JP4349560B2 - タイヤ監視システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ監視システムに関し、特に、監視ユニット側において各タイヤに設けられたセンサ装置から送信された電波を1つのアンテナで受信できるタイヤ監視システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、車両の安全走行を行う上で、タイヤ空気圧などのタイヤの物理的な状態の点検は欠かすことができないことである。しかし、人手によってタイヤの点検を行う場合、手間と時間がかかるので、空気圧などのタイヤの物理的な状態を自動的に検出するタイヤ監視システムが開発され、一般車両にも使用され始めた。
【0003】
上記タイヤ監視システムは、一般的にタイヤに装着されてタイヤの物理的な状態を検出してこの検出結果をワイヤレスで送信するセンサ装置と、センサ装置から送信されたデータを受信する監視ユニットとから構成されている。
【0004】
上記センサ装置は、一般的にタイヤの内部に設けられており、リムに固定されたり或いはタイヤ内に埋設されて設けられることが多い。
【0005】
一方、米国では2000年11月に「TREAD法(Transportation Recall Enhancement,Accountability and Document Act)」が、日本では2002年7月に「道路運送車両法の一部を改正する法律(改正道路運送車両法)」が成立した。
【0006】
上記TREAD法は,リコールの報告義務の拡大やそれを怠ったときの罰則強化や、タイヤの表示項目の充実、タイヤ空気圧警報装置の義務付け、子供の拘束装置の改善などの自動車の安全のアウトラインを定めた法律であり、TREAD法でのタイヤ空気圧警報装置の義務付けに伴って、各製造メーカによりセンサ装置やタイヤ空気圧監視システムが製造され、販売されるようになった。
【0007】
このようなタイヤ監視システムの従来例としては、特表2003−509260号公報に開示されるシステムが知られている。
【0008】
上記公報に開示されるタイヤ監視システムは、図11に示すように、車両1の各タイヤ20にセンサ装置30が設けられている。さらに、各タイヤハウス内にアンテナ200が設けられ、これらのアンテナ200が監視ユニット100に接続されている。センサ装置30はタイヤ内の空気圧を検出し、その検出結果を電波によって送信する。センサ装置30から送信された電波は、アンテナ200を介して監視ユニット100によって受信される。さらに、監視ユニットによって、各タイヤの空気圧情報を運転者に報知できるようになっている。
【0009】
【特許文献1】
特表2003−509260号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような従来のタイヤ監視システムでは、各タイヤハウスにアンテナ200を設けなくてはならず、監視ユニット100とアンテナ200とを接続する同軸ケーブルの引き回し作業に非常に手間がかかると共に、コスト高になっていた。
【0011】
また、米国においては監視ユニット100に接続された1つのアンテナで複数のセンサ装置からの電波を受信できるものが市販されているが、米国においては電波法の規制が緩やかであり、送信出力が大きいセンサ装置を使用することができるため可能なのである。しかし、日本国においては電波法の規制によってセンサ装置30の高周波出力は、センサ装置から3mの距離において500μV/mの電界強度までが限度となっている。このため、1つのアンテナによって各タイヤ20のセンサ装置30から送信された電波を受信することは極めて困難であった。
【0012】
さらに、センサ装置30はタイヤ内に設けられているため、タイヤ内の金属部材やタイヤハウスの金属壁面によってセンサ装置30から送信された電波が散乱され、この散乱の影響も、1つのアンテナによって各センサ装置30から送信された電波を受信し難くする原因となっていた。
【0013】
本発明の目的は上記の問題点に鑑み、監視ユニットに接続された1つのアンテナによって各タイヤに設けられたセンサ装置から送信された電波を高利得で受信できるタイヤ監視システムを提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するために、車両のタイヤに装着され、タイヤ内部の物理量を検出するセンサを有し、該センサによる検出結果を電波によってタイヤの外部に送信する複数のセンサ装置と、前記複数のセンサ装置からの電波を受信して前記センサによる検出結果をセンサ装置毎に取得する監視ユニットとを備えたタイヤ監視システムにおいて、前記監視ユニットに接続され、前記センサ装置から送信された電波を受信するための1つのアンテナを備え、前記アンテナは、平板状の接地導体と、平板状の輻射導体と、前記接地導体と前記輻射導体との間に介在して設けられた誘電体部材とを有し、前記輻射導体が車室内側に位置し、前記車両の天井部分の金属板と前記接地導体とが容量結合する位置に配置されている板状逆F型アンテナからなり、前記車両の車室内天井に設けられているタイヤ監視システムを提案する。
【0024】
本発明によれば、車両の車室内天井に設けられている1つの板状逆F型アンテナによって、各タイヤに設けられたセンサ装置からの送信電波が受信される。また、このアンテナが車室内天井に設けられているため、その指向特性として車室内天井から車両底部に広がる指向特性を持つので、各タイヤに設けられたセンサ装置からの送信電波を高利得で受信することができる。
【0026】
さらに、前記板状逆F型アンテナが、車両の天井部分の金属板と前記接地導体とが容量結合する位置に配置されているため、前記天井部分の金属板全体が地板(グランド)の役割を果たすので、前記板状逆F型アンテナの車室内天井から車両底部に広がる指向特性が顕著に現れ、各タイヤに設けられたセンサ装置からの送信電波をさらに高利得で受信することができる。
【0027】
また、本発明は、上記構成のタイヤ監視システムにおいて、前記アンテナが、前記車両の天井部分の金属板と内壁との間に設けられているタイヤ監視システムを提案する。
【0028】
本発明によれば、前記板状逆F型アンテナが車両の天井部分の金属板と内壁との間に設けられているので、前記車両の天井部分の金属板と前記接地導体とが容量結合するときの結合容量を高めることができ、前記天井部分金属板の地板(グランド)としての特性を向上させることができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
【0030】
図1は本発明に係る参考例におけるタイヤ監視システムの全体を示す構成図、図2は本発明に係る参考例におけるタイヤ監視システムを搭載した車両を示す外観斜視図、図3は本発明に係る参考例における監視ユニットのアンテナの第1参考例を示す構成図である。
【0031】
図1において、1は車両であり、例えば4輪の普通乗用車で、4つのタイヤ20のそれぞれにはタイヤの状態を検知してこの検知結果を電波によって送信するセンサ装置30が設けられている。
【0032】
また、運転席近傍にはコントローラと表示パネルとを含み、センサ装置30から送信された電波を受信して前記検知結果を表示パネルに表示する監視ユニット40が設置されている。さらに、監視ユニット40に対して同軸ケーブル41を介して接続されたアンテナ50が車両1の側面の窓ガラス11に設けられている。
【0033】
また、参考例では1つのアンテナ50を監視ユニット40に接続して複数のセンサ装置30から送信された電波を受信できるようにしている。このため、監視ユニットにおいて従来用いられていた複数のアンテナからの信号を合成する合成器が不要であるので、参考例では従来のような合成器による減衰を生じることがない。例えば、従来の4ポートの合成器では、少なくとも6dBの減衰を生じていたが、参考例ではこのような減衰を生じることがない。
【0034】
尚、参考例では、センサ装置30としてタイヤの空気圧を検出して、その検知結果を監視ユニット40の表示パネルに表示するタイヤ監視システムを構成しているが、タイヤ空気圧以外のタイヤの状態を検出して表示するタイヤ監視システムであっても良い。
【0035】
(第1参考例)
参考例の特徴部分であるアンテナ50の第1参考例を以下に説明する。
【0036】
第1参考例のアンテナ50は、図3に示すように、窓ガラス11の表面に上下方向に延びる直線状のアンテナエレメント51と、アンテナエレメント51の上端に接続された整合回路52とから構成されている。尚、第1参考例では車両1の側面側の開閉できない窓ガラス11にアンテナ50を設けている。
【0037】
アンテナエレメント51はλ/4のモノポールアンテナで、例えば透明なポリイミドフィルム(図示せず)に印刷された導電体からなり、このポリイミドフィルムが窓ガラス11に貼り付けられている。また、整合回路52は窓枠部分に固定され、この整合回路52に同軸ケーブル41の一端が接続されている。
【0038】
第1参考例ではセンサ装置30の送信電波の周波数が315MHzに設定されており、アンテナエレメント51の長さL1は実効波長の1/4の長さに設定されている。また、アンテナエレメント51と車体金属との間の距離L2は実効波長の1/4以上に設定されている。
【0039】
第1参考例によれば、車両1の窓ガラス11に設けた1つのアンテナ50が監視ユニット40に接続され、この1つのアンテナ50によって各タイヤ20に設けられたセンサ装置30からの送信電波を高効率で受信することができた。
【0040】
また、このアンテナエレメント51は上下方向に延びるように配置されているので、垂直偏波の電波を高利得で受信することができる。
【0041】
第1参考例では、アンテナ50から電波を輻射し、各タイヤ20の位置における電界強度が最も高くなるようなアンテナ50の形状及び配置を実測によって求めることにより、各センサ装置30から送信された電波をアンテナ50によって高効率で受信できるようにしたものである。
【0042】
このため、上記構成のタイヤ監視システムは1つのアンテナ50によって、各タイヤ20に設けられているセンサ装置30から輻射された微弱な電波を高効率で受信することができる。
【0043】
(第2参考例)
次に、参考例の特徴部分であるアンテナの第2参考例を以下に説明する。
【0044】
図4は第2参考例におけるアンテナ50Bを示す構成図である。第2参考例においては、第1参考例のモノポールアンテナ50に代えて、ダイポールアンテナ50Bを設けた。
【0045】
第2参考例のアンテナ50Bは、図4に示すように、窓ガラス11の表面に上下方向の一直線状に延びる2つの直線状のアンテナエレメント53a,53bと、アンテナエレメント53a,53bの給電点に接続されたアンテナバラン及び整合回路からなる整合部54とから構成されているλ/2ダイポールアンテナである。尚、第2参考例では車両1の側面側の開閉できない窓ガラス11にアンテナ50Bを設けている。
【0046】
アンテナエレメント53a,53bは、第1参考例と同様に、例えば透明なポリイミドフィルム(図示せず)に印刷された導電体からなり、このポリイミドフィルムが窓ガラス11に貼り付けられている。また、整合部54は窓枠部分に固定され、この整合部54に同軸ケーブル41の一端が接続されている。
【0047】
第2参考例ではセンサ装置30の送信電波の周波数が315MHzに設定されており、アンテナエレメント53a,53bの両端間の長さL3は実効波長の1/2の長さに設定されている。また、アンテナエレメント53a,53bと車体金属との間の距離L4は実効波長の1/4以上に設定されている。
【0048】
第2参考例によれば、車両1の窓ガラス11に設けた1つのアンテナ50Bが監視ユニット40に接続され、この1つのアンテナ50Bによって各タイヤ20に設けられたセンサ装置30からの送信電波を高効率で受信することができた。
【0049】
また、このアンテナエレメント53a,53bは上下方向に延びるように配置されているので、垂直偏波の電波を高利得で受信することができる。
【0050】
第2参考例においても第1参考例と同様に、アンテナ50Bから電波を輻射し、各タイヤ20の位置における電界強度が最も高くなるようなアンテナ50Bの形状及び配置を実測によって求めることにより、各センサ装置30から送信された電波をアンテナ50Bによって高効率で受信できるようにしたものである。
【0051】
このため、上記構成のタイヤ監視システムは1つのアンテナ50Bによって、各タイヤ20に設けられているセンサ装置30から輻射された微弱な電波を高効率で受信することができる。
【0052】
(第3参考例)
次に、参考例の特徴部分であるアンテナの第3参考例を以下に説明する。
【0053】
図5は第3参考例におけるアンテナ50Cを示す構成図である。第3参考例においては、第1参考例のモノポールアンテナ50に代えて、矩形状のループアンテナ50Cを設けた。
【0054】
第3参考例のアンテナ50Cは、図5に示すように、水平方向及び垂直方向に延びる4つの片を有する1波長の矩形状のアンテナエレメント55と、アンテナエレメント55の給電点に接続された整合回路56とから構成されている。尚、第3参考例では車両1の側面側の開閉できない窓ガラス11にアンテナ50Cを設けている。
【0055】
アンテナエレメント55は、第1参考例と同様に、例えば透明なポリイミドフィルム(図示せず)に印刷された導電体からなり、このポリイミドフィルムが窓ガラス11に貼り付けられている。また、整合回路56は窓枠部分に固定され、この整合回路56に同軸ケーブル41の一端が接続されている。
【0056】
第3参考例ではセンサ装置30の送信電波の周波数が315MHzに設定されており、アンテナエレメント55の長さL3は実効波長と同じ長さに設定されている。
【0057】
第3参考例によれば、車両1の窓ガラス11に設けた1つのアンテナ50Cが監視ユニット40に接続され、この1つのアンテナ50Cによって各タイヤ20に設けられたセンサ装置30からの送信電波を高効率で受信することができた。
【0058】
また、このアンテナエレメント55は上下方向に延びる部分を有するので、垂直偏波の電波も高利得で受信することができる。
【0059】
第3参考例においても第1参考例と同様に、アンテナ50Cから電波を輻射し、各タイヤ20の位置における電界強度が最も高くなるようなアンテナ50Cの形状及び配置を実測によって求めることにより、各センサ装置30から送信された電波をアンテナ50Cによって高効率で受信できるようにしたものである。
【0060】
このため、上記構成のタイヤ監視システムは1つのアンテナ50Cによって、各タイヤ20に設けられているセンサ装置30から輻射された微弱な電波を高効率で受信することができる。
【0061】
また、上記第1乃至第3参考例のように垂直偏波を効率的に受信できるアンテナ50,50B,50Cを窓ガラス11に設けることにより、車室内にアンテナの突起を生じることが無く、車両使用者に不快感を与えることがない。
【0062】
尚、上記第1乃至第3参考例では開閉できない窓ガラス11にアンテナ50,50B,50Cを設けたが、開閉可能な窓ガラス11に設けても良い。しかし、開閉可能な窓ガラスにアンテナ50,50B,50Cを設けた場合、窓を開けた状態ではアンテナ50,50B,50Cと車体金属と間隔が狭まり、アンテナ50,50B,50Cのアンテナエレメントにおける電流分布が変化し放射効率を下げ、さらに伝送線路との整合がずれ、良好な受信を行えなくなる。
【0063】
また、アンテナ50,50B,50Cを車両背面の窓ガラスに設けても良いことは言うまでもない。
【0064】
さらにまた、効率は低下するが上下方向に延びる部分を持たないアンテナエレメントを有するアンテナであっても良い。例えば、水平なモノポールアンテナやダイポールアンテナであっても良い。
【0065】
次に、本発明の一実施形態を図6乃至図9を参照して説明する。
【0066】
図6は本発明の一実施形態におけるタイヤ監視システムの全体を示す構成図、図7は本発明の一実施形態におけるタイヤ監視システムを搭載した車両を示す外観斜視図、図8は一実施形態における監視ユニットのアンテナを示す構成図、図9は図8におけるA−A線矢視方向の断面図である。
【0067】
図6において、1は車両であり、例えば4輪の普通乗用車で、4つのタイヤ20のそれぞれにはタイヤの状態を検知してこの検知結果を電波によって送信するセンサ装置30が設けられている。
【0068】
また、運転席近傍にはコントローラと表示パネルとを含み、センサ装置30から送信された電波を受信して前記検知結果を表示パネルに表示する監視ユニット40が設置されている。さらに、監視ユニット40に対して同軸ケーブル41を介して接続されたアンテナ60が車両1の車室内中央部の天井に設けられている。
【0069】
尚、本実施形態では、センサ装置30としてタイヤの空気圧を検出して、その検知結果を監視ユニット40の表示パネルに表示するタイヤ監視システムを構成しているが、タイヤ空気圧以外のタイヤの状態を検出して表示するタイヤ監視システムであっても良い。
【0070】
本実施形態の特徴部分であるアンテナ60に関して以下に説明する。
【0071】
アンテナ60は、図7に示すように、矩形平板状の接地導体62と、矩形平板状の輻射導体63と、接地導体62と輻射導体63との間に介在して設けられた矩形板状の誘電体部材61とを有する周知の板状逆F型アンテナからなる。
【0072】
誘電体部材61は、所定の誘電率εを有し、縦L6×横L7×厚みDの板状をなしている。また、輻射導体63は縦L8×横L9の大きさをなし、輻射導体63の縦辺とこれに対向する板状誘電体部材61の辺との間の距離はW1に設定され、輻射導体63の横辺とこれに対向する板状誘電体部材61の辺との間の距離はW2に設定されている。ここで、輻射導体63の縦の長さL8と横の長さL9の合計値は使用する電波の周波数に対応する実効波長の1/4の長さになるように設定されている。
【0073】
また、接地導体62の所定箇所に開口部62aが形成され、該開口部62aに一端65aが露出した円柱状接続導体65の他端が輻射導体63に導電接続されている。さらに、輻射導体63の1つの角部63aは矩形平板状導体片64によって接地導体62に導電接続されている。ここで、接続導体65と輻射導体63との接続位置は給電インピーダンスが所望値、例えば50オームになるような位置に設定されている。
【0074】
尚、本実施形態では、一例として、L6=76mm、L7=76mm、L8=36,7mm、L9=36.7mm、W1=20mm、W2=20mm、D=10mmにそれぞれ設定している。
【0075】
また、アンテナ60は、図10に示すように、車両1の天井部分の金属板12と内壁13との間に設けられ、輻射導体63が車室内側に位置し、車両の天井部分の金属板12と接地導体62とが容量結合する位置に配置されている。
【0076】
本実施形態によれば、アンテナ60が、車両1の天井部分の金属板12と接地導体62とが容量結合する位置に配置されているため、天井部分の金属板12全体が地板(グランド)の役割を果たすので、車室内天井から車両1の底部に広がるアンテナ60の指向特性70が顕著に現れ、各タイヤ20に設けられたセンサ装置30からの送信電波をさらに高利得で受信することができる。
【0077】
さらに、本実施形態によれば、アンテナ60が車両1の天井部分の金属板12と内壁13との間に設けられているので、車両1の天井部分の金属板12と接地導体62とが容量結合するときの結合容量を高めることができ、天井部分金属板12の地板(グランド)としての特性をさらに向上させることができる。
【0078】
尚、上記実施形態は本願発明の一具体例であって、本願発明が上記実施形態の構成例のみに限定されることはない。
【0079】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、車両に設けられた1つのアンテナが監視ユニットに接続され、該1つのアンテナによって各タイヤに設けられたセンサ装置から送信された微弱電波を高利得で受信することができる。さらに、従来例のように、各タイヤハウスにアンテナを設けなくてもよいので、監視ユニットとアンテナとを接続する同軸ケーブルの引き回し作業に要する手間を大幅に削減できると共に、コストも低減することができる。さらにまた、受信機側の合成器が不要であり、合成器による減衰を生じることがないという非常に優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る参考例におけるタイヤ監視システムの全体を示す構成図
【図2】 本発明に係る参考例におけるタイヤ監視システムを搭載した車両を示す外観斜視図
【図3】 本発明に係る参考例における監視ユニットのアンテナの第1参考例を示す構成図
【図4】 本発明に係る参考例における監視ユニットのアンテナの第2参考例を示す構成図
【図5】 本発明に係る参考例における監視ユニットのアンテナの第3参考例を示す構成図
【図6】 本発明の一実施形態におけるタイヤ監視システムの全体を示す構成図
【図7】 本発明の一実施形態におけるタイヤ監視システムを搭載した車両を示す外観斜視図
【図8】 本発明の一実施形態における監視ユニットのアンテナを示す構成図
【図9】 図8におけるA−A線矢視方向の断面図
【図10】 本発明の一実施形態における監視ユニットのアンテナの設置状態を説明する断面図
【図11】 従来例のタイヤ監視システムを示す構成図
【符号の説明】
1…車両、20…タイヤ、30…センサ装置、40…監視ユニット、41…同軸ケーブル、50,50B,50C…アンテナ、51…アンテナエレメント、52…整合回路、53a,53b…アンテナエレメント、54…整合部、55…アンテナエレメント、56…整合回路、60…アンテナ、61…誘電体部材、62…接地導体、63…輻射導体。
Claims (2)
- 車両のタイヤに装着され、タイヤ内部の物理量を検出するセンサを有し、該センサによる検出結果を電波によってタイヤの外部に送信する複数のセンサ装置と、前記複数のセンサ装置からの電波を受信して前記センサによる検出結果をセンサ装置毎に取得する監視ユニットとを備えたタイヤ監視システムにおいて、
前記監視ユニットに接続され、前記センサ装置から送信された電波を受信するための1つのアンテナを備え、
前記アンテナは、平板状の接地導体と、平板状の輻射導体と、前記接地導体と前記輻射導体との間に介在して設けられた誘電体部材とを有し、前記輻射導体が車室内側に位置し、前記車両の天井部分の金属板と前記接地導体とが容量結合する位置に配置されている板状逆F型アンテナからなり、前記車両の車室内天井に設けられている
ことを特徴とするタイヤ監視システム。 - 前記アンテナが、前記車両の天井部分の金属板と内壁との間に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のタイヤ監視システム。
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