KR101581908B1 - 정보 취득 장치 - Google Patents

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코지 나카타니
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요코하마 고무 가부시키가이샤
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Abstract

코일 형상 안테나(450)의 코일축(x) 방향 단부(端部)의 개구면(開口面) 둘레 가장자리 위치로부터 코일축(x)에 대하여 외측 방향으로 소정 각도 θ를 이루는 가상면에 의하여 둘러싸이는 공간(E) 이외의 케이스 내부 공간에 검출·송수신 회로를 형성하는 전자 부품이나 도전체 등을 배치한다. 각도 θ는 5도 이상의 각도이며, 바람직하게는 90도이다. 안테나(450)의 자류(磁流)를 크게 변화시키지 않으면, 상기 공간(E) 내에 미소(微小)한 전자 부품이나 미소 도전체를 배치하여도 무방하다.

Description

정보 취득 장치{INFORMATION ACQUIRING DEVICE}
본 발명은 케이스 내부에 전자 회로부 본체와 코일 형상의 안테나를 구비한 정보 취득 장치에 관한 것이고, 특히, 안테나로부터의 송신 이득을 향상시킨 정보 취득 장치에 관한 것이다.
종래, 차량에 있어서는 타이어의 공기압의 점검 관리가 중요하며, 타이어 공기압이 이상값(異常値)이 되면 사고를 일으키는 원인으로 되는 일이 많이 있다. 이 때문에, 차륜(車輪)의 타이어 내의 공기압을 검출하여 그 정보를 송신하는 타이어 정보 취득 장치를 각 차륜에 설치하는 것과 함께, 각 타이어 정보 취득 장치로부터 송신된 타이어 공기압의 정보를 취득하여 각 타이어의 공기압을 감시하는 것과 함께 공기압에 이상이 생겼을 때에 경보를 발하는 감시 장치를 구비한 타이어 상태 감시 시스템이 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).
이 타이어 상태 감시 시스템의 타이어 정보 취득 장치는 타이어와 휠의 사이에 형성된 내부 공간에 배치된다. 이 타이어 정보 취득 장치는, 타이어 내의 공기압을 검출하는 압력 검출 소자로 이루어지는 공기압 센서나, 공기압 센서의 검출 결과를 전기 신호로 변환하여 무선으로 감시 장치로 송신하는 송신기 등을 케이스에 수용하여 구성된다. 케이스에는, 타이어와 휠 사이에 형성된 상기 내부 공간의 공기를 내부의 공기압 센서로 도입하기 위한 통기 구멍이 설치되어 있다. 감시 장치는 운전석 근방에 배치되어 있고, 타이어 정보 취득 장치로부터 송신된 타이어의 공기압 정보를 수신하여, 타이어의 공기압이 미리 설정된 기준 압력보다도 낮은 경우에, 운전자에 대하여 소정의 경보를 발생한다.
일본국 특허공보 특허제3962073호
그렇지만, 상기 종래의 정보 취득 장치에서는, 필요 최소한의 내부 공간을 가지는 케이스 내에 송신 회로 등의 전자 회로와 안테나를 수용하기 때문에, 케이스 내부에의 이것들의 수용에 의하여 안테나로부터의 송신 이득이 저하하여 버리는 일이 있었다.
본 발명은, 케이스 내부에 전자 회로와 안테나를 수용하여도 안테나의 송신 이득의 저하를 저감한 정보 취득 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기의 목적을 달성하기 위하여, 소정의 물리 정보를 검출하는 센서와 당해 센서에 의하여 검출된 물리 정보를 송신하는 송신 회로를 가지는 전자 회로와, 상기 송신 회로에 접속되고 상기 물리 정보를 포함하는 신호를 소정 주파수의 전파로서 복사(輻射)하는 코일 형상의 안테나를 구비한 송신부를, 전파를 투과 가능한 케이스 내부에 넣어 이루어지는 정보 취득 장치에 있어서, 상기 안테나의 코일축 방향으로 존재하는 공간 이외의 공간에 상기 전자 회로의 본체가 배치되고, 또한, 기준 전위에 설정된 도체 패턴을 림에 대한 장착 측의 면에 가지는 것과 함께, 타방의 면에 상기 안테나를 실장하는 회로 기판을 구비하고, 상기 회로 기판의 유전체의 두께에 의하여, 상기 안테나와 상기 도체 패턴과의 사이의 거리를 일정하게 한 정보 취득 장치를 제안한다.
본 발명에 의하면, 안테나의 코일축 방향으로 존재하는 공간 이외의 공간에 전자 회로의 본체가 배치되어 있다. 이 때문에, 자계형 안테나인 코일 형상 안테나에 있어서의 자계(磁界)를 형성하는 자류(磁流)를 방해하는 일이 없어지기 때문에, 안테나로부터의 전파의 복사를 효율 좋게 행할 수 있다.
본 발명에 의하면, 자계형 안테나인 코일 형상 안테나에 있어서의 자계를 형성하는 자류를 방해하는 일이 없어져, 안테나로부터의 전파의 복사를 효율 좋게 행할 수 있기 때문에, 케이스 내부에 전자 회로와 안테나를 수용하여도 안테나의 송신 이득의 저하를 저감할 수 있다.
도 1은 발명의 제1 실시예에 있어서의 정보 취득 장치를 실장한 타이어를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 정보 취득 장치를 도시하는 외관도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 정보 취득 장치를 도시하는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 프린트 배선 기판을 도시하는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 프린트 배선 기판을 도시하는 측면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 정보 취득 장치의 전기계 회로를 도시하는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 정보 취득 장치의 림에의 실장 상태를 도시하는 측면 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 도전체 비배치 공간을 나타내는 안테나의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 도전체 비배치 공간을 나타내는 안테나의 정면도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 정보 취득 장치를 도시하는 분해 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 프린트 배선 기판을 도시하는 평면도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 프린트 배선 기판을 도시하는 측면도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 정보 취득 장치의 림에의 실장 상태를 도시하는 측면 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 도전체 비배치 공간을 나타내는 안테나의 평면도이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 도전체 비배치 공간을 나타내는 안테나의 정면도이다.
도 16은 본 발명의 제3 실시예에 있어서의 정보 취득 장치를 도시하는 분해 사시도이다.
도 17은 본 발명의 제3 실시예에 있어서의 프린트 배선 기판을 도시하는 평면도이다.
도 18은 본 발명의 제3 실시예에 있어서의 프린트 배선 기판을 도시하는 측면도이다.
도 19는 본 발명의 제3 실시예에 있어서의 정보 취득 장치의 림에의 실장 상태를 도시하는 측면 단면도이다.
도 20은 본 발명의 제3 실시예에 있어서의 도전체 비배치 공간을 나타내는 안테나의 평면도이다.
도 21은 본 발명의 제3 실시예에 있어서의 도전체 비배치 공간을 나타내는 안테나의 정면도이다.
도 22는 본 발명의 제4 실시예에 있어서의 정보 취득 장치를 도시하는 외관 사시도이다.
도 23은 본 발명의 제4 실시예에 있어서의 정보 취득 장치를 도시하는 평면도이다.
도 24는 본 발명의 제4 실시예에 있어서의 정보 취득 장치를 도시하는 측면 단면도이다.
도 25는 본 발명의 제4 실시예에 있어서의 장치 본체를 도시하는 외관 사시도이다.
도 26은 본 발명의 제4 실시예에 있어서의 장치 본체를 도시하는 외관 사시도이다.
도 27은 본 발명의 제4 실시예에 있어서의 장치 본체의 요부를 도시하는 외관 사시도이다.
도 28은 본 발명의 제4 실시예에 있어서의 평면 도체판과 보지재를 도시하는 외관 사시도이다.
도 29는 본 발명의 제4 실시예에 있어서의 보지재를 도시하는 외관 사시도이다.
도 30은 본 발명의 제4 실시예에 있어서의 도전체 비배치 공간을 나타내는 안테나의 평면도이다.
도 31은 본 발명의 제4 실시예에 있어서의 도전체 비배치 공간을 나타내는 안테나의 정면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 정보 취득 장치를 실장(實裝, 전자 부품을 배치하여 접속하는 것)한 타이어를 도시하는 도면, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 정보 취득 장치를 도시하는 외관 사시도, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 정보 취득 장치를 도시하는 분해 사시도, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 프린트 배선 기판을 도시하는 평면도, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 프린트 배선 기판을 도시하는 측면도, 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 정보 취득 장치의 전기계 회로를 도시하는 블록도이다.
정보 취득 장치(10)는, 타이어(1)의 공기실(2) 내부에 있어서 림(rim, 3)의 소정 위치에 고정되어 있고, 이 정보 취득 장치(10) 내에 설치되어 있는 후술하는 압력 검출 소자와 온도 검출 소자를 구비한 센서부에 의하여 타이어(1)의 공기실(2) 내의 압력과 온도를 검출하여, 이 검출 결과를 디지털값으로 변환한다. 또한, 정보 취득 장치(10)는 이러한 디지털값을 포함하는 디지털 정보를 생성하여 송신한다. 이 디지털 정보에는, 상기 검출 결과의 디지털값 외에 정보 취득 장치(10)에게 고유한 식별 정보가 포함된다.
정보 취득 장치(10)는, 케이스(100)을 구비하고, 이 케이스(100) 내에 프린트 배선 기판(300)과 전지(420)가 수용되어 있다. 프린트 배선 기판(300)에는 도 6에 도시하는 검출·송수신 회로(400)가 형성되어 있다. 즉, 검출·송수신 회로(400)는 센서부(410), 전지(420), 주 제어부(430), 송수신부(440), 안테나(450)로 구성되어 있다.
케이스(100)는, 전파를 투과하는 합성 수지로 이루어지는 케이스 본체(120)와 상(上) 덮개(110)로 구성되고, 상 덮개(110)의 소정 위치에는 센서부(410)의 위치에 대향하는 위치에 직사각형상의 개구부(開口部, 113)가 형성되고, 이 개구부(113)는 통기 구멍(112)을 가지는 덮개(111)에 의하여 덮인다.
센서부(410)는, 프린트 배선 기판(300)의 표면(表面) 상에 탑재되고, 공기압 검출 소자(411)와 온도 검출 소자(412), 아날로그/디지털 변환 회로(413)로 구성되며, 타이어(1)의 공기실(2) 내의 공기압과 온도를 공기압 검출 소자(411)와 온도 검출 소자(412)에 의하여 검출하여, 이 검출 결과를 아날로그/디지털 변환 회로(413)에 의하여 디지털값으로 변환하여 주 제어부(430)에 출력한다.
전지(420)는, 접속 도체(421, 422)에 의하여 프린트 배선 기판(300)에 연결되고, 프린트 배선 기판(300)에 형성되어 있는 검출·송수신 회로(400)에 전력을 공급한다. 일방(一方)의 접속 도체(421)는 전지(420)의 정극(正極)과 프린트 배선 기판(300)의 표면에 접속되고, 타방(他方)의 접속 도체(422)는 전지(420)의 부극(負極)과 프린트 배선 기판(300)의 이면(裏面)에 접속되어 있다. 검출·송수신 회로(400)에 있어서는 전지(420)의 부극의 전위가 기준 전위(=0V)로 되어 있다.
주 제어부(430)는 주지(周知)의 CPU와 메모리 등으로 구성되고, 센서부(410)에 의한 검출 결과를 디지털값으로 받아, 이 디지털값을 포함하는 디지털 정보를 생성하여 송수신부(440)에 출력한다. 덧붙여, 이 디지털 정보에는, 상기 검출 결과의 디지털값 외에 정보 취득 장치(10)에게 고유한 식별 정보, 예를 들어 제조 번호가 포함된다.
송수신부(440)는, 주 제어부(430)로부터 입력한 디지털 정보를 소정 주파수, 예를 들어 315MHz의 전파에 의하여 송신한다.
안테나(450)는, 공진 주파수가 송수신부(440)의 송신 주파수로 설정된 코일 형상의 헬리컬 안테나(helical antenna)이며, 프린트 배선 기판(300)의 표면 상에 실장되어 있다. 덧붙여, 헬리컬 안테나의 축이 프린트 배선 기판(300)의 표면과 평행이 되고 또한 프린트 배선 기판(300)의 폭 방향으로 연장되도록, 안테나(450)는 프린트 배선 기판(300)의 표면 상에 실장되어 있다.
또한, 프린트 배선 기판(300)은 적층 세라믹 다층 기판으로 이루어지고, 그 이면의 거의 전면(全面)에 도체 패턴(310)이 설치되고, 이 도체 패턴(310)은 전지(420)의 부극에 접속되어, 그 전위가 검출·송수신 회로(400)의 기준 전위(=0V)로 설정되어 있다. 이 프린트 배선 기판(300)은, 그 이면, 즉 도체 패턴(310)이 케이스 본체(120)의 저면(底面)에 대향하도록 케이스 본체(120)에 고정된다. 덧붙여, 도체 패턴(310)을 형성하는 동박(銅薄) 두께로는 일반적으로 12, 18, 35, 70미크론(㎛) 등이 있지만, 내구성(떼는 것에 대한 힘)을 고려하면, 도체 패턴(310)의 두께는 18㎛ 이상인 것이 바람직하다.
상기 구성으로 이루어지는 정보 취득 장치(10)가 림(3)에 장착되었을 때의 측면 단면도를 도 7에 도시한다. 도면에 도시하는 바와 같이, 정보 취득 장치(10)를 림(3)에 장착할 때는 케이스 본체(120)의 저면이 림(3)의 표면에 대향하도록 케이스(100)가 림(3)의 표면에 고정된다. 이와 같이 케이스(100)가 림(3)에 고정되는 것에 의하여, 프린트 배선 기판(300)의 표면 상에 실장된 안테나(450)와 림(3)의 표면과의 사이에는 기준 전위로 설정된 도체 패턴(310)이 배치되기 때문에, 정보 취득 장치(10)를 림(3)에 장착하였을 때에는 도체 패턴(평면 도체)(310)이 안테나(450)와 림(3)과의 사이의 경계면으로 되기 때문에, 림(3)을 구성하는 금속이 안테나(450)에 주는 영향을 종래에 비하여 큰 폭으로 저감할 수 있다. 나아가, 프린트 배선 기판(300)의 유전체의 두께에 의하여 안테나(450)와 도체 패턴(310)과의 사이의 거리가 일정하게 되기 때문에, 림(3)의 형상이 달라도 안테나 특성을 양호한 상태로 유지할 수 있다.
따라서, 림(3)의 형상마다 최적인 특성을 구비한 안테나(450)를 작성할 필요가 없어져, 어떠한 형상의 림(3)이어도 동일한 안테나(450)를 이용할 수 있기 때문에, 정보 취득 장치(10)의 한 개당 제조 코스트를 종래에 비하여 큰 폭으로 저감할 수 있는 것과 함께, 정보 취득 장치(10)의 대량 생산이 용이하게 가능해진다.
또한, 안테나(450)는, 그 코일축(x)이 프린트 배선 기판(300)의 표면과 평행이 되고 또한 프린트 배선 기판(300)의 폭 방향으로 연장되도록 프린트 배선 기판(300)의 표면 상에 실장되고, 안테나(450)의 축 방향의 케이스(100) 내부 공간에는 검출·송수신 회로(400)가 배치되어 있지 않기 때문에, 자계형 안테나인 코일 형상의 안테나(450)에 있어서의 자계를 형성하는 자류를 방해하는 일이 없어져, 안테나(450)로부터의 전파의 복사를 효율 좋게 행할 수 있기 때문에, 케이스(100) 내부에 전자 회로와 안테나(450)를 수용하여도 안테나(450)의 송신 이득의 저하를 저감할 수 있다.
덧붙여, 도 8의 안테나(450)의 평면도 및 도 9의 안테나(450)의 정면도에 도시하는 바와 같이, 안테나(450)의 코일축(x) 방향 단부(端部)의 개구면(開口面) 둘레 가장자리 위치로부터 코일축(x)에 대하여 외측 방향으로 소정 각도 θ를 이루는 가상면에 의하여 둘러싸이는 공간(E) 이외의 케이스(100) 내부 공간에 검출·송수신 회로(400)를 형성하는 전자 부품이나 도전체 등을 배치하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 각도 θ는 5도 이상의 각도이며, 바람직하게는 90도이다. 덧붙여, 안테나(450)의 자류를 크게 변화시키지 않으면, 상기 공간(E) 내에 미소(微小)한 전자 부품이나 미소 도전체를 배치하여도 무방하다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시예를 설명한다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 정보 취득 장치(10A)를 도시하는 분해 사시도, 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 프린트 배선 기판(300A)을 도시하는 평면도, 도 12는 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 프린트 배선 기판(300A)을 도시하는 측면도, 도 13은 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 정보 취득 장치(10A)의 림(3)에의 실장 상태를 도시하는 측면 단면도이다. 이들 도면에 있어서, 전술한 제1 실시예와 동일 구성 부분은 동일 부호를 가지고 나타내고, 그 설명을 생략한다. 또한, 제2 실시예와 제1 실시예와의 상위점(相違點)은, 제1 실시예에 있어서의 안테나(450)를 대신하여 코일 형상의 안테나(460)를 설치하는 것과 함께, 프린트 배선 기판(300)을 대신하여 프린트 배선 기판(300A)을 이용하고, 케이스 본체(120)의 내부 저면에 도체막(511)과 절연막(512)을 설치한 것이다.
안테나(460)는, 공진 주파수가 315MHz로 설정된 스프링 코일(spring coil) 형상을 이루고, 그 중앙부에 급전점(給電點)이 설치되며, 이 급전점이 프린트 배선 기판(300A)에 형성되어 있는 송수신부(440)에 접속되어 있다. 또한, 안테나(460)는, 안테나(450)에 비하여 코일의 직경이 크게 형성되어 있기 때문에, 안테나(460)의 코일축이 근방의 프린트 배선 기판(300A)의 변(邊) 및 표면과 평행이 되고 또한 프린트 배선 기판(300A)의 폭 방향으로 연장되도록, 프린트 배선 기판(300A)의 둘레 가장자리부 외측에 설치되어 있다.
프린트 배선 기판(300A)은, 제1 실시예에 있어서의 프린트 배선 기판(300)의 이면에 설치되어 있던 도체 패턴(310)을 제거한 것으로, 도체 패턴(310)이 제거된 것 이외에는 프린트 배선 기판(300)과 같다.
케이스 본체(120)의 내측 저면에는, 도면에 도시하는 바와 같이, 도체막(511)이 설치되어 있는 것과 함께, 도체막(511)의 표면에는 전기적인 절연막(512)이 설치되어 있다. 이 절연막(512)에 의하여, 도체막(511)과 프린트 배선 기판(300A) 및 안테나(460)와의 도전 접속이 방지되어 있다. 또한, 도전막(511)은 전지(420)의 부극에 도전 접속되고, 도전막(511)의 전위는 검출·송수신 회로(400)의 기준 전위(=0V)로 설정되어 있다. 덧붙여, 도체막(511)의 두께는 전술과 마찬가지의 이유에 의하여 18㎛ 이상인 것이 바람직하다.
상기 구성으로 이루어지는 정보 취득 장치(10A)를 림(3)에 장착할 때는, 도 13에 도시하는 바와 같이, 케이스 본체(120)의 저면이 림(3)의 표면에 대향하도록 케이스(100)가 림(3)의 표면에 고정된다. 이와 같이 케이스(100)가 림(3)에 고정되는 것에 의하여, 안테나(460)와 림(3)의 표면과의 사이에는 기준 전위로 설정된 도체막(511)이 배치되기 때문에, 정보 취득 장치(10A)를 림(3)에 장착하였을 때에는 도전막(평면 도체)(511)이 안테나(460)와 림(3)과의 사이의 경계면으로 되기 때문에, 림(3)을 구성하는 금속이 안테나(460)에 주는 영향을 종래에 비하여 큰 폭으로 저감할 수 있다. 나아가, 프린트 배선 기판(300A)은 케이스 본체(120)의 소정 위치에 고정되기 때문에 안테나(460)와 도전막(511)과의 사이의 거리가 일정하게 되어, 림(3)의 형상이 달라도 안테나 특성을 양호한 상태로 유지할 수 있다.
따라서, 림(3)의 형상마다 최적인 특성을 구비한 안테나(460)를 작성할 필요가 없어져, 어떠한 형상의 림(3)이어도 동일한 안테나(460)를 이용할 수 있기 때문에, 정보 취득 장치(10A)의 한 개당 제조 코스트를 종래에 비하여 큰 폭으로 저감할 수 있는 것과 함께, 정보 취득 장치(10A)의 대량 생산이 용이하게 가능해진다.
또한, 안테나(460)는, 그 코일축(x)이 프린트 배선 기판(300A)의 표면과 평행이 되고 또한 프린트 배선 기판(300A)의 폭 방향으로 연장되도록 프린트 배선 기판(300A)의 둘레 가장자리부 외측에 실장되고, 안테나(460)의 축 방향의 케이스(100) 내부 공간에는 검출·송수신 회로(400)나 도전체가 배치되어 있지 않기 때문에, 자계형 안테나인 코일 형상의 안테나(460)에 있어서의 자계를 형성하는 자류를 방해하는 일이 없어져, 안테나(460)로부터의 전파의 복사를 효율 좋게 행할 수 있기 때문에, 케이스(100) 내부에 전자 회로와 안테나(460)를 수용하여도 안테나(460)의 송신 이득의 저하를 저감할 수 있다.
덧붙여, 도 14의 도전체 비배치 공간을 나타내는 안테나(460)의 평면도 및 도 15의 도전체 비배치 공간을 나타내는 안테나(460)의 정면도에 도시하는 바와 같이, 안테나(460)의 코일축(x) 방향 단부의 개구면 둘레 가장자리 위치로부터 코일축(x)에 대하여 외측 방향으로 소정 각도 θ를 이루는 가상면에 의하여 둘러싸이는 공간 이외의 케이스(100) 내부 공간에 전자 회로를 형성하는 전자 부품이나 도전체 등을 배치하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 각도 θ는 5도 이상의 각도이며, 바람직하게는 90도이다. 덧붙여, 안테나(460)의 자류를 크게 변화시키지 않으면, 상기 공간(E) 내에 미소한 전자 부품이나 미소 도전체를 배치하여도 무방하다.
다음으로, 본 발명의 제3 실시예를 설명한다.
도 16은 본 발명의 제3 실시예에 있어서의 정보 취득 장치(10B)를 도시하는 분해 사시도, 도 17은 본 발명의 제3 실시예에 있어서의 프린트 배선 기판(300B)을 도시하는 평면도, 도 18은 본 발명의 제3 실시예에 있어서의 프린트 배선 기판(300B)을 도시하는 측면도, 도 19는 본 발명의 제3 실시예에 있어서의 정보 취득 장치(10B)의 림(3)에의 실장 상태를 도시하는 측면 단면도이다. 이들 도면에 있어서, 전술한 제1 실시예와 동일 구성 부분은 동일 부호를 가지고 나타내고, 그 설명을 생략한다. 또한, 제3 실시예와 제1 실시예와의 상위점은, 제1 실시예에 있어서의 안테나(450)를 대신하여 안테나(470)를 설치하는 것과 함께, 프린트 배선 기판(300)을 대신하여 프린트 배선 기판(300B)을 이용한 것이다.
프린트 배선 기판(300B)은, 제1 실시예에 있어서의 프린트 배선 기판(300)보다도 약간 형상이 크고, 크게 넓어진 부분에 안테나(470)가 형성되어 있다. 또한, 프린트 배선 기판(300B)의 이면에는 거의 전면에 제1 실시예와 마찬가지의 도체 패턴(320)이 설치되고, 이 도체 패턴(320)은 전지(420)의 부극에 접속되며, 도체 패턴(320)의 전위는 검출·송수신 회로(400)의 기준 전위(=0V)로 설정되어 있다. 덧붙여, 도체 패턴(320)의 두께는 전술과 마찬가지의 이유에 의하여 18㎛ 이상인 것이 바람직하다.
안테나(470)는 프린트 배선 기판(300B)에 형성된 프린트 배선 패턴(이하, 배선 패턴이라고 칭한다)과, 프린트 배선 기판(300B)에 대하여 복수의 접속 도체(421, 422)에 의하여 연결된 전지(420)에 의하여 구성되어 있다.
상기 구성으로 이루어지는 정보 취득 장치(10B)를 림(3)에 장착할 때는, 도 19에 도시하는 바와 같이, 케이스 본체(120)의 저면이 림(3)의 표면에 대향하도록 케이스(100)가 림(3)의 표면에 고정된다. 이와 같이 케이스(100)가 림(3)에 고정되는 것에 의하여, 안테나(470)와 림(3)의 표면과의 사이에는 기준 전위로 설정된 도체 패턴(320)이 배치되기 때문에, 정보 취득 장치(10B)를 림(3)에 장착하였을 때에는 도체 패턴(평면 도체)(320)이 안테나(470)와 림(3)과의 사이의 경계면으로 되기 때문에, 림(3)을 구성하는 금속이 안테나(470)에 주는 영향을 종래에 비하여 큰 폭으로 저감할 수 있다.
따라서, 림(3)의 형상마다 최적인 특성을 구비한 안테나(470)를 작성할 필요가 없어져, 어떠한 형상의 림(3)이어도 동일한 안테나(470)를 이용할 수 있기 때문에, 정보 취득 장치(10B)의 한 개당 제조 코스트를 종래에 비하여 큰 폭으로 저감할 수 있는 것과 함께, 정보 취득 장치(10B)의 대량 생산이 용이하게 가능해진다.
또한, 안테나(470)는, 그 코일축(x)이 프린트 배선 기판(300B)의 표면과 평행이 되고 또한 프린트 배선 기판(300B)의 폭 방향으로 연장되도록 프린트 배선 기판(300B) 상에 형성되고, 안테나(470)의 축 방향의 케이스(100) 내부 공간에는 검출·송수신 회로(400)나 도전체가 배치되어 있지 않기 때문에, 자계형 안테나인 코일 형상의 안테나(470)에 있어서의 자계를 형성하는 자류를 방해하는 일이 없어져, 안테나(470)로부터의 전파의 복사를 효율 좋게 행할 수 있기 때문에, 케이스(100) 내부에 전자 회로와 안테나(470)를 수용하여도 안테나(470)의 송신 이득의 저하를 저감할 수 있다.
덧붙여, 도 20의 도전체 비배치 공간을 나타내는 안테나(470)의 평면도 및 도 21의 도전체 비배치 공간을 나타내는 안테나(470)의 정면도에 도시하는 바와 같이, 안테나(470)의 코일축(x) 방향 단부의 개구면 둘레 가장자리 위치로부터 코일축(x)에 대하여 외측 방향으로 소정 각도 θ를 이루는 가상면에 의하여 둘러싸이는 공간 이외의 케이스(100) 내부 공간에 전자 회로를 형성하는 전자 부품이나 도전체 등을 배치하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 각도 θ는 5도 이상의 각도이며, 바람직하게는 90도이다. 덧붙여, 안테나(470)의 자류를 크게 변화시키지 않으면, 상기 공간(E) 내에 미소한 전자 부품이나 미소 도전체를 배치하여도 무방하다.
다음으로, 본 발명의 제4 실시예를 설명한다.
도 22는 본 발명의 제4 실시예에 있어서의 정보 취득 장치를 도시하는 외관 사시도, 도 23은 본 발명의 제4 실시예에 있어서의 정보 취득 장치를 도시하는 평면도, 도 24는 본 발명의 제4 실시예에 있어서의 정보 취득 장치를 도시하는 측면 단면도, 도 25 및 도 26은 본 발명의 제4 실시예에 있어서의 장치 본체를 도시하는 외관 사시도, 도 27은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 장치 본체의 요부를 도시하는 외관 사시도이다.
도면에 있어서, 500은 정보 취득 장치로, 전술한 정보 취득 장치(10, 10A, 10B)와 마찬가지로, 타이어(1)의 공기실(2) 내부에 있어서 림(3)의 소정 위치에 고정되어 있고, 이 정보 취득 장치(500) 내에 설치되어 있는 후술하는 압력 검출 소자와 온도 검출 소자를 구비한 센서부에 의하여 타이어(1)의 공기실(2) 내의 압력과 온도를 검출하여, 이 검출 결과를 디지털값으로 변환한다. 또한, 정보 취득 장치(500)는 이러한 디지털값을 포함하는 디지털 정보를 생성하여 송신한다. 이 디지털 정보에는, 상기 검출 결과의 디지털값 외에 정보 취득 장치(500)에게 고유한 식별 정보가 포함된다. 정보 취득 장치(500)는 케이스(530)를 구비하고, 이 케이스(530) 내에 장치 본체(700)가 수용되어 있다.
정보 취득 장치(500)의 케이스(530)는, 도 22 내지 도 24에 도시하는 바와 같이, 대략 직방체 형상을 이루며, 그 긴쪽 방향의 양 단부에 나사 멈춤용의 돌기부를 가지고, 케이스 본체(531)와 덮개(532)로 구성되어 있다. 도 24에 도시하는 바와 같이, 케이스 본체(531)의 내부에는 장치 본체(700)를 수납하기 위한 수납 공간(534)이 형성되고, 수납 공간(534)의 개구는 덮개(532)를 케이스 본체(531)에 나사(541)에 의하여 고정하는 것에 의하여 폐쇄된다. 또한, 덮개(532)에는 통기 구멍(533)이 형성되어 있고, 케이스 본체(531)에 덮개(532)를 고정한 상태에 있어서도 이 통기 구멍(533)을 통하여 외부로부터 수납 공간(534)으로 공기가 유통하도록 되어 있다.
도 25 내지 도 27에 도시하는 바와 같이, 장치 본체(700)는, 대략 장방형을 이루는 2매의 프린트 배선 기판(751, 752)이 소정 간격을 두고 평행으로 배치되어 이루어지고, 이들의 사이는 안테나(480)를 구성하는 기둥 형상 접속 도체(754)와 연결용의 제3 프린트 배선 기판(753) 등에 의하여 서로 고정되어 있다. 장치 본체(700)의 긴쪽 방향의 타단부(他端部)에는 제1 및 제2 프린트 배선 기판(751, 752)의 폭 방향으로 연장되는 중심축을 가지는 코일 형상의 안테나(480)가 형성되어 있고, 일단(一端) 측에는 센서부(410) 및 전지(420) 등을 포함하는 전자 회로를 구성하는 전자 부품이 탑재되어 있다. 연결용 프린트 배선 기판(753)은 2개의 프린트 배선 기판(751, 752)의 각각에 납땜되어 있다.
제1 프린트 배선 기판(751)과 제2 프린트 배선 기판(752)은, 이들의 사이에 설치되고 일방의 프린트 배선 기판에 대하여 타방의 프린트 배선 기판을 소정의 간격을 두고 고정하는 것과 함께 일방의 프린트 배선 기판의 프린트 배선과 타방의 프린트 배선 기판의 프린트 배선을 도전 접속하는 복수의 기둥 형상 접속 도체(754)에 의하여 연결되어 있다.
장치 본체(700)에는 도 6에 도시한 검출·송수신 회로(400)가 형성되어 있다. 즉, 검출·송수신 회로(400)는 전술한 바와 같이 센서부(410), 전지(420), 주 제어부(430), 송수신부(440), 안테나(480)로 구성되어 있다.
센서부(410)는, 본체(700)의 표면 상에 탑재되며, 공기압 검출 소자(411)와 온도 검출 소자(412), 아날로그/디지털 변환 회로(413)로 구성되고, 예를 들어 공기식 방현재의 공기실 내의 공기압과 온도를 공기압 검출 소자(411)와 온도 검출 소자(412)에 의하여 검출하여, 이 검출 결과를 아날로그/디지털 변환 회로(413)에 의하여 디지털값으로 변환하여 주 제어부(430)에 출력한다.
전지(420)는, 접속 도체에 의하여 장치 본체(300)에 연결되고, 장치 본체(300)에 형성되어 있는 검출·송수신 회로(400)에 전력을 공급한다.
주 제어부(430)는 주지의 CPU와 메모리 등으로 구성되고, 센서부(410)에 의한 검출 결과를 디지털값으로 받아, 이 디지털값을 포함하는 디지털 정보를 생성하여 송수신부(440)에 출력하고, 송수신부(440)로부터 안테나(480)를 통하여 전파로 송신한다.
송수신부(440)는, 주 제어부(430)로부터의 지시에 기초하여 송신과 수신을 전환하고, 송신 시에는 주 제어부(430)로부터 입력한 디지털 정보를 소정 주파수, 예를 들어 315MHz의 전파에 의하여 안테나(480)로부터 송신하는 것과 함께, 수신 시에는 안테나(480)를 통하여 수신한 315MHz의 전파로부터 디지털 신호를 검출하여, 검출한 디지털 신호로부터 디지털 정보를 추출하여 주 제어부(430)에 출력한다. 덧붙여, 송수신부(440)의 송신 주파수와 수신 주파수는 동일 주파수로 설정되어 있다.
안테나(480)는, 공진 주파수가 송수신부(440)의 송수신 주파수로 설정된 코일 형상 안테나이며, 제1 프린트 배선 기판(751)에 설치된 프린트 배선(751a)과 제2 프린트 배선 기판(752)에 설치된 프린트 배선(752a) 및 제1 프린트 배선 기판(751)의 프린트 배선과 제2 프린트 배선 기판(752)의 프린트 배선을 도전 접속하는 것과 함께 이러한 프린트 배선 기판(751, 752)을 서로 고정하는 기둥 형상 접속 도체(754)에 의하여 형성되어 있다.
나아가, 제1 프린트 배선 기판(751)의 타단부 외면(外面)에는 장방형을 이루는 평면 도체판(761)이 4개의 보지재(保持材, 771)에 의하여 고정되어 있다. 장치 본체(700)를 케이스(530)에 수납하였을 때에 케이스 본체(531)의 저면 측에 위치하는 프린트 배선 기판(751)과 평행이 되도록 안테나(480)의 위치에 평면 도체판(761)이 설치되어 있다. 평면 도체판(761)은 보지재(771)에 의하여 제1 프린트 배선 기판(751)과 소정의 간격을 유지하도록 고정되어 있다. 이 평면 도체판(761)은 제1 프린트 배선 기판(751)의 소정의 도체 패턴(전지(420)의 부극에 접속되어 있는 도체 패턴)에 도전 접속되어 기준 전위로 설정되어 있다. 또한, 도 28에 도시하는 바와 같이, 보지재(771)는 평면 도체판(761)의 네 모서리에 고정되어 있다. 보지재(771)는, 도 29에 도시하는 바와 같이 원기둥형의 본체(771a)의 양단(兩端)에 본체(771a)보다도 작은 직경의 원기둥 형상의 돌기부(771b)를 구비한 형상을 이루고 있다.
상기 구성으로 이루어지는 정보 취득 장치(500)를 림(3)에 장착할 때는, 평면 도체판(761)이 림(3)의 표면에 대향하도록 케이스(530)가 림(3)의 표면에 고정된다. 이와 같이 케이스(530)가 림(3)에 고정되는 것에 의하여, 안테나(480)와 림(3)의 표면과의 사이에는 기준 전위로 설정된 평면 도체판(761)이 배치되기 때문에, 정보 취득 장치(500)를 림(3)에 장착하였을 때에는 평면 도체판(761)이 안테나(480)와 림(3)과의 사이의 경계면으로 되기 때문에, 림(3)을 구성하는 금속이 안테나(480)에 주는 영향을 종래에 비하여 큰 폭으로 저감할 수 있다.
따라서, 림(3)의 형상마다 최적인 특성을 구비한 안테나(480)를 작성할 필요가 없어져, 어떠한 형상의 림(3)이어도 동일한 안테나(480)를 이용할 수 있기 때문에, 정보 취득 장치(500)의 한 개당 제조 코스트를 종래에 비하여 큰 폭으로 저감할 수 있는 것과 함께, 정보 취득 장치(500)의 대량 생산이 용이하게 가능해진다.
또한, 안테나(480)는, 그 코일축(x)이 프린트 배선 기판(751, 752)의 표면과 평행이 되고 또한 프린트 배선 기판(751, 752)의 폭 방향으로 연장되도록 프린트 배선 기판(751, 752)에 형성되고, 안테나(480)의 축 방향의 케이스(530) 내부 공간에는 검출·송수신 회로(400)나 도전체가 배치되어 있지 않기 때문에, 자계형 안테나인 코일 형상의 안테나(480)에 있어서의 자계를 형성하는 자류를 방해하는 일이 없어져, 안테나(480)로부터의 전파의 복사를 효율 좋게 행할 수 있기 때문에, 케이스(530) 내부에 전자 회로와 안테나(480)를 수용하여도 안테나(480)의 송신 이득의 저하를 저감할 수 있다.
덧붙여, 도 30의 도전체 비배치 공간을 나타내는 안테나(480)의 평면도 및 도 31의 도전체 비배치 공간을 나타내는 안테나(480)의 정면도에 도시하는 바와 같이, 안테나(480)의 코일축(x) 방향 단부의 개구면 둘레 가장자리 위치로부터 코일축(x)에 대하여 외측 방향으로 소정 각도 θ를 이루는 가상면에 의하여 둘러싸이는 공간 이외의 케이스(530) 내부 공간에 전자 회로를 형성하는 전자 부품이나 도전체 등을 배치하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 각도 θ는 5도 이상의 각도이며, 바람직하게는 90도이다. 덧붙여, 안테나(480)의 자류를 크게 변화시키지 않으면, 상기 공간(E) 내에 미소한 전자 부품이나 미소 도전체를 배치하여도 무방하다.
또한, 상기 실시예에서는, 공기압과 온도의 양방(兩方)을 검출할 수 있는 정보 취득 장치(10, 10A, 10B, 500)를 구성하였지만, 공기압 또는 온도의 어느 일방 혹은 다른 물리량을 검출할 수 있는 정보 취득 장치를 구성하여도 무방하다.
또한, 상기 실시예에서는 타이어에 장착하는 정보 취득 장치(10, 10A, 10B, 500)로 하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 타이어 이외에도 본 발명의 정보 취득 장치를 적용할 수 있는 것은 말할 필요도 없는 것이다.
또한, 상기 각 실시예에서는 정보 취득 장치를 림에 설치하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 림 이외의 장소, 예를 들어 타이어의 내측면 등에 장착하여도 무방하다.
자계형 안테나인 코일 형상 안테나와 송신 회로를 필요 최소한의 내부 공간을 가지는 케이스에 수용하였을 때에도 안테나로부터의 전파의 복사를 효율 좋게 행할 수 있는 정보 취득 장치를 구축할 수 있다.
1 : 타이어
2 : 공기실
3 : 림
10, 10A, 10B : 정보 취득 장치
100 : 케이스
110 : 상 덮개
111 : 덮개
112 : 통기 구멍
113 : 개구부
120 : 케이스 본체
300, 300A, 300B : 프린트 배선 기판
310, 320 : 도체 패턴
400 : 검출·송수신 회로
410 : 센서부
411 : 공기압 검출 소자
412 : 온도 검출 소자
413 : 아날로그/디지털 변환 회로
420 : 전지
421, 422 : 접속 도체
430 : 주 제어부
440 : 송수신부
450, 460, 470, 480 : 안테나
500 : 정보 취득 장치
530 : 케이스
531 : 케이스 본체
532 : 덮개
533 : 통기 구멍
534 : 수납 공간
541 : 나사
700 : 장치 본체
751 : 제1 프린트 배선 기판
751a : 프린트 배선
752 : 제2 프린트 배선 기판
752a : 프린트 배선
753 : 제3 프린트 배선 기판
754 : 기둥 형상 접속 도체
761 : 평면 도체판
771 : 보지재

Claims (9)

  1. 소정의 물리 정보를 검출하는 센서와 당해 센서에 의하여 검출된 물리 정보를 송신하는 송신 회로를 가지는 전자 회로와, 상기 송신 회로에 접속되고 상기 물리 정보를 포함하는 신호를 소정 주파수의 전파로서 복사(輻射)하는 코일 형상의 안테나를 구비한 송신부를, 전파를 투과 가능한 케이스 내부에 넣어 이루어지는 정보 취득 장치에 있어서,
    상기 안테나의 코일축 방향으로 존재하는 공간 이외의 공간에 상기 전자 회로의 본체가 배치되고, 또한,
    기준 전위에 설정된 도체 패턴을 림에 대한 장착 측의 면에 가지는 것과 함께, 타방의 면에 상기 안테나를 실장하는 회로 기판을 구비하고,
    상기 회로 기판의 유전체의 두께에 의하여, 상기 안테나와 상기 도체 패턴과의 사이의 거리를 일정하게 한
    것을 특징으로 하는 정보 취득 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안테나의 코일축 방향 단부(端部)의 개구면(開口面) 둘레 가장자리 위치로부터 상기 코일축에 대하여 외측 방향으로 5도 이상의 각도를 이루는 가상면에 의하여 둘러싸이는 공간 이외의 공간에 상기 전자 회로의 본체가 배치되어 있는
    것을 특징으로 하는 정보 취득 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가상면에 의하여 둘러싸이는 공간은, 상기 가상면이 상기 코일축에 대하여 외측 방향으로 90도를 이룰 때의 공간인
    것을 특징으로 하는 정보 취득 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 회로와 상기 안테나는 동일 회로 기판 상에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 정보 취득 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서는 주위의 공기압을 검출하는 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 취득 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 안테나는 상기 회로 기판에 형성된 프린트 배선을 엘리먼트(element)로서 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 취득 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이스가, 림에 대한 장착 측에 대하여 역측의 면에 있어서 상기 센서에 대향하는 위치에 통기공을 가지는 것을 특징으로 하는 정보 취득 장치.
  8. 소정의 물리 정보를 검출하는 센서와 당해 센서에 의하여 검출된 물리 정보를 송신하는 송신 회로를 가지는 전자 회로와, 상기 송신 회로에 접속되고 상기 물리 정보를 포함하는 신호를 소정 주파수의 전파로서 복사(輻射)하는 코일 형상의 안테나를 구비한 송신부를, 전파를 투과 가능한 케이스 내부에 넣어 이루어지는 정보 취득 장치에 있어서,
    상기 안테나의 코일축 방향으로 존재하는 공간 이외의 공간에 상기 전자 회로의 본체가 배치되고,
    상기 안테나를 실장하는 회로 기판을 구비하고,
    상기 케이스가, 기준 전위에 설정된 도체막을 가지고, 또한,
    상기 도체막이, 상기 회로 기판보다도 림 측에 있어서, 상기 케이스의 상기 림에 대한 장착 측의 내측 저면에 형성되는
    것을 특징으로 하는 정보 취득 장치.
  9. 소정의 물리 정보를 검출하는 센서와 당해 센서에 의하여 검출된 물리 정보를 송신하는 송신 회로를 가지는 전자 회로와, 상기 송신 회로에 접속되고 상기 물리 정보를 포함하는 신호를 소정 주파수의 전파로서 복사(輻射)하는 코일 형상의 안테나를 구비한 송신부를, 전파를 투과 가능한 케이스 내부에 넣어 이루어지는 정보 취득 장치에 있어서,
    상기 안테나의 코일축 방향으로 존재하는 공간 이외의 공간에 상기 전자 회로의 본체가 배치되고, 또한,
    상기 안테나를 실장하는 회로 기판과,
    기준 전위에 설정된 평면 도체판을 각각 구비하고, 또한,
    상기 평면 도체판이, 상기 코일 형상의 상기 안테나의 직경 방향 외측 또한 상기 케이스의 림에 대한 장착 측에 있어서, 상기 회로 기판보다도 림 측에 배치되는
    것을 특징으로 하는 정보 취득 장치.
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