板に接続されたアンテナを通じて前記携帯機を認証するための無線通信を行い、前記携帯機の認証後に前記スイッチ部が前記操作を受付けた場合、前記装備品を始動させる信号を出力するスイッチ装置であって、
   前記アンテナは、
   一部が欠落した環状の導電性パターンを前記筐体の周面に同軸的に複数形成してあるコイル部と、
   各導電性パターンが備える２つの開放端部を前記制御基板に接続する接続配線部と
   を備えるスイッチ装置。
2. 前記筐体は筒状であり、
   前記筐体の外周面又は内周面に前記導電性パターンを形成してある
   請求項１に記載のスイッチ装置。
3. 前記装備品は、前記車両が備えるエンジン又は駆動用バッテリシステムである
   請求項１又は請求項２に記載のスイッチ装置。

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