JP6132432B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ装置に関し、特に、車両のエンジンスタート装置に内蔵した、送受信を行うイモビライザー等用のアンテナ装置に関する。

従来から、車両が盗難されて不正使用されることを防止するために、セキュリティ性を高めた、イモビライザーが搭載されたエンジンスタート装置が車両に搭載されるようになってきている。

イモビライザーは、車両側から通信用の質問信号を送信し、携帯機等に内蔵されたトランスポンダ回路部がこれに反応して応答信号を送信させると、車両側で受信した応答信号からキー固有のＩＤ（ＩＤＥＮＴＩＦＩＣＡＴＩＯＮ）コードを抽出して、これが予め登録されたＩＤコードと一致した場合にのみエンジンのスタートを許可するものである。

イモビライザーは、携帯機に内蔵されている電池の電池残量がなくなった場合にでも、エンジンをスタートすることができるように、ＬＦ（ＬＯＷ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ）アンテナを内蔵している。

このような通信端末に取り付けられるアンテナ装置としては、下記の特許文献１に記載のアンテナ装置が知られている。以下、図９を用いて特許文献１に記載のアンテナ装置について説明する。

アンテナ装置９００は、フェライトコア９０１と、その外周面に巻回されたコイル９０２とによって構成される。フェライトコア９０１は基板９０３の上に載置され、コイル９０２は導線を基板９０３の基板面と平行に巻回して構成される。また、コイル９０２の両端部は基板９０３の基板面上の導電パターンに接続されている。

特許第４２１８０４４号公報

しかしながら、従来技術のアンテナ装置では、車両のエンジンスタート装置の小型化に伴い、その中に組み込まれるアンテナ装置をさらに小型化するためには、全体容積の大半部分をなすフェライトコアを小さくする必要がある。しかし、フェライトコアを小さくすると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、上記事情に鑑みてなされたもので、通信距離を短くすることなく小型化ができるアンテナ装置を提供することを目的とする。

この課題を解決するために本発明は、絶縁基板と、前記絶縁基板上に設けられた軟磁性体のコアと、前記コアに巻き付けられたコイルと、を備えるとともに、開口部を有する筒状のケースと、前記ケースの開口部側に配置された操作部材と、前記ケースに収容されて前記操作部材に駆動されるスイッチと、前記ケースに収容された無線通信用の電子回路と、を備えたエンジンスタート装置に取り付けられて前記電子回路に電気的に接続されるエンジンスタート装置用のアンテナ装置において、前記絶縁基板は、表面が前記操作部材側を向くように前記ケースに収容されるとともに、前記絶縁基板の表面上に前記スイッチと前記電子回路を構成する電子部品とが載置されており、前記コアは、前記コイルが巻き付けられる柱状部と、前記柱状部の両端部において前記柱状部より太い末端部と、からなり、前記柱状部の一方の末端部には前記柱状部の中心軸と平行に突出する突出部が形成されており、前記絶縁基板の裏面には前記突出部を挿入する挿入孔が形成されており、前記コアは前記突出部を前記挿入孔に挿入した状態で前記絶縁基板の裏面上に載置されていることに特徴を有する。

本発明では、前記挿入孔は、前記絶縁基板を貫通して形成され、前記突出部の突出寸法は前記絶縁基板の厚さ寸法とほぼ同じに形成されるとともに、前記突出部を前記操作部材側へ向けており、前記操作部材には前記電子回路と通信可能な被通信端末（携帯機）が近接可能となっていることに特徴を有する。

本発明では、前記突出部は、前記柱状部の中心軸に沿って１個で形成されることに特徴を有する。

請求項１の発明によれば、コアに突出部を形成してコアの容積を増やしたのでアンテナ装置の磁界強度を大きくすることができる。また、前記突出部は絶縁基板の挿入孔に挿入することで全体の体積には影響を与えないようにしたので、通信距離を短くすることなく小型化を実現することができる。

請求項２の発明によれば、前記挿入孔は前記絶縁基板を貫通して形成したため、前記突出部を被通信端末側（携帯機側）へ直接向けることができ、被通信端末側との通信距離をより一層短くすることができる。

請求項３の発明によれば、前記突出部は柱状部の中心軸に沿って１個で形成されることにより、前記突出部の径を太くすることができるため、前記突出部の機械的強度を強くすることができる。

本発明の第１実施形態に係る車両のエンジンスタート装置に携帯機をかざした状態を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る車両のエンジンスタート装置を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る車両のエンジンスタート装置を示す分解斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る車両のエンジンスタート装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る携帯機の構成を示すブロック図である。 発明の第１実施形態に係るアンテナ装置を構成するフェライトコアの形状を示す斜視図である。 （ａ）は本発明の第１実施形態に係るアンテナ装置を示す斜視図、（ｂ）はアンテナ装置を絶縁基板に実装した状態を示す側面図である。 本発明のアンテナ装置の変形例を示す斜視図である。 従来例のアンテナ装置を示す側断面図である。

［第１実施形態］
以下、本発明のアンテナ装置を具体化した第１実施形態について、図１から図６までを参照して説明する。第１実施形態におけるアンテナ装置２００は、車両のエンジンスタート装置１００に内蔵され、後述する携帯機６００の電池６０３の電池残量がなくなった場合に、図１に示すように携帯機６００を車両のエンジンスタート装置１００に近づけるとアンテナ装置２００を介して内部のイモビライザー送受信部１６を起動させて、車両エンジンをスタートさせることができるものである。

まずは、本発明のアンテナ装置２００が組み込まれる車両のエンジンスタート装置１００について簡単に説明する。

車両のエンジンスタート装置１００は、図２に示すように円筒状のケース２０の上端部にリング状の取り付け枠１０と、エンジンスタート用釦のノブ３０とを備えて構成される。

取り付け枠１０は、車両のエンジンスタート装置１００を図示しない車両のダッシュボードに取り付けるための部品である。

ケース２０の内部には、図３に示すように、インナーケースとともに図示しないイモビライザー４００が設けられている。インナーケースは上側インナーケース２１と、下側インナーケース２２とに分割されており、下側インナーケース２２の上端部には絶縁基板５０が固定されるようになっている。

絶縁基板５０の表面には、第１スイッチ６０と、第２スイッチ７０とが実装されており、上述したノブ３０を押圧すると第１スイッチ６０および第２スイッチ７０が作動し、車両エンジンがスタートするようになっている。

また、絶縁基板５０の表面には、ＬＥＤ（ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ）４０が実装されており、車両エンジンをスタートさせるときには点滅し、車両エンジンがスタートすると点灯に切り替わるようになっている。ＬＥＤ４０の上方には導光体８０が配設されており、ＬＥＤ４０から照射された光が導光体８０を介してノブ３０を光らせ、車両の運転者が視認できるようになっている。

さらに、絶縁基板５０の表面には、図３には図示しないが、イモビライザー４００を構成する回路部品が実装されている。イモビライザー４００は、図４に示すように第１マイコン１５とイモビライザー送受信部１６およびアンテナ装置２００を備えて構成され、図示しないインターフェイスを介してエンジン用ＥＣＵ（ＥＮＧＩＮＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＵＮＩＴ）５００に接続されている。

第１マイコン１５は、イモビライザー送受信部１６とＬＥＤ４０とを制御し、イモビライザー送受信部１６は、アンテナ装置２００を介して後述する携帯機６００との間でＬＦの送受信動作を行う。

アンテナ装置２００について図６および図７を用いて説明する。アンテナ装置２００は、上述した絶縁基板５０の裏面（図７（ｂ）中、上面）に実装（載置）され、フェライトコア９０とフェライトコア柱状部９０ｂに巻回されたコイル９５から構成される。フェライトコア９０の柱状部は図６に示すように円柱状であり、フェライトコア柱状部９０ｂと、そのフェライトコア柱状部９０ｂの両端部においてフェライトコア柱状部９０ｂより太いフェライトコア末端部９０ｃと、からなる。

絶縁基板５０と対向する側の末端部であるフェライトコア末端部９０ｃ（図７（ｂ）中、下方側）には、フェライトコア柱状部９０ｂの中心軸に沿って絶縁基板５０側へ突出する柱状部より少し小さな径の円柱状のフェライトコア突出部９０ａが１個形成されている。一方、絶縁基板５０には、フェライトコア突出部９０ａと対向する領域にフェライトコア突出部９０ａの外径寸法と、ほぼ同じ寸法の内径を有する挿入孔５０ａが１個形成されており、末端部であるフェライトコア末端部９０ｃから突出したフェライトコア突出部９０ａが挿入孔５０ａに嵌り込むようになっている。

また、挿入孔５０ａは絶縁基板５０を貫通して形成されるとともに、フェライトコア突出部９０ａの突出寸法と絶縁基板５０の厚さ寸法、即ち挿入孔５０ａの深さ寸法は、ほぼ同じ寸法で形成されており、フェライトコア突出部９０ａを挿入孔５０ａに嵌め込んだ状態で、フェライトコア突出部９０ａの下面は絶縁基板５０の表面（図７（ｂ）中、下面）側へ露出して絶縁基板５０の表面とほぼ面一となっている。

アンテナ装置２００は図３に示すように、絶縁基板５０の裏面に実装されるため、車両のエンジンスタート装置１００を組み立て状態では、フェライトコア突出部９０ａの下面は絶縁基板５０を貫通して上方を向き、後述する携帯機６００を使用する際に携帯機６００側（被通信端末側）へ向けることができるとともに、携帯機６００との距離を短くしている。

なお、フェライトコア９０は、高周波での磁気特性が良い軟磁性体の材料が用いられている。このため、透磁率が高いのでコイル９５の導線の巻回数を少なくすることができ、且つ、アンテナ装置２００の磁界強度を大きくすることができる。

コイル９５は、フェライトコア柱状部９０ｂの外周面に絶縁基板５０の基板面に平行に導線を巻回して構成される。また、コイル９５の両端は図示しない接続部を介して、絶縁基板５０の導電パターンに接続されている。なお、導線の材料は、アンテナ装置２００の磁界強度を大きくするため、電気伝導率が大きい材料の銅等が用いられる。

ここで、車両のエンジンスタート装置１００と通信する携帯機６００について、簡単に説明する。携帯機６００は図１に示すように、卵型の形状で構成され、片側面に車両のドア開閉用釦を数個備えて構成されている。

携帯機６００は図５に示すように、トランスポンダ回路部６０１と、トランスポンダ用アンテナ６０２と、電池６０３と、第２マイコン６０４等を備えて構成されている。

トランスポンダ回路部６０１は、トランスポンダ用アンテナ６０２と電池６０３と、第２マイコン６０４とに接続され送受信動作を行う。また、トランスポンダ回路部６０１は、電池６０３の電池残量がなくなったことを検知すると、車両のエンジンスタート装置１００からの送信信号を受信して、電源電圧を生成する。

電池６０３は図５に示すように、トランスポンダ回路部６０１と、第２マイコン６０４等に電源を供給する。また、第２マイコン６０４は、トランスポンダ回路部６０１を制御する。

次に、第１実施形態における作用について説明する。まず、車両のエンジンスタート装置１００と携帯機６００の動作について説明する。

携帯機６００に内蔵している電池６０３の電池残量がなくなったときに、車両の運転者は、車両エンジンをスタートするために、図１に示すように携帯機６００を車両のエンジンスタート装置１００に近接距離でかざす動作を行う。

イモビライザー送受信部１６は、通信用の質問信号を第１マイコン１５より受け、送信信号に変換してアンテナ装置２００より、一定の間隔で送信を行う。そのため、携帯機６００を車両のエンジンスタート装置１００上にかざすと、携帯機６００はトランスポンダ用アンテナ６０２で、送信信号を受信してトランスポンダ回路部６０１に出力する。

次に、トランスポンダ回路部６０１は、受信信号より電源電圧を生成し起動する。生成された電源電圧をトランスポンダ回路部６０１と第２マイコン６０４に供給する。また、トランスポンダ回路部６０１は、受信信号を質問信号に変換して第２マイコン６０４に出力する。

質問信号を受理した第２マイコン６０４は、内蔵している図示しない記憶部より、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６０１に出力する。トランスポンダ回路部６０１は、ＩＤコードを含むデータ等の応答信号を送信信号に変換して、トランスポンダ用アンテナ６０２より車両のエンジンスタート装置１００に向けて送信する。

車両のエンジンスタート装置１００は、携帯機６００からの送信信号をアンテナ装置２００で受信し、イモビライザー送受信部１６へ出力する。次に、イモビライザー送受信部１６は、受信信号を応答信号に変換して第１マイコン１５に出力する。

応答信号を受理した第１マイコン１５は、応答信号より車両キー固有のＩＤコードを抽出し、これが予め第１マイコン１５の図示しない記憶部に記憶されたＩＤコードと一致した場合にのみ、車両エンジンのスタートを第１マイコン１５で許可する。次に、第１マイコン１５は、ＬＥＤ４０を制御して一定時間の間、点滅動作させる。

次に、車両の運転者が一定時間の間（ＬＥＤ４０の点滅動作中）に、車両のエンジンスタート装置１００のノブ３０を押圧することにより、第１スイッチ６０および第２スイッチ７０の両方が作動すると、第１マイコン１５は、図示しないインターフェイスを介してエンジン用ＥＣＵ５００にエンジンスタートを行う旨の制御信号を出力する。

車両エンジンがスタートしたら、エンジン用ＥＣＵ５００からエンジンがスタートした旨の制御信号が図示しないインターフェイスを介して、第１マイコン１５に出力される。第１マイコン１５は、ＬＥＤ４０を制御し点灯動作を行う。車両の運転者は、導光体８０を介してノブ３０の開口部からの光で確認することにより、車両エンジンがスタートしたことを判断する。

上記のように、携帯機６００を車両のエンジンスタート装置１００上にかざすことによって、エンジンをスタートさせる一連の動作において、アンテナ装置２００は携帯機６００との間で信号の送信および受信を行う。

その際、上記説明したように、第１実施形態に係るアンテナ装置２００は、フェライトコア９０にフェライトコア突出部９０ａを形成して、容積を増やしたのでアンテナ装置２００の磁界強度を大きくすることができ、携帯機６００との送信および受信を確実に行うことができる。しかも、フェライトコア突出部９０ａは、絶縁基板５０の挿入孔５０ａに嵌り込んでいるため、アンテナ装置２００全体における体積の増加への影響はなく、車両のエンジンスタート装置１００の小型化を実現できる。

また、挿入孔５０ａは、絶縁基板５０を貫通して形成し、フェライトコア突出部９０ａが絶縁基板５０の表面側へ露出するようにしたので、フェライトコア突出部９０ａを携帯機６００側へ向けることができるとともに、携帯機６００との距離をさらに短くすることができ、携帯機６００との送信および受信をより確実に行うことができる。

さらに、フェライトコア突出部９０ａは、柱状部の中心軸に沿って１個形成するようにして、フェライトコア突出部９０ａの径を太くしたのでフェライトコア突出部９０ａの機械的強度を強くすることができる。

以上のように、本発明の第１実施形態に係るアンテナ装置２００について具体的に説明したが、本発明は上記の第１実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。

＜変形例１＞
図８に示すように四角柱状のフェライトコア３１０の末端部にフェライトコア突出部３１０ａが複数個形成されるとともに、絶縁基板５０にはフェライトコア突出部３１０ａに対応して複数の挿入孔５０aを形成し、フェライトコア突出部３１０ａを各挿入孔５０aに嵌め込むようにしても良い。複数個のフェライトコア突出部３１０ａを形成した場合には、さらにフェライトコア３１０の容積が増やせるので確実に送信および受信を行うことができ、かつ小型化も実現できる。

また、突出部は、図８に示すフェライトコア突出部３１０ａのように、角柱状に形成されても良い。

１０ 取り付け枠
１５ 第１マイコン
１６ イモビライザー送受信部
２０ ケース
２１ 上側インナーケース
２２ 下側インナーケース
３０ ノブ
４０ ＬＥＤ
５０ 絶縁基板
５０ａ 挿入孔
６０ 第１スイッチ
７０ 第２スイッチ
８０ 導光体
９０ フェライトコア
９０ａ フェライトコア突出部
９０ｂ フェライトコア柱状部
９０ｃ フェライトコア末端部
９５ コイル
１００ 車両のエンジンスタート装置
２００ アンテナ装置
３００ アンテナ装置
３１０ フェライトコア
３１０ａ フェライトコア突出部
４００ イモビライザー
５００ エンジン用ＥＣＵ
６００ 携帯機
６０１ トランスポンダ回路部
６０２ トランスポンダ用アンテナ
６０３ 電池
６０４ 第２マイコン
９００ アンテナ装置
９０１ フェライトコア
９０２ コイル
９０３ 基板

Claims (3)

1. 絶縁基板と、前記絶縁基板上に設けられた軟磁性体のコアと、前記コアに巻き付けられたコイルと、を備えるとともに、
   開口部を有する筒状のケースと、前記ケースの開口部側に配置された操作部材と、前記ケースに収容されて前記操作部材に駆動されるスイッチと、前記ケースに収容された無線通信用の電子回路と、を備えたエンジンスタート装置に取り付けられて前記電子回路に電気的に接続されるエンジンスタート装置用のアンテナ装置において、
   前記絶縁基板は、表面が前記操作部材側を向くように前記ケースに収容されるとともに、前記絶縁基板の表面上に前記スイッチと前記電子回路を構成する電子部品とが載置されており、
   前記コアは、前記コイルが巻き付けられる柱状部と、前記柱状部の両端部において前記柱状部より太い末端部と、からなり、前記柱状部の一方の末端部には前記柱状部の中心軸と平行に突出する突出部が形成されており、前記絶縁基板の裏面には前記突出部を挿入する挿入孔が形成されており、前記コアは前記突出部を前記挿入孔に挿入した状態で前記絶縁基板の裏面上に載置されていることを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記挿入孔は、前記絶縁基板を貫通して形成され、前記突出部の突出寸法は前記絶縁基板の厚さ寸法とほぼ同じに形成されるとともに、前記突出部を前記操作部材側へ向けており、前記操作部材には前記電子回路と通信可能な被通信端末が近接可能となっていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
3. 前記突出部は、前記柱状部の中心軸に沿って１個で形成されることを特徴とする請求項１または請求項２記載のアンテナ装置。