JP4999795B2 - Transmission path and in-vehicle communication system using the same - Google Patents
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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。 The present invention relates to a metal housing such as a vehicle, a transmission path using a conductive structure laid on the casing, and an in-vehicle communication system using the transmission path.
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) A conventional in-vehicle communication system includes a portable information terminal and a communication device that are mounted on a vehicle and perform data communication with each other, a power line connected to a power source, and a cigar for connecting the portable information terminal and the communication device. The interface circuit provided in each of the portable information terminal and the communication device is connected to the power line, and the portable information terminal and the communication device send a communication signal for data communication on the signal line. The communication signal is output to the communication partner via the power line, and the communication signal from the communication partner is input via the power line. As a result, while maintaining the portability and connection convenience of the portable information terminal, the portable information terminal, the communication device, the in-vehicle device in the vehicle, etc. Communication is possible. (See Patent Document 1)
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。 In a conventional in-vehicle communication system, a power line is used as a communication means. Therefore, in order to establish a transmission path to a part where the power line is not wired, a new power line is connected, and the power line and the existing There has been a problem that it is necessary to provide a coupling circuit with the power source. In addition, there is a problem that man-hours related to new equipment installation are required due to the wiring of the power line.
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。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can easily establish a network with a communication terminal such as a sensor disposed in each part of a vehicle body without newly wiring for communication. An object is to obtain a transmission path and an in-vehicle communication system that can be constructed.
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、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。
A transmission line according to the present invention includes a metal pipe, a structure including metal to which the metal pipe is fixed, a jig for fixing the metal pipe to the structure, and the structure and the jig. A magnetic member, and a magnetic sheet is used as the magnetic member, and the magnetic sheet is fixed by a fixture in a state of being sandwiched between the structure and the jig, The fixing tool penetrates the magnetic material sheet .
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。 According to the present invention, it is possible to easily use as a transmission line simply by adding a magnetic member to a conductive structure laid in a region other than a passenger compartment in a vehicle or the like, without newly performing wiring. A network with a communication terminal such as a sensor arranged in each part of the vehicle body can be easily constructed, and it is possible to reduce the weight of the vehicle body and improve the environmental performance.
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。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a transmission line according to
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。
FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit of the transmission line of FIG. With the configuration of the transmission path as described above, as shown in FIG. 2, the
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。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the frequency characteristic of the transmission line of FIG. 1, and is measured assuming that there are three clamp portions by the
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。
FIG. 4 is a diagram illustrating an application example of the transmission path of FIG. 1 to an in-vehicle communication system. In a region other than the passenger compartment of the
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。
With the above configuration, the
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。
As a signal application method, a method of electrically connecting the
Here, an application example of electrostatic coupling to the transmission line according to
Furthermore, an application example of electromagnetic induction coupling to the transmission line according to
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。
In FIG. 2, the signal is extracted from both ends of the
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。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a transmission line according to
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。
With the above configuration, it is possible to use the
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。
In FIG. 4 in the first embodiment, the transmission path according to the second embodiment can be applied to the in-vehicle communication system instead of the
Further, as a signal application method, a method of electrically connecting the
In FIG. 7, signals are extracted from both ends of the
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。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a transmission line according to
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。
FIG. 9 is a diagram showing an equivalent circuit of the transmission path of FIG. With the configuration of the transmission path as described above, as shown in FIG. 9, the
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。
With the above configuration, it is possible to use the
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。
In FIG. 4 according to the first embodiment, the transmission path according to the third embodiment can be applied to the in-vehicle communication system instead of the
Further, as a signal application method, a method of electrically connecting the
Further, in FIG. 8, signals are taken out from both ends of the
The insulating
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。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a transmission line according to
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。
Since the closed magnetic circuit is configured on the
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。
Although the
Moreover, although the
In FIG. 10, the transmission path including the
In FIG. 10, signals are taken out from both ends of the
Further, in FIG. 4 in the first embodiment, the transmission path according to the fourth embodiment can be applied to the in-vehicle communication system instead of the
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。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
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、
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
ことを特徴とする伝送路。 Metal pipes,
A structure containing metal to which the metal pipe is fixed;
A jig for fixing the metal pipe to the structure;
A magnetic member installed between the structure and the jig;
Equipped with a,
As the magnetic member, a magnetic sheet is used,
The magnetic sheet is fixed by a fixture in a state of being sandwiched between the structure and the jig,
The transmission path , wherein the fixing tool penetrates the magnetic sheet .
を特徴とする請求項1記載の伝送路。 By electrically connecting the structure and the metal pipe, a transmission line of claim 1, wherein the transmitting the electrical signal.
を特徴とする請求項1記載の伝送路。 By electrostatically coupled to the structure and the metal pipe, a transmission line of claim 1, wherein the transmitting the electrical signal.
を特徴とする請求項1記載の伝送路。 By electromagnetic induction coupling of the structure and the metal pipe, a transmission line of claim 1, wherein the transmitting the electrical signal.
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記載の伝送路。 Two coils,
Two magnetic materials around which the two coils are wound;
Two magnetic films attached along the longitudinal direction on the surface of the metal pipe;
With
A closed magnetic path is formed on the surface of the metal pipe by coupling one end and the other end of each of the two magnetic films with the two magnetic materials, respectively. The transmission line according to claim 1 .
ことを特徴とする請求項5記載の伝送路。 The transmission line according to claim 5 , further comprising a non-metallic pipe instead of the metal pipe.
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